ProE蜗轮蜗杆减速器设计自动门传动(DOC)

1、湘潭大学自动门传动装置设计课程设计说明书李荣华2015/1/15湘潭大学机械工程学院参考文献：13目录1自动门及蜗轮蜗杆传动简介 .12.总体方案确定 .13.原动机类型的选择和参数的计算 .23.1已知参数 .23.1传动比的计算： .23.2电动机的选择 .23.2运动参数计算 .34.蜗杆涡轮传动强度计算 .34.1选择蜗杆传动类型 .34.2选择材料 .34.3按齿面接触疲劳强度设计 .44.4蜗杆涡轮的主要参数 .54.5校核齿根弯曲疲劳强度 .64.6验算效率 .74.7输出轴功率及转矩 .74.8主要设计结论及建模 .75.蜗轮轴的尺寸设计与校核 .86.1初步估算轴的最小直径（

2、与联轴器连接部分的直径） .86.2轴的结构设计 .96.3轴的校核计算 .96.减速器的润滑 .117.课程设计体会 .11湘潭大学机械工程学院11. 自动门及蜗轮蜗杆传动简介此次设计的是一种直线移动的自动门，采用单级蜗轮蜗杆减速器传动，通过 涡轮输出轴驱动安装在门上的摩擦轮转动，带动门直线运动。蜗轮蜗杆减速器是一种动力传动机构，且可将电机的回转数减速到所要的 回转数，并得到较大转矩的机构。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，建筑用的重型机械，机械工业所用 的加工机械及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等。本设计 采用Pro/E及Auto

3、CAD软件。2. 总体方案确定根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线如下图1所示：电机一一连轴器 蜗轮蜗杆减速器一一连轴器一一摩擦轮。采用蜗杆下置式结构，啮合处的 冷却和润滑均较好。蜗轮在蜗轮轴上分别利用平键和套筒作周向和轴向固定， 蜗杆及蜗轮轴均采用调心滚子轴承，可承受较大径向载荷和少量轴向载荷的复 合作用，为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘，异物侵入箱内，在轴 承盖中装有密封元件。减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、 箱体、滚动轴承、检查孔与定位销等附件、以及其他标准件等。Figure 1自动门启闭传动机构布置湘潭大学机械工程学院23. 原动机类型的选择和参数的计算3.1

4、 已知参数电动机功率：R=0.75w电动机转速：m =910r/min大门单边长度：丨=2.2m启闭运行时间：t =15s3.1 传动比的计算:根据已知条件，易求得摩檫轮线速度:v20.15m / st 15预设摩檫轮半径为 r=50mm,则涡轮输出轴的角速度为v 0.15 2rad / s = 3rad / sr 0.05即涡轮输出轴角速度为国3n2二 606028.7r /min2 兀2 兀蜗杆的转速（即电动机的转速）m =910r/min，则蜗轮蜗杆的传动比为圆整后取 i =323.2 电动机的选择根据要求及自动门的工作环境，选用丫系列封闭式笼型三相异步电动机Y90S-6，电动机额定功率

5、为0.75w，转速910r/min，能防止灰尘、铁屑等进入 电动机内及防止任何方向的溅水对电动机的影响。3.2 运动参数计算1）蜗杆轴的输入功率、转速与转矩蜗杆轴的输入功率 P1 即电动机的输出功率R=0.75kw；蜗杆轴的转速m =910r/minn1910n2 28.7= 31.7湘潭大学机械工程学院3则蜗杆轴的转矩为R0.75 = 95509550 N m = 7.87N mm9102）蜗轮轴的输入功率、转速与转矩先大概估算蜗轮蜗杆的传动效率为12=0.8，则涡轮轴的输入功率为R = R *口12= 0.75汇0.8 = 0.6kw涡轮轴的转速为m 910n2r / min = 28.4

6、r / mini 32涡轮轴的转矩为F20.6T2=9550 =9550N mm = 199652 N -mmn228.44. 蜗杆涡轮传动强度计算4.1 选择蜗杆传动类型本机构载荷较小，速度较低，精度要求不高，且力求加工简单，经济性高，故故选用阿基米德圆柱蜗杆闭式传动。4.2 选择材料1）蜗杆考虑到本蜗杆传动功率不大，速度较低，故蜗杆选用45钢，因希望耐磨性好些，所以蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC。2）涡轮考虑到本涡轮蜗杆传动滑动速度不高（vs兰2m/s）,对效率要求较低，涡 轮采用灰铸铁HT150，为防止变形，进行时效处理。4.3 按齿面接触疲劳强度设计由于蜗轮齿数较少（Z0.

7、83=0.6225kw输出轴转矩为T2=9.55 106匕=9.55 106 0.6225=2.08 105N -mmP28.4寿命系数为KFN= 0.48-(0.95 0.96)tantan( - )湘潭大学机械工程学院104.8 主要设计结论及建模蜗轮蜗杆模数为 m = 3.15mm，蜗杆直径d35.5mm，头数 Z = 2，涡轮齿湘潭大学机械工程学院11数 Z =64。蜗杆材料用45钢，齿面淬火；涡轮材料灰铸铁HT150，砂模铸造Pro/E建模蜗杆如图Figure 2：Pro/E建模涡轮，如图Figure 35. 蜗轮轴的尺寸设计与校核6.1 初步估算轴的最小直径（与联轴器连接部分的直径

8、）初步估算轴最小直径公式为根据轴材料为45钢，查表取A =110，则最小轴径为d2min沁沁3P2mm n2其中,95500000.2TFigure 2蜗杆Figure 3湘潭大学机械工程学院12又因轴上有键槽所以d2增大7%,取d2=31mm2min-1100.6225 28.4mm二28.8mm湘潭大学机械工程学院13根据输出轴结构设计，显然轴的最小直径是安装联轴器处的直径。为了使 所设计的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器的型号。联轴 器的计算转矩为Tca =KAT2其中KA为工作情况系数，查表可取 心=1.3，则5Tea=1.1 2.07 10 N _mm = 209N

9、_m查手册选用YL8型凸缘联轴器，其公称转矩为 250N，半联轴器的孔径 为 32mm，取此处轴径为 32mm，半联轴器的长度L =60mm （J型，无沉孔的 短圆柱型轴孔）。6.2 轴的结构设计蜗轮轴的材料为45钢并调质，且蜗轮轴上装有滚动轴承，蜗轮，轴套，密圭寸圈、键等，最终设计的涡轮输出轴轴如下图Figure 4所示。Figure 4涡轮输岀轴与联轴器连接键为普通平键GB/T10961979A型键10X8X20;与涡轮连接键为普通平键GB/T10961979A型键12X8X28;圆角半径均为1.6mm。6.3 轴的校核计算计算项目计算内容计算结果转矩 T1=1194247 N *mm湘潭

10、大学机械工程学院14圆周力_ 2 94247=31846.6Ntd175F=31846.6N径向力Fq = Fttan Y =31846.6x tan4.57=2547.5NB =2547.5N轴向力F y =Fttanat=31846.6xtan 20 oFr=11591.2N计算支承反力FR1(Faxd2+ Ft6000120)2=1334.6N/141FR1=1334.6N318466汉70.5+6005261-25475沢140FR2=10948NFR2 141=10948N垂直面反力L”LFr11591 .2十FR1 FR2 5792 25F6R1 =F ”=5795.6N合成弯矩M

11、 =JM XY+ MXZ轴受转矩TT=T1=1194247NmmT=1194247Nmm许用应力值北=60Mpa。0订=1025Mpa应力校正系数aa=Jb/Q0b =60/1025 = 0.59a=0.59当量弯矩蜗轮段轴中间截面M3=7M2+(aT)2=J542351.22+(0.59勺194274)2MIII= 889177.4NmmR2湘潭大学机械工程学院15=889177.4Nmm轴承段轴中间截面处M2=J419283.22+(0.59 灯 194274)2=819933NmmMIJJ=819933Nmm轴径校核丄JM 33 889177.4dIII=31-= J-= 52乞85mm

12、i0.1bfv 0.1汉60验算结果在设计范围之内，设计合格| M2819933d II =3-=吾-=51.5兰75mmV0.1jb 0.V：606. 减速器的润滑减速器内部的传动零件和轴承都需要有良好的润滑，这样不仅可以减小摩 擦损失，提高传动效率，还可以防止锈蚀、降低噪声。本减速器采用蜗杆下置式，所以蜗杆采用浸油润滑，蜗杆浸油深度h大于等于1个蜗杆螺牙高，但不高于蜗杆轴轴承最低滚动中心。蜗杆轴承采用脂润滑，为防止箱内的润滑油进入轴承而使润滑脂稀释而流走，常在轴承内侧加挡油盘。7. 课程设计体会这次毕业设计我的主要任务是基于Pro/E的蜗轮蜗杆减速器设计。这与以 前的课程设计有很大的不同。

13、这可以说是全新的来学习一门知识，因为它不再 是零件的乃至机器的设计。而是一种全新的设计理念的分析与利用。通过本次设计使我对Pro/E有了更深的理解和认识。但是在设计过程中我 也遇到了很多的困难，首先是Pro/E分析方面知识的匮乏，许多理论知识是以 前没有接触过的，这让我学习起来有很大的难度。其次由于理论理解的不够深 刻致使在实际运用中出现用错等情况。但是在连老师的殷勤指导和孜孜不倦的 讲解下，我不但对理论知识有了更深的理解也在运用方面更加得心应手。湘潭大学机械工程学院16在设计的过程中，让我了解了设计方法对我们学习的重要性，同时也发现 了自己的很多不足之处。仅仅了解书本上的知识是远远不够的，只有结合自己 的实际情况运用于实践，这样才能更深地了解和学习好知识。我们要在工作中 不断的积累经验，学会用自己的知识解决实际问题。同时我们要不断地向别人 学习，尤其要多想老师请教，他们可以让我们少走很多的弯路，同时也让我们 知道很多优秀的设计方法和与众不同的设计理念。湘潭大学机械工程学院17参考文献：1濮良贵.机械设计.北京：高等教育出版社，2013.5；2任金泉.机械设计课程设计M.西安：西安交通大学出版社，2003；3张鄂.现代设计理论与方法M