單級(jí)蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)教程
shockcare.cn 格魯夫機(jī)械 2015-04-20 13:43:12
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1 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)
1.1 選擇電動(dòng)機(jī)
1．類型：按已知工作要求和條件選用Y係列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī).
2．選擇電動(dòng)機(jī)容量：工作機(jī)所需功率 式中=1.8 , =0.65 .查文獻(xiàn)[2]表10.7,得片式關(guān)節(jié)鏈=0.95,滾動(dòng)軸承=0.99。取= =0.95 0.99=0.94，代入上式得=1.24
從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送鏈間的總效率 為 式中，查文獻(xiàn)[2]表10.7，得
聯(lián)軸器效率 =0.98
滾動(dòng)軸承效率 =0.99
雙頭蝸桿效率 =0.8
滾子鏈效率 =0.96
則 =0.98 0.99 0.80 0.96=0.745
故電動(dòng)機(jī)的輸出功率 =1.67
因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率 隻需略大於 即可。查文獻(xiàn)[2]中Y係列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表選電動(dòng)機(jī)的額定功率為2.2 。
3．確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：運(yùn)輸機(jī)鏈輪工作轉(zhuǎn)速為=24.11 r/min
查文獻(xiàn)[2]表10.6得,單級(jí)蝸桿傳動(dòng)減速機(jī)傳動(dòng)比範(fàn)圍11=10~40,鏈傳動(dòng)比12 6,取範(fàn)圍12=2~4,則總傳動(dòng)比範(fàn)圍為=10 2~40 4=20~160.可見電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選範(fàn)圍為 =(20~160) 24.11=(482.2~3857.6)r/min
符合這一範(fàn)圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min四種。查文獻(xiàn)[2]表19.1，對應(yīng)於額定功率 為2.2KW的電動(dòng)機(jī)型號(hào)分別取Y132S-8型，Y112M-6型,Y100L-4型和Y90L-2型。將以上四種型號(hào)電動(dòng)機(jī)有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)及相應(yīng)算得的總傳動(dòng)比列於表2-1。
表2-1
方案號(hào) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率KW同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速 r/min總傳動(dòng)比
1 Y132S-8 2.2 750 710 29.45
2 Y112M-6 2.2 1000 940 38.99
3 Y100L-4 2.2 1500 1420 58.90
4 Y90L-2 2.2 3000 2840 117.79
通過對四種方案比較可以看出：方案3選用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，質(zhì)量輕，價(jià)格低，與傳動(dòng)裝置配合結(jié)構(gòu)緊湊，總傳動(dòng)比為58.90，對整個(gè)輸送機(jī)而言不算大。故選方案3較合理。
Y100L-4型三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率為=2.2KW，滿載轉(zhuǎn)速n=1400r/min。由文獻(xiàn)[2]表19.2查得電動(dòng)機(jī)中心高H=100 ，軸伸出部分用於裝聯(lián)軸器軸段的直徑和長度分別為D=28 和E=60 。
1.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
各軸轉(zhuǎn)速
1 軸 n1=nm=1420r/min
2 軸 n2= =1420/20=71 r/min
3 軸 n3= =71/2.95=24.11 r/min
各軸的輸入功率
1 軸 p1=p0 1=1.67 0.98=1.64
2 軸 p2=p1 =1.63 .080=1.31
3 軸 p3=p2 =1.31 0.99 0.96=1.24
各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
電機(jī)軸 T0=9550 =9550 1.67/1420=11.23
1 軸 T1=9550 =9550 1.63/1420=10.96
2 軸 T2=9550 =9550 1.31/71=176.20
3 軸 T3=9550 =9550 1.24/24.11=491.17
將以上算得的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)列於表2-2。
表2-2
軸名 輸入功率 輸入轉(zhuǎn)矩 各軸轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)比i
電機(jī)軸 1.67 11.23 1420 1 0.98
1 軸 1.64 10.96 1420 20 0.8
2 軸 1.31 176.20 71 2.95
3 軸 1.24 491.17 24.11 0.95
2 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)
2.1 選擇蝸桿傳動(dòng)類型及材料
根據(jù)GB/T 10085-1988的推存，采用漸開線蝸桿（ZI）。
選擇材料
1．蝸桿：根據(jù)庫存材料的情況，並考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度隻是中等，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒麵要求淬火，硬度為45~55HRC。
2. 蝸輪: 因而蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅製造，而輪芯用灰鑄鐵HT100製造。
2.2 蝸桿與蝸輪
1.蝸桿
軸向齒距pa=zm=15.708
直徑係數(shù)q=d1/m=10
齒頂圓直徑da1=d1+2 m=50+2 1 5=60
齒根圓直徑df1=d1 =50 (1+0.2) 5=38
蝸桿軸向齒厚Sa=0.5 m=7.8540
如下圖：
蝸桿
2. 蝸輪
蝸輪齒數(shù)za=41
變位係數(shù)x2= 00
驗(yàn)證傳動(dòng)比=z2/z1=41/2=20.5
=0.025=2.5%<5%(允許)
分度圓直徑d2=mz2=5 41=205
齒頂圓直徑da1=d2+2ha2=205+2 0.5 5=210
齒根圓直徑df2=d2 hf2=205 1.2 5=188
蝸輪咽喉母圓半徑Rg2=a da2=125 210=20
如下圖：
蝸輪
3 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸
3.1主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算
1 箱座壁厚 δ≈0.004a+3=0.004×125+3=8 8 （取δ=8）
2 箱蓋壁厚 δ1≈0.85δ=0.85×10=8.5 6 （取δ1=7）
3 箱座分箱麵凸緣厚b≈1.5δ=1.5×8=12
4 箱蓋分箱麵凸緣厚b1=1.5δ1=1.5×7=11
5 平凸緣底座厚 b2≈2.35δ=2.35×8 =20
6 地腳螺栓 df≈0.036a+12=0.036×125+12≈16
7 軸承螺栓 d1≈0.7df=0.7×16≈12
8 聯(lián)接分箱麵的螺栓d2≈(0.6～0.7)×16.59≈10
9 軸承端蓋螺釘直徑d3≈(0.4～0.5)df≈8
10 窺視孔螺栓直徑 d4=6 （個(gè)數(shù)n=4）
11 吊環(huán)螺釘 d5=8 (根據(jù)減速器的重量GB825-1988確定)
12 地腳螺栓數(shù) n=4
13 軸承座孔（D）外的直徑
D2=1.35D3=1.35×52=72 D3=52
14 凸緣上螺栓凸臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸
C1=18,C2=14,D0=25,R0=5,r=3,R1≈C1=18, r1≈0.2C2=0.2×14=3
15 軸承螺栓凸臺(tái)高 h≈(0.35～0.45)D2=30
16 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 S=D2=72
17 軸承座孔外端麵至箱外l9=C1+C2+2=18+14+2=34
3.2減速器的附件
1．檢查孔與檢查孔蓋：傳動(dòng)件的齧合情況、接觸斑點(diǎn)、側(cè)隙和向箱體內(nèi)傾注潤滑油,在傳動(dòng)齧合區(qū)上方的箱蓋上開設(shè)檢查孔
2．通氣器 ：速器工作時(shí),箱體溫度升高,氣體膨脹,壓力增大,對減速器各接縫麵的密封很不利,故常在箱蓋頂或檢查孔蓋上裝有通氣器
3．油塞 ：換油及清洗箱體時(shí)排出油汙,在箱體底部 低位置設(shè)有排油孔,通常設(shè)置一個(gè)排油孔,平時(shí)用油塞及封油圈堵住
4．定位銷 ：了保證箱體軸承座孔的鏜製和裝配精度,需在想替分箱麵凸緣長度方向兩側(cè)各安裝一個(gè)圓錐定位銷
3.3減速器的潤滑
蝸桿的潤滑：雖然本蝸桿的圓周速度略小於0.5m/s,但考慮本傳動(dòng)裝置壽命較長，滑移速度較大，故采用油池潤滑. 參照文獻(xiàn)[1]表11-20選擇潤滑劑為L-AN
滾動(dòng)軸承的潤滑：下置式蝸桿的軸承，由於軸承位置較低，可以利用箱內(nèi)油池中的潤滑油直接浸浴軸承進(jìn)行潤滑，即滾動(dòng)軸承采用油浴潤滑
結(jié) 論
本文通過對單級(jí)蝸桿減速器的結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行分析，得出總體方案.按總體方案對各零部件的運(yùn)動(dòng)關(guān)係進(jìn)行分析得出單級(jí)蝸桿減速器的整體結(jié)構(gòu)尺寸，然後以各個(gè)係統(tǒng)為模塊分別進(jìn)行具體零部件的設(shè)計(jì)校核計(jì)算，得出各零部件的具體尺寸，再重新調(diào)整整體結(jié)構(gòu)，整理得出 後的設(shè)計(jì)圖紙和說明書.此次設(shè)計(jì)通過對單級(jí)蝸桿減速器的設(shè)計(jì)，使我對成型機(jī)械的設(shè)計(jì)方法、步驟有了較深的認(rèn)識(shí).熟悉了蝸輪、軸等多種常用零件的設(shè)計(jì)、校核方法；掌握了如何選用標(biāo)準(zhǔn)件，如何查閱和使用手冊，如何繪製零件圖、裝配圖；以及設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)零部件的要點(diǎn)、方法。
