單級蝸輪蝸杆減速器設計教程
Www.Gelufu.Com 格魯夫機械 2015-04-20 13:43:12
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1 傳動裝置總體設計
1.1 選擇電動機
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機.
2．選擇電動機容量：工作機所需功率 式中=1.8 , =0.65 .查文獻[2]表10.7,得片式關節鏈=0.95,滾動軸承=0.99。取= =0.95 0.99=0.94，代入上式得=1.24
從電動機到工作機輸送鏈間的總效率 為 式中，查文獻[2]表10.7，得
聯軸器效率 =0.98
滾動軸承效率 =0.99
雙頭蝸杆效率 =0.8
滾子鏈效率 =0.96
則 =0.98 0.99 0.80 0.96=0.745
故電動機的輸出功率 =1.67
因載荷平穩，電動機額定功率 隻需略大於 即可。查文獻[2]中Y係列電動機技術數據表選電動機的額定功率為2.2 。
3．確定電動機轉速：運輸機鏈輪工作轉速為=24.11 r/min
查文獻[2]表10.6得,單級蝸杆傳動減速機傳動比範圍11=10~40,鏈傳動比12 6,取範圍12=2~4,則總傳動比範圍為=10 2~40 4=20~160.可見電動機轉速可選範圍為 =(20~160) 24.11=(482.2~3857.6)r/min
符合這一範圍的同步轉速有750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min四種。查文獻[2]表19.1，對應於額定功率 為2.2KW的電動機型號分別取Y132S-8型，Y112M-6型,Y100L-4型和Y90L-2型。將以上四種型號電動機有關技術數據及相應算得的總傳動比列於表2-1。
表2-1
方案號 電動機型號 額定功率KW同步轉速r/min滿載轉速 r/min總傳動比
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選用的電動機轉速較高，質量輕，價格低，與傳動裝置配合結構緊湊，總傳動比為58.90，對整個輸送機而言不算大。故選方案3較合理。
Y100L-4型三相異步電動機的額定功率為=2.2KW，滿載轉速n=1400r/min。由文獻[2]表19.2查得電動機中心高H=100 ，軸伸出部分用於裝聯軸器軸段的直徑和長度分別為D=28 和E=60 。
1.2 計算傳動裝置的運動和動力參數
各軸轉速
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
各軸的輸入轉矩
電機軸 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
將以上算得的運動和動力參數列於表2-2。
表2-2
軸名 輸入功率 輸入轉矩 各軸轉速 傳動比i
電機軸 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 傳動零件的設計
2.1 選擇蝸杆傳動類型及材料
根據GB/T 10085-1988的推存，采用漸開線蝸杆（ZI）。
選擇材料
1．蝸杆：根據庫存材料的情況，並考慮到蝸杆傳動傳遞的功率不大，速度隻是中等，故蝸杆用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸杆螺旋齒麵要求淬火，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 蝸杆與蝸輪
1.蝸杆
軸向齒距pa=zm=15.708
直徑係數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
蝸杆軸向齒厚Sa=0.5 m=7.8540
如下圖：
蝸杆
2. 蝸輪
蝸輪齒數za=41
變位係數x2= 00
驗證傳動比=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構尺寸
3.1主要結構尺寸計算
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 （個數n=4）
11 吊環螺釘 d5=8 (根據減速器的重量GB825-1988確定)
12 地腳螺栓數 n=4
13 軸承座孔（D）外的直徑
D2=1.35D3=1.35×52=72 D3=52
14 凸緣上螺栓凸台的結構尺寸
C1=18,C2=14,D0=25,R0=5,r=3,R1≈C1=18, r1≈0.2C2=0.2×14=3
15 軸承螺栓凸台高 h≈(0.35～0.45)D2=30
16 軸承旁聯接螺栓距離 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：傳動件的齧合情況、接觸斑點、側隙和向箱體內傾注潤滑油,在傳動齧合區上方的箱蓋上開設檢查孔
2．通氣器 ：速器工作時,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 ：換油及清洗箱體時排出油汙,在箱體底部 低位置設有排油孔,通常設置一個排油孔,平時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各安裝一個圓錐定位銷
3.3減速器的潤滑
蝸杆的潤滑：雖然本蝸杆的圓周速度略小於0.5m/s,但考慮本傳動裝置壽命較長，滑移速度較大，故采用油池潤滑. 參照文獻[1]表11-20選擇潤滑劑為L-AN
滾動軸承的潤滑：下置式蝸杆的軸承，由於軸承位置較低，可以利用箱內油池中的潤滑油直接浸浴軸承進行潤滑，即滾動軸承采用油浴潤滑
結 論
本文通過對單級蝸杆減速器的結構形狀進行分析，得出總體方案.按總體方案對各零部件的運動關係進行分析得出單級蝸杆減速器的整體結構尺寸，然後以各個係統為模塊分別進行具體零部件的設計校核計算，得出各零部件的具體尺寸，再重新調整整體結構，整理得出 後的設計圖紙和說明書.此次設計通過對單級蝸杆減速器的設計，使我對成型機械的設計方法、步驟有了較深的認識.熟悉了蝸輪、軸等多種常用零件的設計、校核方法；掌握了如何選用標準件，如何查閱和使用手冊，如何繪製零件圖、裝配圖；以及設計非標準零部件的要點、方法。
