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减速器设计说明书
2023年11月25日 行业资讯

  一级蜗杆减速器,拉力F=2000N,速度v=0.9m/s,齿数=8节距=150mm,每天工作小时数:8小时,工作年限(寿命):5年,每年工作天数:300天,配备有三相交流电源,电压380/220V。

  一级涡轮蜗杆减速器机械结构紧密相连、体积外形轻巧、小型高效;热交换性能好、散热快;安装简易、灵活轻捷、性能优越、易于维护检修;运行平稳、噪音小、经得起长久地使用;使用性强、安全可靠性大;

  查表课程设计手册,使用推荐的传动比范围,一级蜗杆传动比范围为:10~40,所以合理的总传动比范围为:10~40。可选择的电动机转速范围为nd=ia×nw=(10~40)×43.85=438~1754r/min。做综合考虑价格、重量、传动比等因素,选定电机型号为:Y100L2-4的三相异步电动机,额定功率Pen=3kW,满载转速为nm=1430r/min,同步转速为nt=1500r/min。

  由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速nw,可以计算出传动装置总传动比为:

  考虑到蜗杆传递的功率不大,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,硬度未45~55HRC。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。

  因工作载荷较稳定,故取载荷分布不均系数载荷系数Kβ=1;由表11-5选取使用系数KA=1.25;由于转速不高,冲击不大,可取动载系数Kv=1.05;则

  根据蜗轮材料为蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1金属模铸造,蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,可从表11-7中查得蜗轮的基本许用应力[σH]=268MPa。

  先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45(调质),硬度为240HBS,根据表,取A0=110,于是得

  高速轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径d12,为了使所选的轴直径d12与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。

  联轴器的计算转矩Tca=KA×T1,查表,考虑轻微冲击,故取KA=1.5,则:

  按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件,同时兼顾电机轴直径28mm,查标准或手册,选用LX2型联轴器。半联轴器的孔径为25mm,故取d12=25mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度为62mm。

  为方便安装和调整蜗轮轴。采用沿蜗轮轴线的水平面剖分箱体结构,蜗杆轴不长,故轴承采用两端固定方式。

  ①为了满足半联轴器的轴向定位要求,①轴段右端需制出一轴肩,故取②段的直径d23=30mm。半联轴器与轴配合的轮毂长度L=62mm,为了能够更好的保证轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴的端面上,故①段的长度应比L略短一些,现取l12=60mm。

  轴段②的直径考虑到联轴器的轴向固定及密封圈的尺寸,联轴器用轴肩定位,轴肩高度为H=2.5mm,则d2=d1+2×H=30mm由于轴段②的长度L2涉及的因素较多,稍后再确定

  轴段③及轴段⑦的设计轴段③和⑦上安装轴承,考虑蜗杆受径向力、切向力和较大轴向力,所以选用圆锥滚子。轴段③上安装轴承,其直径应既便于轴承安装,又符合轴承内径系列。现暂取轴承为30207,由轴承表查得轴承内径d=35mm,外径D=72mm,宽度B=17mm,T=18.25mm,内圈定位轴肩直径da=42mm,故d3=35mm。通常一根轴上的两个轴承型号相同,则d7=35mm,由于蜗杆为脂润滑,要安设挡油环,取轴承到轴承座内壁距离为Δ=10mm,则轴段③和⑦的长度为L3=L7=2+Δ+B=29

  轴段②的长度设计轴段②的长度L_2除与轴上的零件有关外,还与轴承座宽度及轴承端盖等零件尺寸有关。取轴承座内伸部分端面的位置和箱体内壁位置。由箱座壁厚取δ=12mm,可知轴承端盖厚e=10mm。端盖与轴承座间的调整垫片厚度为Δt=2mm,轴承到内壁距离为Δ=10mm。为方便不拆卸外部连接部件的条件下,可以装拆轴承端盖连接螺栓,并使轮毂外径与端盖螺栓的拆装不干涉,故取外部连接部件轮毂端面与端盖外端面的距离为K1=24mm。轴承座位外伸凸台高Δt´=5mm,因蜗轮外圆距轴承座距离取为20mm,则依照结构取轴承座长为L´=79mm,则有

  轴段④和轴段⑥的设计该轴段直径可取轴定位轴肩的直径,则d4=d6=42mm,轴段④和⑥的长度可由蜗轮外圆直径、蜗轮齿顶外缘与内壁距离Δ1=20mm和蜗杆宽b1=88mm,及壁厚、凸台高、轴承座长等确定。

  蜗杆轴段⑤的设计轴段⑤即为蜗杆段长L5=b1=88mm,分度圆直径为50mm,齿顶圆直径da1=60mm

  半联轴器与轴的周向定位采用平键链接,半联轴器与轴的联接选用A型键,按机械设计手册查得截面尺寸b×h=8×7mm,长度L=50mm。

  为了能够更好的保证传动平稳可靠,半联轴器与轴的配合为H7/k6,滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为H7/k6

  先初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45(调质),硬度为240HBS,根据表,取A0=115,得:

  低速轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径d12,为了使所选的轴直径d12与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。

  联轴器的计算转矩Tca=KA×T2,查表,考虑轻微冲击,故取KA=1.5,则:

  按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件,查标准或手册,选用LX3型联轴器。半联轴器的孔径为45mm,故取d12=45mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度为112mm。

  ①为了满足半联轴器的轴向定位要求,①轴段右端需制出一轴肩,故取②段的直径d23=50mm。半联轴器与轴配合的轮毂长度L=112mm,为了能够更好的保证轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴的端面上,故①段的长度应比L略短一些,现取l12=110mm。

  轴段②的直径考虑到外部连接部件的轴向固定及密封圈的尺寸,用轴肩定位,轴肩高度为H=2.5mm,则d2=d1+2×H=50mm由于轴段②的长度L2涉及的因素较多,稍后再确定

  轴段③和轴段⑥的轴径设计轴段③和轴段⑥上安装轴承,选用圆锥滚子轴承,其直径应既便于安装,又应符合轴承内径系列。现取轴承为30211,查轴承表可得轴承内径d=55mm,外径D=100mm,宽度B=21mm,T=22.75,故选d3=55mm。

  轴承采用脂润滑,需要档油环,为补偿箱体的铸造误差和安装档油环,轴承靠近箱体内壁的端面距箱体内壁距离取Δ3=10mm。通常一根轴上的两个轴承取相同的型号,则d6=d3

  轴段④的设计轴段④上安装蜗轮为便于蜗轮的安装,d_4应略大于d_3,可初定d4=59mm,蜗轮轮毂宽度范围为(1.2~1.8)d4=70.8~106.2,取其轮毂宽度H=82.6mm,其右端采用轴肩定位,左边挡油环固定。为使挡油环端面能到顶到蜗轮端面,轴段④长度应比轮毂略短,故取L4=80.6mm

  轴段③的长度设计取蜗轮轮毂到内壁距离为Δ2=10mm,取蜗轮倒角为2,则

  轴段②的长度除与轴上的零件有关,还与轴承座宽度及轴承端盖等零件有关。为使外部连接部件轮毂外径不与端盖螺栓的拆装不发生干涉,故取端面与端盖外端面的距离为K1=24mm.下箱座壁厚δ=12mm,螺钉C1=22mm,C2=20mm,轴承座厚度为

  轴承端盖凸缘厚度为e=10mm,端盖与轴承座间的调整垫片厚度为Δ=2mm,则

  轴段⑤的设计该轴段为蜗轮提供定位,定位轴肩的高度为h=5mm,则d3=69mm,取轴段长度为L5=5mm

  半联轴器与轴的周向定位采用平键链接,涡轮与轴的联接选用A型键,按机械设计手册查得截面尺寸b×h=18×11mm,长度L=70mm。半联轴器与轴的联接选用A型键,按机械设计手册查得截面尺寸b×h=14×9mm,长度L=100mm。

  齿轮、半联轴器与轴的周向定位采用平键链接,半联轴器与轴的配合为H7/k6,同时为了保证齿轮与轴配合由良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/r6,滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为H7/k6

  轴承基本额定动载荷Cr=54.2kN,额定静载荷C0r=63.5kN,轴承采用正装。

  轴承基本额定动载荷Cr=90.8kN,额定静载荷C0r=115kN,轴承采用正装。

  蜗轮材料为ZCuSn10P1,可求得键连接的许用挤压应力[σ]p=120MPa。

  为防止箱体内润滑剂外泄和外部杂质进入箱体内部影响箱体工作,在构成箱体的各零件间,如箱盖与箱座间、及外伸轴的输出、输入轴与轴承盖间,需设置不一样形式的密封装置。对于无相对运动的结合面,常用密封胶、耐油橡胶垫圈等;对于旋转零件如外伸轴的密封,则需根据其不同的运动速度和密封要求考虑不同的密封件和结构。本设计中由于密封界面的相对速度较小,故采用接触式密封。输入轴与轴承盖间V3m/s,输出轴与轴承盖间也为V3m/s,故均采用毡圈油封封油圈。

  蜗杆副及高速级轴承选择工业闭式齿轮油(GB5903-2011),牌号为L-CKC320润滑油,黏度推荐值为288~352cSt,润滑油深度为51mm,箱体底面尺寸为386×102.6mm,箱体内所装润滑油量为

  该减速器所传递的功率为2.4kW。对于单级减速器,每传递1kW的功率,需油量为V0=350cm^3,则该减速器所需油量为:

  轴承常用的润滑方式有油润滑及脂润滑两类。此外,也有使用固体润滑剂润滑的。选用哪一类润滑方式,能够准确的通过蜗轮的圆周速度判断。

  由于蜗轮圆周速度v=0.75m/s2m/s,所以蜗杆采用脂润滑。

  采用脂润滑轴承的时候,为避免稀油稀释油脂,需用挡油环将轴承与箱体内部隔开,且轴承与箱体内壁需保持一定的距离。在本箱体设计中滚动轴承距箱体内壁距离10mm,故选用通用锂基润滑脂(GB/T7324-1987),它适用于宽温度范围内各种机械设备的润滑,选用牌号为ZL-1的润滑脂。

  箱体是减速器中所有零件的基座,是支承和固定轴系部件、保证传动零件正确相对位置并承受作用在减速器上载荷的重要零件。箱体一般还兼作润滑油的油箱。机体结构尺寸,主要根据地脚螺栓的尺寸,再通过地板固定,而地脚螺尺寸又要根据两齿轮的中心距a来确定。设计减速器的具体结构尺寸如下表:

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