非标涡轮蜗杆说明书讲解

综合实训报告书

题 目： 非标准蜗轮蜗杆减速器设计 院 系： 机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：1094学号： 16 学生姓名： 罗 成 指导老师： 郭建新 完成日期： 2013-07-03

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摘要：设计并制造非标准涡轮蜗杆齿轮减速器是综合机械产品设计制造综

合，在指定的时间里完成指定非标准圆柱齿轮加速器的精确设计，对零件的工艺设计，工序设定，及其亲手操作机床加工的过程，巩固和深化学生综合运用所学机械设计、制造工艺及CAD/CAM技术等方面的基础理论、基本知识和基本技能，较全面地获得机械产品的生产实际知识和综合应用能力，并培养我们成为具备现代机械设计制造技术基础知识与应用能力，具有较强的工程实践能力和创新能力的应用型卓越工程师。

【关键词】： 非标准蜗轮蜗杆 工艺工序 数控加工

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目 录

前 言…………………………………………………………………1 1. 选题说明 ……………………………………………………2 2. 非标蜗轮蜗杆减速器设计 …………………………………3

2.1 技术参数设计 ………………………………………………3 2.1.1确定产品设计原始参数 ……………………………………3 2.1.2设计计算产品主要参数 ……………………………………3

2.1.3 确定传动比 ………………………………………………3 2.1.4计算蜗轮传递的转矩 T1 ……………………………………3 2.1.5蜗轮与蜗杆的主要参数与尺寸确定参数………………………3 2.1.6校核计算 …………………………………………………5 2.2结构设计 ………………………………………………………6 2.2.1产品及零件结构设计 ………………………………………6 2.2.2产品及零件精度设计 ………………………………………6 2.3绘制装配工程图产品(附图)………………………………………7

3.零件加工工艺设计 ………………………………………………9

3.1零件工程图设计 ………………………………………………9 3.1.1零件结构设计 ………………………………………………9 3.1.2零件精度设计 ………………………………………………9 3.2零件加工工艺分析 ………………………………………………10 3.3确定零件加工工艺路线 …………………………………………11 3.4零件加工工艺过程卡 ……………………………………………11

总 结 ……………………………………………………………12 参考文献 …………………………………………………………13

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前 言

机械产品设计制造综合实训是培养学生具有设计能力的技术基础课。机械设计课程设计则是机械设计课程重要的实践性教学环节。通过课程设计实践，可以树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和有其他先修课程的理论与生产实际知识去分析及解决机械设问题的能力。

机械设计工作，可以分为计算和结构设计两部分，它们是紧密相关、互相联系的。机械设计完成的图纸表示的是机械的结构，按图纸加工出的机器，应具有使用者要求的性能。所以，机械设计和加工者直接接触的是机械的结构。为了使机械结构具有要求的性能、工作可靠、经济实用，在很多情况下要进行计算。计算做为结构设计的依据，而计算数据必须以机械结构为对象，如强度计算必须知道机械的有关结构尺寸，运动学计算必须知道机械的机构方案，计算结果对这些部分有重要的指导作用。因此，在机械设计中结构设计和计算常是互相交叉、反复进行的。同时，通过设计之后制造出来也是要重中之重，首先要考虑加工工艺，经济效益，制造条件等，最后把零件加工完后，要进行的就是产品装配。

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1. 选题说明

由于本课题为机械产品综合实训，郭建新老师所给题目为非标准蜗轮蜗杆减速器设计，所以选用此课题，因为为非标，所以在产品参数设计过程中都要根据自己所学的知识和以前课程设计来选择，在产品工艺分析中，要结合本校实际加工能力来选择，这就要求我们有把理论和实际相结合的能力，其目的在于为今后进入企业做好铺垫。这次的选题有很大的创新性，我们可以根据自己的设计经验去设计，只要设计符合标准就可以。

本综合实训是做一个非标单级蜗杆减速器传动装置传动，大致简图如下图所示：

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2. 非标蜗轮蜗杆减速器设计

设计要求:

设计一非标蜗轮蜗杆减速箱，由于输出转速需要在装配现场对电机进行调试，传动比可以选择65，传递功率 P=3.46K，输入转速n=960r/min 。

2.1 技术参数设计

2.1.1 选择蜗杆传动类型

根据GB/T10085—1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI) 2.1.2 选择材料确定齿数

考虑到蜗杆传动功率不大,速度只是中等,故蜗杆采用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。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。初选7 级精度，经过实际的考虑初步选定涡轮蜗杆都选

用45钢，

蜗杆头数Z1=1，

蜗轮齿数 Z2=65.

2.1.3 确定传动比

由以上大小齿轮的齿数可知：i =Z2/Z1=65/1=65

2.1.4计算蜗轮传递的转矩 T1

6 6

T1=9.55×10 P/n1=9.55 ×10 ×2.5/960 = 2.486× 10 4 N.mm

2.1.5蜗轮与蜗杆的主要参数与尺寸确定参数：m a α

模数m = 2 中心距a = 85 mm 压力角α= 20°

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(1)蜗轮： 参数名称 蜗轮齿数Z2 公式过程 计算结果 65 蜗轮分度圆直径d2 蜗轮齿根圆直径df2 d2mz2130 130 df2d22hf213022.4 125.2 蜗轮齿顶圆直径da2 da2d22ha213022 134 蜗轮咽喉母圆半径rg2 1rg2ada2 218 (2)蜗杆： 参数名称 轴向齿距Ρa 蜗杆分度圆直径d1 齿顶圆直径da1 齿根圆直径df1 轴向齿距pa 蜗杆轴向齿厚sa 公式过程 pam=2*3.14 计算结果 6.28 40 da1d12ha1d12ham40212 44 df1d12hf1d12(hamc)402(10.2) 35.6 pa•m3.142 6.28 sa1m 23.14 蜗杆螺纹长度b1

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2.1.6校核计算：按齿面接疲劳强度计算

根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度。由教材P254式(11—12),传动中心距

a3KT2((1)确定作用在蜗杆上的转矩2 按

9.5510611EPH)2

，估取效率=0.72,则

=

PH3.469.55106=34420N.mm nH960(2)确定载荷系数K

因工作载荷有轻微冲击,故由教材P253取载荷分布不均系数=1;由教材P253表11—5选取使用系数A1.0由于转速不高,冲击不大,可取动载系数

v1.05;则由教材P252

v1.011.051.05

(3)确定弹性影响系数

因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故=160a。 (4)确定接触系数

先假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a的比值—18中可查得=2.9。

(5)确定许用接触应力

根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造, 蜗杆螺旋齿面硬

d1=0.30 从教材P253图11a12度>45HRC,可从从教材P254表11—7查得蜗轮的基本许用应力=268a。由教材P254应力循环次数

N60jn2Lh60196036524105045760000

寿命系数KHN71080.36

5045760000 - 8 -

则[H]KHN•[H]'=268*0.36=96.5

(6)计算中心距

1602.92a31.0534420()72

173(6)取中心距a=85mm,因i=65,故从教材P245表11—2中取模数m=2mm, 蜗

d轮分度圆直径d1=130mm这时1=1.52从教材P253图11—18中可查得接触系数

a=2.9因为=,因此以上计算结果可用。

2.2结构设计

2.2.1产品及零件结构设计

因本次设计的减速器是非标的，除开齿轮部分按标准设计外，其余的零件如：轴、箱体、箱盖、齿轮轴的其余部分都是按其结构要求而设计出来的，如从动轴部分，根据其选择的轴承大小，及安装的位置，齿轮的孔的大小，及齿轮的宽度，最小轴径根据齿轮设计部分而确定的，具体等见下面的装配图。

2.2.2产品及零件精度设计

因本次设计的减速器是非标准的,故对于其箱体和箱盖的外形设计没有 过多的 表面粗糙度要求,钢板的各个接触面的加工精度经过粗铣可以达到。非标圆柱减 速器中两轴的加工精度,尤其是跟其他部件配合的部位的精度,要求达到一定的精度等级.如:轴与轴承是过渡配合,轴与键的间隙配合,轴与齿轮的间隙配合,具体的精度等级见上面的装配图.大小齿轮都选用45钢表面淬火处理，因为是硬齿面闭式传动，载荷平稳，齿轮速度不高，故选7级精度。端盖与箱体的配合精度要求不高,一般半精车可以达到精度等级，具体的配合精度见装配图。

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2.3产品装配工程图

考虑到本次设计的减速器是非标准的，又是单件生产的,故设计其箱体的时,采用五块钢板焊接的方式。其箱盖因实际的需要,选用薄铁片。其装配图如下所示:

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3.零件加工工艺设计

3.1 非标准蜗杆轴零件设计(以11同学零件为例）

3.1.1 蜗轮轴的结构设计

设计的蜗轮轴因与轴承配合，定位要求精准，故设计其的结构尺寸如下所示

3.1.2蜗轮轴的精度设计

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3.2零件加工工艺分析

由于蜗杆轴要求有较高的综合性能 ，毛坯选用锻件，零件的总长为 225mm，齿顶圆直径为44mm，选取毛坯尺寸为Φ 50×230 1)螺纹部分

考虑到精度为7级，查阅机械加工工艺人员手册，齿面粗糙度要求为3.2，我们

采用粗车-精车到加工要求。 2) Φ 30处轴段

该轴段与轴承相配合，并且圆柱度要求为0.004，圆跳动要求为0.012，表面粗

糙度要求为1.6，加工精度较高，我们采用的方案是 ：粗车-精车-磨。 3)Φ32处轴段

该段无配合要求，表面粗糙度要求为 6.3，采用粗车即可 。 4) Φ22处轴段

该段与联轴器相配合，表面粗糙度要求为3.2，并且有圆跳动要求为0.012，加工精度要求较高，我们采用的方案是：粗车-精车。 5）6×24键槽部分

该处有对称度要求0.015，表面粗糙度无公差要求采用粗铣即可。 6)其余部分

其余部分为自由公差，粗糙度要求为6.3，粗车即可达 到要求 。 7)热处理

为了提高齿轮的综合性能需进行表面 淬火处理，并在粗车之后精车之前采用正火处理。

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3.3确定零件加工工艺路线

下料——粗车、半精车外圆——热处理——精车外圆——粗、精车蜗杆螺纹——铣键槽——磨外圆——检验——入库

3.4零件加工工艺过程卡

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总 结

这次通过对已知条件对蜗轮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蜗轮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.此次设计通过对蜗轮蜗杆减速器的设计，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。

这次设计贯穿了所学的专业知识，综合运用了各科专业知识，查各种知识手册从中使我学习了很多平时在课本中未学到的或未深入的内容。我相信这次设计对以后的工作学习都会有很大的帮助。

由于自己所学知识有限，而机械设计又是一门非常深奥的学科，设计中肯定存在许多的不足和需要改进的地方，希望老师指出，在以后的学习工作中去完善它们。

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参考文献

[1]《金属机械加工工艺人员手册》修订组编/金属机械加工工艺人员手册.上海;上海科学技术出版社，1981.10 (P256表4-6:定位和夹紧符号)

[2]陈宏钧主编/车工速查速算实用手册.北京:中国标准出版社，2002 (P474表7-4:粗车及半精车外圆加工余量及极限偏差; P485表7-22:硬质合金及高速钢车刀粗车外圆和端面的进给量) [3]《机械设计工艺设计手册》

[4]《机械设计》徐锦康主编；（P122表减速器的设计）

[5] 濮良贵、纪名刚．机械设计（第八版）．北京：高等教育出版社，2006． [6] 龚溎义、罗圣国．机械设计课程设计指导书（第二版）．北京：高等教育出版社，1990．

[7] 吴宗泽、罗圣国．机械设计课程设计手册（第二版）．北京：高等教育出版社，1999．

[8] 陈铁鸣．新编机械设计课程设计图册．北京：高等教育出版社，2003． [9] 金清肃．机械设计课程设计．武汉:华中科技大学出版社,2007.

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