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XXXX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書
第一章 調(diào)研報告
減速器的作用
減速器在原動機(jī)和工作機(jī)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛。減速器按用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類，二者的設(shè)計、制造和使用特點各不相同。
70～80年代，世界減速器技術(shù)有了很大發(fā)展。通用減速器體現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：
（1）高水平、高性能。
（2）積木式組合設(shè)計?；緟?shù)采取優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊、零件通用性和互換性強(qiáng)、系列容易擴(kuò)充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。
（3）形式多樣化、變型設(shè)計多。擺脫了傳統(tǒng)的單一底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動支承底座、電動機(jī)與減速機(jī)一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴(kuò)大使用范圍。
促進(jìn)減速器水平提高的主要因素有：
（1）硬齒面技術(shù)的發(fā)展和完善，如大型磨齒技術(shù)、滲碳淬火工藝、齒輪強(qiáng)度計算方法、修形技術(shù)、變形及三、優(yōu)化設(shè)計方法、齒根強(qiáng)化及其元化過渡、新結(jié)構(gòu)等。
（2）用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，材料和熱處理質(zhì)量控制水平高。
（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計更合理。
（4）加工精度提高到ISO5-6級。
（5）軸承質(zhì)量和壽命提高。
（6）潤滑油質(zhì)量提高。
齒輪減速器的特點
齒輪傳動是機(jī)械傳動中重要的傳動之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)近十萬千瓦，圓周速率可達(dá)200m/s。
齒輪傳動的特點主要有：
1 效率高 在常用的機(jī)械傳動中，以齒輪傳動效率最高。如一級圓柱齒輪傳動的效率可達(dá)99℅。
2 結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間尺寸一般比較小。
3 工作可靠，壽命長 設(shè)計制造正確合理，使用維護(hù)良好的齒輪傳動，工作可靠，壽命可長達(dá)一，二十年，這也是其它機(jī)械傳動所不能比擬的。
4 傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動能廣泛應(yīng)用，也是因為具有這一特點。
但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格昂貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。
蝸桿減速器的特點
蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸之間傳遞運動和動力的一種機(jī)構(gòu)，兩軸交錯的夾角可為任意值，常用的為90度，這種傳動由于具有下述特點，故應(yīng)用頗為廣泛。
1 當(dāng)使用單頭蝸桿時，蝸桿旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過了一個齒距，因而能實現(xiàn)大的傳動比。在動力傳動中，一般傳動比I=5-80;在分度機(jī)構(gòu)或手動機(jī)構(gòu)中，傳動比可達(dá)300；若只傳遞運動，傳動比可達(dá)1000。由于傳動比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。
2 在桿蝸傳動中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進(jìn)入
嚙合及逐漸退出嚙合的，同時嚙合的齒對又較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低。
3 當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時，蝸桿傳動更具有自鎖性。
4 蝸桿傳動與螺旋齒輪傳動相似，在嚙合處有相對滑動。當(dāng)滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產(chǎn)生較嚴(yán)重的磨擦和磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。因此磨損較大，效率低；當(dāng)蝸桿傳動具有自鎖性時，效率僅為0.4左右。同時由于摩擦與磨損嚴(yán)重，常需耗用有色金屬制造蝸輪，以便與鋼制的蝸桿配對組合成減磨性良好的滑動摩擦劑。
根據(jù)蝸桿分度曲面的形狀，蝸桿傳動可以分成三大類：圓柱蝸桿傳動、環(huán)面蝸桿傳動、錐蝸桿傳動。
蝸桿分度曲面是圓環(huán)內(nèi)表面的一部分，蝸桿軸線平面內(nèi)理論齒廓為直線的蝸桿傳動稱為直廓環(huán)面蝸桿傳動，俗稱“球面蝸輪傳動”。它始于1921年的美國造船業(yè)，其代表產(chǎn)品是美國CONE DRIVE，50年代起在我國得到推廣應(yīng)用。與普通圓柱蝸桿傳動相比，這種蝸桿同時包容齒數(shù)多，雙線接觸線形成油膜條件好，兩齒面接觸線誘導(dǎo)法曲率半徑大。因此，承載能力是相同中心矩普通蝸桿的1.5～3倍（小值適應(yīng)于小中心矩，大值適應(yīng)于大中心矩）。在傳遞同樣功率時，中心矩可縮小20%-40%。由于性能優(yōu)良，美國、日本、俄羅斯等國都將這種傳動作為動力傳動中的主要形式之一廣泛使用。美國生產(chǎn)產(chǎn)品系列中心矩為15～1320㎜；速比為5～343000；最高傳動效率可達(dá)97%。我國經(jīng)過40年的研究和發(fā)展，目前這種蝸桿的生產(chǎn)品種也十分可觀，最大中心矩可達(dá)到1200㎜；最少齒數(shù)比為5；蝸桿頭數(shù)達(dá)6；最高傳動效率可達(dá)94%。這種蝸桿傳動分為“原始型”和“修整型”兩種?！霸夹汀敝崩h(huán)面蝸桿的螺旋齒面的形成為：一條與成形圓相切、位于蝸桿軸線平面內(nèi)的直線，在繞成形圓的圓心作等角速的旋轉(zhuǎn)運動的同時，又與成形圓一起圍繞蝸桿的軸線作等角速的旋轉(zhuǎn)運動，這條直線在空間形成的軌跡曲面，就是直廓環(huán)面蝸桿的齒面。由于蝸桿齒面的發(fā)生線是直線刀刃，蝸桿螺旋面是直線刀刃形成的不可展直紋面而不是由包絡(luò)產(chǎn)生的，難以實現(xiàn)磨削，這種蝸桿制造鋼筋工藝比較復(fù)雜，不易獲得高精度的傳動，這是直廓環(huán)面蝸桿傳動的主要缺點。
“修整型”直廓環(huán)面蝸桿螺旋面的形成，基本上與“原始型”相同，不同之處在于加工時根據(jù)設(shè)計要求的修形曲線，將加工參數(shù)加以改變。一般常用的有：變位異速修形和變速比修形兩種工藝方法。變位異速修形方法就是在加工蝸桿時，刀具位置及固定傳動比不同于蝸桿副工作時的位置及速比。變速比修形方法則是加工時瞬時傳動比按一定規(guī)律變化。用修形加工方法加工的蝸桿與由修形滾刀加工成的蝸輪組成“修整型”直廓環(huán)面蝸桿傳動，消除了蝸輪齒面中部棱線接觸，不僅改善了裝配條件，減少了誤差敏感性，更重要的是：與“原始型”蝸桿傳動比較，接觸區(qū)擴(kuò)大，形成油膜條件好，包容齒數(shù)間載荷有平均作用，因而其承載能力、嚙合性能和傳動效率均較“原始型”高。
準(zhǔn)平行嚙合線二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿是河南省焦作市科林齒輪有限公司的一項科研成果。蝸輪滾刀是可鏟背可磨削的，蝸輪齒面沒有脊線，運動不會產(chǎn)生干涉。工裝和理論相吻合。和同類蝸桿相比，它還具有以下幾個特點：
1 瞬時接觸線和相對運動速度方向夾角穩(wěn)定，且接近90度。
2 蝸輪齒面是用鏟背滾刀制造加工而成，因此蝸輪齒面接觸面大、質(zhì)量穩(wěn)定。
3 同時參加嚙合的蝸輪齒數(shù)多，一般可達(dá)為蝸桿齒數(shù)）。
4 蝸輪齒面無脊線，傳遞運動時不會產(chǎn)生干涉。
因此這種蝸桿傳動承載功率大，動壓油涵穩(wěn)定傳動、噪聲低、平衡溫度低等特征。
由以上分析可以看出，雖然普通齒輪減速器具有效率高，工作可靠，壽命長，傳動比穩(wěn)定等優(yōu)點，但是不具備設(shè)計條件中重點要求的自鎖性，所以不能選用；而準(zhǔn)平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器，它具有普通環(huán)面蝸桿減速器所不具備的很多優(yōu)點。
第一章 選定設(shè)計方案
根據(jù)設(shè)計要求并結(jié)合以上分析，我們在設(shè)計中采用準(zhǔn)平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器。
具體設(shè)計方案是：選用的電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速是940r/min，由凸緣聯(lián)軸器將電動機(jī)軸和準(zhǔn)平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器的輸入軸相聯(lián)接，經(jīng)過減速器的減速，電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速降為18.8r/min，再有凸緣聯(lián)軸器將減速器的輸出軸與滾筒軸聯(lián)接，將減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速傳給滾筒，滾筒轉(zhuǎn)動帶動繞在其上面的鋼絲繩旋轉(zhuǎn)，由鋼絲繩提起具有一定質(zhì)量的燈具。
1電動機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 蝸輪蝸桿減速器 4 聯(lián)軸器 5 滾筒
圖2-1減速器
第二章 電動機(jī)的選擇
2.1 初選電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式
電動機(jī)是專門工廠批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)部件，設(shè)計時要根據(jù)工作機(jī)的工作特性、電源種類(交流或直流)、工作條件(環(huán)境溫度、空間位置等)、載荷大小和性質(zhì)(變化性質(zhì)、過載情況等)、起動性能和起動、制動、正反轉(zhuǎn)的頻繁程度等條件來選擇電動機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)、容量(功率)和轉(zhuǎn)速，并在產(chǎn)品目錄中選出其具體型號和尺寸。
電動機(jī)分交流電動機(jī)和直流電動機(jī)兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源，因為此，無特殊要求時均應(yīng)選用三相交流電動機(jī)，其中以三相異步交流電動機(jī)應(yīng)用最廣泛。根據(jù) 不同防護(hù)要求，電動機(jī)有開啟式、防護(hù)式、封閉自扇冷式和防爆式等不同的結(jié)構(gòu)型式。
Y系列三相籠型異步電動機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式電動機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作作可靠、價格低廉、維護(hù)方便，因此廣泛應(yīng)用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械上，如金屬切削機(jī)床、運輸機(jī)、風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)等。對于經(jīng)常起動，制動正反轉(zhuǎn)的機(jī)械，如起重、提升設(shè)備，要求電動機(jī)具有較小的轉(zhuǎn)動慣量和較大過載能力，應(yīng)選用冶金及起重用三相異步電動機(jī)Yz型(籠型)或YzR型(繞線型)。
電動機(jī)的容量(功率)選擇的是否合適，對電動機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。容量選得過小，不能保證工作機(jī)正常工作，或使電動機(jī)因超載而過早損壞；而容量選得過大，則電動機(jī)的價格高，能力又不能充分利用，而且由于電動機(jī)經(jīng)常不滿載運行，其效率和功率因數(shù)較低，增加電能消耗而造成能源的浪費。電動機(jī)的容量主要根據(jù)電動機(jī)運行時的發(fā)熱條件來決定。
由以上的選擇經(jīng)驗和要求，我選用：
三相交流電 Y系列籠型三相異步交流電動機(jī)。
2.2 電動機(jī)的容量
2.2.1 確定減速器所需的功率
由滾筒圓周力和滾筒速度v,得
其中： （N）
m——提升重量，m=450kg，
N
s
帶入數(shù)據(jù)得 = KW
KW
2.2.2確定傳動裝置效率
傳動裝置的效率由以下的要求：
(1) 軸承效率均指一對軸承而言。
(2) 同類型的幾對運動副或傳動副都要考慮其效率，不要漏掉。
(3) 蝸桿傳動的效率與蝸桿頭數(shù)z1有關(guān)，應(yīng)先初選頭數(shù)后，然后估計效率。
此外，蝸桿傳動的效率中已包括了蝸桿軸上一對軸承的效率，因此在總效率的計算中蝸桿軸上軸承效率不再計入。
各傳動機(jī)構(gòu)和軸承的效率為：
法蘭效率：
設(shè)計中，電動機(jī)與減速器相連的法蘭，相當(dāng)于一個凸緣聯(lián)軸器
一級環(huán)面蝸桿傳動效率:
一對滾動軸承傳動效率：
凸緣聯(lián)軸器效率：
—— 從電動機(jī)至工作機(jī)主動軸之間的總效率故傳動裝置總效率：
＝，
電動機(jī)的輸出功率
考慮傳動裝置的功率損耗，電動機(jī)輸出功率
＝
則，＝＝ KW
2.2.3電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)
根據(jù)計算的功率可選定電動機(jī)額定功率，取同步轉(zhuǎn)速1000，6級
由《簡明機(jī)械設(shè)計手冊》選用Y100L－6三相異步電動機(jī)，其主要參數(shù)如下
電動機(jī)額定功率：=1.5kw；
電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速：=940
電 流 ： I=5.6A
電動機(jī)外形和安裝尺寸為：
D=28mm
E=60mm
H=100mm
A=160mm
B=140mm
C=63mm
K=12mm
AB=205mm
AD=180mm
AC=105mm
HD=245mm
AA=40mm
BB=176mm
第三章 傳動裝置的傳動比及動力參數(shù)計算
3.1 傳動裝置運動參數(shù)的計算
3.1.1各軸功率計算
＝=KW
=KW
3.1.2各軸轉(zhuǎn)速的計算
n＝940，
n＝n＝940/50=18.8
3.1.3各軸輸入扭矩的計算
表3-1參數(shù)列表：
軸 名
功率Kw
轉(zhuǎn)速
扭矩
蝸桿軸
1.47
940
14.93
蝸輪軸
0.97
18.8
492.74
第四章 減速器部件的選擇計算
4.1 蝸桿傳動設(shè)計計算
4.1.1 選擇蝸桿、蝸輪材料
1.選擇蝸桿傳動的類型
采用準(zhǔn)平行環(huán)面蝸桿傳動.
2.選擇蝸桿、蝸輪材料，確定許用應(yīng)力
考慮蝸桿傳動中，傳遞的功率不大，速度只是中等，根據(jù)《機(jī)械零件課程設(shè)計》表5－2，蝸桿選用40Cr，因希望效率高些，耐磨性好故蝸桿螺旋齒面要求：調(diào)質(zhì)HB265285.蝸輪選用鑄錫磷青銅ZQSn10-1，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用錫磷青銅制造，輪芯用灰鑄鐵HT100制造
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表5－3查得蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力
[] =190
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表5－5查得蝸輪材料的許用彎
曲應(yīng)力
[]=44
4.1.2 確定蝸桿頭數(shù)Z及蝸輪齒數(shù)Z
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表5－6，
選取Z＝1
則Z＝Z·i＝1×50＝50
故取Z＝50
4.1.3 驗算滾筒的速度
實際傳動比 i＝50/1
工作機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速 n＝940/50=18.8
鋼絲繩的提升速度
=
= m/s
速度誤差
％＝％＝0.78％<5%，合適
4.1.4 確定蝸桿蝸輪中心距a
1.確定蝸桿的計算功率
式中 K——使用場合系數(shù)，每天工作一小時,輕度震動
由《機(jī)械工程手冊》查得：K＝0.7；
K——制造精度系數(shù)，取7級精度，
查得：K＝0.9；
K——材料配對系數(shù)，齒面滑動速度 < 10
由《機(jī)械工程手冊》查得：K＝0.85。
代入數(shù)據(jù)得
＝KW
以等于或略大于蝸桿計算功率所對應(yīng)的中心距作為合理的選取值根據(jù)《機(jī)械工程手冊/傳動設(shè)計卷》（第二版）表2·5－22a，選取蝸桿的中心距：a＝100mm. a＝100mm
由于準(zhǔn)平行二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿為新型得蝸桿,它的優(yōu)點是:接觸面大,導(dǎo)程角,它的值穩(wěn)定且一定,則潤滑好,接.
觸面大應(yīng)直接根據(jù)“原始型”傳動蝸桿設(shè)計參數(shù)。
4.1.5 蝸桿傳動幾何參數(shù)設(shè)計
準(zhǔn)平行二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的幾何參數(shù)和尺寸計算表
1.中心距：由《機(jī)械工程手冊/傳動設(shè)計卷》（第二版）
標(biāo)準(zhǔn)選取a=100mm
2.齒數(shù)比：u＝＝50
3.蝸輪齒數(shù)：由《機(jī)械工程手冊/傳動設(shè)計卷》（第二版）
選取
4.蝸桿頭數(shù)：由《機(jī)械工程手冊/傳動設(shè)計卷》（第二版）
選取
5.蝸桿齒頂圓直徑：《機(jī)械工程手冊/傳動設(shè)計卷》（第二版）表2.5－16
選取 =45mm
6.蝸輪輪緣寬度：《機(jī)械工程手冊/傳動設(shè)計卷》（第二版）表2.5－16
選取b=28mm
7.蝸輪齒距角：＝
8.蝸桿包容蝸輪齒數(shù)：K＝=5
9.蝸輪齒寬包角之半：＝0.5（K－0.45）=
10.蝸桿齒寬：《機(jī)械工程手冊/傳動設(shè)計卷》（第二版）表2.5－16
選取 =53mm
11.蝸桿螺紋部分長度：《機(jī)械工程手冊/傳動設(shè)計卷》（第二版）表2.5－
16，選取=59mm
12.蝸桿齒頂圓弧半徑：《機(jī)械工程手冊/傳動設(shè)計卷》（第二版）表2.5－
16，選取R=82mm
13.成形圓半徑：《機(jī)械工程手冊/傳動設(shè)計卷》（第二版）表2.5－16
選取=65mm
14.蝸桿齒頂圓最大直徑：《機(jī)械工程手冊/傳動設(shè)計卷》（第二版）表
2.5－16，選取=53.8mm
15.蝸輪端面模數(shù)：m＝=mm
16.徑向間隙：=0.5104mm
17.齒頂高：h=0.75 m=2.233mm
18.齒根高：h= h+ C=2.7434mm
19.全齒高：h= h+ h=4.9764mm
20.蝸桿分度圓直徑：＝（0.624＋）a ＝40.534mm
21.蝸輪分度圓直徑：＝2a－＝159.466mm
22.蝸輪齒根圓直徑：d＝－2 h=153.9792mm
23.蝸桿齒根圓直徑：d＝－2 h=35.05，
判斷：因為=28.12mm,滿足要求
24.蝸輪喉圓直徑：d＝＋2 h=163.932mm
25.蝸輪齒根圓弧半徑：=82.475mm
26.蝸桿螺紋包角之半：
==
27.蝸輪喉母圓半徑：=
=
=25.88mm
28.蝸輪外緣直徑：由作圖可得=164.95mm
29.蝸桿分度圓導(dǎo)程角：＝
=
30.蝸桿平均導(dǎo)程角：＝
31.分度圓壓力角：=
32.蝸桿外徑處肩帶寬度： 取3mm
33.蝸桿螺紋兩端連接處直徑：=35mm
34.蝸輪分度圓齒厚：
數(shù)據(jù)帶入公式得 5.508mm
35.齒側(cè)隙：查表4-2-6得
36.蝸桿分度圓齒厚：=4.2984
37.蝸桿分度圓法向齒厚：=4.285
38.蝸輪分度圓法向齒厚：=5.49
39.蝸輪齒冠圓弧半徑：=19.2775
40.蝸桿測量齒頂高：
=2.2035
41.蝸桿測量齒頂高：
=2。185
4.2 環(huán)面蝸輪蝸桿校核計算
環(huán)面蝸桿傳動承載能力主要受蝸桿齒面膠合和蝸輪齒根剪切強(qiáng)度的限制。因而若許用傳動功率確定中心距，則然后校核蝸輪齒根剪切強(qiáng)度。
由于軸承變形增加了蝸桿軸向位移，使蝸輪承受的載荷集
中在2－3個齒上。而且，由于蝸輪輪齒的變形，造成卸載，
引起載荷沿齒高方向分布不均，使合力作用點向齒根方向偏移。
因而，蝸輪斷齒主要由于齒根剪切強(qiáng)度不足造成的
校核：
其中 —— 作用于蝸輪齒面上的及摩擦力影響的載荷;
—— 蝸輪包容齒數(shù)
—— 蝸桿與蝸輪嚙合齒間載荷分配系數(shù);
——蝸輪齒根受剪面積;
公式中各參數(shù)的計算
1.的計算
=
——作用在蝸輪輪齒上的圓周力，
——蝸桿喉部螺旋升角 ，4.5
—— 當(dāng)量齒厚，
滑動速度
=
=2.01m/s
根據(jù)滑動速度查機(jī)械設(shè)計手冊3－3－9得
將數(shù)據(jù)帶入公式得
=N
2.計算得 = 5
3.蝸輪齒根受剪面積
—— 蝸輪齒根圓齒厚；
由上可知
—— 蝸輪端面周節(jié)；
—— 蝸輪理論半包角；
—— 蝸輪分度圓齒厚所對中心角。
數(shù)據(jù)帶入公式得
=7.03mm
由上可得
對于錫青銅齒圈 取
查手冊取鑄錫磷青銅，砂模鑄造，抗拉強(qiáng)度=225MPa
，
則 <
4.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.3.1 蝸桿軸的設(shè)計
1.軸的材料選擇
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表6－1選用45號鋼，調(diào)質(zhì)。
2.最小軸徑的初步計算
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表6－2，取 ＝105，根據(jù)
公式
㎜
其中 —— 軸的轉(zhuǎn)速 ，940r/min
—— 軸傳遞的功率 , 1.47kw
—— 計算截面處的軸的直徑， mm
將數(shù)據(jù)代入公式得
=12.2mm
輸出軸的最小直徑是按照聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器的型號。
聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)距，查表15—3，考慮到轉(zhuǎn)距變化很小，故取Ka=1.3，則
按照計算轉(zhuǎn)距應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)手冊（GB5843-86）選用YL4型凸緣聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器的孔徑=22mm，故取 =22mm，半聯(lián)軸器的長度L=52mm。
3.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
擬訂軸上零件的裝配方案：本題的裝配方案已經(jīng)在前面分析比較，現(xiàn)選用如圖所示的裝配方案。
1) 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右端制 出一軸肩，故取=28mm，左端用軸端擋定位，按軸端直徑 取擋圈直徑D=30mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度=52mm,保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，故1-2段的長度應(yīng)比略短一些，故取=50mm.
2) 初步選擇滾動軸承，因軸承同時受有徑向力和軸向力
的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)
=28mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30207，其尺寸為d×D×T=35×72×18.25mm，
故==35mm。
3) 已求得蝸桿喉部齒頂圓直徑=45mm，最大齒頂圓直徑=53.8mm，蝸桿螺紋部分長度L=59mm，蝸桿齒寬=53mm，所以取=68mm，=53.8mm，=45mm，=42mm。
4) 軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸的右端面間的距離l=20 mm，
故取=40mm.
5) 為避免蝸輪與箱體內(nèi)壁干涉，應(yīng)取箱體內(nèi)壁凸臺之間距離略大于蝸輪的最大直徑，取內(nèi)壁距離=175mm考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，
S，取S=8mm（如圖）。
6）在3-4和7-8軸段應(yīng)各裝一個濺油輪，形狀如圖所示，取其長度L=27.75mm。
所以，可求得：
mm，
33.75mm
至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。
4 軸上零件的周向定位 ；
半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平健聯(lián)接。按由手冊查得平鍵截面為mm(GB／T1095--1979)，鍵槽用鍵 槽銑刀加工，長為45mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長見GB／T1096--1979)，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7／k6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。
4)確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角為2，各軸肩處的圓角半徑如圖5-1
圖5-1軸肩處的圓角半徑
4.3.2 蝸輪軸的設(shè)計
1. 軸的材料選擇
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表6－1選用45號鋼，調(diào)質(zhì)
=650
2.軸徑的初步計算
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表6－2，取A＝112，根據(jù)公式
，
其中 —— 軸的轉(zhuǎn)速 ，18.8r/min
—— 軸傳遞的功率 , 0.97kw
—— 計算截面處的軸的直徑， mm
將數(shù)據(jù)代入公式得
mm
輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，故需選取聯(lián)軸器型號。
聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)距，查表15—3，考慮到轉(zhuǎn)距變化很小，故取Ka=1.3，則
按照計算轉(zhuǎn)距應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)手冊（GB5843-86）選用YL11型凸緣聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器的孔徑
=50mm，故取=50mm，半聯(lián)軸器的長度L=112mm。
3.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
擬訂軸上零件的裝配方案：本題的裝配方案已經(jīng)在前面分析比較，現(xiàn)選用如圖所示的裝配方案。
1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2軸段右端須制出一軸肩，故取=55mm，左端用軸端擋圈定位，按軸端 直徑取擋圈直徑D=60mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度
L=62mm，保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，故1-2段的長度應(yīng)比L略短一些，故取=110mm。
2）初步選擇滾動軸承，因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) =55mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取零基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承30212，其尺寸為 d×D×T= 60×110×23.75mm，故==60mm，而=23.75mm。
3) 取安裝蝸輪處的軸段直徑=65mm，蝸輪左端與左軸承用套筒定位，已知蝸輪輪緣寬度為28mm，所以可取蝸輪輪轂寬度為52mm，為了使套筒端面可靠地壓緊蝸輪，4-5段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取=50mm。
4）蝸輪右端采用軸肩定位，軸肩高度0.07d，取=6mm，則軸環(huán)處直徑=77mm，軸環(huán)寬度，取 =12mm，=12mm，=68mm。
5) 軸承端蓋的總寬度為28mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié) 構(gòu)設(shè)計而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸的右端面間的距離l=22 mm，
故取=50mm。
6)取蝸輪距箱體內(nèi)壁之距離a=16mm．考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取
s=8mm（如圖），則
=2+16+8+23.75=49.75mm，
至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。
4.軸上零件的周向定位
蝸輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平健聯(lián)接。根據(jù)可選蝸輪與軸之間的平鍵尺寸為mm (GB／T1096--1979)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為45mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長見GB／T1096--1979)，同時保證蝸輪與軸配合有良
好的對中性，選擇輪轂與軸的配合為H7/n6。半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)結(jié)按由手冊查得平鍵截面為mm (GB／T1096--1979)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為100mm (標(biāo)準(zhǔn)鍵長見GB／T1096--1979)，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7／k6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。
5.確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角為2，各軸肩處的圓角半徑如圖5-2
圖5-2各軸肩處的圓角半徑
4.4 軸的校核
4.4.1 蝸桿軸的強(qiáng)度校核
1．繪軸的計算簡圖
在確定軸承支點位置時，應(yīng)從手冊上查取a值，對于30207型單列圓錐滾子軸承，a=16mm，所以，作為簡支梁的軸的支撐跨距
=（20+43.75+34）+（20+43.75+34）
=97.75+97.75=195.5mm
2．計算作用在軸上的力
=736.67N，
=6179.88N，
3．計算支點反力
水平反力：
垂直反力：
4．計算彎矩，作彎矩圖
水平彎矩：
垂直彎矩：
合成彎矩
5．扭矩圖
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表6－18 查得折算系數(shù)
6．校核軸的強(qiáng)度
由《機(jī)械設(shè)計》表15-1查得：
，強(qiáng)度足夠。
見圖5-3。
圖5-3 軸的強(qiáng)度
4.4.2 蝸輪軸的強(qiáng)度校核
1．繪軸的計算簡圖
在確定軸承支點位置時，應(yīng)從手冊上查取a值，對于30212列圓錐滾子軸承，a=22mm，作為簡支梁的軸的支撐
跨距
=（20+43.75+34）+（20+43.75+34）
=97.75+97.75=195.5mm
2．計算作用在軸上的力
=6179.88N，
=736.67N，
3．計算支點反力
水平反力：
垂直反力：
4．計算彎矩，作彎矩圖
水平彎矩：
垂直彎矩：
合成彎矩：
5．扭矩圖
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表6－18 查得折算系數(shù)
6．校核軸的強(qiáng)度
由《機(jī)械設(shè)計》表15-1查得：
，
，強(qiáng)度足夠。
見圖5-4。
圖5-4軸的強(qiáng)度
4.5 滾動軸承的選擇及校核
4.5.1 蝸桿軸滾動軸承的選擇及校核
1．軸承的徑向載荷的計算
2．派生軸向力的計算
查手冊得，圓錐滾子軸承30207型的
α=14o02，10，，
查表d=35mm時，e=0.37，y=1.6；
故
所以，軸承2受壓
則：
3．求當(dāng)量動載荷
所以，對于軸承1
x=1 ， y=0
對于軸承2
x=0.4 ， y=1.6
4．校核軸承的壽命
查手冊得c=51.5KN ε=10/3 n=940r/min
故 此軸承的壽命滿足要求
4.5.2 蝸輪軸上軸承的校核
1．求徑向載荷
2．計算派生軸向力
查手冊得，圓錐滾子軸承30212型的
， y=1.5
故
則：軸承2受壓
所以，
3．求當(dāng)量動載荷
所以，對于軸承1：x=1 ，y=0
對于軸承2：x=1 ，y=0
4．校核軸承的壽命
查手冊 c=97.8KN ，ε=10/3 ，n=18.8r/min
故 此軸承壽命滿足要求。
4.6 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核
4.6.1 蝸桿軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表8－1 選用普通平鍵
8×7mm， 取L＝45mm。
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表8－7 查得，
鍵的工作長度
l＝L－b＝45－8＝37mm，
鍵的工作高度
k＝＝3mm。
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表8－8 查得，
鍵聯(lián)接的許用壓力
，
所以，，所選平鍵合適。
4.6.2 蝸輪軸上裝蝸輪處的鍵聯(lián)接
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表8－1 選用普通平鍵
18×11mm， 取L＝45mm
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表8－7 查得
鍵的工作長度
l＝L－b＝45—18=27mm
鍵的工作高度
k＝＝5.5mm
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表8－8 查得鍵聯(lián)接的許用壓力
所以，，所選平鍵合適。
4.6.3 蝸輪軸上裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表8－1 選用普通平鍵
16×10mm， 取L＝100mm。
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表8－7 鍵的工作長度
l＝L－b＝100—16=84mm
鍵的工作高度
k＝＝5mm
由《機(jī)械零件課程設(shè)計》表8－8 查得鍵聯(lián)接的許用壓力
所以， 所選平鍵合適。
4.7 箱體結(jié)構(gòu)尺寸及說明
箱體按其結(jié)構(gòu)形狀的不同可分為剖分式和整體式；按其制造方式的不同可分為鑄造箱體和焊接箱體.減速器的箱體多采用剖分
式結(jié)構(gòu)。
剖分式箱體由箱座與箱蓋兩部分組成，用螺栓聯(lián)接起來構(gòu)成一個整體。剖分式與減速器內(nèi)傳動件軸心線重合，有利于軸系部件的安裝和拆卸。立式大型減速器可采用若干個剖分面，剖分接合面必須有一定的高度，并且要求仔細(xì)加工。為了保證箱體的剛度，在軸承處設(shè)有加強(qiáng)肋，箱體底座有一定的厚度和高度，以保證安裝的穩(wěn)定性和剛度。
近年來，減速器箱體的設(shè)計出項了一些外形簡單，整齊的造型，以方形小圓角過渡代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大圓角曲面過渡，上下箱體的聯(lián)接處的外凸緣改為內(nèi)凸緣結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)肋和軸承座均設(shè)計在箱體內(nèi)部等等。
根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的要求，選擇剖分式結(jié)構(gòu)的箱體。由于鑄鐵具有良好的鑄造性能和切削加工性能，成本又低，所以箱體用HT200制造。
減速器箱體的結(jié)構(gòu)尺寸：
1 箱座壁厚：
取
2 箱蓋壁厚：
取
3 箱體凸緣厚度：
箱座
箱蓋
箱座底
4 加強(qiáng)肋厚：
箱座
箱蓋
5 地腳螺栓直徑：
取
6 地腳螺栓數(shù)目：
7 軸承觀察箱聯(lián)接螺栓的直徑
d1=.0.75df=0.75x16=12
取d1=12mm
8 箱蓋箱座聯(lián)接螺栓的直徑：
d2=0.5df=8mm
9 軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目：
d3=8mm 數(shù)目為4
10 觀察孔蓋螺釘直徑： d4=6mm
11 軸承旁凸臺高度和半徑：
h由結(jié)構(gòu)確定，R1=C2
4.8 減速器的潤滑和密封
減速器的傳動零件的軸承都需要喲良好的潤滑，這不僅可以減少磨損損失，提高傳動效率，還可以防止銹蝕，降低噪聲。
1 潤滑油選擇
對于蝸桿傳動的潤滑油類型的選擇無明顯的區(qū)分界限，德國推薦對重負(fù)荷淬硬蝸桿和起動頻繁的蝸桿傳動要選用含有極壓添
加劑的潤滑油。
對于蝸桿傳動潤滑油的粘度選擇有三種方法供使用，一種是按滑動速度選取，一種是按中心距及蝸桿轉(zhuǎn)速選取，還有一種是根據(jù)力——速度因子選取。其中根據(jù)滑動速度選取的依據(jù)如下：
表5-1滑動速度選?。?
滑動速度
1.5
>1.5～3.5
>3.5～10
>10
粘度值
>612
414～506
288～352
198～242
ISO-VG或GB-N級
680
460
320
220
由于蝸桿的滑動速度為2m/s，所以潤滑油的粘度選為4602潤滑方式的選擇
由于所設(shè)計減速器采用蝸桿下置式傳動，且轉(zhuǎn)速不高，故選擇浸油潤滑。蝸桿浸油深度h1≥1個螺牙高，但不高于蝸桿軸軸承的最底滾動體的中心。
潤滑時，傳動件的浸入油中的深度要適當(dāng)，既要避免攪由損
失過大，又保證充分的潤滑，油池應(yīng)保持一定的深度和貯油量。如下圖所示：
圖5-5 潤滑方式
4.9 減速器的附件
為了保證減速器的正常工作，減速器的箱體上通常設(shè)置一些裝置或附加結(jié)構(gòu)，以便于減速器潤滑油的注油，排油，檢查油面高度和拆裝，檢修等。
4.9.1 窺視孔和視孔蓋
為檢查傳動件的嚙合情況，接觸斑點，側(cè)隙和向箱內(nèi)傾注潤滑油，在傳動件嚙合區(qū)上方箱蓋上開設(shè)窺視孔。窺視孔應(yīng)有足夠的大小，以便手能伸人進(jìn)行操作，為此，方形窺視孔長應(yīng)≥90mm，寬應(yīng)≥50mm。為防止?jié)櫥惋w濺出來和污物進(jìn)入箱體內(nèi)，在窺視孔上應(yīng)設(shè)有視孔蓋密閉，蓋板用螺釘固定在箱蓋上，在蓋板與箱蓋上應(yīng)放置密封墊片。
圖5-6窺視孔和視孔蓋
4.9.2 通氣器
減速器工作時，箱體溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，對減速罪各接縫面的密封很不利，通常在箱蓋頂部或檢查孔蓋上裝有通氣器。使減速器內(nèi)熱膨脹的氣體能自由逸出，保持箱內(nèi)壓力正常，從而保證減速器各部接縫面的密封性能。
通氣器設(shè)置在箱蓋頂部或視孔蓋上。較完善的通氣器內(nèi)部制成一定的曲路，并設(shè)有金屬網(wǎng)。
選擇通氣器時應(yīng)考慮其對環(huán)境的適應(yīng)性，規(guī)格尺寸應(yīng)與減速器的大小相適應(yīng)。
圖5-7通氣器
4.9.3 定位銷
為了保證箱體軸承座孔的鏜制和裝配精度，需在箱體分箱面凸絳長度方向兩側(cè)各安裝—個圓錐定位銷。兩銷應(yīng)置遠(yuǎn)一些，但不宜對稱布置。定位銷孔應(yīng)在箱蓋和箱座緊固后鉆空，其位置應(yīng)便于鉆、鉸和裝拆，不應(yīng)與鄰近箱壁和螺釘相碰。
定位銷的直徑可取d：(o．7～o．8)d：(d：為凸緣上螺栓的直徑)，長度應(yīng)大于分箱面凸緣的總厚度。
圖5-8 定位銷
4.9.4 起蓋螺釘
為了保證減速器的密封性，常在箱體的剖分面上涂有水玻璃或密封膠，為便于拆卸箱蓋，在箱蓋凸緣上設(shè)置1到2個起蓋螺釘。拆卸箱蓋時，擰動起蓋螺釘，便可頂起箱蓋。
起蓋螺釘設(shè)置在箱蓋聯(lián)接凸緣上，其螺紋有效長度應(yīng)大于箱蓋凸緣厚度。起蓋螺釘直徑可與凸緣聯(lián)接螺釘相同，螺釘端部制成圓柱形并光滑倒角或制成半球形。
圖5-9起蓋螺釘
4.9.5 起吊裝置
為了搬運和裝卸箱蓋，在箱蓋上裝有吊環(huán)螺釘或鑄有吊耳，吊鉤。為了搬運箱蓋或整個減速器，在箱座兩端聯(lián)接凸緣處鑄出吊鉤。
圖5-10吊耳環(huán)
4.9.6 放油孔及螺塞
為了排除污油，在減速器的箱座最底處設(shè)有放油孔，并用放油螺塞和密封墊圈將其堵住。
圖5-11放油孔及螺塞
4.10 減速器的安裝，使用及維護(hù)
4.10.1 減速器的安裝
1 減速器輸入軸直接與原動機(jī)連接時，根據(jù)設(shè)計要求推薦采用凸緣聯(lián)軸器；減速器輸出軸與工作機(jī)聯(lián)接時，根據(jù)設(shè)計要求推薦采用凸緣聯(lián)軸器，聯(lián)軸器不得用錘擊裝列軸上．
2 減速器應(yīng)牢固地安裝在穩(wěn)定的水平基礎(chǔ)上，油槽的油應(yīng)能排除，且冷卻空氣循環(huán)流暢。
3 減速器、原動機(jī)和工作機(jī)之間必須仔細(xì)對中，其誤差不得大于所用聯(lián)軸器的許用補償量．
4 減速器安裝好后用手轉(zhuǎn)動必須靈活，無卡死現(xiàn)象．蝸桿和蝸輪軸承的軸向間隙應(yīng)符合技術(shù)要求規(guī)定．
5 安裝好的減速器在正式使用前，應(yīng)進(jìn)行空轉(zhuǎn)，部分額定載荷間歇運轉(zhuǎn)1～3h后可正式運轉(zhuǎn)，運轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)、無沖擊、無異常振動和噪聲及漏油等現(xiàn)象。
4.10.2 減速器的使用和維護(hù)
1．減速器潤滑油的更換
1）減速器(或新更換的蝸輪副)第一次使用時，當(dāng)運轉(zhuǎn)150~300h后須更換潤滑油，在以后的使用中應(yīng)定期檢查油的質(zhì)量．對于混入雜質(zhì)或變質(zhì)的油須及時更換。一般情況下，對于長期連續(xù)工作的減速器，每500一1000h必須換油一次．對于每天工作時間不超過8h的減速器，每1200~3000h換油一次．
2）減速器應(yīng)加入與原來牌號相同的油．不得與不同牌號的油相互混用．牌號相同而粘度不同的油允許混合使用．
3）在換油過程中，蝸輪應(yīng)使用與運轉(zhuǎn)時相同牌號的油清洗(用煤油損害密封件，并影響潤滑油的性能）。
4）工作中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)油溫超過80度或油池溫度超過100度及產(chǎn)生不正常的噪聲等現(xiàn)象時，應(yīng)停止使用，檢查原因．如圍齒面膠合等原因所致，必須排除故障，更換潤滑油后，方可繼續(xù)運轉(zhuǎn)．
2．減速器檢修
減速器應(yīng)定期檢修．如發(fā)現(xiàn)擦傷、膠合及顯著磨損，必須采用有效措施制止或予以排除．備件必須按標(biāo)準(zhǔn)制造，更新的備件必須經(jīng)過跑合和負(fù)荷試驗后才能正式使用。
3．減速器維護(hù)
用戶應(yīng)有合理的使用維護(hù)規(guī)章制度，對減速器的運轉(zhuǎn)情況和檢驗中發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)作認(rèn)真記錄．
致 謝
感謝我的指導(dǎo)老師X老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！
“師恩難忘，友誼長存!”本論文的順利完成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在此，向曾經(jīng)幫助我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝。
在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！
參考文獻(xiàn)
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