机械设计课设二级齿轮蜗杆减速器设计.doc

课 程 设 计设计题目： 二级齿轮蜗杆减速器设计 学生姓名： 李继鑫 学 号： 20100581 专业班级：机械设计制造及其自动化10-06班指导老师： 黄康 董迎晖 2013年06月13日姓 名李继鑫学 号20100581成 绩指 导 老 师 评 语1.工作态度：认真较认真不认真2.工作量：饱满合格基本合格未完成3.设计计算：正确错误较少错误较多4.图面表达：规范教规范不规范5. 结构设计：基本无错误非原则性错误较少非原则性错误较多存在原则性错误原则性错误较多6.说明书：条理清晰、论述充分、文字通顺、图表规范、符合设计报告文本格式要求条理清晰、论述正确、文字通顺、图表较为规范、符合设计报告文本格式要求条理基本清晰、论述基本正确、文字通顺、图表基本规范、符合设计报告文本格式要求设计报告条理不够清晰、论述不够充分但没有原则性错误、文字基本通顺、图表不够规范、基本符合设计报告文本格式要求设计报告条理不够清晰、论述不充分、存在原则性错误7.工作与团队合作：独立工作能力强、有独到见解、有良好的团队协作精神有一定的独立工作能力，并具有较好的团队协作精神独立工作能力较差，有一定的团队协作精神独立工作能力差，不能与其他同学合作答辩过程中回答问题正确，叙述清晰8.答辩：答辩过程中回答问题正确，叙述较清晰答辩过程中回答问题基本正确，叙述较清晰答辩过程中不能正确回答问题，叙述不清晰9.其他：指导老师签名：黄康 董迎晖2013年月 日目 录一、 设计题目···················41.1设计题目····································4 1.2设计目的及意义································4二、确定尺寸····································42.1传动比的分配····································52.2高速级斜齿轮副参数的确定··························52.3低速级涡轮蜗杆机构参数的确定·······················82.2零件实体造型··································53.3二维工程图的生成·····························6三、设计心得······································7四、温柔建议·······································8五、参考文献·······································8一、 设计题目1.1设计题目 我们组的设计题目为：要求设计一个齿轮蜗杆减速器，其传动比为i=63。设计题目在画册的p50。1.2设计目的及意义 工程师训练3的三维设计部分延续机械CAD课程 “理论教学”环节，进行“实践训练”环节。通过本阶段的设计训练，巩固通过课程学习到的知识，提高动手实践能力，达到使同学们在综合运用计算机进行机械设计尤其是进行较为复杂的装配图和零件图的绘制、一般的三维实体造型及进行三维装配、图形仿真方面的能力得到提高，进一步提高二维图形绘制能力。二、 确定尺寸2.1传动比的分配 我们住的设计题目为设计一个齿轮蜗杆减速器，传动比为i=63。因为涡轮蜗杆机构是线接触，故承载能力比斜齿轮的承载能力大得多。所以高速级用斜齿轮传动，低速级用涡轮蜗杆传动。由于涡轮蜗杆机构可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑。所以斜齿轮与涡轮蜗杆的传动比分配定为i1=3、i2=21。2.2高速级斜齿轮副参数的确定2.2.1中心距的确定 由画册可知高速级的齿轮副的中心距为a=100mm。2.2.2压力角的选择 由机械原理可知，增大压力角，轮齿的齿厚及节点处的齿廓曲率半径亦皆随之增加，有利于提高齿轮传动的弯曲强度及接触强度。我国对一般用途的齿轮传动规定的标准压力角为=20o。故本设计的压力角选为=20o。2.2.3齿数的选择 若保持齿轮传动的中心距不变，增加齿数，除能增加重合度、改善传动的平稳性外，还可以减小模数，降低齿高，因而减少金属切削量，节省制造费用。另外，降低齿高还还能降低滑动速度，以减少磨损及胶合的危险性。但模数小了，齿厚随之减薄，则要降低轮齿的弯曲强度。不过在一定的模数范围之内，尤其是当承载能力主要取决于齿面接触强度时，一齿数多一些为最好。 闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，以齿数多一些为最好，小齿轮的齿数可取为2040。开式（半开式）齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为使轮齿不至过小，故小齿轮不宜用过多的齿数，一般可却1720。为使轮齿免于根切，对于压力角为20o的标准圆柱齿轮，齿数应为z17。小齿轮齿数确定后，按齿数比可以确定大齿轮的齿数。为了使各个相啮合的齿对磨损均匀，传动平稳，大齿轮与小齿轮的齿数一般应为互质数。 由以上分析得，在本设计中小斜齿轮的齿数选为z1=19，由传动比可知大斜齿轮的齿数为z2=57。2.2.4齿宽系数的选择 有齿轮的强度计算公式可知，轮齿越宽，承载能力也越高，因为轮齿不宜过窄；但增大齿宽又会使齿面上的载荷分布更趋于不均匀，故齿宽系数应选的适当。圆柱齿轮齿宽系数d有一系列的推荐值，可以查表得到。对于标准圆柱齿轮减速器，齿宽系数为所以对于圆柱齿轮传动a的值规定为0.2，0.25，0.30，0.40，0.50，0.60，0.80，1.0，1.2。运用设计公式时，对于标准圆柱齿轮，可先选定a后再用公式计算出相应的d值。在本设计中，选用a=0.50，因为u=3，所以由计算公式可以得到齿宽系数为d=1.0。2.2.5确定模数 初选螺旋角=14o，因为已选定中心距a=100mm，小齿轮的齿数z1=19，大齿轮的齿数z2=57。所以由中心距与模数、齿数、螺旋角的关系公式：可得到：将模数取标准值为mn=2.5。再将模数mn带入上式计算螺旋角可得：故螺旋角=18o11，42，。综上可知高速级斜齿轮副的参数为：名 称代 号计算关系式小齿轮大齿轮中心距aa=(d1+d2)/2100.00传动比ii=z2/z13.00蜗杆分度圆直径d1d1=m*q16.00涡轮分度圆直径d2d2=m*z2328.00蜗杆齿顶圆直径da1da1=d1+2m24.00蜗杆齿根圆直径df1df1=d1-2.4m55.12涡轮齿顶圆直径da2da2=d2+2m332.00涡轮齿根圆直径df2df2=d2-2.4m318.40涡轮齿宽BB=0.7*da148 2.3低速级涡轮蜗杆机构参数的确定2.3.1中心距的确定 由画册可知低速级的齿轮副的中心距为a=200mm。2.3.2压力角的选择 和齿轮传动一样，蜗杆传动的几何尺寸也以模数为主要参数。涡轮和蜗杆啮合时，在中间平面上，蜗杆的轴面模数、压力角应与涡轮的端面模数、压力角相等。ZA蜗杆的轴向压力角a为标准值（20o），其余三种（ZN、ZI、ZK）蜗杆的法向压力角n为标准值（20o），蜗杆轴向压力角与法向压力角的关系为式中为导程角。本设计中轴向压力角取标准值即a=20o。2.3.3蜗杆的分度圆直径d1的选择 在蜗杆传动中，为了保证蜗杆与配对涡轮的正确啮合，常用与蜗杆具有同样尺寸的涡轮滚刀来加工与其配对的涡轮。这样，只要有一种尺寸的蜗杆，就得有一种对应的涡轮滚刀。对于同一模数，可以有很多种不同直径的蜗杆，因而对每一模数就要配备很多涡轮滚刀。显然这样很不经济。为了限制涡轮滚刀的数目及便于滚刀的标准化，就对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1。 在本设计中取蜗杆分度圆直径d1=71mm。2.3.4蜗杆头数z1与涡轮齿数z2的选择蜗杆头数z1可根据要求的传动比和效率来选定。单头蜗杆传动的传动比可以较大，但效率较低，如果要提高效率，应增加蜗杆的头数，但蜗杆头数过多，又会给加工带来困难。所以，通常蜗杆头数取为1、2、4、6。涡轮齿数z2主要根据传动比来确定。应注意：为了避免用涡轮滚刀切制涡轮时产生根切与干涉，理论上应使z2min17。但当z226时，啮合区要显著减小，将影响传动的平稳性，而在z230时，则可始终保持有两对以上的齿啮合，所以通常规定z2大于28。在本设计中取蜗杆头数为z1=4。由传动比i=21的z2=84。2.3.5确定模数 由于中心距、蜗杆分度圆直径d1、涡轮齿数z2已经确定，可以根据蜗杆传动的标准中心距、蜗杆分度圆直径d1、涡轮齿数z2与模数的关系： 其中q为蜗杆的直径系数，其计算公式为：将中心距、蜗杆分度圆直径d1、涡轮齿数z2的值带入可得：将模数m取标准值即m=4。再用得到的模数及中心距、蜗杆分度圆直径d1带入公式可以得到涡轮齿数z2为：取整的z2=82。由蜗杆头数为z1=4可以得到：。因为：可知传动比误差在3%5%之间，所以符合要求。 端盖图展示：键的零件图： 二维工程图：三、 心得体会机械CAD课程设计是考验对机械CAD课程的掌握程度及对SolidWorks软件的熟悉程度，它同时还体现了上学期进行的机械设计课程设计方法和步骤，更具有挑战性的是，它还要求我们要通过密切地团队协作来完成一些尺寸上的吻合，体现了我们的团队合作精神。我们小组的设计思想是在参考图纸的基础之上，确定各个轴、齿轮的直径尺寸，然后在之前课设的基础上粗略的确定箱体的大体尺寸，然后三维造型各个零部件，主要的零部件装配查看干涉与否，然后再进行细节末端零件的设计，最后完成总装。然而在造型过程中，我们发现初定的尺寸并不理想，便进行了修改，而且改动不算较大，这时我们才发现，先前的大部分时间用于确定尺寸是值得的。所以，在做这个课程设计时，拿到图纸后，不能急于绘制三维实体图，应仔细计算考虑，确定主要尺寸，特别是如中心距之类的主要关联尺寸，以防在绘图过程中需要更改尺寸而使之前的工作作废。而对于如圆角半径之类的独立尺寸，可以在绘制零件实体图再进行确定，但确定之后应向搭档陈述，加强相互之间的沟通，以使得绘制的图形协调美观。同时，在这一阶段，我们应认真查看图纸，弄清每一个零件的具体正确结构，明确零件的每类零件的准确结构、尺寸大小及个数，做到心中有数，进行三维零件造型时就不需考虑过多而影响进度。三维零件实体造型过程中两个人虽不在一个寝室，但暂时交换了位置，一边画一边相互提醒、相互改正，效率高，正确性好，所以提前与别人完成造型工作。三维零件实体造型，主要考验的是我们对机械CAD这门课的掌握及对SolidWorks软件的掌握程度。所以这就要求我们在进行课程设计之前，应先熟悉SolidWorks软件的操作。我们特地的从图书馆借来相关书籍，了解相关的操作方法，但是在应用之中却问题频出。这充分说明了理论之与实践的差距是明显的，所以，我们的一些其他课程应该多把精力放在实践与理论的结合上，不要一味的求量，虽说量变导致质变，但那需要时间啊！希望在我们这个卓越培养计划中慢工出细活的思想要重视，否则，事倍功半，效果堪忧！三维图零件的绘制需要的是我们的个人能力，但在绘图过程中，我们也可以与题目相似的其他组同学进行讨论，以解决一些自己不会的问题，同时也可以了解到一些自己所未了解的绘图、操作方式，以提高绘图效率。考虑到这一阶段的工作就很依赖之前的分组工作，所以应进行合理的分组，这样才能更加高效的完成装配工作。二维工程图绘制阶段。绘制二维工程图需要的不仅仅是对SolidWorks软件的掌握，我们平时还应学会AutoCAD软件的基本操作。各种格式之间的转化方便了设计者的出图工作，也加深了我对各个软件的特性的了解。最后就是编写设计说明书，根据之前的减速器课程设计经验，我们在这方面还算迅速。四、建议 1. 请求老师任务布置精简扼要，事前考虑好任务布置最能表达明确的方式，比如PPT说明，只口表达让人理解上有难度。2.在自己实际操作中肯定会出现这样那样的问题，往往得不到及时解决和指导，希望老师在指定的时间地点实行类似答疑式的机制，方便同学课设的质量。五、参考文献 1.机械设计课程设计 朱家成 合肥工业大学出版社 2.机械设计第八版 濮良贵 高等教育出版社 3.机械设计课程设计图册 龚溎义 高等教育出版社