0畢業(yè)論文（設計）題 目 700T 單級蝸輪蝸桿減速器設計 系 部 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 年級 學生姓名 學 號 指導教師 1700T 單級蝸輪蝸桿減速器設計專業(yè)：機械設計制造及其自動化摘 要在論文中，首先，對蝸輪蝸桿作了簡單的介紹，接著，闡述了蝸輪蝸桿的設計原理和理論計算。然后按照設計準則和設計理論設計了環(huán)面蝸輪蝸桿減速器。接著對減速器的部件組成進行了尺寸計算和校核。該設計代表了蝸輪蝸桿設計的一般過程。對其他的蝸輪蝸桿的設計工作也有一定的價值。 目前，在環(huán)面蝸輪蝸桿減速器的設計、制造以及應用上，國內與國外先進水平相比仍有較大差距。國內在設計制造環(huán)面蝸輪蝸桿減速器過程中存在著很大程度上的缺點，正如論文中揭示的那樣，重要的問題如：輪齒的根切；蝸桿毛坯的正確設計；蝸輪蝸桿的校核。關鍵詞：蝸輪蝸桿減速器, 蝸桿, 滾動軸承2700T Design of single stage worm reducerMajor: Mechanical Engineering and automationAbstractIn this paper, firstly, the worm are introduced, then, expounds the design principle and the theoretical calculation of the worm and worm gear. Then in accordance with the design criteria and design theory to the design of toroidal worm reducer. Then the components of the reducer to the size of the calculation and verification. The design represents the general process of worm gear design. On the other worm design work also has a certain value.At present, the torus worm reducer design, manufacture and application of domestic, compared with foreign advanced level there are still large gaps. There are a lot of defects in the design and manufacture of toroidal worm reducer process, as revealed by the paper, important issues such as: cutting the root of the tooth; Worm rough the correct design; the worm check.Key words: worm gear reducer, worm, rolling bearing3目 錄摘 要.2Abstract.3目 錄.41 選定設計方案.52 電動機的選擇.62.1 初選電動機類型和結構型式62.2 電動機的功率62.3 運動參數(shù)計算.82.3.1 蝸桿軸的輸入功率、轉速與轉矩.82.3.2 蝸輪軸的輸入功率、轉速與轉矩.82.3.3 傳動滾筒軸的輸入功率、轉速與轉矩.82.4 蝸輪蝸桿的傳動設計.92.5 蝸桿、蝸輪的基本尺寸設計.132.6 蝸輪軸的尺寸設計與校核.142.7 減速器箱體的結構設計.153 軸的校核.183.1 蝸桿軸的強度校核.183.2 蝸輪軸的強度校核.213.3 滾動軸承的選擇及校核243.3.1 蝸桿軸滾動軸承的選擇及校核243.3.2 蝸輪軸上軸承的校核263.4 鍵聯(lián)接的強度校核28.3.4.1 蝸桿軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接283.4.2 蝸輪軸上裝蝸輪處的鍵聯(lián)接2943.4.3 蝸輪軸上裝聯(lián)軸器處的鍵聯(lián)接293.5 減速器的潤滑和密封29總結.31參考文獻.32致 謝.330緒論減速器在原動機和工作機或執(zhí)行機構之間起匹配轉速和傳遞轉矩的作用，由技術上海長城減速器機廠技術不斷發(fā)展減速器是一種由封閉在剛性殼體內的齒輪傳動、蝸 桿傳動、齒輪-蝸桿傳動所組成的獨立部件，常用作原動件與工作機之間的減速傳動裝置 。在原動機和工作機或執(zhí)行機構之間起匹配轉速和傳遞轉矩的作用，在現(xiàn)代機械中應用極為廣泛。裝置概述減速器是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉速和增大轉矩，以滿足工作需要，在某些場合也用來增速，稱為增速器。選用減速器時應根據(jù)工作機的選用條件，技術參數(shù)，動力機的性能，經濟性等因素，比較不同類型、品種減速器的外廓尺寸、傳動效率、承載能力、質量、價格等，選擇最適合的減速器。減速器是一種相對精密的機械，使用它的目的是降低轉速，增加轉矩。2 結構減速器主要由傳動零件(齒輪或蝸桿)、軸、軸承、箱體及其附件所組成。其基本結構有三大部分：齒輪、軸及軸承組合小 齒輪與軸制成一體，稱齒輪軸，這種結構用于齒輪直徑與軸的直徑相關不大的情況下，如果軸的直徑為 d，齒輪齒根圓的直徑為 df，則當 df-d≤6～7mn 時，應采用這種結構。而當df-d6～7mn 時，采用齒輪與軸分開為兩個零件的結構，如低速軸與大齒輪。此時齒輪與軸的周向固定平鍵聯(lián)接，軸上零 件利用軸肩、軸套和軸承蓋作軸向固定。兩軸均采用了深溝球軸承。這種組合，用于承受徑向載荷和不1大 的軸向載荷的情況。當軸向載荷較大時，應采用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承或深溝球軸承與推力軸承的組合結構。軸承是利用齒輪旋轉時濺起的稀油，進行潤滑。 箱座中油池的潤滑油，被旋轉的齒輪濺起飛濺到箱蓋的內壁上，沿內壁流到分箱面坡口后，通過導油槽流入軸承。當浸油齒輪圓周速度 υ≤2m/s 時，應采用潤滑 脂潤滑軸承，為避免可能濺起的稀油沖掉潤滑脂，可采用擋油環(huán)將其分開。為防止?jié)櫥土魇Ш屯饨缁覊m進入箱內，在軸承端蓋和外伸軸之間裝有密封元件。箱體箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的基座，應具有足夠的強度和剛度。箱體通常用灰鑄鐵制造，對于重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。單體生產的減速器，為了簡化工藝、降低成本，可采用鋼板焊接的箱體?；诣T鐵具有很好的鑄造性能和減振性能。為了便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱體 用螺栓聯(lián)接成一體。軸承座的聯(lián)接螺栓應盡量靠近軸承座孔，而軸承座旁的凸臺，應具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋緊螺栓時需要的扳手空間。為 保證箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近加支撐肋。為保證減速器安置在基礎上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機械加工面積，箱體底座一般不采用完整的平 面。附件為了保證減速器的正常工作，除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結構設計給予足夠的重視外，還應考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設計。1）檢查孔為檢查傳動零件的嚙合情況，并向箱內注入潤滑油，應在箱體的適當位置設置檢查孔。檢查孔設在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時，檢查孔的蓋板用螺釘固2定在箱蓋上。2)通氣器減速器工作時，箱體內溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內熱脹空氣能自由排出，以保持箱內外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他縫隙滲漏，通常在箱體頂部裝設通氣器。3)軸承蓋為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。利用 六角螺栓固定在箱體上，外伸軸處的軸承蓋是通孔，其中裝有密封裝置。凸緣式軸承蓋的優(yōu)點是拆裝、調整軸承方便，但和嵌入式軸承蓋相比，零件數(shù)目較多，尺寸 較大，外觀不平整。4)定位銷為保證每次拆裝箱蓋時，仍保持軸承座孔制造加工時的精度，應在精加工軸承孔前，在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上配裝定位銷。安置在箱體縱向兩側聯(lián)接凸緣上，對稱箱體應呈對稱布置，以免錯裝。5)油面指示器檢查減速器內油池油面的高度，經常保持油池內有適量的油，一般在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位，裝設油面指示器。6)放油螺塞換油時，排放污油和清洗劑，應在箱座底部，油池的最低位置處開設放油孔，平時用螺塞將放油孔堵住，放油螺塞和箱體接合面間應加防漏用的墊圈。7)啟箱螺釘為加強密封效果，通常在裝配時于箱體剖分面上涂以水玻璃或密封膠，因而在拆卸時往往因膠結緊密難于開 蓋。為此常在箱蓋聯(lián)接凸緣的適當位置，加工出～2 個螺孔，旋入啟箱用的圓柱端或平端的啟箱螺釘。旋動啟箱螺釘便可將上箱蓋頂起。小型減速器也可不設啟箱螺 釘，啟蓋時用起子撬開箱蓋，啟箱螺釘?shù)拇笮】赏谕咕壜?lián)接螺栓。3 發(fā)展趨勢減速機的下游應用行業(yè)主要包括起重運輸、水泥建材、重型礦山、冶金、電力和航空船用等國民經濟及國防工業(yè)的各個領域。由于下游市場給力，我國減速機行業(yè)發(fā)展前景看好據(jù)《中國減速機行業(yè)產銷需求預測與轉型升級分析報告前瞻》數(shù)據(jù)顯示，2011-2012 年我國減速機 制造行業(yè)經營指標整體呈現(xiàn)增長趨勢，2012 年，行業(yè)的工業(yè)總產值為 658.08 億元，3較上年增長 8.06%;銷售收入為 643.65 億元，較上年增長 7.23%;行業(yè)的資產總額和負債規(guī)模分別為 523.78 億元和 268.05 億元。在新統(tǒng)計口徑下，2012 年行業(yè)規(guī)模(2000 萬元)以上企業(yè)數(shù)量有 439 家，從業(yè)人員為 74701 人，利潤總額為 47.04 億元。1、高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高 4 倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。2、積木式組合設計?；緟?shù)采用優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互換性強，系列容易擴充和花樣翻新，利于組織批量生產和降低成本。3、型式多樣化，變型設計多。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動支承底座、電動機與減速器一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴大使用范圍。促使減速器水平提高的主要因素有： ①理論知識的日趨完善，更接近實際（如齒輪強度計算方法、修形技術、變形計算、優(yōu)化設計方法、齒根圓滑過渡、新結構等） 。 ②采用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質合金鋼鍛件，材料和熱處理質量控制水平提高。 ③結構設計更合理。④加工精度提高到 ISO5－6 級。 ⑤軸承質量和壽命提高。 ⑥潤滑油質量提高。4 主要載荷與減速器聯(lián)接的工作機載荷狀態(tài)比較復雜，對減速器的影響很大，是減速器選用及計算的重要因素，減速器的載荷狀態(tài)即工作機（從動機）的載荷狀態(tài)，通常分為三類：①—均勻載荷;②—中等沖擊載荷;③—強沖擊載荷。5 設計程序設計的原始資料和數(shù)據(jù)1、原動機的類型、規(guī)格、轉速、功率（或轉矩） 、啟動特性、短時過載能力、轉動慣量等。2、工作機械的類型、規(guī)格、用途、轉速、功率（或轉矩） 。工作制度：恒定載荷或變載荷，變載荷的載荷圖；啟、制動與短時過載轉矩，啟動頻率；沖擊和振動程度；旋轉方向等。3、原動機 作機與減速器的聯(lián)接方式，軸伸是否有徑向力及軸向力。4、安裝型式（減速器與原動機、工作機的相對位置、立式、臥式） 。5、傳動比及其允許誤差。6、對尺寸及重量的要求。47、對使用壽命、安全程度和可靠性的要求。8、環(huán)境溫度、灰塵濃度、氣流速度和酸堿度等環(huán)境條件；潤滑與冷卻條件（是否有循環(huán)水、潤滑站）以及對振動、噪聲的限制。9、對操作、控制的要求。10、材料、毛坯、標準件來源和庫存情況。11、制造廠的制造能力。12、對批量、成本和價格的要求。13、交貨期限。上述前四條是必備條件，其他方面可按常規(guī)設計，例如設計壽命一般為!“年。用于重要場合時，可靠性應較高等。初定各項工藝方法及參數(shù)選定性能水平，初定齒輪及主要機件的材料、熱處理工藝、精加工方法、潤滑方式及潤滑油品。確定傳動級數(shù)按總傳動比，確定傳動的級數(shù)和各級的傳動比。初定幾何參數(shù)初算齒輪傳動中心距（或節(jié)圓直徑） 、模數(shù)及其他幾何參數(shù)。整體方案設計確定減速器的結構、軸的尺寸、跨距及軸承型號等。5校核校核齒輪、軸、鍵等負載件的強度，計算軸承壽命。潤滑冷卻計算確定減速器的附件確定齒輪滲碳深度必要時還要進行齒形及齒向修形量等工藝數(shù)據(jù)的計算。繪制施工圖在設計中應貫徹國家和行業(yè)的有關標準。6 使用分類通用減速器1、減速器按用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類，兩者的設計、制造和使用特點各不相同。20 世紀 70－80 年代，世界上減速器技術有了很大的發(fā)展，且與新技術革命的發(fā)展緊密結合。 其主要類型：齒輪減速器；蝸桿減速器；齒輪—蝸桿減速器；行星齒輪減速器。2、一般的減速器有斜齒輪減速器(包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等)、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機械無級變速機等等。1）圓柱齒輪減速器單級、二級、二級以上二級。布置形式：展開式、分流式、同軸式。2）圓錐齒輪減速器6用于輸入軸和輸出軸位置成相交的場合。3）蝸桿減速器主要用于傳動比 i10 的場合，傳動比較大時結構緊湊。其缺點是效率低。廣泛應用阿基米德蝸桿減速器。4）齒輪—蝸桿減速器減速器若齒輪傳動在高速級，則結構緊湊；若蝸桿傳動在高速級，則效率較高。5）行星齒輪減速器傳動效率高，傳動比范圍廣，傳動功率 12W~50000KW，體積和重量小。6）行星摩擦式無級變速器變速范圍大：變速范圍 R=5，即輸出速比可在 1:1.45 至 1:7.25 之間任意變化。組合能力強：本機能與擺線針輪減速機，齒輪減速機，蝸輪蝸桿減速機直連式組合，因此具有良好的適應性，能夠得到廣泛的應用。3、 常見減速器的種類 1）蝸輪蝸桿減速器的主要特點是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高。2） 諧波減速器的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，體積不大、精度很高，但缺點是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉速不能太高。3）行星減速器其優(yōu)點是結構比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。但價格略貴。 減速器: 簡言之，一般機器的功率在設計并制造出來后，7其額定功率就不在改變，這時，速度越大，則扭矩（或扭力）越小；速度越小，則扭力越大。齒輪常用材料一、鍛鋼鋼的強度高，耐沖擊，用熱處理方法能顯著改善機械性能，所有它是制造齒輪的主要材料。由于鍛造毛坯的纖維方向有利于 提高輪齒的彎曲強度，所以大部分齒輪如采用鍛造毛坯，只有受力小和不重要的齒輪才直接采用軋制鋼材。按照齒坯處理方法和切齒工藝，制造齒輪的鋼材及熱處理 方法分為兩大類：第一類：齒面硬度 HB≤350，用中碳鋼 45 號鋼、50 號鋼或中碳合金鋼40Gr、40MnB、35SiMn 等近行 調質或正火處理，終切齒可在熱處理后進行。調質后，硬度不高(HB=220~250)，材料的綜合性能(機械強度和沖右韌性等)比較好，適用于低速、中速 和中等平穩(wěn)載荷下工作。工控設備機械中的減速機齒輪多用此類。45 號鋼價格低，供應充足，應用最普遍。正火后，綜合性能有所改善，但不如調質，多用于直徑很大不便調質和不重要的齒輪。選用第—類材料時，小齒輪硬度要比大齒輪硬度高出 20~40HB，以使兩個齒輪壽命接近相等。第二類：齒面硬度 HB≥350，用中碳鋼和中碳合金鋼進行表面淬火(齒面硬度 HRG=50 一 55)，或者用低碳鋼和 低碳合金鋼進行表面摻碳淬火處理(齒面硬度 HRG=58—63)。處理后齒面硬度高；齒芯韌性好。所以承載能力強，耐沖擊，但加工困難，成本較高，減速機 中應用較少。二、鑄鋼當齒輪直徑較大(D400—600 毫米)時，齒坯不易鍛造，因而常采用鑄鋼齒坯并進行正火處理。常用的牌號有 ZG45 及 ZH50 等。三、鑄鐵8鑄鐵價格低廉，能鑄造出復雜的結構形狀，但灰鑄鐵的抗彎強度及耐沖擊能力較差，故只用于低速輕載的開式齒輪傳動中，常用的牌號有 HT15-33、HT20—40、HTr30—54 等，球墨鑄鐵的機械性能比灰鑄鐵高，可部分代替優(yōu)質碳素鋼，常用的牌號有 QT60-2 等。四、非金屬材料高速輕載的齒輪傳功，常用非金屬齒輪與另一金屬齒輪配合工作，以減少齒輪傳動的噪音。常用的非金屬材料有酚醛層壓板(夾布膠木)、尼龍等。這種齒輪的承載能力低、壽命短，其許用載荷只有鋼齒輪的 25—30%。8 傳動比原則分配1、使各級傳動的承載能力于相等；2、使各級傳動的大齒輪浸入油中的深度大致相近；3、使減速器獲得最小的外形尺寸或者重量等。9 型號選擇盡量選用接近理想減速比：減速比=伺服馬達轉速/減速機出力軸轉速扭力計算：對減速機的壽命而言,扭力計算非常重要,并且要注意加速度的最大轉矩值(TP),是否超減速器9過減速機之最大負載扭力.適用功率通常為市面上的伺服機種的適用功率,減速機的適用性很高,工作系數(shù)都能維持在 1.2以上,但在選用上也可以以自己的需要來決定:要點有二:A.選用伺服電機的出力軸徑不能大于表格上最大使用軸徑.B.若經扭力計算工作,轉速可以滿足平常運轉,但在伺服全額輸出時,有不足現(xiàn)象時,我們可以在電機側之驅動器,做限流控制,或在機械軸上做扭力保護,這是很必要的.10 安裝方法正確的安裝，使用和維護減速器，是保證機械設備正常運行的重要環(huán)節(jié)。 因此，在您安裝減速器時，請務必嚴格按照下面的安裝使用相關事項，認真地裝配和使用。第一步是安裝前確認電機和減速器是否完好無損，并且嚴格檢查電機與減速器相連接的各部位尺寸是否匹配，這里是電機的定位凸臺、輸入軸與減速器凹槽等尺寸及配合公差。第二步是旋下減速器法蘭外側防塵孔上的螺釘，調整夾緊環(huán)使其側孔與防塵孔對齊，插入內六角旋緊。之后，取走電機軸鍵。減速器第三步是將電機與減速器自然連接。連接時必須保證減速器輸出軸與電機輸入軸同心度一致，且二者外側法蘭平行。如同心度不一致，會導致電機軸折斷或減速機齒輪磨損。10減速器 - 作用1、降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比，但要注意不能超出減速器額定扭矩。 2、速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。減速器 - 種類減速器1、減速器按用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類，兩者的設計、制造和使用特點各不相同。20 世紀 70－80 年代，世界上減速器技術有了很大的發(fā)展，且與新技術革命的發(fā)展緊密結合。 其主要類型：齒輪減速器；蝸桿減速器；齒輪—蝸桿減速器；行星齒輪減速器。2、一般的減速器有斜齒輪減速器(包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等)、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機械無級變速機等等。1）圓柱齒輪減速器 單級、二級、二級以上二級。布置形式：展開式、分流式、同軸式。 2）圓錐齒輪減速器 用于輸入軸和輸出軸位置成相交的場合。 3）蝸桿減速器 主要用于傳動比 i10 的場合，傳動比較大時結構緊湊。其缺點是效率低。目前廣泛應用11阿基米德蝸桿減速器。 4）齒輪—蝸桿減速器 若齒輪傳動在高速級，則結構緊湊； 若蝸桿傳動在高速級，則效率較高。 5）行星齒輪減速器 傳動效率高，傳動比范圍廣，傳動功率 12W~50000KW，體積和重量小。 3、 常見減速器的種類 1） 減速器 的主要特點是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高。2） 諧波減速器的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，體積不大、精度很高，但缺點是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉速不能太高。 3） 行星減速器其優(yōu)點是結構比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。但價格略貴。 減速器: 簡言之，一般機器的功率在設計并制造出來后，其額定功率就不在改變，這時，速度越大，則扭矩（或扭力）越小；速度越小，則扭力越大。減速器 - 設計程序 減速器一、設計的原始資料和數(shù)據(jù) 1、原動機的類型、規(guī)格、轉速、功率（或轉矩）、啟動特性、短時過載能力、轉動慣量等。122、工作機械的類型、規(guī)格、用途、轉速、功率（或轉矩）。工作制度：恒定載荷或變載荷，變載荷的載荷圖；啟、制動與短時過載轉矩，啟動頻率；沖擊和振動程度；旋轉方向等。 3、原動機 作機與減速器的聯(lián)接方式，軸伸是否有徑向力及軸向力。 4、安裝型式（減速器與原動機、工作機的相對位置、立式、臥式）。 5、傳動比及其允許誤差。 6、對尺寸及重量的要求。 7、對使用壽命、安全程度和可靠性的要求。 8、環(huán)境溫度、灰塵濃度、氣流速度和酸堿度等環(huán)境條件；潤滑與冷卻條件（是否有循環(huán)水、潤滑站）以及對振動、噪聲的限制。 9、對操作、控制的要求。 10、材料、毛坯、標準件來源和庫存情況。 11、制造廠的制造能力。 12、對批量、成本和價格的要求。 13、交貨期限。 上述前四條是必備條件，其他方面可按常規(guī)設計，例如設計壽命一般為!“年。用于重要場合時，可靠性應較高等。 二、選定減速器的類型和安裝型式 三、初定各項工藝方法及參數(shù) 選定性能水平，初定齒輪及主要機件的材料、熱處理工藝、精加工方法、潤滑方式及潤滑油品。 四、確定傳動級數(shù) 按總傳動比，確定傳動的級數(shù)和各級的傳動比。 五、初定幾何參數(shù) 初算齒輪傳動中心距（或節(jié)圓直徑）、模數(shù)及其他幾何參數(shù)。 六、整體方案設計 確定減速器的結構、軸的尺寸、跨距及軸承型號等。 七、校核校核齒輪、軸、鍵等負載件的強度，計算軸承壽命。 八、潤滑冷卻計算 九、確定減速器的附件 13十、確定齒輪滲碳深度 必要時還要進行齒形及齒向修形量等工藝數(shù)據(jù)的計算。 十一、繪制施工圖 在設計中應貫徹國家和行業(yè)的有關標準。 減速器 - 檢查和維護減速器不同的潤滑油禁止相互混合使用。油位螺塞、放油螺塞和通氣器的位置由安裝位置決定。它們的相關位置可參考減速機的安裝位置圖來確定。 一、油位的檢查 切斷電源，防止觸電！等待減速機冷卻！ 移去油位螺塞檢查油是否充滿。 安裝油位螺塞。 二、油的檢查 切斷電源，防止觸電！等待減速機冷卻！ 打開放油螺塞，取油樣。 檢查油的粘度指數(shù) ——如果油明顯渾濁，建議盡快更換。 對于帶油位螺塞的減速機 ——檢查油位，是否合格 ——安裝油位螺塞 三、油的更換 冷卻后油的粘度增大放油困難，減速機應在運行溫度下?lián)Q油。 14切斷電源，防止觸電！等待減速機冷卻下來無燃燒危險為止！ 注意：換油時減速機仍應保持溫熱。 在放油螺塞下面放一個接油盤。 打開油位螺塞、通氣器和放油螺塞。 將油全部排除。 裝上放油螺塞。 注入同牌號的新油。 油量應與安裝位置一致。 在油位螺塞處檢查油位。 擰緊油位螺塞及通氣器。 減速器 - 型號選擇減速器盡量選用接近理想減速比： 減速比=伺服馬達轉速/減速機出力軸轉速 扭力計算： 對減速機的壽命而言,扭力計算非常重要,并且要注意加速度的最大轉矩值(TP),是否超過減速機之最大負載扭力. 適用功率通常為市面上的伺服機種的適用功率,減速機的適用性很高,工作系數(shù)都能維持在 1.2以上,但在選用上也可以以自己的需要來決定: 要點有二: 15A.選用伺服電機的出力軸徑不能大于表格上最大使用軸徑. B.若經扭力計算工作,轉速可以滿足平常運轉,但在伺服全額輸出時,有不足現(xiàn)象時,我們可以在電機側之驅動器,做限流控制,或在機械軸上做扭力保護,這是很必要的. 減速器 - 基本構造減速器減速器主要由傳動零件(齒輪或蝸桿)、軸、軸承、箱體及其附件所組成。其基本結構有三大部分：1、齒輪、軸及軸承組合小齒輪與軸 制成一體，稱齒輪軸，這種結構用于齒輪直徑與軸的直徑相關不大的情況下，如果軸的直徑為 d，齒輪齒根圓的直徑為 df，則當 df-d≤6～7mn 時，應采用 這種結構。而當 df-d＞6～7mn 時，采用齒輪與軸分開為兩個零件的結構，如低速軸與大齒輪。此時齒輪與軸的周向固定平鍵聯(lián)接，軸上零件利用軸肩、軸套和軸承蓋作軸向固定。兩軸均采用了深溝球軸承。這種組合，用于承受徑向載荷和不大的軸向載荷的情況。當軸向載荷較大時，應采用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承或深溝球軸承與推力軸承的組合結構。軸承是利用齒輪旋轉時濺起的稀油，進行潤滑。箱座中油池的潤滑油，被旋轉的齒輪濺起飛濺到箱蓋的內壁上，沿內壁流到分箱面坡口后，通過導油槽流入軸承。當浸油齒輪圓周速度 υ≤2m/s 時，應采用潤滑脂潤滑軸承，為避免可能濺起的稀油沖掉潤滑脂，可采用擋油環(huán)將其分開。為防止?jié)櫥土魇Ш屯饨缁覊m進入箱內，在軸承端蓋和外伸軸之間裝有密封元件。2、箱體箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的基座，應具有足夠的強度和剛度。 箱體通常用灰鑄鐵制造，對于重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。單體生產的減速器，為了簡化工藝、降低成本，可采用鋼板焊接的箱體。 灰鑄鐵具有很好的鑄造性能和 減振性能。為了便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體制成沿軸16心線水平剖分式。上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。軸承座的聯(lián)接螺栓應盡量靠近軸承座孔，而軸承座 旁的凸臺，應具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋緊螺栓時需要的扳手空間。為保證箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近加支撐肋。為保證減速器安置 在基礎上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機械加工面積，箱體底座一般不采用完整的平面。 3、減速器附件為了保證減速器的正常工作，除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結構設計給予足夠的重視外，還應考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設計。 1）檢查孔為檢查傳動零件的嚙合情況，并向箱內注入潤滑油，應在箱體的適當位置設置檢查孔。檢查孔設在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時，檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上。 2)通氣器減速器工作時，箱體內溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內熱脹空氣能自由排出，以保持箱內外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他縫隙滲漏，通常在箱體頂部裝設通氣器。 3)軸承蓋為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。利用六角螺栓固定在箱體上，外伸軸處的軸承蓋是通孔，其中裝有密封裝置。凸緣式軸承蓋的優(yōu)點是拆裝、調整軸承方便，但和嵌入式軸承蓋相比，零件數(shù)目較多，尺寸較大，外觀不平整。 4)定位銷為保證每次拆裝箱蓋時，仍保持軸承座孔制造加工時的精度，應在精加工軸承孔前，在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上配裝定位銷。安置在箱體縱向兩側聯(lián)接凸緣上，對稱箱體應呈對稱布置，以免錯裝。 5)油面指示器檢查減速器內油池油面的高度，經常保持油池內有適量的油，一般在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位，裝設油面指示器。 6)放油螺塞換油時，排放污油和清洗劑，應在箱座底部，油池的最低位置處開設放油孔，平時用螺塞將放油孔堵住，放油螺塞和箱體接合面間應加防漏用的墊圈。 7)啟箱螺釘為加強密封效果，通常在裝配時于箱體剖分面上涂以水玻璃或密封膠，因而在拆卸時往往因膠結緊密難于開蓋。為此常在箱蓋聯(lián)接凸緣的適當位置，加工出～2 個螺孔，旋入啟箱用的圓柱端或平端的啟箱螺釘。旋動啟箱螺釘便可將上箱蓋頂起。小型減速器也可不設啟箱螺釘，啟蓋時用起子撬開箱蓋，啟箱螺釘?shù)拇笮】赏谕咕壜?lián)接螺栓。[1] 17減速器 - 發(fā)展趨勢減速器1、高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高 4 倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。2、積木式組合設計?；緟?shù)采用優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互換性強，系列容易擴充和花樣翻新，利于組織批量生產和降低成本。 3、型式多樣化，變型設計多。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動支承底座、電動機與減速器一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴大使用范圍。促使減速器水平提高的主要因素有： ①理論知識的日趨完善，更接近實際（如齒輪強度計算方法、修形技術、變形計算、優(yōu)化設計方法、齒根圓滑過渡、新結構等）。 ②采用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質合金鋼鍛件，材料和熱處理質量控制水平提高。 ③結構設計更合理。 ④加工精度提高到 ISO5－6 級。 ⑤軸承質量和壽命提高。 ⑥潤滑油質量提高。減速器 - 載荷分類與減速器聯(lián)接的工作機載荷狀態(tài)比較復雜，對減速器的影響很大，是減速器選用及計算的重要因素，減速器的載荷狀態(tài)即工作機（從動機）的載荷狀態(tài)，通常分為三類：①—均勻載荷;②—中等沖擊載荷;③—強沖擊載荷。 減速器 - 安裝方法 18減速器正確的安裝，使用和維護減速器，是保證機械設備正常運行的重要環(huán)節(jié)。 因此，在您安裝減速器時，請務必嚴格按照下面的安裝使用相關事項，認真地裝配和使用。第一步是安裝前確認電機和減速器是否完好無損，并且嚴格檢查電機與減速器相連接的各部位尺寸是否匹配，這里是電機的定位凸臺、輸入軸與減速器凹槽等尺寸及配合公差。第二步是旋下減速器法蘭外側防塵孔上的螺釘，調整夾緊環(huán)使其側孔與防塵孔對齊，插入內六角旋緊。之后，取走電機軸鍵。第三步是將電機與減速器自然連接。連接時必須保證減速器輸出軸與電機輸入軸同心度一致，且二者外側法蘭平行。如同心度不一致，會導致電機軸折斷或減速機齒輪磨損。 [2]減速器的作用減速器在原動機和工作機之間起匹配轉速和傳遞轉矩的作用，在現(xiàn)代機械中應用極為廣泛。減速器按用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類，二者的設計、制造和使用特點各不相同。70～80 年代，世界減速器技術有了很大發(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）積木式組合設計。基本參數(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、系列容易擴充和花樣翻新，利于組織批量生產和降低成本。19（3）形式多樣化、變型設計多。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、電動機與減速機一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴大使用范圍。促進減速器水平提高的主要因素有：（1）硬齒面技術的發(fā)展和完善，如大型磨齒技術、滲碳淬火工藝、齒輪強度計算方法、修形技術、變形及三、優(yōu)化設計方法、齒根強化及其元化過渡、新結構等。（2）用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質合金鋼鍛件，材料和熱處理質量控制水平高。（3）結構設計更合理。（4）加工精度提高到 ISO5-6 級。（5）軸承質量和壽命提高。（6）潤滑油質量提高。齒輪減速器的特點齒輪傳動是機械傳動中重要的傳動之一，形式很多，應用廣泛，傳遞的功率可達近十萬千瓦，圓周速率可達 200m/s。齒輪傳動的特點主要有：1 效率高 在常用的機械傳動中，以齒輪傳動效率最高。如一級圓柱齒輪傳動的效率可達99℅。2 結構緊湊 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 設計制造正確合理，使用維護良好的齒輪傳動，工作可靠，壽命可長達一，二十年，這也是其它機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。20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構，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，故應用頗為廣泛。1 當使用單頭蝸桿時，蝸桿旋轉一周，蝸輪只轉過了一個齒距，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;在分度機構或手動機構中，傳動比可達 300；若只傳遞運動，傳動比可達 1000。由于傳動比大，零件數(shù)目又少，因而結構很緊湊。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 當蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當量摩擦角時，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。當滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產生較嚴重的磨擦和磨損，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)內表面的一部分，蝸桿軸線平面內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)，其代表產品是美國CONE DRIVE，50 年代起在我國得到推廣應用。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（小值適應于小中心矩，大值適應于大中心矩）。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。美國生產產品系列中心矩為 15～1320㎜；速比為 5～343000；最高傳動效率可達 97%。我國經過 40 年的研究和發(fā)展，目前這種蝸桿的生產品種也十分可觀，最大中心矩可達到 1200㎜；最少齒數(shù)比為 5；蝸桿頭數(shù)達 6；最高傳動效率可達 94%。這種蝸桿傳動分為“原始型”和“修整型”兩種。“原始型”直廓環(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的直線，在繞成形圓的圓21心作等角速的旋轉運動的同時，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產生的，難以實現(xiàn)磨削，這種蝸桿制造鋼筋工藝比較復雜，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?！靶拚汀敝崩h(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。準平行嚙合線二次包絡環(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、質量穩(wěn)定。3 同時參加嚙合的蝸輪齒數(shù)多，一般可達 為蝸桿齒數(shù)）。2(9Z4 蝸輪齒面無脊線，傳遞運動時不會產生干涉。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，但是不具備設計條件中重點要求的自鎖性，所以不能選用；而準平行嚙合線環(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。221 選定設計方案根據(jù)設計要求并結合以上分析，我們在設計中采用環(huán)面蝸桿減速器。具體設計方案是：選用的電動機由凸緣聯(lián)軸器將電動機軸和準平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器的輸入軸相聯(lián)接，經過減速器的減速，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速傳給滾筒。擬采用蝸輪蝸桿減速器，傳動簡圖如圖 1.1 所示。圖 1.1 傳動裝置簡圖1—電動機 2、4—聯(lián)軸器 3—級蝸輪蝸桿減速器5—傳動滾筒 6—輸送帶232 電動機的選擇2.1 初選電動機類型和結構型式電動機分交流電動機和直流電動機兩種。由于生產單位一般多采用三相交流電源，因為此，無特殊要求時均應選用三相交流電動機，其中以三相異步交流電動機應用最廣泛。根據(jù) 不同防護要求，電動機有開啟式、防護式、封閉自扇冷式和防爆式等不同的結構型式。 Y 系列三相籠型異步電動機是一般用途的全封閉自扇冷式電動機，由于其結構簡單、工作作可靠、價格低廉、維護方便，因此廣泛應用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械上，如金屬切削機床、運輸機、風機、攪拌機等。對于經常起動，制動正反轉的機械，如起重、提升設備，要求電動機具有較小的轉動慣量和較大過載能力，應選用冶金及起重用三相異步電動機 Yz 型(籠型)或 YzR 型(繞線型) 。 （1）選擇電動機的類型按工作條件和要求，選用一般用途的 Y 系列三相異步電動機,封閉式結構,電壓380V。（2）選擇電動機的功率電動機所需的功率 = /dPW?式中 —工作機要求的電動機輸出功率，單位為 KW；dη—電動機至工作機之間傳動裝置的總效率；—工作機所需輸入功率，單位為 KW；WP輸送機所需的功率輸送機所需的功率 P =Fv／1000· wW?2.2 電動機的功率電動機的選擇由于該生產單位采用三相交流電源，可考慮采用 Y 系列三相異步電動機。三相異步電動機的結構簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，啟動性能好等優(yōu)點。一般電動機的額定電24壓為 380V根據(jù)生產設計要求，該減速器卷筒直徑 D=350mm。運輸帶的有效拉力 F=7000N，帶速V=0.4m/s，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)工作，工作環(huán)境多塵，電源為三相交流電，電壓為380V。1、 按工作要求及工作條件選用三相異步電動機，封閉扇冷式結構，電壓為 380V，Y 系列2、 傳動滾筒所需功率電動機輸出功率： kwawPd??工作機所需的功率： =2.8 kwkFV10所以 kw=4.11kwad?因載荷輕微振動，電動機 即可，故dedpP?kwPed5.?3、 傳動裝置效率：（根據(jù)參考文獻《機械設計課程設計》 劉俊龍 何在洲 主編 機械工業(yè)出版社 第 133-134 頁表 12-8 得各級效率如下）其中：蝸桿傳動效率 η 1=0.70 攪油效率 η 2=0.95 滾動軸承效率（一對）η 3=0.98聯(lián)軸器效率 η c=0.99 傳動滾筒效率 η cy=0.96所以：η=η 1?η 2?η 33?η c2?η cy =0.7×0.99×0.983×0.992×0.96 =0.633電動機所需功率： P r= Pw/η =3.0/0.633=4.7KW 傳動滾筒工作轉速： n w＝60×1000×v / ×350?＝21.8r/min根據(jù)容量和轉速，根據(jù)參考文獻《機械零件設計課程設計》 毛振揚 陳秀寧 施高義 編 浙江大學出版社 第 339-340 頁表附表 15-1 可查得所需的電動機 Y 系列三相異步電動機技術數(shù)據(jù)，查出有四種適用的電動機型號，因此有四種傳動比方案，如表 3-1: 表 3-1方案 電動機型號額定功率Ped 電動機轉速 r/min 額定轉矩