电动卷扬机传动装置

河北工程大学机械设计课程设计说明书第一章 概述1.1卷扬机卷扬机（又叫绞车）是由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。卷扬机分为手动卷扬机和电动卷扬机两种。现在以电动卷扬机为主。电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成，共同安装在机架上。对于起升高度和装卸量大工作频繁的情况，调速性能好，能令空钩快速下降。对安装就位或敏感的物料，能用较小速度。常见的卷扬机吨位有：0.3T卷扬机 0.5T卷扬机 1T卷扬机 1.5T卷扬机 2T卷扬机 3T卷扬机 5T卷扬机 6T卷扬机 8T卷扬机 10T卷扬机 15T卷扬机 20T卷扬机 25T卷扬机 30T卷扬机。 卷扬机从是否符合国家标准的角度：卷扬机可分为国标卷扬机、非标卷扬机。国标卷扬机指符合国家标准的卷扬机，非标卷扬机是指厂家自己定义标准的卷扬机）通常只有具有生产证的厂商才可以生产国标卷扬机，价格也比非标卷扬机贵一些。卷扬机的分类及其不同特性卷扬机包括建筑卷扬机,同轴卷扬机 主要产品有：JM电控慢速大吨位卷扬机、JM电控慢速卷扬机、JK电控高速卷扬机、 JKL手控快速溜放卷扬机、2JKL手控双快溜放卷扬机、电控手控两用卷扬机、JT调速卷扬机、KDJ微型卷扬机等，仅能在地上使用，可以通过修改用于船上。它以电动机为动力，经弹性联轴节，三级封闭式齿轮减速箱，牙嵌式联轴节驱动卷筒，采用电磁制动。该产品通用性高、结构紧凑、体积小、重量轻、起重大、使用转移方便，被广泛应用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖，还可作现代化电控自动作业线的配套设备。Jm系列为齿轮减速机传动卷扬机。主要用于卷扬、拉卸、推、拖重物如各种大中型砼、钢结构及机械设备，的安装和拆卸。适用于建筑安装公司、矿区、工厂的土木建筑及安装工程。 由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。 同轴卷扬机：（又叫微型卷扬机）电机与钢丝绳在同一传动轴上，轻便小巧，节省空间慢速卷扬机：卷筒上的钢丝绳额定速度约712m/min的卷扬机。 快速卷扬机：卷筒上的钢丝绳额定速度约30m/min的卷扬机。 电动卷扬机：由电动机作为动力，通过驱动装置使卷筒回转的卷扬机。适用于建筑安装公司、矿区、工厂的土木建筑及安装工程。 由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。同轴卷扬机：（又叫微型卷扬机）电机与钢丝绳在同一传动轴上，轻便小巧，节省空间慢速卷扬机：卷筒上的钢丝绳额定速度约712m/min的卷扬机。 快速卷扬机：卷筒上的钢丝绳额定速度约30m/min的卷扬机。 电动卷扬机：由电动机作为动力，通过驱动装置使卷筒回转的卷扬机。 调速卷扬机：速度控制可以调节的卷扬机 。手摇卷扬机：以人力作为动力，通过驱动装置使卷筒回转的卷扬机。1.2减速器1.减速器减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。20世纪7080年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。减速器主要由传动零件(齿轮或蜗杆)、轴、轴承、箱体及其附件所组成。其主要类型：齿轮减速器；蜗杆减速器；齿轮蜗杆减速器；行星齿轮减速器。 一般的减速器有斜齿轮减速器(包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器、锥齿轮减速器等等)、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速机等等。2.蜗杆减速器蜗轮蜗杆减速机几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭机的作用主要有：1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。 2）减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。可以看一下一般电机都有一个惯量数值。 1.3设计任务题目：电动卷扬机传动装置1已知条件 用于电动卷扬机的传动装置。传动装置简图如图所示。(1)卷扬机数据:卷扬机绳牵引力F(KN)、绳牵引速度v(m/min)及卷筒直径D(mm)见数据表。(2)工作条件:起动拉力是工作拉力的1.2倍，工作平稳，钢绳速度允许误差5 。(3)使用期限:工作期限为十年，每年工作300天，两班制工作，每班工作4小时，大修期为三年。(4)生产批量及加工条件：小批量生产。 2设计任务 1）确定传动方案；2）选择电动机型号；3）设计蜗杆减速器；4）选择联轴器及其它附件。3工作量1）减速器装配图一张（0号图）；2）零件工作图二张（蜗杆、蜗轮）；3）设计说明书一份（做好设计记录，另交设计记录本）。4数据表序 号4-14-24-34-44-54-64-74-84-94-10钢绳工作拉力F(KN)56655.544.5455.5提升速度v(m/min)25282326262826252824卷筒直径D（mm）220230220230210250200220240230装置方式蜗杆下置蜗杆上置 设计计算及说明 结果及备注第二章 电机选择与传动比计算2.1工作条件启动拉力是工作拉力的1.2倍，工作平稳，钢绳速度允许误差。2.2 电动机类型的选择由于直流电动机需直流电源，结构复杂，价格较高，因此当交流电动机能满足工作机械要求时，一般不采用直流电动机。卷扬机不需经常起、制动，正、反转。故初选Y系列三相异步电动机。2.3 电机功率的计算与型号的确定1. 电动机功率的计算（1）工作机输出功率Pw (2-1) 式中：F为卷扬机绳牵引力，F=5KN；V为绳牵引速度，V=25 m/min。由式（2-1）得：（2）所需电动机的功率Pd (2-2)式中：查表得弹性联轴器效率，滚动轴承效率，蜗轮蜗杆传动效率（包括轴承及搅油损失），卷筒效率（包括轴承）。则： 则所需电动机的功率为：设计计算及说明结果及备注（3）启动时电机功率：启动时拉力是工作拉力的1.2倍，则启动时电动机的输出功率为：2.电动机转速的计算(1)根据卷筒的直径及绳速计算卷筒转速nw： (2-3)(2)电动机转速的可选范围 nd:蜗杆传动单机传动比3.电动机型号的确定根据选定的电动机类型，从计算的功率、转速和电动机的性价比考虑选用Y112M-4型电动机。电动机主要性能参数、尺寸见表2-1表2-1电动机主要性能参数、尺寸电动机型号额定功率（KW）电动机满载转速（r/min）轴颈（mm）启动转矩/额定转矩最大转矩/ 额定转矩Y112M-441440282.22.2第三章 运动和动力参数计算3.1传动比分配1.计算总传动比 (3-1)2.传动比的分配因为减速器为一级蜗杆减速器，故蜗轮蜗杆传动的传动比为39.810.3.2各轴运动和动力参数计算启动时：电动机型号：Y112M-4设计计算及说明结果及备注1.各轴转速计算 2.各轴功率计算 (3-2) (3-3) (3-4)3.各轴转矩计算 (3-5) (3-6) (3-7) (3-8)4. 传动装置的运动和动力参数列表表3-1传动装置的运动和动力参数轴转速（r/min）功率（KW）转矩（N.m）传动比效率电机轴14403.16120.96139.81010.990.70.980114403.12920.7536.1722.19578.35卷筒轴36.1722.147566.84第四章 传动零件的设计计算和结构设计闭式蜗杆减速器的设计计算1.选择蜗杆传动类型根据GB/T 10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）2.材料选择考虑到蜗杆传动功率不大，速度中等，故蜗杆用45钢，因希望效率高些，设计计算及说明结果及备注耐磨性好些，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。为节约贵重有色金属，仅齿面用青铜铸造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。3.按齿面接触疲劳强度进行设计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。由书1式（11-12），传动中心距 (4-1) 确定中心距(1)确定作用在蜗轮上的转矩根据表2-2知作用在蜗轮上的转矩 (2)确定载荷系数K因工作载荷稳定，故取载荷分布不均系数；由参考书目1表11-5取使用系数；由于转速不高，冲击不大，可取动载系数；则，(3)确定弹性影响系数因选用的是铸锡青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故(4)确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距的比值/=0.35,可从参考书目1图11-18中可查得。(5)确定许用接触应力根据蜗轮材料用铸锡青铜ZCuSn10P1,金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，可从参考书目1表11-7中查得蜗轮的基本许用应力。应力循环次数设计计算及说明结果及备注寿命系数 则(6)计算中心距取,因i=39.810,z1=1,取z2=41。取,蜗轮分度圆直径,则q=10,d1/a=63/160=0.4。从参考书目1图11-18中可查得接触系数，因为，因此以上结果可用。4.校核齿根弯曲疲劳强度由经验可知对闭式蜗杆传动通常只作蜗轮齿根弯曲疲劳强度的校核计算。由参考资料书目1第251页公式11-13可得蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算公式为 (4-2) 式中: 蜗轮齿形系数； 螺旋角影响系数；，则当量齿数变位系数，从书1中图11-9中查得齿形系数；螺旋角系数；许用弯曲应力；从书1表11-8中查得ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力，寿命系数 ；则， 则： 设计计算及说明结果及备注，满足弯曲强度要求。5.蜗杆和蜗轮的主要参数和几何尺寸(1)蜗杆轴向齿距，直径系数，齿顶圆直径，齿根圆直径，分度圆导程角，蜗杆轴向齿厚，蜗杆分度圆直径，取蜗杆齿宽为。(2)蜗轮蜗轮齿数，变位系数，验算传动比，传动比误差为，是允许的。蜗轮分度圆直径，蜗轮喉圆直径，蜗轮齿根圆直径，蜗轮咽喉母圆半径，取蜗轮顶圆直径蜗轮宽度。6.验算效率 (4-3)知，与有关。 从书1表11-18 中插值得 代入得，大于原估计值， 设计计算及说明结果及备注因此不用重算。7. 精度等级的公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传递的是动力，属于传递动力的机械减速器，GB/T 100891988圆柱蜗杆蜗轮中选择8级精度，侧隙种类为f，其标准为 8f GB/T 100891988 8.热平衡核算蜗杆传动由于效率低，所以工作时散热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。所以必须根据单位时间内的发热量和同时间内的散热量平稳衡，以保证油温稳定地处于规定的范围内。传动啮合效率，搅油效率，轴承效率。则总效率为：。散热面积估计为：。则可求得在既定工作条件下的油温为： 8f GB/T 100891988设计计算及说明结果及备注第五章 轴的设计5.1蜗杆轴的设计1.输入轴上的参数功率,转矩，。2.求作用在蜗杆上的力已知蜗杆分度圆直径为，。则 3.初步确定轴的最小直径先按式（15-2）初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调制处理。根据表（15-3），取,于是得：最小轴直径处需开一个键槽与联轴器配合，蜗杆轴一端外伸且通过联轴器与电机相连，取轴端直径与电机轴径相等或相近，以便于选用标准孔的联轴器。故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查表（14-1），考虑到转矩变化很小，故取，则：按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册选用HL2型弹性柱销联轴器，其公称转矩为315N.m许用最大转速为5600r/min。半联轴器孔径为，故取。半联轴器长度L=62mm，半联轴器与轴配设计计算及说明结果及备注合的毂孔长度。4.轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案 (2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。 为了满足半联轴器的轴向定位，-轴段右端需制出一轴肩，故取-段直径；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=3.2mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面上，故-段的长度应比略短一些，现取。轴承端盖轴承盖得宽度为12mm，根据轴承盖得装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离=25mm，故取。 -段和-段,需安装圆螺母和止动垫圈来固定轴承内圈。选用M361.5的圆螺母，故，。 初选滚动轴承。根据轴上零件的装配方案及用圆螺母固定轴承内圈时螺纹外径必须小于轴承内圈，故-段初选用0基本游隙组，标注精度级的深沟球轴承6208，其尺寸为dDE=40mm80mm18mm；-段初选一对0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承7208AC，其尺寸为dDE=40mm80mm18mm。采用挡油盘，取，。轴承内圈另一侧用轴肩定位，由手册上查得6208型和7208AC型轴承的内圈轴肩定位的直径为47mm，故。蜗杆的齿顶圆直径为75.6mm，蜗杆宽度，故， 62087208AC设计计算及说明结果及备注。为了提高蜗杆刚度，应尽量减小支点跨度，为此，轴承支座可伸到箱体内部，因蜗轮顶圆直径，蜗轮外圆与内箱距离，故。取，。（3）轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位采用平键连接，按查表得平键截面bh=8mm7mm，键槽用键槽铣刀，长为36mm，轴槽深。半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的的尺寸公差为m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸参照书1表15-2取轴端倒角为245，各轴肩处的圆角半径见零件图。（5）求轴上载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图，角接触球轴承为面对面成对安装，因此作为简支梁的支承跨距。已知，,。列平衡方程： 解方程得：设计计算及说明结果及备注 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。有关计算公式查自参考书目1第363365页。现将计算出的截面C处的结果列于下表5-1：表5-1截面C处的载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩 扭矩T（6）按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面c）的强度。根据上表的数据，以及轴单向旋转，取，轴的计算应力前面已经选定轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1查得，故安全。下图为轴的结构图以及弯矩和扭矩图 设计计算及说明结果及备注设计计算及说明结果及备注5.2蜗轮轴的结构设计1.输出轴的功率P，转速n和转矩T 根据前面的计算知 2.确定在蜗轮上的力，3.初步确定轴的最小直径先按参考书1中152式初步估算轴的最小直径。按选取轴的材料为45钢，调质处理。根据1表153，取，于是得最小轴直径处需开一个键槽与联轴器配合，输出轴的最小直径按安装工艺显然是安装联轴器处的直径，假设为，为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩公式为由书1查表14-1，考虑到转矩变化很小，取1.3，即,则按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册选用HL4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250N.m许用最大转速为4000r/min。半联轴器孔径为，故取。半联轴器长度L=112mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度。4轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案由于轴上零件只有一个蜗轮，则应该将蜗轮放在两轴承的中间，如此轴设计计算及说明结果及备注的受力才比较合理。（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器的轴向定位要求，12轴段右端需制出一轴肩，故取；左端用于轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故12段的长度应比 略短一些，现取。初步选择滚动轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 ，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30212，其尺寸为：，故取。取安装蜗轮处的轴端4-5的直径，齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知蜗轮轮毂的宽度为84mm ，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，30212设计计算及说明结果及备注此轴段应略短于轮毂宽度，故取。蜗轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d，取h=5mm ，则轴环处的直径 。轴环宽度b1.4h，取。轴承端盖的总宽度为20 mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装卸及便于轴承添加润滑油的要求，取端盖的外端面半联轴器的右端面的间距为,故取。取蜗轮轮毂距箱体内壁之距为10mm ，考虑到箱体铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s ，取 s=12mm ，已知滚动轴承宽度 T=23.75mm ，因为此轴上只有一个零件，而且并没有其他零件在任何位置对轴的长度造成影响，则蜗轮应位于中心位置，所以至此已初步确定了轴的各段直径和长度。（3）轴上零件的轴向定位蜗轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。蜗轮用A型平键定位，按,查手册得键的截面尺寸为 GB/T1096-1979，由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长,同时为了保证蜗轮与轴配合有良好的对中性，故选取蜗轮轮毂与轴的配合为 H7/n6；由于半联轴器在轴端，故选用单圆头普通平键（C型），。半联轴器与轴的配合为H7/k6 。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，选轴的直径尺寸公差为m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为 ，各轴肩处圆角半径见零件图。（5）求轴上载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a值。对于30212型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=22 .4mm。因此，作为简支梁的轴的支承跨距 设计计算及说明结果及备注已知，,。列平衡方程： 解方程得： 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。有关计算公式查自参考书目1第363365页。现将计算出的截面C处的结果列于下表：表5-2截面C处的载荷 载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩 扭矩T设计计算及说明结果及备注下图为轴的结构图以及弯矩和扭矩图 设计计算及说明结果及备注结果及备注结果及备注结果及备注设计计算及说明（6）按弯扭合成应力来校核轴的强度进行校核时，通常只是校核轴上受最大弯矩和扭矩（即危险截面C）的强度。根据参考书目1公式155及上页的表中的数值，并取，轴的抗弯截面系数前已选定轴的材料为45号钢，调质处理，由参考资料1的表151查得。因此，故此轴的各项要求是安全的。（7）精确校核轴的疲劳强度判断危险截面截面A、B只受扭矩作用，虽然轴肩、键槽及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以截面A、2、3、B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面4、5处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面5的应力集中的影响和4的接近，但5不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。C上虽应力较大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），故C也不必校核。6、7显然更不必校核。键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因此该轴只需校核截面4左右两侧即可。截面4左侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面4左侧的弯矩为 截面4上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力设计计算及说明结果及备注 轴的材料为45钢，调质处理，由书1中表15-1查得，。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数按书1附表3-2查取。因，经插值后可查得 又由附图3-1可得轴的材料的敏性系数为 故有效应力集中系数为 由附图3-2的尺寸系数，由附图3-3的扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为。轴未经表面强化处理，即，则综合系数为： 碳钢的特性系数 所以轴在截面4左侧的安全系数为： 设计计算及说明结果及备注 故可知其安全。截面4右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面4左侧的弯矩为 截面4上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 过盈配合处的，由书1的表3-8用插值法求出，并取，于是得，轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为。故得综合系数为： 所以轴在截面4右侧的安全系数为：设计计算及说明结果及备注 故可知其安全。因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。第六章 轴承的选择与校核6.1蜗杆轴上轴承的选择游动端因载荷不大选用6208型深沟球轴承，固定端选择两个7208AC型角接触球轴承，面对面安装，从而可承受两个方向的轴向力。6.2蜗轮轴上轴承的选择与校核1.滚动轴承的选择在设计轴时，预选的滚动轴承的型号为30212，其尺寸分别为，预期寿命。2.滚动轴承的校核查手册可知30212型轴承，。A、求两轴承受到的径向载荷和，将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面（图b）和水平面（图c）两个平面力系。其中：图a中的为通过另加转矩而平移到指向轴线；图b中的亦应通过另加弯矩而平移到作用于轴线上（上述两步转化图中均未画出）。由前力分析可得： 设计计算及说明结果及备注B、求两轴承的计算轴向力和对于3000型轴承，由书1按表13-7派生轴向力，则轴承的派生力为按式（13-11）得轴向当量荷为C、求轴承的当量动载荷和设计计算及说明结果及备注因为 ，故 ，卷扬机启动时有轻微冲击，取则： D、验算轴承寿命因为，所以按轴承1的受力大小验算。故所选轴承可满足寿命要求。第七章 联轴器的选择、键的选择与校核1.联轴器的选择在设计轴时已选择2个半联轴器，分别为：（1）HL2型弹性柱销联轴器，其公称转矩为315N.m，许用最大转速为5600r/min；（2）HL4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250N.m,许用最大转速为4000r/min。2.键的选择与校核（1）键的选则在设计轴时，已预选了3组平键分别为： ：（2）键的校核号键：键、轴和轮毂的材料都是钢，由书1中表6-2查得，许用挤压应力为设计计算及说明结果及备注。取，键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。则：（合适）键的标记为：键 836 GB/T 1096-2003号键：键轴的材料均为钢，蜗轮轮芯材料为灰铸铁，由书1中表6-2查的，键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。则：（合适）键的标记为：键 2070 GB/T 1096-2003号键：键、轴和轮毂的材料都是钢，由书1中表6-2查得，许用挤压应力为125MPa，键的工作长度，键与轮毂键槽的接触高度。（合适）键的标记为：键 C1475 GB/T 1096-2003第八章 箱体设计及其他零件的设计与选择8.1箱体设计箱体是减速器中所有零件的基座，是支承和固定轴系零件、保证传动零件的正确相对位置并承受载荷的重要零件，箱体一般还兼作润滑油的油箱，具有润滑和密封箱内零件的作用。铸造箱体通常采用灰铸铁铸造，铸造的箱体刚性较好、外形美观、易于切削加工、能吸震和消除噪声。这里只做箱体的大体结构设计，由于前面设计的蜗杆传动的速度45m/s，故结构采用蜗杆下置式。减速器箱体必须采用HT200铸造，必须经行去应力处理。参考书2表4-17，其基本尺寸如下表所示表8-1箱体的大体尺寸设计计算及说明结果及备注名称符号结构尺寸箱座（体）壁厚 取9.4箱盖壁厚蜗杆下置9.4箱座、箱盖、箱底座凸缘的厚度b=b1=1.5=14b2=23.5箱座、箱盖的肋厚9.5,9.5轴承旁凸台的高度和半径h, h=55, =轴承盖的外径(下)=136 （上）=160 地脚螺钉直径与数目通孔直径沉头座直径底座凸圆直径连接螺栓轴承旁连接螺栓直径d1=12箱座箱盖连接螺栓直径d2=8定位销直径=6视孔盖螺钉直径=6轴承盖螺钉直径d3=10蜗轮顶圆与箱体内壁的距离11.5齿轮端面与箱体内壁的距离10箱体外壁至轴承座端面的距离 40设计计算及说明结果及备注8.2 联接螺栓的确定为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体大多做成剖分式，由箱盖和箱座组成，取轴的中心线所在平面为剖分面，箱盖和箱座采用普通螺栓连接，用圆锥销定位。下表为各联接螺栓螺钉的规格尺寸表8-2 联接螺栓、螺钉轴承旁连接螺栓M12140箱座箱盖连接螺栓M845起盖螺钉M850上轴承盖M1025下轴承盖M1050视孔盖M620密封盖M616箱体上任何一处加工表面与非加工表面要分开，不使它们在同一平面上。采用突出还是凹入结构应视加工方法而定。一般支撑螺栓头或螺母的支撑面一半多采用凹入结构，即沉头座。沉头座锪平时深度不限锪平为止。箱体底面也应铸出凹入部分，以减少加工面。8.3 减速器附件的选择说明为了保证减速器正常工作和具备完善的性能，如检查传动件的啮合情况、注油排油通气和便于安装吊运等，减速器箱体上常设置某些必要的装置和零件，这些装置和零件及箱体上相应的局部结构统称为附件。先将附件作如下分述。1.窥视孔和视孔盖 窥视孔用于检查传动件的啮合情况和润滑情况等，并可由该孔向箱内注入润滑油，平时用视孔盖用螺钉封住。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，箱盖地板垫有纸质封油垫片。窥视孔应有适当的大小以便手能伸入进行检查。该蜗轮蜗杆减速器的中心距为160mm，故尺寸按表8-3选取。表8-3 观察孔盖设计计算及说明结果及备注图8-1 2.通气器减速器工作时，箱体内的温度和气压都很高，通气器能使热膨胀气体及时排除，保证箱体内、外气压平衡，以免润滑油沿箱体接合面、轴伸处及其他缝隙身后出来。通气器通常装在箱顶或窥视孔盖板上。它有通气螺塞和网式通气器两种。前者用于清洁的环境，灰尘较多时用网式通气器。此次设计的减速器选用网式通气器（见图8-3）。图8-2通气塞结果及备注设计计算及说明 图8-3通气帽 3.定位销为了保证箱体轴承孔的镗削和装配精度，并保证减速器每次装拆后轴承座的上下半孔始终保持加工时的精度，箱盖与箱座需用两个圆锥销定位。定位销孔是在减速器箱盖与箱座用螺栓连接紧固后，镗削轴承孔之前加工。两个定位销应设在箱体连接凸缘上，相距尽量远些，而且距对称线距离不等，以使箱座、箱盖能正确定位。此外还要考虑到定位销装拆时不与其他零件相干涉。定位销通常用圆锥定位销，其长度应稍大于上下箱体连接凸缘总厚度，使两头露出，以便装拆。定位销为标准件，其直径可取凸缘连接螺栓直径的0.8倍。凸缘处连接螺栓直径为8mm，故定位销直径为6mm。4.油面指示装置为指示减速器内油面的高度是否符合要求，以便保持箱体内正常的油量，在减速器箱体上设置油面指示装置。油面指示器的种类很多，有杆式油标（油标尺）、圆形油标、长形油标和管状油标。在难以观察到的地方，应采用杆式油标。杆式油标结构简单，在减速器中经常应用。油标上刻有最高和最低油面的标线。带油标隔套的油标，可以减轻油搅动的影响，故常用于长期运转的减速器，以便运转时，测油面高度。间接工作的减速器，可以不用带油标隔套的油标。设置油标凸台的位置要注意，不要太低，以防油溢出，油标尺中心线一般与水平面成45或大于45，而且注意加工油标凸台和安装油标时。不与箱体凸缘或吊钩相干涉。减速器离地面较高，容易观察时或箱座较低无法安装杆式油标时，可采用圆形油标、长形油标等。其具体尺寸查机械设计手册确定。设计计算及说明结果及备注该减速器选用M16的油标尺具体尺寸如下：5. 油塞为了更换减速器箱体内的污油，应在箱体底部油池的最低处设置排油孔。平时，排油孔用油（螺）塞堵住，并用封油圈加强密封。排油孔应设置在箱座内底面最低处，能将污油放尽。内底面常做成11.5倾斜面，在油孔附近应做成凹坑，仪便污油排尽。螺塞有六角头圆柱细牙螺纹和圆锥螺纹两种。圆柱螺纹油塞，自身不能不能防止漏油，应在六角头与放油孔接触处加油封垫片。而圆锥螺纹能直接密封，故不需油封垫片。螺塞直径可按减速器箱座壁厚22.5倍选取。减速器箱座壁厚为9.4，选用M18的圆柱螺纹油塞，尺寸如下：图8-4油标尺设计计算及说明结果及备注结果及备注结果及备注结果及备注图8-5外六角油塞 6.起盖螺钉减速器在安装时，为了加强密封效果，防止润滑油从箱体剖分面处渗漏，通常在剖分面上图以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因粘接较紧而不易分开。为了便于开启箱盖，设置起盖螺钉，只要拧动此螺钉，就可顶起箱盖。起盖螺钉安装在箱盖凸缘上，数量为12个，其直径与箱体凸缘连接螺栓直径相同，长度应大于箱盖凸缘厚度。螺钉端部应制成圆柱端，以免损坏螺纹和剖分面。 7.起吊装置起吊装置有吊环螺钉、吊耳、吊钩等，供搬用减速器之用。吊环螺钉（或吊耳）设在箱盖上，通常用于吊运箱盖，也用于吊运轻型减速器，吊环螺钉时标准件，按起吊重量选取其公称直径；吊钩铸在箱座两端的凸缘上，用于吊运整台减速器。图8-6吊耳及吊钩第九章 润滑与密封的设计与选择9-1润滑方式的选择在减速器中，齿轮的润滑方式根据齿轮的圆周速度而定。当时，设计计算及说明结果及备注多采用油池润滑。下置式蜗杆减速器润滑时，将蜗杆浸入油池中，浸油深度约为0.75-1个齿高，但油面不应超过滚动轴承最下面滚动体的中心线，否则轴承搅油发热大。为避免蜗杆直接浸入油后增加搅油损失，一般常在蜗杆轴上安装带肋的溅油环。9-2润滑剂的选择润滑对蜗杆传动来说有重要意义。当润滑不良时，传动效率将显著降低，并会带来剧烈的磨损和产生胶合破坏的危险。所以往往采用粘度大的矿物油进行良好的润滑，在矿物油中还常加入添加剂，使其提高抗胶合能力。该减速器箱座内装CKE320蜗轮蜗杆油至规定高度。蜗杆轴、蜗轮轴轴承用润滑脂润滑，在轴承内侧用挡油盘或挡油环封油，防止箱内油进入轴承使润滑脂稀释或变质。9-3密封的选择减速器须具有良好的密封性，防止外界杂志的进入及油的流出。蜗杆轴转速较高用毛毡圈不能很好的起到密封作用，故采用J型油封。装蜗轮的轴转速低，用毛毡圈即可。参考文献：1 濮良贵，纪名刚 主编.机械设计.北京：高等教育出版社，20012 席伟光，杨光，李波 主编.机械设计课程设计. 北京：高等教育出版社，20033 吴宗泽 主编.机械零件设计手册.机械工业出版社.20034 黄贵义，潘沛霖，陈秀，严国良编 黄贵义 主编.机械设计课程设计图册.19895 何玉林，沈荣辉，贺元成 主编.机械制图. 重庆：重庆大学出版社,200039