蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)(爬式加料機(jī))

課程設(shè)計(jì)一爬式加料機(jī)傳動(dòng)裝置輪距500mm,軌距662mm，速度0.4m/s鋼繩拉力F/kN鋼繩速度)卷筒直徑D/mmI78330工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)*工作時(shí)有輕微振動(dòng).小批虬生產(chǎn).單班制工偉，便用期限8年.運(yùn)輸帶速度允 許誤差為±5%要求完成；1 減速器裝配圈I張(A2).2零杵工柞圖2張(箱體和軸人3.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份，«»0>»000字?？阡? 1'（專(zhuān)t 匕JkJliJI-IBJBJBJIiBliBJ-IBJliJIJI.BliBIBIBJlillBliBliBJkJBJliJIiBJBHIkJliBliaiBJBJBIkiliBliBliBJBJBJIJIBliBJBJBJBJkBI.IBJBJBJkBkBIBJBJIilliBkBiBJ.IBJIiJI.I.BJBiBJ2 2 山 Efl.冬丄或-L" ' P I 忙. tJJ LJ LJ L J l.ja.LJ LJ _ . L J L _ .J L J3- 各軸的參數(shù)* .43. 1齊軸的轉(zhuǎn)速43 2軸I 邯SS *3 3齊軸的輸出功率43. 4 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 43, 5各軸的輸出轉(zhuǎn)炬53. 6各軸的運(yùn)動(dòng)赫數(shù)表 64. 蝸輪蝸桿的選擇74.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類(lèi)型7O4. 2選擇材料74. 3按計(jì)齒血接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)笄進(jìn)行設(shè)74. 4蝸桿與蝸輪的上要參數(shù)與兒何尺寸84. 5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度94.6驗(yàn)算效率94. 7梢度等級(jí)公壘和表面粗糙度的確定105. 圓柱齒輪的設(shè)計(jì)II5. 1材料選擇115. 2按慶面接觸強(qiáng)度計(jì)舜設(shè)計(jì)II5.3計(jì)算125. 4按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì) 135. 5取幾何尺寸計(jì)算 146. 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算156.1蝸桿軸156. 1. 1按扭矩初算軸徑 156.1.2蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)156.2蝸輪軸166.2.1輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算166.2.2軸的結(jié)枸設(shè)計(jì)176.3蝸桿軸的校核18631求軸上的我荷186. 32精度校核軸的疲勞強(qiáng)度216.4蝸輪軸的強(qiáng)度校核236. 4. 2梢度校核軸的疲勞強(qiáng)度267. 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算307. 1蝸桿軸上的軸承的選擇和壽命計(jì)算307. 2蝸桿軸上軸承的選擇計(jì)算318. 鍵連接的選擇及校核計(jì)算358.1輸入軸與電動(dòng)機(jī)軸采用半鍵連接358. 2輸出軸打聯(lián)軸器連接采用平鍵連接358. 3輸出軸與蝸輪連接用平鍵連接359. 聯(lián)軸器的選擇計(jì)算 379.1與電機(jī)輸出軸的配合的聯(lián)軸器 379. 2與二級(jí)齒輪降速齒輪軸配合的聯(lián)軸器3710潤(rùn)滑和密封說(shuō)明 3910. 1潤(rùn)滑說(shuō)明 3910. 2密封說(shuō)明 3911. 拆裝和調(diào)整的說(shuō)明 4012. 減速箱體的附件說(shuō)明 411. 電機(jī)選擇工作機(jī)所需輸入功率Xpw = 234kw1 7 x lOOOx =2.34S 1000X 0.97所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率九pd = 3.54kwP耳二亠=3.54B “ a= 0.6577傳遞裝置總效率Ha =3拡皿式中：7：蝸桿的傳動(dòng)效率075弘：每對(duì)軸承的傳動(dòng)效率0.9X直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)效率097久：聯(lián)軸器的效率()99%：卷筒的傳動(dòng)效率0.96所以 na = 0.75x0.984 x0.97 x0.992 = 0.65772340.6577=3.5578kw故選電動(dòng)機(jī)的額定功率為4kwvx 1000x60兀1)x1OOOx6O = 7.72r/min舁左=7.72r/ mi舁惟=質(zhì)認(rèn) =(35)x(740)x7.72 = (162.12 - 1544)r/niin符合這一要求的同步轉(zhuǎn)速有75()r/min , l(XX)r/niin , 15(X)r/min電機(jī)容量的選擇 比較：農(nóng)11電動(dòng)機(jī)的比較方案型號(hào)邀定功率/kw同步轉(zhuǎn)速/r/min滿(mǎn)我轉(zhuǎn)速/r/min價(jià)格1Y160Mr84750720£高2YI32Mr641(X)0960中中3YII2M-4415001440輕低考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸 覓屋及成本，可見(jiàn)第二種方案較合理，因此選擇型號(hào)為:Y132M廣6D的電動(dòng)機(jī)。2. 選擇傳動(dòng)比2.1總傳動(dòng)比 =124.35/w = 31.0875i嚴(yán)4"血=型“24.35叫 7.722. 2減速裝置的傳動(dòng)比分配仏=124.35所以心=31.0875 Q = 43. 各軸的參數(shù)睜傳動(dòng)裝置各軸從高速到低速依次定為【軸【軸III軸【V軸：久一小叫 、Tlm-v依次為電動(dòng)機(jī)與I軸I軸與II軸II軸與III軸HIO軸與V軸的傳動(dòng)效率則：3.1各軸的轉(zhuǎn)速nt = 960r / minnn = = 30.8806廠 / min/w31.0875nm =hz/ =30.8806r/min 彳？ 二 7.72r / min口 4.013. 2各軸的輸入功率I 軸 Pf = Pq“ = 3. 5578 x 0. 99 = 3. 5222加II 軸Pn = Pm” = 3. 5222 x 0. 75 x 0. 98 = 2. 5888后III軸Pm 2. 5888 x 0. 99 x 0. 98=2. 5117畑IV軸="/"/" = 2. 5117 x 0. 97 x 0. 98=2. 3876加3. 3各軸的輸出功率I 軸 pf = pj1h = 3. 5222 x 0. 98 = 3 4518伽II 軸 Pn = Pm.ii = 2. 5888 x 0. 98 = 2. 5370如Ill軸 PfH = PnTnu = 2.5117 x 0. 98 = 2. 4615伽IV軸 Plv = PhEhy = 2. 3876 x 0. 98 = 2. 3398加34各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)7； = 9550 = 9550x = 35. 3927.9550K = 35-0388V - ”II軸9550 升 800.6119“ /III軸Tin = 9550 如-=776. 7536.V m 他T卷=9550 孕=2953. 5280/V mN難3. 5各軸的輸岀轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī) Td = 35. 3927NmI 軸 rf = 9550 丄=34. 3380" mN】pII 軸 Tu = 9550 丄=784. 5997.V mN hIII軸Tul = 9550 仏=761. 2185N mNmIV軸 7 = 9550 孕 =2894. 4574N m3. 6各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)表軸號(hào)功率P(kw)轉(zhuǎn)矩(N-m)轉(zhuǎn)速 (r/min)傳動(dòng)i效率輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸43.557835392796010.991軸3.52333.457935.038834.338096031.08752軸2.58892.2571800.620784.599730.88060.73513軸2.51172.4015776.754761.218530.88U60.97024卷軸2.38762.33982953.532894.4577.720.9506農(nóng)3.1各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)衣4. 蝸輪蝸桿的選擇P = 3. 5233如）i = 31.0875, n = 960r/min4.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類(lèi)型根據(jù) GBAT100851998 選擇 ZI4. 2選擇材料蝎桿選45鋼，齒面要求淬火，硬度為45-55HRC. 蝎輪用ZCuSnlOPI,金屬模制造。為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造4. 3按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè)（1）根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，先按齒血接觸疲勞強(qiáng)度計(jì) 進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校對(duì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由式（11-12）,傳動(dòng)中心距叫KT（譽(yù)2詢(xún)而的設(shè)計(jì)知作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2, 按Z嚴(yán)1,估取 =0. 75 ,則:7； =9.95x106x5- = 9.55x106x-5?9.95xlO°x3.5233x0.75960= 8172OO877N 加31.0875（2）確定載荷系數(shù)K因工作比較穩(wěn)定，取我荷分如不均系數(shù)=13；由表115選取使用系數(shù)Ka = 115；山丁轉(zhuǎn)速不人，工作沖擊不人，可取動(dòng)載系=1.05：則=1.15x1x1.05 = 1.21（3）確定彈性影響系數(shù)Zz因選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用ZCuSnlOPI匹配的緣故，有1Zf =160/2（4）確定接觸系數(shù)Z°先假設(shè)蝸桿分度関直徑弘和中心距a的比值4/“=0.35,從圖11-18中可査到乙=2.9（5）確定許用接觸應(yīng)力tr根據(jù)選用的蝸輪材料為ZCuSnlOPI,金屬模制造，蝸桿的螺旋齒血硬度>45HRC,可從11-7中査蝸輪的基木許用應(yīng)力trr = 268MP“應(yīng)力循環(huán)次數(shù)V = 60/bL. =60xlxx(lx8x300x8) = 3.5574x!07 A31.0875 '>N = 33574xl07壽命系數(shù)Khn = J一7 =0.8533V 3.43574 x IO7g = 0 8533貝 10“ = Khn' = 0.8533 x268MPa = 228.6875MP"afl = 229MPa（6）計(jì)算中心距：11160x2 9a> J1.2Ix817.2xI05x( )2 = 1 59.6543/wmV228.6875a > 159.6543/w取a=160mm,由i=30,則從表11-2中査取,模數(shù)m=8蝸桿分度圓直徑4=80”嘰從圖中11-18中可查Zp. = 2.65 ,由于Zq.VZ。，即以上算法有效。取d = 16（加加di = 80mm4. 4矚桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸（1）蝸桿Pt = 25.133mw軸向尺距 £二龍m = 2533mm直徑系數(shù)q二生=10 mg = 10齒頂圓直徑d“| = & + 2h*m = 96mmd 川=96mm齒根圓直徑d/| = d| - 2（町加+ c） =八=60.8/w/w分度圓導(dǎo)程角 / = arctan = 5.71°q蝸桿軸向齒厚$“ = *加龍=12.5664""為=125664m鵬桿的法向齒片 s* 一 su -cos y 12.5664xcos5.71 一 12.5(>40w/w= 12.5040”勸（2）蝸輪蝸輪齒數(shù)5=31,變位系數(shù)x2 = -（）.5Z2 =31驗(yàn)算傳動(dòng)比i = = - = 39石I這時(shí)傳動(dòng)比謀差為：31；75=0.28%,在謀差允許值內(nèi)。 31.0875蝸輪分度圓直徑d2 = mz2 =8x31 = 248個(gè)喉圓直徑 d“2 =4+2心2 =248 + 2x8 = 264“"齒根IMI直徑心2 = </2 - 2/i,2 = 248 -2x1.2x8 = 228.8/wn 咽喉母圓半徑幾2-丄八=l60-0.5x264 = 28/wn24. 5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度刁二三護(hù)滄匕當(dāng)量齒數(shù) 3 = -V = 一= 31.4697 cos3/ cos35.763c根據(jù) x, =-0.5, z, =31.4697從圖11-9中可查得齒形系數(shù)Y&2=255螺旋角系數(shù)： = 1-7 = 1-7 = 0.9592許用彎曲應(yīng)力：從表114中査得冇ZCuSnlOPl制造的蝸輪的基本許川彎曲應(yīng)力 =56MPa壽命系數(shù)10°3.5574X107=0.67240訂=56x0.6724 = 37.6544MP"1.53x 1.21x817200.877 x 2.55x0.9592 6 = 23.3144MPa'80x248x8可以得到：因此彎曲強(qiáng)度是滿(mǎn)足的。4.6驗(yàn)算效率=(0.95 - 0.96)tan ytan(/+)d2 = 248切d “ = 264 u yd f2 = 2288n匸=2伽“Zu2 = 31.4697Yfi = 0.9592Kfn = 0.6724a, = 31.1 MPaaf=2334MPu已知“5.7宀 = arctan fv:幾與相對(duì)滑動(dòng)速度匕有關(guān)。60xl(XX)cos/ _ 4()41W/'從表1118中用差值法査得:A = 0.0239;仇=1.326。代入式中,得 = 0.77 大于樂(lè)估計(jì)值，因此不用匝算。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,蝸輪精度選擇8級(jí)精度,側(cè)隙種類(lèi)為f,標(biāo)注為 8fGB/Tl（X）89-1988o然后由有關(guān)手冊(cè)查得要求的公差項(xiàng)目及農(nóng)面粗糙度，此 處從略。詳細(xì)情況見(jiàn)零件圖。5. 圓柱齒輪的設(shè)計(jì)P=2.51I7KW , /V = 30.8806i=4.05. 1材料選擇（1川、齒輪的材料為40G?（調(diào)質(zhì)），碩度為2X（）MBS,大齒輪的材料為45鋼（調(diào) 質(zhì)），硬度為240 HBS，二者Z差為40 HBS。（2）精度等級(jí)選8級(jí)精度。（3）選小齒輪齒數(shù)Z嚴(yán)19,大齒輪齒數(shù)Z2 = 19x4 = 76,取Z2=76o（4）選壓力角為a = 205. 2技齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)按式（10-21）試算，即= 2.32（1）確定公式中的各參數(shù)試選戲荷系數(shù)，=l.4o 計(jì)算小齒輪的傳遞扭矩廠 _ 955xlO'C _955xl0'x251171 一 &"30.88()6= 77676xl()'Nm 由表1（）7選齒寬系數(shù)0產(chǎn)1。 由表10-6査的材料的彈性影響系數(shù)乙=1X9.8M"幾 由圖10-2Id按齒面鎖度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 crWJW1 = 600A/P,；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限巧心= 550/WPa。 由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。M =33574x1(rN 嚴(yán) 60q 幾=60x30.8806x1x（1x8x300x8）=3.3574x1 （）7=8.89x10°3.3574M 十9“ 由圖1619取接觸疲勞壽命系數(shù)K伽= 1.02： K刖2 = 1 15。 計(jì)算疲勞需用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)5 = 1 ,由式（10-12）得0“ 1 _ 吧嚴(yán)=1.02x 6（X）MPa = 612MPa0“ = K” 當(dāng)血=| J5x 550MP" = 632.5MP"5. 3計(jì)算（2）試算小齒輪的分度岡的直徑血.代入b“中較小值-_'I1.4X7.7676XI05 5 fl89.8v14 I 612= 117.74 呦(2) 計(jì)算岡周速度”7dun xl 17.74x30.8806 八“心 /v = = 0903w/ 560x100060x1000(3) 計(jì)算齒寬bb = % £ = 1 x 117.74 = 111.14mm(4) 齒寬與齒高Z比纟h模數(shù) 叫=皿=H7.7496 = § 973"石 190=612咖匕2 =6325購(gòu)t/du = 11774”v = ()903加/$h =(pcldu = 117b _ 117.749613.9440=&4444齒高 /i = 2.25x nittl = 13.9440/加（5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v = 3.29w/5, 7級(jí)粘:度，宙圖108查的動(dòng)載荷系K嚴(yán)1.12：直齒綸，KHa = KFa=0由表10-2 ?t的使用系數(shù)：K/I由表10-4用插值法6級(jí)糟度，小齒輪相對(duì)支挫對(duì)稱(chēng)分布時(shí)，K = 1.518 由£ = &4444, K” = I.5I8査圖10-13得鳴嚴(yán)1.35：故載荷系數(shù)K = KaKv= 1x1.01x1x1 .528 = 1.5423（6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正算的分皮圓氏徑，冇式（K）-10n）得d| = 131.7252?!（7）計(jì)算摸數(shù)加J里竺*9329呦“乙 19=59329加5. 4按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)由式（10-5）得彎曲強(qiáng)度計(jì)算設(shè)計(jì)加 > 悴（込）gm（I）公式內(nèi)容的各計(jì)算值由圖IO-2Oc査得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限= 500A/Pf/:大齒輪的彎Hl疲勞強(qiáng)度極限（rn：2 = 38OMPa ； 由圖10-1X取彎曲疲勞壽命系數(shù)心口 =095,心、，2 =098 計(jì)算彎曲疲勞許應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S = 1 A由式（10-12）得0.95 x5(X)1.4= 339.2857MPu二()98x3&)SL4-=266 MPa 計(jì)算載荷系數(shù)KK = K, Kv , = 1x1.05x1x1.45 = 1.5225 査齒形系數(shù)。曲表 10-5 查的 2嚴(yán) 2.85： YFo2 = 2.238。 資取應(yīng)力校正值系數(shù)。由10-5 查的 5a嚴(yán) 154 & = 1.752。 計(jì)算大.小齒輪的空準(zhǔn)并加以比較。2.85x1,54339.2857= 0.01294j= 2j38x 1,752 =0()1474<r)2266大齒輪的值大（2）設(shè)計(jì)計(jì)算m>j2xl5225x77676xl0V1x19x 0.01474 =4.5X79=4.5879對(duì)比計(jì)舁結(jié)果，山齒而接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)加大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模加的大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒 面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)m與寅數(shù)的乘積）ni = 5有關(guān)，可取市彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)4.5879并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值叫=5,按接觸強(qiáng)度算的的分度圓立徑4 =131.7252"”來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，于是由z,=27% = 106d| 131.7252 “M rrzt = = 26.3450 取 Z| = 27叫5° = izt= 4x26.3450 = 105.38 取乞=106這樣沒(méi)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿(mǎn)足了齒而疲勞強(qiáng)度，又滿(mǎn)足了齒根彎曲疲勞強(qiáng) 度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。5. 5取幾何尺寸計(jì)算(1) 計(jì)算分度圓直徑d、= 135mmd2 = 53()】加a = 332.5mm£ = zn = 27x5 = 135mm”2 = Z2W = 106x5 = 53()"”(2) 計(jì)算中心距(爲(wèi) + 乙)(27 + 106)x5 “r u2 2圓整取a=333mm(3) 計(jì)算齒輪寬度B、= 135mm £= 140/w/wb =(pd d| = 1 x 135 = 135mm陰 I 松廠 B = 35mm B、= 140mm6. 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算6. 1蝸桿軸蝸桿上的功率P,轉(zhuǎn)速N, 和轉(zhuǎn)矩分T,別如下：P,= 3.5223kw Nz=960r/min T,=35.2156Nm6. 1. 1按扭矩初算軸徑選用45鋼調(diào)值，碩度為2H-255HBS根據(jù)教材P370(15-2)式,并査教材表153 取4=110心忖心閔器= 16.9675 考慮到有鍵槽,將直徑增大7%,則: = 17x(l + 7%)mm = 18A6mmd = 20ww因 選 d = 20mm6. 1.2蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)蝸桿上零件的定位，固定和裝配一級(jí)蝸桿減速器可將蝸輪安排在箱體中間，兩隊(duì)軸承對(duì)成分布，蝸桿山 軸肩宦位，蝸桿周向川平鍵連接和肚位。/端：軸的最小宜徑為安裝聯(lián)軸器處的直徑故同時(shí)選用聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計(jì)畀Kg 査教材14J,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取Tg=45nmNmKa = 1.3,則：=1.3x35.2156 = 45.7803N m按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件和考慮到蝸桿與電動(dòng)機(jī)連接處電 動(dòng)機(jī)輸出軸的玄徑查機(jī)械干冊(cè)表131()選用HL6型號(hào)彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。浚6.1聯(lián)軸器型號(hào)公稱(chēng)轉(zhuǎn)距許用轉(zhuǎn)速厶L軸的直徑(N m)(r/min)(mm)(mm)(mm)HL62503800608232dt_u =32m，厶一“ =82/nni, d 皿=44”,厶八 m = 50/?iw因此！選擇段dz. =32嘰長(zhǎng)度取厶一 =82呱軸上鍵槽鍵寬和鍵高以及鍵長(zhǎng) 為10x8x70o端：因?yàn)槎ㄎ讳N(xiāo)鍵高度，取 =6”切因此，d_m = J,_z/ + 2h = 44mm。軸承端蓋的總長(zhǎng)為20mm,根據(jù)拆裝的方便取端蓋外端面于聯(lián)軸器右端面間的距離為L(zhǎng) = 30mm所以，Lzz_zzz = 3() + 2() = 50/7/?/】11段：初選用角接觸球軸承，參考要求因d_嚴(yán)44,査機(jī)械手冊(cè)選用7209AC 型號(hào)滾了承dx/)x = 45xl()0xl9。即= 45mm丄川J = 24mw. Lvzz_vzzz =24mm角接觸球軸承一端用汕環(huán)定位(寬度為6mm),汕環(huán)緊靠軸環(huán)端用于軸肩定 位。IV段：直徑J(n._v)1 = 45+ 2x8.5 = 62ww,軸環(huán)寬度b>l.4/j，在滿(mǎn)足強(qiáng)度下，艮要節(jié)省材料取軸肩寬度為L(zhǎng)(八,_» = 0nim ； d(“,_v)2 =52”"” ,dlv_v = 62mm,L”-# = 45mm d = 80/z/n/<2 = 248=788mmL(/vv)2 = 35zn/n : L/vv =35 + 10 = 45mm。v段：由而而的設(shè)計(jì)知蝸桿的分度洌徑=&)“，快頂圓直徑心=96，蝸輪的喉圓直徑2 = 248。查材料11-4變形系數(shù)= -0.5mm所以蝸輪齒寬=(1 l + 0.06Z2)w = (8+0.06x31)x8 = 78.«mw綜合考慮要使蝸輪與內(nèi)壁有一定的距離故選 Lv_w = 130mm圖6. 1蝸桿軸厶7 = 130 mm6. 2蝸輪軸621輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩：Pzz =2.537lkw,Nzz=3O.88O6r/min ,T =784.5997Nm(2) 求作川在軸上的力廠廠 27；2x784699.7“ “，2482=Fai =r = 6328.2Nd2r r 27；2x34338r. = F. = L = 1716.9Na2 f，心 8()WF" tan a = 9.53x0369 = 2335.1058/V(3) 初步確定軸徑的最小貢徑選用45鋼,硬度217-255HBS 根具敎材公式P37()9(15-2)式，并査教材15-3,取= 112,<7 A C2 5371” A 112x 一=48.6895ww30.8806考慮到鍵槽，將直徑增X 10%,貝ij；(I = 5035x(Ix7%)mw = 52.0978ww/所以，選用d = 55mmd = 55mm6. 2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1) 軸上的零件定位，固定和裝配蝸輪蝸桿單級(jí)減速裝置中，可將蝸輪安裝在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱(chēng) 分布，蝸輪左啲用軸肩定位，右端血用軸端蓋定位，軸向采用鍵和過(guò)度配合, 兩軸承分別以軸承肩和軸瑞蓋定位，周向定位則采用過(guò)度瓦合或過(guò)盈配合， 軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，右軸承從右面裝入。(2) 確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度仙的最小宜徑為女裝聯(lián)軸器處的玄徑故同時(shí)選用聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計(jì)算Ta = KJn .査教材14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取Ka =1.3.則：=l3x8OO6199 = lO4()8()59Nm由輸出端開(kāi)始往里設(shè)計(jì)。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用HL5彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。表6.2聯(lián)軸器旳號(hào)公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩(N m)許用轉(zhuǎn)速(r/min)厶(mm)L(mm)軸孔直徑(mm)HL4125040008411255I- II 段：dj = 55mm9 厶. =82/wn 0 軸上鍵槽取 16x10, L = 70mmoII- III段：因定位軸肩高度力=(0.070.1 »刃=3.5""”，f/2 =55+2x3.5 = 62/nw»考慮到軸承端蓋的長(zhǎng)度和安裝和拆卸的方便，取d = 55mmLn = 82mmL 70ntmL -/ = 25 + 25 = 43" o段：初選用角接觸球軸承，參照要求取型號(hào)為7213AC型闘錐滾子 軸承dxDx=65MX120Mx23"“，考慮到軸承右端川套筒迅位，取齒輪距 箱體內(nèi)壁-段距離a=2()mm,考慮到箱體謀差在確定滾動(dòng)軸承時(shí)應(yīng)據(jù)箱體內(nèi) 壁一段距離S,取S=8。已知所選軸承寬度T=23,則Lz/_/v = T + S + a + 4 = 23 + 8 + 25 + (70-66) = 6()mni 9NV段：為安裝蝸輪軸段，蝸輪齒寬4輪=075d“ =0.75x96 = 72加加上“燈=(1.2 1.8)£_” 収 L/v_v =9()mmt 由 于為了使套筒能壓緊蝸輪則厶,=86 mm。V- VI段：VI-V段右端為軸環(huán)的軸向定位d-vS +2x5 = 80”"，厶 = 34 mmc/2 = 62mmL-/ = 43加加L/v = 60 皿= 70mm Lzv_v=90mm 7r_vz = 86 mm d.f v. = SOmmvz_vzz =Ln-vz/ = 22mm。= 65mm心取=65mm= 22mmVI- VII 段：圖6.2蝸輪軸(3) 軸上零件的周向定位蝸輪.半聯(lián)軸器與軸的定位均采用平鍵連接。按dlv = 10mm由教材 表61資希平鍵截血bx/? = 20xl2,鍵榊用饒刀加工，長(zhǎng)為80mm,同時(shí) 為了保證齒輪與軸配合由良好的對(duì)稱(chēng)，故選擇齒輪輪敕與軸的配合為 耳；同樣半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵分別為為r6,半聯(lián)軸器勺軸的朮合為匸上。滾動(dòng)軸承的周向疋k6位是山過(guò)度配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。（4）參考教材15-2,取軸端倒角為圓角和倒角尺寸2x45°,個(gè)軸肩的圓角 半徑為1-2& 3蝸桿軸的校核6. 3.1求軸上的載荷FrFd 1 圖6.3受力分析圖首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖6.1）做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖6.3）。在確定軸承 的支點(diǎn)的位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取得a值。對(duì)于7209AC型軸承,由手冊(cè)中 査得a= 18.2mm o因此作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距L = （45mm + 65mm）x2 = 220mm 0根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖6.3）可以看出中間截面是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算的截向的M”、Mv n M的佰計(jì)算過(guò)稗及結(jié)果如2耳=2=旦=343308 xlOJx2 = 0.8585 KNa U1 dx 80口匚27； 800.6199 心 oF= Ffl = =xlO x2 = 6.456KNJ川d、 248巴嚴(yán)巴二巧【an 20° = 2.3825KNFWI = F2 =0.5x/；=II91.25/VFnh = Fnhi = 0.5x Fi2 = 3228N7；=7；=34.3380/VwM/ =Fv/xl 10 = 3228x110 = 3550807V mmMv = xl 10 = 1191.25x110 = 131037.5 mmFZ= 2382.5?/kvi = 1I9125NMh = 355080My 嚴(yán)= 131()37.5戦荷HV支反力NFnhF,v2Fnvs 0322832281191.251191.25彎矩M NmmMh = 3550802WVI=;WV2 =131037.5總彎矩MMi+= 378487.30 ww表6.3軸上的載荷扭矩 T=34.3380NmwMM2= 378487.30T=34.3380（1）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受彊人的彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截血）的強(qiáng)度。根據(jù)式（15-5）及上農(nóng)中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn).扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變向力，軸的計(jì)算應(yīng)力:網(wǎng)+(叭)20. k/.r厶_ 206131.82()42 +(O.6 x 34.338O)2_0.1X703無(wú)、q“=7.3923A=7.3923MP" v cr_J = 6OMPa故安全。6. 3. 2精度校核軸的疲勞強(qiáng)度（1）判斷危險(xiǎn)截面截Ifi Ik III. IV只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸川及過(guò)渡配合所引起的 應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度.們山于軸的扇小玄於是按川轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為睫 裕確定的，所以截面II、III、IV均無(wú)需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面V和VI與蝸輪嚙合的應(yīng)力集中厳嚴(yán)重；從受載的怡況來(lái)看，中心截面上的應(yīng)力垠大。截面V的應(yīng)力集 中的影響和截面VI的相近，但截【hi VI不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故 不必做強(qiáng)度校核。中心截面上雖然應(yīng)力集中最大，但應(yīng)力集中不大(過(guò)盈配 合及鍵榊引起的應(yīng)力集中均在兩端)，而J1這里軸的直徑最大，故截中心血也 不必校核。因而該軸只需校核截血v左右即可。(2)截曲E左側(cè)W = 1663Xmm'Wr = 33275mm3抗截面系數(shù) VV =().1J3 = 0.1 x553 =16637.5W抗扭截面系數(shù) W； = ().2/ =0.2x55' =33275加截面E左側(cè)彎矩“ 355(叫忖“45260N如截Ihj E 上扭矩 T. =8OO.6199/z- mm14526016637.5=&7309MP"7；8(X)619.9= 24.0607A/Pd丁 WT 33275軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由表11-1查得6 = 64() MPa. er，! = 60MPa、= 275,= 155截血上rfl于軸丿iJ而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)乞及按附農(nóng)32査取，因D 801.53aa = 2.0, af =1.31又由附圖3-1可知軸的材料敏性系數(shù)幺=0.82, qT =0.85ka = 1.82鋒= 1.26故有效應(yīng)力集中系數(shù)" + 以爲(wèi)-1) = 182© = I + qr(Ctr - 1) = 1.26教材附圖3-2尺寸系數(shù)= 0.67 , er = 0.82教材附圖34 氏=»=092軸耒經(jīng)表面強(qiáng)化處理 “ 區(qū)+丄乂由3-1 與3-2的碳鋼的特性系數(shù)(pa =0 0.2取 =0:(p: =0.05 0,(pT = 0.05o計(jì)算安全系數(shù)+0皿275-=11.24902.80x8.7309 + 0.1x()也+臥1551.62x24,06077+ 0.05x24.06072= 7.715()=63624 » S = 1.5故該細(xì)仕截面厶側(cè)強(qiáng)度足足夠的。（3）截面E右側(cè)抗截面系數(shù)按教材衣154中的公式計(jì)算W =0.k/3=0 1 x80' = 51200/nni3抗扭截面系數(shù)Wr = Q.2dy = O.2X8O3 = 102400mm3彎矩7；及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為M=800619.9x "一"=254742.6955 mm1107；8(X)619.9 r。2“小rr =-2- = 7.81 S6MPaWT 1024007=H(X)6l9.9/?wm254742.695551200= 4.9754MP“K過(guò)盈配合處孑由附表3-8用插值法求出并取-=3.16,故嚴(yán)=0.脈36 = 2.53按磨削加工，附圖34表面質(zhì)量系數(shù)6=092附圖32尺寸系數(shù)，故得綜合系數(shù)為軸耒經(jīng)表血強(qiáng)化處理KT：I = 1.62又由31與32的碳鋼的特性系數(shù)佗=矗102取化=0；（pr = 0.05 0，取©=005計(jì)算安全系數(shù)sSa = 11.2490Sr = 7.7150Sg = 6.3624W=51200/ww，% =102400“ Jrr=7.8l86A/Pri6X Kg.2753.25x4.9754 + 0.1x0 一門(mén)00681552.62x+O.O5x=，4,84982 2V £ =I1.185I»S = 1.5故該軸在截面右側(cè)強(qiáng)度也是足夠的。本設(shè)計(jì)因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)我及嚴(yán)垂的 應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)，故可略去靜強(qiáng)度校核。-至此蝸桿軸的設(shè)計(jì)即告結(jié)束。6. 4蝸輪軸的強(qiáng)度校核6.4.1求軸上的載荷FdiFrFlNH2；=17.0068；=14.8498,11.1851TT圖6.4受力分析圖忤先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖6）做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖6.3）。在確定軸承 的支點(diǎn)的位宜時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中査取得a值。對(duì)于7213AC型軸承，宙手冊(cè)中 查得424.2mm。因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距L =（34m + 45”）x2“58”"。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖沏（圖6.3）可以看出中間截血是軸的危險(xiǎn)截血?，F(xiàn)將計(jì)算的截血的M、Mv 及M的值計(jì)算過(guò)程及結(jié)果如卜：巧嚴(yán)幾=竺=些型xl（px2 = 0.8585KN11沁心 80匚廠27； 800.6199 o 一“和= F. = =X10 x2 = 6456KN12“，d2 248你=:耳=酉 tan 20° = 2.3825KN= FVV2 =05x 巴=1191.25NFmn = Ev”2 = % Fl2 = 3228N片=°=8006l99NmM/z = Fw x79 = 3228x79 = 255012/V-mmMr = Fwx79 = 1191.25x79 = 94108.75N ”載荷HV支反力NF、，2F加FnV2322832281191.251191.25彎矩MNmmMu =2550122VVI=.WV2 =94108.75總彎矩MM嚴(yán)M = JmJ + Mv2 = 271822.6940N mm扭矩 T=800.6199/V ww農(nóng)6.4軸上的娥荷Mn =255012MVi= 94109（I）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大的彎矩和扭矩的截血（即危險(xiǎn)截血）的強(qiáng)度。根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，軸的計(jì)算應(yīng)力:crt<l =7.9249/町+(呵)2%0d,_ 丁271822694(F +().6 x 800.6199)' O.lx7()3=7.9249MP" v = GOMPa故安全6. 4. 2精度校核軸的疲勞強(qiáng)度（1）判斷危險(xiǎn)截面截面II. III只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸川及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力 集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但山于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確 定的，所以截潮II、Ill均無(wú)需校核。從W力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的彩響來(lái)看，截Iftl 111和IV處過(guò)盈處配合引 起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重：從受載的悄況來(lái)看，中心截面上的應(yīng)力最人。截Ihiv的應(yīng)力集中的彩響和截面IV的相近，但截啲V不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較 大，故不必做強(qiáng)度校核。中心截面上雖然血力集中最大但應(yīng)力集中不大（過(guò) 盈配仟及鍵槽引起的燉力集中均在兩端），而H這里軸的H徑垠大，故截中心 面也不必校核。由笫三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小， 因而該軸只需校核截面iv左右即可。（2）截面E左側(cè)抗截面系數(shù) W =0.2 =0.1x65'= 27463mm3充扭截面系數(shù)叭=0.0 =0.2x65 =54925®79-41截血 E 左側(cè)彎 M =27 1822.6940 X"=I 30750.1566N mm截面 E 上扭矩 7； =800.6199 n mwiM_ 130750.156627463=4.761 MPaW = 27463mm'IV =54925加亦ab =4.16 MPa© = 14.57667； 8(X)619.9 trT = = 14.5766A/V/丫 WT 54925軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由表11-1査得6 = 64()MPa. cr = 6()MPa. <7 =275, J = 155截血上由于軸川而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)爲(wèi)及勺按附表32查取，因rS=003Hota = 2.0, ar = 1.31又由附圖3-1可知軸的材料敏性系數(shù)乞=0.82 ,乞=0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)key = l + qr aa -1) = 1.82kr = I + gr(Xr -1) = 1.26教材附圖3-2尺寸系數(shù)eo = 0.67 , et = 0.82教材附圖34 Pa=Pr= 0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理“ 匕+丄 一28K十肓T：S。= 20.6289it計(jì)2又由3-1與3-2的碳鋼的特性系數(shù)(pc =() ().2 取 =()；(pz = ().05 ()，(pT = 0.05計(jì)算安全系數(shù)兀2.80x4.761+0.1x() _ ')6289JF+0凡1551.62X14.57662+ 0.05X14.57662= 12.7347Sr = 12.7347S“ =10.836234300加Wr =68600”'故該軸在截血左側(cè)強(qiáng)度是足夠的(3)截面E右側(cè)抗截血系數(shù)按教材表15-4中的公式計(jì)算W=0Ad3 = ().1 x 7()' = 34300加抗扭截血系數(shù)WT =0.2J3 = 0.2 x 703 = 68600mm3彎矩人及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為M = 27 1822.6940 x 79"41 = I 30750.1 566N mm79斤= 11.67()&叭T、_ &X)619.9Wr " 686()0=11 67()8MPa7；= 800.61130750.156634300= 38120MPa過(guò)盈配合處心由附表38用插值法求出并取 = 0.8-=3.16,故厶=08><36 = 253附圖3-4表面質(zhì)量系數(shù)0嚴(yán)隊(duì)=0.92附圖32尺寸系數(shù) 故得綜介系數(shù)為軸木經(jīng)表血強(qiáng)化處理I = 3.251552.62 x11.67082+ ().()5x11.67082=9.9483Sa = 22.5048ST = 9.94839.0989又山31與32的碳鋼的特性系數(shù)0（ =002取0 =0=0.05-0.1,?。╬T = 0.05計(jì)算安全系數(shù)sS 存=d = 23.27心+佔(zhàn)275=22.5()483.25x3.8120+() .1x()£ VS“ = , T= = 9.0989 »S= 1.5故該軸在截itn右側(cè)強(qiáng)度也是足夠的。本設(shè)計(jì)因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的 應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)，故可略去掙強(qiáng)度校核。至此軸的設(shè)計(jì)卻告結(jié)束。7. 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)條件,軸承預(yù)計(jì)壽命:L； =8x300x8 = 19200/io7. 1蝸桿軸上的軸承的選擇和壽命計(jì)算（1）軸承的選擇采用角接觸球軸承，根據(jù)軸直徑d =45mm,選擇角接觸球軸承的型號(hào)為7209C,主要參數(shù)如下：D = 85mm; B = 19mm;a = 18.2mmCo = 28.5 KNC = 38.5 KN基本額定靜載荷Co = 28.5 KN蘋(píng)本額定動(dòng)載荷C = 38.5 KN吸限轉(zhuǎn)速 = 6700 r / min(2)壽命計(jì)算肉蝸桿軸所爻的軸向力向山，所以只有最21丸的角按値球軸承受軸向力F(l = Fa2=.5N該軸承所受的徑向力約為F =-F.=丄 x 2382.5 = 595.625N 4=4對(duì)于70000型軸承，按表137軸承派生軸向力Fd=eF,其中e為表135中的判斷系數(shù)，英值由僉的大小來(lái)確定， = - = 0.03CoCo 28500e = 0.4查表135得角接觸球軸承判斷系數(shù) = 0.4FaIFrM>e所以 X=0.44.r=1.40A=1463975N半量動(dòng)我荷 P = XFYF。= 0.44x595.625 +1.40x858.5 = I463.975/V深溝球軸承所受的徑向力約為F * = -F2=-x2382.5 = 1191 25Nr 2 “ 2$ = 119I25N當(dāng)堀動(dòng)載荷£=E = 119125N所以£>£,應(yīng)用人核算軸承的壽命因?yàn)槭乔蜉S承，所以取指數(shù)£ = 3106©I io6"38.5x10、6(加<P)一 60x96()J 463.975 J軸承計(jì)算壽命厶嚴(yán)= 3.1576x10%£=3576x1(/L；=192(X)A減速器設(shè)計(jì)壽命L =8x 3(X) x8 = l 92()0/?所以Lh>L滿(mǎn)足壽命要求。7. 2蝸桿軸上軸承的選擇計(jì)算(1) 軸承的選擇選擇使用深溝球軸承，根據(jù)軸宜徑d=65mm,選用角接觸球軸承的型 號(hào)為7213C。主要參數(shù)如卜： D = 120mm； B = 23mm： a = 24.2mmCO=55.2 kNC =52.5kN基本額定靜載荷CO=55.2 kN基木額定動(dòng)載荷C =52.5kN極限轉(zhuǎn)速=9(XX) r / min(2) 壽命計(jì)算對(duì)于7(XXX)C型軸承，按表13-7軸承派生軸向力Fd = eF,其中e為表13-5 4*的判斷系數(shù)，其值由垃的大小來(lái)確定，但現(xiàn)釉承軸向 q力巴未知，故先初取e = 0.4，因此可估算：£""119I.25N打嚴(yán) 0.4® =0.4x2382.5 = 953NFdi =0.4 你 2 =0.4x2382.5 = 953/V按式(13-11)得Fae = F,NVl=9.25N你嚴(yán)巧+ 巧2 =丨 191.25 + 953 = 2144.25N巴2 = 2 =953NF 2144 25仏=z 中Q = 0.0388G 55200矗=竺-=0.0173Co 55200由表135進(jìn)行插值計(jì)算，得=0.409,=0.385 o再計(jì)算：Fn =7；, = 0.409x2382.5 = 974.4425/VFdZ =e2Fr2 =0.385x2382.5 = 917.2625Fal= Fa( + 巧2 i 191 25 + 917.2625953 =108.5125Ar巴2 二耳2 =917.2625N2108.5125 =0Q382Co 55200el =0.