帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置與三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)-蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)【F=2000N V=0.8ms D=350mm】【說明書+CAD+PROE】
帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置與三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)-蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)【F=2000N V=0.8ms D=350mm】【說明書+CAD+PROE】,F=2000N V=0.8ms D=350mm,說明書+CAD+PROE,帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置與三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)-蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)【F=2000N,V=0.8ms,D=350mm】【說明書+CAD+PROE】,輸送
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書
課題名稱
帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置
與三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)
二級(jí)學(xué)院（系）/專 業(yè)
/
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
學(xué)生姓名
日 期
20 年 月 日 —— 20 年 月 日
指導(dǎo)教師簽字：
龔曉群
教學(xué)部主任簽字：
分管教學(xué)領(lǐng)導(dǎo)簽字：
年
月
日
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題的背景
機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)是江蘇省重要的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造正改變著傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)面貌，向以計(jì)算機(jī)數(shù)字控制為基礎(chǔ)的先進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生在掌握機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造方面的基本知識(shí)和基本技能的同時(shí)，又具有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技能水平和較強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用能力。小型機(jī)械設(shè)備應(yīng)用廣泛，其設(shè)計(jì)難度適中，適合高職學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。
二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容
1. 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 2. 三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的要求與數(shù)據(jù)
1、 設(shè)計(jì)要求
減速器設(shè)計(jì)，采用cad輔助設(shè)計(jì)繪制圖紙，三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)可采用三維軟件UG\Proe\CATIA\CAXA任選
2、 設(shè)計(jì)條件
（1） 原始數(shù)據(jù)
已知條件：輸送帶拉力2000N，帶速0.8m/s，滾筒直徑350mm
（2） 動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖
（3）工作條件
1）工作情況：三班制，間歇工作，載荷變動(dòng)小
2） 工作環(huán)境：室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度35°C左右
3） 使用期限：折舊期15年，每三年一次大修
4） 制造條件及生產(chǎn)批量：專門工廠制造，小批量生產(chǎn)
四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作
1、畢業(yè)論文一篇（電子文檔）
2、設(shè)計(jì)說明書一份（電子文檔）
3、減速器裝配圖1張（cad出圖）
4、全套零件工作圖（cad出圖）
5、減速器三維實(shí)體造型
6、設(shè)計(jì)小結(jié)
五、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)程安排
序 號(hào)
設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱
日期（教學(xué)周）
1
搜集熟悉資料
2周
2
總體方案設(shè)計(jì)
1周
3
完成機(jī)械裝配圖1張
2周
4
機(jī)械零件設(shè)計(jì)，完成零件圖
3周
5
三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)
5周
6
撰寫畢業(yè)論文及設(shè)計(jì)說明書
2周
7
機(jī)動(dòng)
1周
六、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
1. 寶鋼減速器圖冊(cè) 王太辰主編 機(jī)械工業(yè)出版社
2. 減速器設(shè)計(jì)選用手冊(cè) 張展主編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
3. 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 東北大學(xué) 冶金工業(yè)出版社
4. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 徐灝主編 機(jī)械工業(yè)出版社
5. UG零件設(shè)計(jì)實(shí)例與技巧 王群主編 國(guó)防工業(yè)出版社
6. UG NX機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例教程 袁鋒主編 清華大學(xué)出版社
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書
課題名稱
帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置與三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)
系/專 業(yè)
機(jī)械工程學(xué)院/機(jī)械制造自動(dòng)化
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
學(xué)生姓名
孔祥宇
指導(dǎo)教師：
龔曉群
2015年 4 月 15 日
摘 要
減速機(jī)是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)（馬達(dá)）的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到 所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。在目前用于傳遞動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中，減速機(jī)的應(yīng) 用范圍相當(dāng)廣泛。幾乎在各式機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、 汽車、機(jī)車，建筑用的重型機(jī)具，機(jī)械工業(yè)所用的加工機(jī)具及自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活 中常見的家電，鐘表等等.其應(yīng)用從大動(dòng)力的傳輸工作，到小負(fù)荷，精確的角度傳輸都可以見 到減速機(jī)的應(yīng)用，且在工業(yè)應(yīng)用上，減速機(jī)具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能。因此廣泛應(yīng)用在速度 與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備。減速機(jī)的作用主要有： 1）降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出 減速機(jī)額定扭矩。 2）減速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。本設(shè)計(jì)為蝸桿減速器的設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)輔助軟件繪制。根據(jù)二維圖紙建立三維模型，完成 設(shè)計(jì)過程。
本設(shè)計(jì)主要解決一下問題：
1. 確定原始數(shù)據(jù)和資料
2. 選定減速機(jī)的安裝方式和類型
3. 初定各項(xiàng)工藝方法及參數(shù)
4. 確定傳動(dòng)級(jí)數(shù)
5. 確定幾何參數(shù)
6. 整體方案
7. 校核
8. 潤(rùn)滑冷卻計(jì)算
9. 確定減速機(jī)的附件
10. 繪制工程圖
11. 三維圖
關(guān)鍵詞:減速器,齒輪傳動(dòng),蝸桿
45
Abstract
Reducer is a power transmission mechanism, the gear speed converter, motor (motor) rotary number reduction to rotation number, and get a larger torque mechanism. At present is used to transfer power and movement mechanism, the use of a wide range of speed reducer. See it all in almost all kinds of mechanical transmission system, from the ship, transport vehicles, locomotives, heavy equipment for construction, processing machinery and automated production equipment used in industrial machinery, household appliances, common daily watches and so on. The application of power transmission from the work, to small load, accurate transmission angle can see the application of speed reducer, and in industrial applications, speed reducer has to slow down and increase torque function. It is widely used in speed and torque conversion equipment. The role of reducer are: 1) slow down while increasing the output torque, the torque output ratio by motor outputby slowdown, but be careful not to exceed the rated torque reducer. 2) speed and reduce the load inertia, inertia of deceleration than reduced to the square. The design for the software design and computer aided drawing a reducer. According to the 2D drawings to build a 3D model, complete the design process.
This design is mainly to solve the problem:
1 to determine the original data and information The installation mode and type
2 selected gear reducer
3 the initial process and parameters
4 drive series
5 determine the geometric parameters
6 overall plan
7 check
8 calculation of lubrication and cooling
9 reducer accessories
10 engineering drawing+3D design
Keywords: gear reducer, gear transmission, 3D
目 錄
1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1
2 選擇電動(dòng)機(jī) 2
2.1 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式 2
2.2 電動(dòng)機(jī)容量 2
2.3 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 2
3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 4
4 蝸桿減速器的設(shè)計(jì) 5
4.1 選擇蝸桿傳動(dòng)類型 5
4.2 選擇材料 5
4.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 5
4.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 7
4.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 8
4.6 驗(yàn)算效率 9
4.7 精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定 9
4.8 熱平衡核算 9
5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 11
5.1 連軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算 11
5.2 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 12
5.3 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 15
6 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 18
6.1 計(jì)算輸入軸軸承 18
6.2 計(jì)算輸出軸軸承 21
7 鍵及聯(lián)軸器連接的選擇及校核計(jì)算 23
7.1 連軸器與電機(jī)連接采用平鍵連接 23
7.2 輸入軸與聯(lián)軸器連接采用平鍵連接 23
7.3 輸出軸與聯(lián)軸器連接用平鍵連接 24
7.4 輸出軸與渦輪連接用平鍵連接 24
8 減速器結(jié)構(gòu)與潤(rùn)滑的概要說明 25
8.1 箱體的結(jié)構(gòu)形式和材料 25
8.2 鑄鐵箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸和關(guān)系 25
9 蝸桿蝸輪減速器三維建模 27
9.1 蝸桿建模 27
9.2 蝸輪建模 30
9.3 蝸輪軸建模 33
9.4 軸承建模 33
9.5 下箱體建模 34
9.6 上箱體建模 38
9.7 PROE/E裝配 38
總論 43
參考文獻(xiàn) 44
1 設(shè)計(jì)任務(wù)書
1、 設(shè)計(jì)要求
減速器設(shè)計(jì)，采用cad輔助設(shè)計(jì)繪制圖紙，三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)可采用三維軟件UG\Proe\CATIA\CAXA任選
2、 設(shè)計(jì)條件
（1） 原始數(shù)據(jù)
已知條件：輸送帶拉力2000N，帶速0.8m/s，滾筒直徑350mm
（2） 傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖
（3）工作條件
1）工作情況：三班制，間歇工作，載荷變動(dòng)小
2） 工作環(huán)境：室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度35°C左右
3） 使用期限：折舊期15年，每三年一次大修
4） 制造條件及生產(chǎn)批量：專門工廠制造，小批量生產(chǎn)
2 選擇電動(dòng)機(jī)
2.1 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式
按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（IP44）系列三相異步電動(dòng)機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。
2.2 電動(dòng)機(jī)容量
(1)卷筒的輸出功率
(2)電動(dòng)機(jī)輸出功率
傳動(dòng)裝置的總效率
查表2-1，取一對(duì)軸承效率軸承=0.99，蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率蝸桿=0.8，聯(lián)軸器效率聯(lián)=0.99（位輸送帶與減速器之間的），V帶傳動(dòng)帶=0.96得電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)間的總效率為
故
(3)電動(dòng)機(jī)額定功率
由《機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）畢業(yè)設(shè)計(jì)》表20-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率。
2.3 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
計(jì)算驅(qū)動(dòng)卷筒的轉(zhuǎn)速
選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)由圖可知，該設(shè)備原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)為減速器。
推算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍，由《機(jī)械設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）畢業(yè)設(shè)計(jì)》表2-1查得蝸桿蝸輪的傳動(dòng)比8-40，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為：
其中750r/min的電動(dòng)機(jī)不常用，初選同步轉(zhuǎn)速分別為1000r/min和1500r/min的兩種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較，如下表：
方案
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
額定功率
（KW）
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)
電動(dòng)機(jī)質(zhì)量(kg)
總傳動(dòng)比
同步
滿載
1
Y112M-6
2.2
1000
940
45
21.53
選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y112M-6，能適合卷筒的工況
3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
1）傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比
2）分配各級(jí)傳動(dòng)比
減速器的傳動(dòng)比為
3）各軸轉(zhuǎn)速（軸號(hào)見圖）
4）各軸輸入功率
按電動(dòng)機(jī)所需功率計(jì)算各軸輸入功率，即
5）各軸轉(zhuǎn)矩
4 蝸桿減速器的設(shè)計(jì)
4.1 選擇蝸桿傳動(dòng)類型
根據(jù)GB/T10085—1988的推薦,采用漸開線蝸桿(ZI) 。
4.2 選擇材料
考慮到蝸桿傳動(dòng)功率不大,速度只是中等,故蝸桿采用45鋼;因希望效率高些,耐磨性好些,故蝸桿螺旋齒面要求淬火,硬度為45～55HRC。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,僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。
4.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)
根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì),再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由教材【1】P254式(11—12),傳動(dòng)中心距
(1) 確定作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)矩
(2)確定載荷系數(shù)K
因工作載荷有輕微沖擊,故由教材【1】P253取載荷分布不均系數(shù)=1;由教材P253表11—5選取使用系數(shù)由于轉(zhuǎn)速不高,沖擊不大,可取動(dòng)載系數(shù);則由教材P252
(3)確定彈性影響系數(shù)
因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配,故=160。
(4)確定接觸系數(shù)
先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距的比值=0.35從教材P253圖11—18中可查得=2.9。
(5)確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1,金屬模鑄造, 蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC,可從從教材【1】P254表11—7查得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268。由教材【1】P254應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60=60143.67（3815365）=1.23
其中,(為蝸輪轉(zhuǎn)速)
j為蝸輪每轉(zhuǎn)一周每個(gè)輪齒嚙合的次數(shù)j=1
3班制，每班按照8小時(shí)計(jì)算，壽命15年。
壽命系數(shù)
則
(6)計(jì)算中心距
(6)取中心距a=125mm,因i=21.5,故從教材【1】P245表11—2中取模數(shù)m=5mm, 蝸輪分度圓直徑=50mm這時(shí)=0.315從教材【1】P253圖11—18中可查得接觸系數(shù)=2.9因?yàn)?,因此以上計(jì)算結(jié)果可用。
4.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
(1) 蝸桿
軸向尺距mm;直徑系數(shù);
齒頂圓直徑;
齒根圓直徑;
蝸桿齒寬B1>=(9.5+0.09)m+25=112mm
蝸桿軸向齒厚mm；分度圓導(dǎo)程角;
(2) 蝸輪
蝸輪齒數(shù)z1=2，由于查表沒有 z2=40,所以取 z2=41;
變位系數(shù)mm;
演算傳動(dòng)比mm,這時(shí)傳動(dòng)誤差比為, 是允許的。
蝸輪分度圓直徑mm
蝸輪喉圓直徑=（41+2X1）X5=215mm
蝸輪齒根圓直徑
蝸輪咽喉母圓半徑
蝸桿和軸做成一體，即蝸桿軸。由參考文獻(xiàn)【1】P270圖蝸輪采用齒圈式，青銅輪緣與鑄造鐵心采用H7/s6配合，并加臺(tái)肩和螺釘固定，螺釘選6個(gè)
4.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
當(dāng)量齒數(shù)
根據(jù)從教材【1】P255圖11—19中可查得齒形系數(shù)
螺旋角系數(shù)
從教材P25知許用彎曲應(yīng)力
從教材【1】P256表11—8查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力=56
由教材P255壽命系數(shù)
<56Mpa可見彎曲強(qiáng)度是滿足的。
4.6 驗(yàn)算效率
已知=;;與相對(duì)滑動(dòng)速度有關(guān)。
從教材P【1】264表11—18中用插值法查得=0.0264, 代入式中得=0.884,大于原估計(jì)值,因此不用重算。
4.7 精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定
考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng),屬于通用機(jī)械減速器,從GB/T10089—1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇7級(jí)精度,則隙種類為f,標(biāo)注為8f GB/T10089—1988。然后由參考文獻(xiàn)【3】P187查得蝸桿的齒厚公差為 =71μm, 蝸輪的齒厚公差為 =130μm;蝸桿的齒面和頂圓的表面粗糙度均為1.6μm, 蝸輪的齒面和頂圓的表面粗糙度為1.6μm和3.2μm。
4.8 熱平衡核算
初步估計(jì)散熱面積：
取(周圍空氣的溫度)為。
5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1 連軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、輸入軸按扭矩初算軸徑
選用45調(diào)質(zhì)，硬度217~255HBS
根據(jù)教材【1】P370（15-2）式，并查表15-3，取A0=115
考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=14.58X（1+5%）mm=15.31mm
標(biāo)準(zhǔn)孔徑d=30mm，即軸伸直徑為30mm，高速軸為了隔離振動(dòng)與沖擊,選用有彈性柱銷連軸器，一邊連38mm一邊連30mm的只有LX3彈性柱銷連軸器滿足要求。
輸出軸按扭矩初算軸徑
選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217~255HBS）
根據(jù)教材【1】P370頁(yè)式（15-2），表（15-3）取A0=115
軸伸安裝聯(lián)軸器，考慮補(bǔ)償軸的可能位移，選用無彈性元件的聯(lián)軸器，由轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩得
Tc=KT=1.5×9.550××3.136/80=561.4N?m
低速軸選用無彈性擾性聯(lián)軸器JB/ZQ4384--1997，標(biāo)準(zhǔn)孔徑d=45mm，許用應(yīng)力為800許用轉(zhuǎn)速250。參考【3】P154
表5：
型號(hào)
公稱轉(zhuǎn)矩Tn
允許轉(zhuǎn)速[n]
軸孔直徑d
Y型長(zhǎng)度
LX3
1250N.m
4750
30mm和38
82mm
無彈性撓性
800N.m
250
45mm
90mm
2、載荷計(jì)算
公稱轉(zhuǎn)矩T1=35.36，T2=374.36。由書中表14-1查得=1.5，
輸入軸1.5*35.36=53.04N.m<1250N.m滿足要求；
輸出軸1.5*374.36=561.54N.m<800N.m滿足要求。
5.2 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
（1）軸上零件的定位，固定和裝配
單級(jí)減速器中可將蝸桿蝸齒部分安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱布置，兩軸承分別以軸肩和軸承蓋定位。
（2）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度
1段：直徑d1=30mm 長(zhǎng)度取L1=80mm（連聯(lián)軸器）
2段：由教材P364知h=（0.07~0.1）d得：h=0.08 d1=0. 08×30=2.4mm
直徑d2=d1+2h=30+2×2.4=35mm,長(zhǎng)度取L2=50 mm
3段：初選用30208型單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為40mm，a寬度為16.9mm，T寬度為19.75mm取18mm加上沖壓擋油環(huán)薄壁2mm；故III段長(zhǎng)：L3=20mm
4段：由教材P364得：h=0.08 *d3=0.08×40=4mm
d4=d3+2h=40+2×4=48mm長(zhǎng)度取L4=80mm
5段：直徑d5=76mm 長(zhǎng)度L5=120mm>B1（由于蝸桿齒頂圓直徑75.6mm，則做成齒輪軸)
6段：直徑d6= d=48mm 長(zhǎng)度L6=80mm
7段：直徑d7=d3=40mm 長(zhǎng)度L7=L3=20mm
圖三
初選用30208型單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為40mm，寬度為18mm。
由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=L4+L6+L5+2(t-a)+2*（擋油環(huán)壁2mm）=289.70mm=290mm。為提高剛度，盡量縮小支承跨距L=（0.9--1.1）da1=（272.2--332.6）mm,則290mm滿足要求。
（3）按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算
①求小齒輪分度圓直徑：已知d1=0.063m d2=302.4mm=0.3024m
②求轉(zhuǎn)矩：已知T2=374.28N·m T1=35.0N·m
③求圓周力：Ft
根據(jù)教材P252（10-3）式得：
==2T1/d1=2*35/0.063=1111.11N
==2T2/d2=2*374.28/0.3024N=2475.4N
④求徑向力Fr
根據(jù)教材【1】P252（10-3）式得：
Fr=·tanα=2475.4×tan200=901N
⑤因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱，所以：LA=LB=145mm
1、繪制軸的受力簡(jiǎn)圖
2、繪制垂直面彎矩圖
軸承支反力：
由兩邊對(duì)稱，知截面C的彎矩也對(duì)稱。截面C在垂直面彎矩為：
MC2=FrhL=555.6×145×=80.5N·m
3、繪制水平面彎矩圖
截面C在水平面上彎矩為：
MC1=d*Ft/2=1111.1*63*/2=35N·m
4、繪制合彎矩圖
MC=(MC12+MC22)1/2=(35280.52)1/2=87.8N·m
5、繪制扭矩圖
轉(zhuǎn)矩：T= TI=35.0N·m
校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度
圖四
∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力,取α=0.6,
前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得,因此<,故安全。
∴該軸強(qiáng)度足夠。
5.3 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
（1）軸上的零件定位，固定和裝配
單級(jí)減速器中,可以將蝸輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，蝸輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，蝸輪套筒， 右軸承從右面裝入。
（2）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
1、段：直徑d1=45mm
2、段：由教材P364得：h=0.07 d1=0.08×45=3.6mm
直徑d2=d1+2h=45+2×3.6=52mm,該直徑處安裝密封氈圈，查參考文獻(xiàn)[3]知標(biāo)準(zhǔn)直徑可選55mm或50mm，但應(yīng)大于52mm取d2=55mm。
2、 段：直徑d3=60mm ，由GB/T297-1994初選用30212型單列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為60mm，T為23.75mm，B=22mm。
4、段：由參考文獻(xiàn)[2]圖35知：d4=d3+2=60+2=62mm，
5、段:起定位作用，h=0.08 d4=0.08×62=5mm直徑d5=d4+2*5=72mm
6、段：d6=60
圖五
1、從前面所選取聯(lián)軸器知長(zhǎng)度取L1=90mm
2、經(jīng)過初步估算取軸承端蓋的總寬度為26mm，軸長(zhǎng)度取L2=50 mm
3、由B=22mm，軸承 離箱體內(nèi)壁10mm，蝸輪輪轂端面與內(nèi)機(jī)壁距離12mm，再加上與蝸輪輪轂端面間隙2mm，得L3=46mm(安裝套筒定位）
4、由輪轂的寬度L=90mm則此段長(zhǎng)度要比L小2mm， 取L4=88mm
5、輪轂離箱體內(nèi)壁12mm，不能干擾擋油環(huán)的安裝需小于12mm，取L5=8mm
6、由于輪是對(duì)稱裝置的，即在箱體中心，經(jīng)過計(jì)算L6=36mm
由上述軸各段長(zhǎng)度及正裝T=23.75mm，a=22.4可由L=（L4+2）+L5+（套筒長(zhǎng)）+2(T-a)算得軸支承受力跨距L=136.7mm取138計(jì)算。
（3）按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算
①求分度圓直徑：已知d2=302.4mm
②求轉(zhuǎn)矩：已知T2= TII=374.28N·m
③求圓周力Ft：根據(jù)教材P198（10-3）式得
=2T2/d2=2475.4N =1111.1N
④求徑向力Fr：根據(jù)教材P198（10-3）式得
Fr=·tanα=2475.4×tan200=901N
⑤∵兩軸承對(duì)稱則LA=LB=69mm
1、求支反力FAY、FBY、FAZ、FBZ
2、由兩邊對(duì)稱，截面C的彎矩也對(duì)稱，截面C在垂直面彎矩為
MC2=FrhL=1237.7×69×=85.4N·m
3、截面C在水平面彎矩為
MC1=d*Ft/2=2475.4*302.4*/2=374.3N·m
4、計(jì)算合成彎矩
MC=（MC12+MC22）1/2=（85.42+374.32）1/2=384N·m
5、校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（15-5）
∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力,取α=1,
前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材【1】P362表15-1查得,因此<,故安全。
∴此軸強(qiáng)度足夠
6 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算
根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命：
1班制，每班按照8小時(shí)計(jì)算，壽命10年。
=1810300=29200小時(shí)。
6.1 計(jì)算輸入軸軸承
初選兩軸承30208型單列圓錐滾子軸承查參考文獻(xiàn)【3】可知蝸桿承
軸Ⅰ30208兩個(gè)，蝸輪軸承30213兩個(gè)，(GB/T297-1994)
表6：
軸承代號(hào)
基本尺寸/mm
計(jì)算系數(shù)
基本額定/kN
d
D
T
a
受力點(diǎn)
e
Y
動(dòng)載荷Cr
靜載荷Cor
30208
40
80
19.75
16.9
0.37
1.6
63.0
74.0
30212
60
110
23.75
22.4
0.4
1.5
103
130
圖七
(1)求兩軸承受到的徑向載荷和
將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面圖(2)和水平面圖(3)兩個(gè)平面力系。其中圖(3)中的為通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到指定軸線;圖(1)中的亦通過另加彎矩而平移到作用于軸線上。由力分析知:
N
（2）求兩軸承的計(jì)算軸向力
對(duì)于30208型軸承,按教材P322表13-7,其中,e為教材P321表13-5中的判斷系數(shù)e=0.37,因此估算
按教材P322式(13-11a)
=284N
(3)求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和
因?yàn)?
46720h故所選軸承滿足壽命要求。
6.2 計(jì)算輸出軸軸承
圖八
初選兩軸承為30212型圓錐滾子軸承查圓錐滾子軸承手冊(cè)可知其基本額定動(dòng)載荷=103KN基本額定靜載荷=130KN
(1)求兩軸承受到的徑向載荷和
將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面圖(2)和水平面圖(3)兩個(gè)平面力系。其中圖(3)中的為通過另加轉(zhuǎn)矩而平移到指定軸線;圖(1)中的亦通過另加彎矩而平移到作用于軸線上。由力分析知: N
（2）求兩軸承的計(jì)算軸向力
對(duì)于30213型軸承,按教材P322表13-7,其中,e為教材P321表13-5中的判斷系數(shù)e=0.4,因此估算
按教材P322式(13-11a)
=415N
(3) 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和
46720h故所選軸承滿足壽命要求
7 鍵及聯(lián)軸器連接的選擇及校核計(jì)算
7.1 連軸器與電機(jī)連接采用平鍵連接
查表P174的Y132M軸徑d1=38mm，E=80mm取L電機(jī)=50mm
查參考文獻(xiàn)[5]P140選用A型平鍵，得：b=10 h=8 L=50
即：鍵A10×50 GB/T1096-2003
T額=20000N·m
根據(jù)教材P106式6-1得
名稱
鍵寬b
鍵高h(yuǎn)
鍵長(zhǎng)L
軸槽深t
轂槽深
連電機(jī)軸
10
8
50
5
3.3
輸入軸
8
7
70
4.4
3.3
輸出軸
14
9
80
5.5
3.8
輪處
18
11
80
7
4.4
表7：
σp=2T2/dhl=2×20000/（10×8×50）=10Mpa<[σp](110Mpa)
7.2 輸入軸與聯(lián)軸器連接采用平鍵連接
軸徑d2=30mm L1=80mm T=35.0N·m
查手冊(cè)選A型平鍵，得：b=8 h=7 L=70 軸槽深t=4.4mm，輪轂槽深=3.3mm
即：鍵A8×70 GB/T1096-2003
σp=2T/dhl=2×35000/（30×7×70）=4.76Mpa<[σp](110Mpa)
7.3 輸出軸與聯(lián)軸器連接用平鍵連接
軸徑d3=45mm L2=90mm T=374.28N.m
查手冊(cè)P51 選用A型平鍵，得：b=14 h=9 L=80 軸槽深t=5.5mm，輪轂槽深=3.8mm
即：鍵A18×80GB/T1096-2003
根據(jù)教材P106（6-1）式得
σp=2T/dhl=2×374280/（45×9×80）=23.1Mpa<[σp] (110Mpa)
7.4 輸出軸與渦輪連接用平鍵連接
軸徑d4=62mm L2=88mm T=374.28N.m
查手冊(cè)P51 選用A型平鍵，得：b=18 h=11 L=80 軸槽深t=7mm，輪轂槽深=4.4mm
根據(jù)教材P106（6-1）式得
σp=2T/dhl=2×374280/（62×11×80）=13.7Mpa<[σp] (110Mpa)
8 減速器結(jié)構(gòu)與潤(rùn)滑的概要說明
8.1 箱體的結(jié)構(gòu)形式和材料
采用下置剖分式蝸桿減速器（由于V=1m/s4m/s）
鑄造箱體，材料HT150。
8.2 鑄鐵箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸和關(guān)系
表8：
名 稱
符 號(hào)
尺 寸 關(guān) 系
計(jì) 算 結(jié) 果
機(jī)座壁厚
0.04a+3≥8
10
機(jī)蓋壁厚
0.85δ≥8
10
機(jī)座凸緣厚度
b
1.5δ
15
機(jī)蓋凸緣厚度
15
機(jī)座底凸緣厚度
p
2.5δ
25
地腳螺釘直徑
0.036a+12
17.76取 M20
地腳螺釘數(shù)目
n
4
4
軸承旁連接螺栓直徑
16 M16
機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑
12 M12
軸承端蓋螺釘直徑
10 M10
窺視孔蓋螺釘直徑
8 M8
Df，d1，d2至外壁距離
C1
見表
26,22,16
df，d1,d2至凸邊緣距離
C2
見表
24,20,14
軸承端蓋外徑
D2
軸承座直徑+（5--5.5）
桿：134
輪：174
定位銷直徑
d
8
聯(lián)接螺栓間距
L
L=150--200
150mm
蝸輪外圓與內(nèi)機(jī)壁距離
＞1.2δ
15
蝸輪輪轂端面與內(nèi)機(jī)壁距離
≥δ
12
機(jī)蓋
機(jī)座肋厚
、m
≈0.85
≈0.85
8.5
8.5
軸承端蓋凸緣厚度
e
（1~1.2）
12
外機(jī)壁到軸承端面的距離
L1
c1+c2+(5--8)
48
蝸輪離頂壁距離S
S
S>2m+
>15.6取18mm
9 蝸桿蝸輪減速器三維建模
9.1 蝸桿建模
蝸桿設(shè)計(jì)成品：如圖2-1
圖2-1
此設(shè)計(jì)蝸桿為普通圓柱蝸桿阿基米德蝸桿，蝸桿參數(shù)在設(shè)計(jì)說明中已知，其主要設(shè)計(jì)思路如下：
◆ 利用螺旋掃描、陣列命令，創(chuàng)建蝸桿螺紋
◆ 利用旋轉(zhuǎn)命令，創(chuàng)建軸體。
◆ 利用倒角、圓角命令，創(chuàng)建倒角。
◆ 利用拉伸命令切除材料，創(chuàng)建鍵槽。
具體步驟：
第一步，選中旋轉(zhuǎn)掃描——伸出項(xiàng)命令（如圖2-2）創(chuàng)建蝸桿軸螺紋。按命令要求，在草繪中建立一條掃描的軌跡，如圖2-3，接著草繪你要螺旋掃描的界面，如圖2-4，最后輸入螺距，圖2-5。
圖2-2
圖2-3
圖2-4
圖2-5
圖2-6
第三步，繪制軸上其他尺寸，利用旋轉(zhuǎn)命令一次完成尺寸繪制，草繪尺寸，如圖2-7
圖2-7
第四步，繪制鍵槽的時(shí)候，用偏移平面做繪制面，草繪鍵槽如圖2-8，在用倒角命令創(chuàng)建兩邊的倒角。
圖2-8
9.2 蝸輪建模
建模思路：先建立漸開線曲線，再鏡像漸開線，接著創(chuàng)建蝸輪毛坯，利用最開始創(chuàng)建的兩條漸開線建立一個(gè)齒的形狀，再切除蝸輪毛坯材料創(chuàng)建一個(gè)齒，再陣列出所有齒，最后做蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
蝸桿設(shè)計(jì)成品：如圖2-9
圖2-9
第一步，鏡像漸開線：用曲線創(chuàng)建漸開線，漸開線方程：
r=353.3/2
theta=t*45
x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180
y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180
z=0
在漸開線所在平面上，草繪齒根圓、基圓、分度圓、齒頂圓四個(gè)圓，接著用點(diǎn)命令建立漸開線與分度圓的交點(diǎn)（如圖2-10），隨后創(chuàng)建點(diǎn)所在平面，再以這個(gè)面為起始面創(chuàng)建鏡像面，最后用鏡像命令創(chuàng)建另一條漸開線（如圖2-11，紅線所示的為鏡像面）。
圖2-10 圖2-11
第二步，創(chuàng)建蝸輪毛坯：用旋轉(zhuǎn)命令完成，草繪平面如圖2-12
圖2-12 圖2-13
第三步，創(chuàng)建一個(gè)齒：利用旋轉(zhuǎn)命令，切除蝸輪毛坯上的材料，草繪截面如圖2-13。
第四步，蝸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所以采用腹板式的結(jié)構(gòu)。用旋轉(zhuǎn)去除界面來命令完成，草繪界面如圖2-14、2-15。
圖2-14
9.3 蝸輪軸建模
軸的建模不過多介紹，簡(jiǎn)單的用旋轉(zhuǎn)拉伸命令即可，設(shè)計(jì)成品如圖2-16。
圖2-16
9.4 軸承建模
軸承為角接觸球軸承7312c。
建模思路：先創(chuàng)建軸承內(nèi)外圈，再創(chuàng)建中間的滾動(dòng)體，陣列滾動(dòng)體。
第一步，創(chuàng)建軸承內(nèi)外圈：用旋轉(zhuǎn)命令做，草繪截面如圖2-17
圖2-17
第二步，用旋轉(zhuǎn)命令創(chuàng)建滾動(dòng)體，草繪如圖2-18，并陣列。
圖2-18
9.5 下箱體建模
此設(shè)計(jì)由于蝸桿轉(zhuǎn)速不太高，考慮潤(rùn)滑是否方便，所以蝸桿下置。由說明已經(jīng)給出部分尺寸，建模思路：先建中間箱體，再建下部箱座結(jié)構(gòu)，接著創(chuàng)建軸承座，最后再創(chuàng)建肋板、倒角。倒圓等結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)成品：如圖2-19
圖2-19
第一步，根據(jù)蝸輪、蝸桿、軸承座的尺寸等，先建中間箱體，如圖2-20
圖2-20
第二步，創(chuàng)建箱座結(jié)構(gòu)等局部結(jié)構(gòu)，如圖2-21
圖2-21
第三步，創(chuàng)建蝸桿軸承座等局部結(jié)構(gòu)，如圖2-22
圖2-23
第四步，創(chuàng)建蝸輪軸承座等局部結(jié)構(gòu)，如圖2-24
圖2-24
第五步，創(chuàng)建螺栓孔、倒角、倒圓等結(jié)構(gòu)，如圖2-25
圖2-25
9.6 上箱體建模
上箱體的建模過程與下箱體類似，這里就不再敘述，設(shè)計(jì)成品：如圖2-26
如圖2-26
9.7 PROE/E裝配
裝配思路：在進(jìn)行裝配的時(shí)候，注意幾個(gè)問題：1.一定要根據(jù)你裝配的三維圖形，適當(dāng)把握其先后順序，正確的裝配順序會(huì)減少許多操作2.根據(jù)零件之間的關(guān)系，選擇合適的連接方式。首先要知道用pro/e進(jìn)行裝配時(shí)，裝配的第一個(gè)件通常是不動(dòng)的。先將蝸輪與蝸輪軸裝配，然后再建立一個(gè)裝配，裝配順序是：下箱體——蝸桿軸承座處的軸承裝配——蝸桿裝配——蝸輪軸承座處的軸承裝配——蝸輪組建的裝配——上箱體裝配
裝配成品：如圖3-1
圖3-1
具體步驟如下：
第一步，蝸輪與蝸輪軸的裝配：兩個(gè)件相互配合，應(yīng)該固定在一起，先缺省放置蝸輪軸，然后再裝蝸輪，如圖3-2所示裝配。
圖3-2
第二步，再新建一個(gè)裝配圖，先缺省放置下箱體，再剛性裝配蝸桿軸承處的軸承，注意兩個(gè)軸承之間的距離，不好安裝配軸，可以將下箱體切除一塊。如圖3-3
圖3-3
第二步，因?yàn)槲仐U要做圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，所以用銷釘連接進(jìn)行定義，其中裝動(dòng)角度可以不設(shè)置，如圖3-4。
圖3-4
第三步，剛性裝配蝸輪軸承座處的軸承，接著另一端也是，因?yàn)槲佪喗M件要做圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，所以用銷釘連接進(jìn)行定義，其中裝動(dòng)角度可以不設(shè)置，如圖3-5。
圖3-5
第四步，最后剛性裝配上箱體，如圖3-6，至此裝配過程完成。
圖3-6
總論
機(jī)械設(shè)計(jì)綜合畢業(yè)設(shè)計(jì)是針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程的要求，是繼機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)課程后，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)功課學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力是課程。
隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，減速器已經(jīng)成為當(dāng)今機(jī)電一體化的工業(yè)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，可以說機(jī)械無處不在。因此作為一名機(jī)械專業(yè)的大學(xué)生來說掌握減速器的設(shè)計(jì)是十分重要的。
在老師的指導(dǎo)下組設(shè)計(jì)減速器。設(shè)計(jì)過程，我遇到了很多困難，設(shè)計(jì)方案問題、計(jì)算問題、畫圖問題等等。通過小組談?wù)撨€有老師的指導(dǎo)，問題才得以解決。在此期間我得到了老師和同學(xué)的幫助，特別是在計(jì)算和用電腦畫圖的時(shí)候，在此我要向他們表示真誠(chéng)的謝意。
經(jīng)過這近兩星期的設(shè)計(jì)，不僅使我融合了本學(xué)期所學(xué)習(xí)的機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)，而且在這其中還學(xué)習(xí)到了很多之前在課本上難以學(xué)到的東西，同時(shí)經(jīng)過這此這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，還加強(qiáng)了我的Auto CAD、PROE繪圖能力，可謂是收獲頗豐啊！
參考文獻(xiàn)
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