机电一体化技术专业毕业设计-准平行环面蜗杆提升机结构设计.doc

毕业设计报告课题：准平行环面蜗杆提升机结构设计系 部： 电气工程系专 业：机电一体化技术班 级： 姓 名：学 号：指导老师：20134目录摘要ABSTRACT第一章 前言11.1减速器的作用11.2齿轮减速器的特点11.3蜗杆减速器的特点21.4选定设计方案3第二章 减速器部件的选择计算62.1蜗杆传动设计计算62.1.1选择蜗杆、涡轮材料62.1.2确定蜗杆头数Z及蜗轮齿数Z62.1.3 验算滚筒的速度62.1.4 确定蜗杆蜗轮中心距a72.2 环面蜗轮蜗杆校核计算82.3轴的结构设计82.4 滚动轴承的选择及校核142.4.1 蜗杆轴滚动轴承的选择及校核142.4.2 蜗轮轴上轴承的校核192.5 键联接的强度校核202.5.1蜗杆轴上安装联轴器处的键联接202.5.2蜗轮轴上装蜗轮处的键联接202.5.3蜗轮轴上装联轴器处的键联接222.6 减速器的润滑和密封222.7 减速器的附件222.7.1窥视孔和视孔盖232.7.2 通气器242.7.3 定位销252.7.4 起盖螺钉242.7.5 起吊装置242.7.6 放油孔及螺塞242.8 减速器的安装，使用及维护252.8.1 减速器的安装252.8.2 减速器的使用和维护25第三章 卷筒和钢丝绳的选择273.1 卷筒的选择273.2 卷筒端盖的选择273.3 钢丝绳的选择28结束语29参 考 文 献30致 谢311准平行环面蜗杆提升机结构设计摘要这篇毕业设计的论文主要阐述的是一套系统的关于环面蜗轮蜗杆减速器的设计方法。环面蜗轮蜗杆减速器是蜗轮蜗杆减速器的一种形式.这个方法是以加工过程和蜗轮减速器的使用条件的数学和物理公式为基础的。在论文中，首先，对蜗轮蜗杆作了简单的介绍，接着，阐述了蜗轮蜗杆的设计原理和理论计算。然后按照设计准则和设计理论设计了环面蜗轮蜗杆减速器。接着对减速器的部件组成进行了尺寸计算和校核。该设计代表了环面蜗轮蜗杆设计的一般过程。对其他的蜗轮蜗杆的设计工作也有一定的价值。目前，在环面蜗轮蜗杆减速器的设计、制造以及应用上，国内与国外先进水平相比仍有较大差距。国内在设计制造环面蜗轮蜗杆减速器过程中存在着很大程度上的缺点，正如论文中揭示的那样，重要的问题如：轮齿的根切；蜗杆毛坯的正确设计；蜗轮蜗杆的校核。 关键词：环面蜗轮蜗杆减速器 蜗轮蜗杆的校核 蜗轮蜗杆的设计原理Parallel ring worm must face hoistAbstractThis paper of graduation project mainly presents a systematic approach for the design of circular worm gear reducer . circular worm gear reducer is one of the members in the worm gear reducer family . the approach is based on the mathematical formulations and physical formulation on the generation process and conditions for the type of worm reducer . In the paper , first of all , it is introduction about the circular worm gear reducer .then , it is the principles about choose component parts of circular worm gear reducer. After that the circular worm gear reducer is designed abase on the principle. Then, it is checking computations about main component part of circular worm gear reducer，this design represent the common process of circular worm gear reducer，it is worth for the design of other kinds of worm gear reduce At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of fault in the design of circular worm gear reduce. As can be revealed from the literature search , important problem such as： tooth undercutting ；proper design of worm gear blank；computations of worm and lebel gear。Key word：Torus worm gear and worm reducer；Worm gear and worm of checking；The design principle of worm33第一章 预言小型提升机的主要部分是原动机和工作机之间的减速机构，通常的减速机构主要有齿轮减速器和蜗轮蜗杆减速器1.1 减速器的作用减速器在原动机和工作机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，二者的设计、制造和使用特点各不相同。7080年代，世界减速器技术有了很大发展。通用减速器体现以下发展趋势：1.高水平、高性能。2.积木式组合设计。基本参数采取优先数，尺寸规格整齐、零件通用性和互换性强、系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。3.形式多样化、变型设计多。摆脱了传统的单一底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速机一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。促进减速器水平提高的主要因素有：1.硬齿面技术的发展和完善，如大型磨齿技术、渗碳淬火工艺、齿轮强度计算方法、修形技术、变形及三、优化设计方法、齿根强化及其元化过渡、新结构等。2.用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平高。3.结构设计更合理。4.加工精度提高到ISO5-6级。5.轴承质量和寿命提高。6.润滑油质量提高。1.2 齿轮减速器的特点齿轮传动是机械传动中重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递的功率可达近十万千瓦，圆周速率可达200m/s。齿轮传动的特点主要有：1.效率高 在常用的机械传动中，以齿轮传动效率最高。如一级圆柱齿轮传动的效可达99。2.结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸一般比较小。3.工作可靠，寿命长 设计制造正确合理，使用维护良好的齿轮传动，工作可靠，寿命可长达一，二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。 4.传动比稳定 传动比稳定是对传动性能的基本要求。齿轮传动能广泛应用，也是因为具有这一特点。但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格昂贵，且不宜用于传动距离过大的场合。1.3 蜗杆减速器的特点蜗杆传动是在空间交错的两轴之间传递运动和动力的一种机构，两轴交错的夹 可为任意值，常用的为90度，这种传动由于具有下述特点，故应用颇为广泛。1.当使用单头蜗杆时，蜗杆旋转一周，蜗轮只转过了一个齿距，因而能实现大的传动比。在动力传动中，一般传动比I=5-80;在分度机构或手动机构中，传动比可达300；若只传递运动，传动比可达1000。由于传动比大，零件数目又少，因而结构很紧凑。2.在杆蜗传动中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿对又较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪声低。3.当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动更具有自锁性。4.蜗杆传动与螺旋齿轮传动相似，在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大，工作条件不够良好时，会产生较严重的磨擦和磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化。因此磨损较大，效率低；当蜗杆传动具有自锁性时，效率仅为0.4左右。同时由于摩擦与磨损严重，常需耗用有色金属制造蜗轮，以便与钢制的蜗杆配对组合成减磨性良好的滑动摩擦剂。根据蜗杆分度曲面的形状，蜗杆传动可以分成三大类：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动。1.4 选定设计方案根据设计要求并结合以上分析，我们在设计中采用准平行啮合线环面蜗杆减速器。具体设计方案是：选用的电动机输出转速是940r/min，由凸缘联轴器将电动机轴和准平行啮合线环面蜗杆减速器的输入轴相联接，经过减速器的减速，电动机输出的转速降为18.8r/min，再有凸缘联轴器将减速器的输出轴与滚筒轴联接，将减速器输出轴的转速传给滚筒，滚筒转动带动绕在其上面的钢丝绳旋转，由钢丝绳提起具有一定质量的灯具。1电动机 2 联轴器 3 蜗轮蜗杆减速器 4 联轴器 5 滚筒图1-1 准平行啮合线环面蜗杆减速器第二章 减速器部件的选择计算2.1 蜗杆传动设计计算2.1.1 选择蜗杆、蜗轮材料1.选择蜗杆传动的类型采用准平行环面蜗杆传动.2.选择蜗杆、蜗轮材料，确定许用应力考虑蜗杆传动中，传递的功率不大，速度只是中等，根据机械零件课程设计表52，蜗杆选用40Cr，因希望效率高些，耐磨性好故蜗杆螺旋齿面要求：调质HB265285.蜗轮选用铸锡磷青铜ZQSn10-1，金属模铸造，为了节约贵重有色金属，仅齿圈用锡磷青铜制造，轮芯用灰铸铁HT100制造由机械零件课程设计表53查得蜗轮材料的许用接触应力 =190 由机械零件课程设计表55查得蜗轮材料的许用弯曲应力=44 2.1.2 确定蜗杆头数Z及蜗轮齿数Z由机械零件课程设计表56，选取Z1 则ZZi15050 （4-1）故取Z50 2.1.3 验算滚筒的速度实际传动比 i50/1 工作机滚筒转速 n940/50=18.8 （4-2）钢丝绳的提升速度 = （4-3）= 0.059m/s速度误差 0.785%，合适 （4-4）2.1.4 确定蜗杆蜗轮中心距a 1.确定蜗杆的计算功率 式中 K使用场合系数，每天工作一小时,震动由机械工程手册查得：K0.7；K制造精度系数，取7级精度，查得：K0.9；K材料配对系数，齿面滑动速度 10由机械工程手册查得：K0.85。代入数据得 KW （4-5）以等于或略大于蜗杆计算功率所对应的中心距作为合理的选取值根据机械工程手册/传动设计卷（第二版）表2522a，选取蜗杆的中心距：a100mm.由于准平行二次包络环面蜗杆为新型得蜗杆,它的优点是:接触面大,导程角,它的值稳定且一定,则润滑好,接.触面大应直接根据“原始型”传动蜗杆设计参数。2.2 环面蜗轮蜗杆校核计算环面蜗杆传动承载能力主要受蜗杆齿面胶合和蜗轮齿根剪切强度的限制。因而若许用传动功率确定中心距，则然后校核蜗轮齿根剪切强度。由于轴承变形增加了蜗杆轴向位移，使蜗轮承受的载荷集中在23个齿上。而且，由于蜗轮轮齿的变形，造成卸载，引起载荷沿齿高方向分布不均，使合力作用点向齿根方向偏移。因而，蜗轮断齿主要由于齿根剪切强度不足造成的校核： 蜗轮齿根圆齿厚； （4-33）数据带入公式得 （4-34） =7.03mm由上可得 （4-35） （4-36） 对于锡青铜齿圈 取查手册取铸锡磷青铜，砂模铸造，抗拉强度=225MPa， （4-37）则 1.53.53.51010粘度值612414506288352198242ISO-VG或GB-N级680460320220由于蜗杆的滑动速度为2m/s，所以润滑油的粘度选为4602润滑方式的选择由于所设计减速器采用蜗杆下置式传动，且转速不高，故选择浸油润滑。蜗杆浸油深度h11个螺牙高，但不高于蜗杆轴轴承的最底滚动体的中心。润滑时，传动件的浸入油中的深度要适当，既要避免搅由损失过大，又保证充分的润滑，油池应保持一定的深度和贮油量。如下图所示：图4-5 减速器润滑方式2.8 减速器的附件为了保证减速器的正常工作，减速器的箱体上通常设置一些装置或附加结构，以便于减速器润滑油的注油，排油，检查油面高度和拆装，检修等。2.9.1窥视孔和视孔盖为检查传动件的啮合情况，接触斑点，侧隙和向箱内倾注润滑油，在传动件啮合区上方箱盖上开设窥视孔。窥视孔应有足够的大小，以便手能伸人进行操作，为此，方形窥视孔长应90mm，宽应50mm。为防止润滑油飞溅出来和污物进入箱体内，在窥视孔上应设有视孔盖密闭，盖板用螺钉固定在箱盖上，在盖板与箱盖上应放置密封垫片。图4-6 传动件的啮合2.9.2 通气器减速器工作时，箱体温度升高，气体膨胀，压力增大，对减速罪各接缝面的密封很不利，通常在箱盖顶部或检查孔盖上装有通气器。使减速器内热膨胀的气体能自由逸出，保持箱内压力正常，从而保证减速器各部接缝面的密封性能。通气器设置在箱盖顶部或视孔盖上。较完善的通气器内部制成一定的曲路，并设有金属网。选择通气器时应考虑其对环境的适应性，规格尺寸应与减速器的大小相适应。图4-7 通气器2.9.3 定位销为了保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度，需在箱体分箱面凸绦长度方向两侧各安装个圆锥定位销。两销应置远一些，但不宜对称布置。定位销孔应在箱盖和箱座紧固后钻空，其位置应便于钻、铰和装拆，不应与邻近箱壁和螺钉相碰。定位销的直径可取d：(o7o8)d：(d：为凸缘上螺栓的直径)，长度应大于分箱面凸缘的总厚度。图4-8 定位销2.9.4 起盖螺钉为了保证减速器的密封性，常在箱体的剖分面上涂有水玻璃或密封胶，为便于拆卸箱盖，在箱盖凸缘上设置1到2个起盖螺钉。拆卸箱盖时，拧动起盖螺钉，便可顶起箱盖。起盖螺钉设置在箱盖联接凸缘上，其螺纹有效长度应大于箱盖凸缘厚度。起盖螺钉直径可与凸缘联接螺钉相同，螺钉端部制成圆柱形并光滑倒角或制成半球形。图4-9 启盖螺钉2.9.5 起吊装置为了搬运和装卸箱盖，在箱盖上装有吊环螺钉或铸有吊耳，吊钩。为了搬运箱盖或整个减速器，在箱座两端联接凸缘处铸出吊钩。图4-10 吊耳环2.9.6 放油孔及螺塞为了排除污油，在减速器的箱座最底处设有放油孔，并用放油螺塞和密封垫圈将其堵住。图4-11 放油孔及螺塞 2.10 减速器的安装，使用及维护2.10.1 减速器的安装1 减速器输入轴直接与原动机连接时，根据设计要求推荐采用凸缘联轴器；减速器输出轴与工作机联接时，根据设计要求推荐采用凸缘联轴器，联轴器不得用锤击装列轴上2 减速器应牢固地安装在稳定的水平基础上，油槽的油应能排除，且冷却空气循环流畅。3 减速器、原动机和工作机之间必须仔细对中，其误差不得大于所用联轴器的许用补偿量4 减速器安装好后用手转动必须灵活，无卡死现象蜗杆和蜗轮轴承的轴向间隙应符合技术要求规定5 安装好的减速器在正式使用前，应进行空转，部分额定载荷间歇运转13h后可正式运转，运转应平稳、无冲击、无异常振动和噪声及漏油等现象。2.10.2 减速器的使用和维护1减速器润滑油的更换1）减速器(或新更换的蜗轮副)第一次使用时，当运转150300h后须更换润滑油，在以后的使用中应定期检查油的质量对于混入杂质或变质的油须及时更换。一般情况下，对于长期连续工作的减速器，每500一1000h必须换油一次对于每天工作时间不超过8h的减速器，每12003000h换油一次2）减速器应加入与原来牌号相同的油不得与不同牌号的油相互混用牌号相同而粘度不同的油允许混合使用3）在换油过程中，蜗轮应使用与运转时相同牌号的油清洗(用煤油损害密封件，并影响润滑油的性能）。4）工作中，当发现油温超过80度或油池温度超过100度及产生不正常的噪声等现象时，应停止使用，检查原因如围齿面胶合等原因所致，必须排除故障，更换润滑油后，方可继续运转2减速器检修 减速器应定期检修如发现擦伤、胶合及显著磨损，必须采用有效措施制止或予以排除备件必须按标准制造，更新的备件必须经过跑合和负荷试验后才能正式使用。3减速器维护 用户应有合理的使用维护规章制度，对减速器的运转情况和检验中发现的问题应作认真记录 第三章 卷筒和钢丝绳的选择3.1 卷筒的选择（一）选择提升机卷筒的原则是：钢丝绳在卷筒上缠绕时，不会产生很大的弯曲应力，从而延长钢丝绳的使用寿命。基于这一点，对卷筒直径D 和钢丝绳直径d的比值做了如下的规定： D/d80根据计算选择卷筒的直径。（二）卷筒的宽度B应能容纳以下几部分钢丝绳：1）提升高度H2）钢丝绳试验长度3）为减少钢丝绳在滚筒固定处的张力所留的三圈摩擦圈。卷筒的作用主要是通过联轴器和减速机相连，把减速机传递给它的转速转化成绕在它上面的钢丝绳的线速度。卷筒主要有卷筒，卷筒端盖和芯轴等组成，使用中根据所提升灯具的重量不同而选择不同型号的卷筒。根据使用和设计要求，在设计中我选用的卷筒结构如下：图5-1 卷筒3.2 卷筒端盖的选择卷筒端盖的结构如下图：图5-2 卷筒端盖3.3 钢丝绳的选择钢丝绳和卷筒相连，将卷筒的转速转化为线速度，下端和灯具相连，是直接提起灯具的设备，在设计中要充分考虑安全性。根据设计要求和所选的卷筒并考虑安全性，在设计中选用截面直径为8mm的钢丝绳。结束语历时四个多月的努力，我的毕业设计终于接近尾声，随之而来的是大学生涯的圆满结束。在这次设计过程中不仅把以前三年的知识巩固复习了一下，还学到了一些新的东西，可以说既有喜悦又有辛酸，喜得是在工作之前能再有一次这样的机会来把三年的理论知识运用到实际上，可以说这是走向社会的一次实战模拟，能完成它就是对我三年学习的一种肯定。但单独设计一个整体的、完整的、可以投产的机器，我们还是感到较大的难度的，因为它涉及知识面广，工作量大，而且许多东西都是要按设计手册规划的，因此在设计中也感到任务的艰巨。本次设计的内容是高层建筑外墙清洗机的整体方案设计。虽然在设计过程中遇到很多困难，但毕竟给我们带来了很多有价值的东西，这套机器的整体不仅仅光是机械部分的，它是需要采用机械控制来完成、实现动作的，通过设计翻阅大量资料，对力学、材料及各方面控制方面的知识有了更进一步的理解，培养了团结合作的意识，锻炼了运用资料及查阅文献和设计手册的能力，这些也就是此次设计的最大收获。毕业设计是我在大学学习阶段的最后一个环节，是对所学基础知识和专业知识的一种综合应用，是一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程有助于培养自己的学习能力和独立工作能力。通过本次毕业设计，我感到自己应用基础知识及专业知识解决问题的能力有了很大的提高，因此，是在我即将工作之前，它是一次重要演练。我想，通过这次毕业设计，到了工作单位后，我将能够更快的适应工作岗位和工作要求。我对自己充满信心。毕业设计是大学里最后一次真正学习的机会。在设计中几乎用到了大学里所有的基础知识。最后感谢班上同学给予我的帮助，特别感谢老师及班主任老师对我孜孜不倦的指导和教诲。参 考 文 献1吴相宪.实用机械设计手册.北京：中国矿业大学出版社.20042濮良贵.机械设计.北京：高等教育出版社.20043王昆机.械设计课程设计.北京：高等教育出版社.20044何世禹.机械工程材料. 哈尔滨：哈尔滨哈尔滨工业大学出版社.19955席伟光.机械设计课程设计.北京：高等教育出版社.20036符伟.机构设