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单级蜗轮蜗杆减速器设计教程

2015-04-20 13:43:12 格鲁夫机械 Www.Gelufu.Com 点击数:
单级蜗轮蜗杆减速器设计教程
    1 传动装置总体设计
    1.1 选择电动机
    1.类型:按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼三相异步电动机.
    2.选择电动机容量:工作机所需功率  式中=1.8 , =0.65 .查文献[2]表10.7,得片式关节链=0.95,滚动轴承=0.99。取=  =0.95 0.99=0.94,代入上式得=1.24 
    电动机到工作机输送链间的总效率 为 式中,查文献[2]表10.7,得
    联轴器效率         =0.98
    滚动轴承效率       =0.99
    双头蜗杆效率       =0.8
    滚子链效率         =0.96
    则 =0.98 0.99 0.80 0.96=0.745
    电动机输出功率   =1.67 
    载荷平稳,电动机额定功率 只需略大于 即可。查文献[2]中Y系列电动机技术数据表电动机额定功率为2.2 。
    3.确定电动机转速运输机链轮工作转速为=24.11 r/min
    文献[2]表10.6得,单级蜗杆传动减速机传动比范围11=10~40,链传动比12 6,取范围12=2~4,则总传动比范围为=10 2~40 4=20~160.可见电动机转速可选范围为 =(20~160) 24.11=(482.2~3857.6)r/min
    符合这一范围同步转速有750r/min,1000r/min,1500r/min,3000r/min四种。查文献[2]表19.1,对应于额定功率 为2.2KW的电动机型号分别取Y132S-8型,Y112M-6型,Y100L-4型和Y90L-2型。将以上四种型号电动机有关技术数据及相应算得的总传动比于表2-1。 
    表2-1
     方案电动机型号 额定功率KW同步转速r/min满载转速 r/min总传动比
    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
    通过对四种方案比较可以看出:方案3选用的电动机转速较高,质量轻,价格低,与传动装置配合结构紧凑,总传动比为58.90,对整个输送机而言不算大。故选方案3较合理。
    Y100L-4型三相异步电动机额定功率为=2.2KW,满载转速n=1400r/min。由文献[2]表19.2查得电动机中心高H=100 ,轴伸出部分用于装联轴器轴段的直径长度别为D=28 和E=60 。
    1.2 计算传动装置的运动和动力参数
    各轴转速
                    1 轴    n1=nm=1420r/min
                    2 轴    n2=  =1420/20=71 r/min 
                    3 轴    n3=  =71/2.95=24.11 r/min    
    各轴的输入功率
                    1 轴    p1=p0 1=1.67 0.98=1.64 
                    2 轴    p2=p1 =1.63 .080=1.31 
                    3 轴    p3=p2  =1.31 0.99 0.96=1.24 
    各轴的输入转矩
                  电机轴    T0=9550 =9550 1.67/1420=11.23 
                    1 轴    T1=9550 =9550 1.63/1420=10.96 
                    2 轴    T2=9550 =9550 1.31/71=176.20 
                    3 轴    T3=9550 =9550 1.24/24.11=491.17 
    将以上算得的运动和动力参数列于表2-2。
    表2-2
    轴名     输入功率    输入转矩   各轴转速    传动比
    电机轴    1.67         11.23      1420        1 0.98
    1 轴      1.64         10.96      1420        20 0.8
    2 轴      1.31         176.20     71          2.95
    3 轴      1.24         491.17     24.11        0.95
    2 传动零件的设计
    2.1 选择蜗杆传动类型及材料
    根据GB/T 10085-1988的推存,采用渐开线蜗杆(ZI)。
    选择材料
    1.蜗杆:根据库存材料的情况,并考虑到蜗杆传动传递的功率不大,速度只是中等,故蜗杆用45钢;因希望效率高些,耐磨性好些,故蜗杆螺旋齿面要求淬火,硬度为45~55HRC。
    2. 蜗轮: 因而蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁HT100制造。
    2.2 蜗杆与蜗轮
    1.蜗杆
    轴向齿距pa=zm=15.708 
    直径系数q=d1/m=10
    齿顶圆直径da1=d1+2 m=50+2 1 5=60 
    齿根圆直径df1=d1 =50 (1+0.2) 5=38 
    蜗杆轴向齿厚Sa=0.5 m=7.8540
    如下图:
    蜗杆 
    2. 蜗轮
    蜗轮齿数za=41
    变位系数x2= 00
    验证传动比=z2/z1=41/2=20.5
               =0.025=2.5%<5%(允许)
    分度圆直径d2=mz2=5 41=205 
    齿顶圆直径da1=d2+2ha2=205+2 0.5 5=210 
    齿根圆直径df2=d2 hf2=205  1.2 5=188 
    蜗轮咽喉母圆半径Rg2=a da2=125  210=20 
    如下图:

    蜗轮
    3 减速器铸造箱体的主要结构尺寸
    3.1主要结构尺寸计算
    1 箱座壁厚        δ≈0.004a+3=0.004×125+3=8 8 (取δ=8)  
    2 箱盖壁厚        δ1≈0.85δ=0.85×10=8.5 6 (取δ1=7)  
    3 箱座分箱面凸缘厚b≈1.5δ=1.5×8=12  
    4 箱盖分箱面凸缘厚b1=1.5δ1=1.5×7=11  
    5 平凸缘底座厚     b2≈2.35δ=2.35×8 =20  
    6 地脚螺栓         df≈0.036a+12=0.036×125+12≈16  
    7 轴承螺栓         d1≈0.7df=0.7×16≈12  
    8 联接分箱面的螺栓d2≈(0.6~0.7)×16.59≈10  
    9 轴承端盖螺钉直径d3≈(0.4~0.5)df≈8  
    10 窥视孔螺栓直径   d4=6 (个数n=4)
    11 吊环螺钉         d5=8 (根据减速器的重量GB825-1988确定)
    12 地脚螺栓数       n=4
    13 轴承座孔(D)外的直径
    D2=1.35D3=1.35×52=72   D3=52  
    14 凸缘上螺栓凸台的结构尺寸
       C1=18,C2=14,D0=25,R0=5,r=3,R1≈C1=18, r1≈0.2C2=0.2×14=3 
    15 轴承螺栓凸台高       h≈(0.35~0.45)D2=30 
    16 轴承旁联接螺栓距离   S=D2=72 
    17 轴承座孔外端面至箱外l9=C1+C2+2=18+14+2=34 
     3.2减速器的附件
    1.检查孔与检查孔盖:传动件的啮合情况、接触斑点、侧隙和向箱体内倾注润滑油,在传动啮合区上方的箱盖上开设检查孔
    2.通气器 :速器工作时,箱体温度升高,气体膨胀,压力增大,对减速器各接缝面的密封很不利,故常在箱盖顶或检查孔盖上装有通气器
    3.油塞 :换油及清洗箱体时排出油污,在箱体底部最低位置设有排油孔,通常设置一个排油孔,平时用油塞及封油圈堵住
    4.定位销 :了保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度,需在想替分箱面凸缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销
    3.3减速器的润滑
    蜗杆的润滑:虽然本蜗杆的圆周速度略小于0.5m/s,但考虑本传动装置寿命较长,滑移速度较大,故采用油池润滑. 参照文献[1]表11-20选择润滑剂为L-AN
    滚动轴承的润滑:下置式蜗杆的轴承,由于轴承位置较低,可以利用箱内油池中的润滑油直接浸浴轴承进行润滑,即滚动轴承采用油浴润滑 
    结 论
    本文通过对单级蜗杆减速器的结构形状进行分析,得出总体方案.按总体方案对各零部件的运动关系进行分析得出单级蜗杆减速器的整体结构尺寸,然后以各个系统为模块分别进行具体零部件的设计校核计算,得出各零部件的具体尺寸,再重新调整整体结构,整理得出最后的设计图纸和说明书.此次设计通过对单级蜗杆减速器的设计,使我对成型机械的设计方法、步骤有了较深的认识.熟悉了蜗轮、轴等多种常用零件的设计、校核方法;掌握了如何选用标准件,如何查阅和使用手册,如何绘制零件图、装配图;以及设计非标准零部件的要点、方法。
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