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基于Auto CAD的一级蜗杆减速器的设计

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基于Auto CAD的一级蜗杆减速器的设计基于Auto CAD的一级蜗杆减速器的设计 作者:xxx  指导老师:xxx (xxx大学工学院  11机制  合肥 230036) 下载须知:本文档是独立自主完成的毕业设计,只可用于学习交流,不可用于商业活动。另外:有需要电子档的同学可以加我2353118036,我保留着毕设的全套资料,旨在互相帮助,共同进步,建设社会主义和谐社会。 摘要:蜗杆减速器是一种具有结构紧凑,传动比大,传动平稳,以及在一定条件下具有自锁性的传动机械,是最常用的减速器之一。本文从机器功能的要求出发,介绍了动力机、传动机构方案的确定,正...

基于Auto CAD的一级蜗杆减速器的设计
基于Auto CAD的一级蜗杆减速器的设计 作者:xxx  指导老师:xxx (xxx大学工学院  11机制  合肥 230036) 下载须知:本文档是独立自主完成的毕业设计,只可用于学习交流,不可用于商业活动。另外:有需要电子档的同学可以加我2353118036,我保留着毕设的全套资料,旨在互相帮助,共同进步,建设社会主义和谐社会。 摘要:蜗杆减速器是一种具有结构紧凑,传动比大,传动平稳,以及在一定条件下具有自锁性的传动机械,是最常用的减速器之一。本文从机器功能的要求出发,介绍了动力机、传动机构方案的确定,正确计算零件的工作能力,确定它的尺寸、形状及材料,以及减速器箱体的结构设计,减速器附件的选择,并考虑工艺、经济和安全等问题,进行整体结构的设计,达到了掌握机械设计中需要的专业知识和基本技能。本文采用CAD制图,这是未来的发展趋势,是社会对我们机械类毕业生的要求。通过对该课题的研究,加深了我对机械行业的理解,打好了迈向社会的第一步的基石。 关键词:电动机  蜗轮蜗杆  校核  润滑 1  引言 机械的设计是一个复杂的过程,设计的时候不仅要满足基本功能的需要,还要考虑到外部环境,使之稳定可靠,操作顺手;还应结构简单,容易加工和装配,成本降低。 1.1  一级蜗杆减速器的设计 减速器的设计通常包括:机械系统方案选择;动力机选择;确定和分配传动比;计算运动参数;传动零件的设计计算;箱体结构及其附件的设计;选择润滑方式;绘制所需图纸。 1.2  设计背景和已知条件 背景:带式运输机 条件:1.工作时有轻微振动,单向回转,室温工作 2.使用期限5年,两班制 3.运输带工作拉力 ;运输带工作速度 ;滚筒直径            。 2  传动方案的拟定 结合课题画出传动方案示意图图如下: 如上图所示传动路线为:电动机--联轴器--蜗杆减速器--联轴器--卷筒 图1传动方案图 3  电动机的选择 3.1  选择电动机类型 选用Y系列封闭自扇冷式三相异步电机。笼型结构,额定电压380V,B级绝缘,适用一般用途机械。 3.2  选择电动机功率 传动装置总效率 式中: 分别为轴承、联轴器、蜗杆和卷筒的传动效率。    取 =0.98(滚动轴承)  =0.98(联轴器)  =0.75(双头蜗杆)  =0.96(卷筒) 所以, 电动机功率为 ,式中,Pd为电动机实际输出功率, ; 为工作机需要的输入功率,kW; 为传动装置的总效率。 工作机所需功率 所以 3.3  选择电动机转速 卷筒转速 蜗杆传动传动比常用值为 i=10~40 所以电动机转速可选范围为: 查课本《机械设计课程设计手册》表12-1得知,符合要求的方案有三种。同步转速分别为750、1000、1500r/min。综合考虑各种因素,为降低电动机重量和成本,可见选用Y132S-4型号电动机比较合适。 该型号电动机技术数据:额定功率 5.5kW;满载转速 1440r/min;额定转矩2.2。 4  确定总传动比和分配传动比 总传动比: ( 为电动机满载转速,n为卷筒转速)  全部分配在蜗杆上 5  动力学参数计算 5.1  各轴转速 设定蜗杆为Ⅰ轴,蜗轮轴为Ⅱ轴,卷筒轴为Ⅲ轴 蜗杆转速 蜗轮转速 卷筒转速 5.2  各轴输入功率 Ⅰ轴  Ⅱ轴  Ⅲ轴  5.3  各轴输入转矩 电动机轴输出转矩 Ⅰ轴  Ⅱ轴  Ⅲ轴  6  传动零件的设计与计算 6.1  选择蜗轮蜗杆类型和材料 该减速器精度不高、速度低、载荷较小,故选用ZA蜗杆传动,蜗杆用45钢,表面要求淬火,硬度为45~55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜(齿圈青铜,轮芯HT200),金属模铸造。 6.2  按齿面接触疲劳强度进行设计 设计 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 ≥ 6.2.1  确定作用在蜗轮上的转矩 按 ,估取 ,则 6.2.2  确定载荷系数K 运输机工作平稳,故取载荷分布不均系数 ;有小冲击使用系数 .15;转速不大,动载荷系数 。故 6.2.3  确定弹性影响系数 选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故 6.2.4  确定蜗轮齿数 ,符合要求 6.2.5  确定许用接触应力 查表得蜗轮的基本许用应力 应力循环次数 寿命系数 故 6.2.6  计算 值 ≥ ,查GB/T 10085-1988,取模数m=6.3mm,蜗杆分度圆直径 6.3  确定传动的主要尺寸 6.3.1中心距 6.3.2  蜗杆尺寸 轴向齿距 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 蜗杆轴向齿厚 6.3.3  蜗轮尺寸 蜗轮变位系数 蜗轮宽度 , ,取 分度圆直径 齿顶高 喉圆直径 齿根圆直径 咽喉母圆半径 6.4  校核齿根弯曲疲劳强度 ≤ 当量齿数 根据 ,从《机械设计 第九版》图11-17可查,得齿形系数 螺旋角系数 许用弯曲应力 查表11-8,由铸锡青铜制造的蜗轮,单侧基本许用弯曲应力 寿命系数 故 满足弯曲强度 6.5  验算效率 ; 和相对滑动速度 有关 查表11-18,用插值法查得 、 带入式中得 ,大于原估值,故不用重算 6.6  热平衡计算 散热面积估算 工作时油温 <80 ( 箱体的表面传热系数,可取8.15~17.45 ; 气温,常温可取20 )  合格 6.7  蜗杆传动的润滑 根据 ,查表得采用油池润滑。运动粘度 6.8  确定精度等级和表面粗糙度 考虑所设计的蜗杆传动是中等精度机构,故选择7级蜗轮精度,侧隙种类为f。 各加工表面粗糙度 : 蜗杆蜗轮 0.8~1.6  齿顶圆 3.2~12.5  轴孔 1.6~3.2  其他 6.3~12.5 7  箱体的设计计算 蜗杆圆周速度v=4.7m/s,采用下置剖分式蜗杆减速器,铸造箱体 图2  箱盖 图3  箱座 名称 符号 减速器形式及尺寸关系mm 运算结果 齿轮减速器 蜗杆减速器 机座壁厚 δ 一级 0.025a+1≥8 0.04a+3≥8 11 机盖壁厚 δ1 一级 0.02a+1≥8 0.01(d1m+d2m)+1≥8 或0.0085(d1+d2)+1≥8 蜗杆在上:≈δ 蜗杆在下:=0.85δ≥8   机座凸缘厚度 b 1.5δ   机盖凸缘厚度 b1 1.5δ1   机座底凸缘厚度 b2 2.5δ   地角螺钉直径 df 0.0.36a+12 0.018(d1m+d2m)+1≥12 或0.015(d1+d2)+1≥12 0.036a+12   地脚螺钉数目 n n≤250时,n=4 a>250~500时,n=6 a>500时,n=8 n=机座底凸缘周长之半∕200~300≥4 4   轴承旁连接螺栓直径 d1 0.75df   机盖与机座连接螺栓直径 d2 (0.5~0.6)df   联接螺栓d2的间距 L(小写) 150~200   轴承端盖螺钉直径 d3 (0.4~0.5)df   窥视孔盖螺钉直径 d4 (0.3~0.4)df   定位销直径 d (0.7~0.8)d2   df、d1、d2至外机壁距离 c1     df、d2至凸缘边缘距离 c2     轴承旁凸台半径 R1 c2   凸台高度 h 根据低速级轴承座外径确定,以便于扳手操作为准   外机壁至轴承座端面距离 L1(是小写l1) c1+c2+(8~12)   涡轮外圆与内机壁距离 Δ1 ﹥1.2δ   涡轮轮毂端面与内机壁距离 Δ2 >δ   机盖、机座肋厚 m1、m2 m1≈0.85δ1 m≈0.85δ   轴承盖外径 D2 轴承孔直径+(5~5.5)d3;对嵌入式端盖D2=1.25D+10,D----轴承外径   轴承端盖凸缘厚度 t (1~1.2)d3   轴承旁联接螺栓距离 s 尽量靠近,以Md1和Md3互不干涉为准,一般取s≈D2                   表1  箱体主要结构尺寸 8  蜗轮和蜗杆的结构设计 8.1  蜗轮轴的设计计算 8.1.1  轴的材料 选取45号钢,正火,强度极限 ,许用弯曲应力 8.1.2  初算轴的直径 d≥ (p 轴传递的功率;n 轴的转速;c 与材料有关的系数) 取c=112,d≥ 轴伸部位安装联轴器,考虑补偿轴的可能位移,选用弹性柱销联轴器 公称转矩 计算转矩 查表GB/T 5014-2003,选取LX4型联轴器。 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 孔径d=60mm,即轴伸直径为60mm。 8.2  蜗轮轴的结构设计 8.2.1  确定径向直径 , 起固定作用,定位轴肩高度h≥ ,应取 。 与轴承的内径相配合,取 上安装轮毂,取 起蜗轮轴向固定作用,h≥ , 查轴承手册, 与轴承配合, 8.2.2  确定轴向尺寸 与联轴器相配合, 对于轮毂宽度 ,取 ,则 定位轴肩 其他与箱体等的设计有关       略 图4  蜗轮轴 8.2.3  强度校核 图5  蜗轮受力示意图 蜗轮齿上的圆周力 轴向力 径向力 图6  蜗轮受力分析图 计算支承反力 图7  水平受力图 F作用点距 作用点135mm, 作用点距Fr作用点距离为73mm,Fr作用点距 作用点距离84mm。 垂直受力图 图8  垂直受力图 =Ft·84/(73+84)=1780N =Ft·73/(73+84)=1546N 水平弯矩图 图9  水平弯矩图 垂直弯矩图 图10  垂直弯矩 合成弯矩图 图11  合成弯矩图 当量弯矩图 图12  当量弯矩图 当量弯矩 许用应力值  查表得: =55  =110  =700 应力校正系数 =0.59 a·T=0.59×180215=106326N·mm  aT即为当量转矩 由于外伸轴最细,故校核外伸轴轴径变化处(A处) 以及校核安装蜗轮轴段(B点) 由当量弯矩图可得: N·mm (往大了估计) =39.48mm<60mm    合格 由当量弯矩图得: =180215N·mm =52.63<74mm            合格 综上,蜗轮轴能满足工作要求 由前面计算知蜗杆所受力及弯矩均很小,故蜗杆无需校核 8.3  蜗杆轴的设计计算 8.3.1  轴的材料 选用45号钢,正火, , 8.3.2  初算轴的直径 d≥ =24.18mm 选用弹性柱销联轴器,计算转矩 查表选取LX2型联轴器,标准孔径d=25mm 8.4  蜗杆轴的结构设计 结合8.2的计算,可得 为外伸轴    =62mm  =36mm  =80mm 上安装圆螺母及止动垫圈 =42mm  =19mm 上安装轴承 =50mm  =17mm  =56mm  =18mm              =68mm  =10mm =60mm  =35mm              =60mm  =35mm  =68mm  =10mm              =56mm  =25mm 上安装一对轴承  =50mm  =42mm; 上安装套筒、圆螺母和止动垫圈  =42mm  =29mm 图13 蜗杆轴 9  选择键和轴承 蜗杆: 上所用键:    b×h=8×7    l=50mm  普通平键A型 上所用键:    b×h=10×8    l=36mm  普通平键A型 上所用键:  b×h=10×8    l=40mm  上所安装轴承: 6010  深沟球轴承 上所安装轴承:32210  圆锥滚子轴承 蜗轮轴: 上所用键:    b×h=18×11  l=80mm  普通平键A型 上所用键:    b×h=20×12  l=80mm  普通平键A型  上所安装的轴承:  32214  圆锥滚子轴承 上所安装的轴承:  32213  圆锥滚子轴承 10  校核轴承和键 对蜗轮轴上键进行校核: 蜗轮芯毂与轴之间所用键为 b×h=20×12  l=80mm 蜗轮轮芯预选材料为HT200  =80 =0.25×12×60×74×80=1065.6﹥544.89 故选用此键符合工作要求 查手册得 轴承32213、32214的基本额定动载荷分别为160KN和168KN 轴承32213所受径向力 =4621N 所受轴向力 接触角 :32213为   32214为 对于轴承32213: 所以径向动载荷系数X=1 轴向动载荷系数Y=0 当量动载荷     查表取1.1 =1.1×1×4621=5083.1N >24000    合格 对于轴承32214: 所受径向力 =11484.3N 所受轴向力 所以径向动载荷系数X=1 轴向动载荷系数Y=0 当量动载荷     查表取1.1 =1.1×1×11484.3=12633N >24000    合格 11  减速器的润滑和密封 润滑可以减少摩擦磨损,提高传动效率,并起冷却、降温防锈、减震、降噪 等作用。 蜗轮采用油池润滑,选取润滑油温度40 时的蜗轮蜗杆油,浸油深度约为1~2个螺牙高。 轴承采用刮油润滑,由刮油板引入油沟的润滑油进行润滑。 添加剂中含有密封圈调节剂和抗漏剂,使密封圈保持柔软和弹性,有效减少润滑油漏。 12  总装图和附件简要 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 该减速器的附件含窥视孔,窥视孔盖,排油孔与油盖,通气空,油标,吊环螺钉,吊耳和吊钩,起盖螺钉,其结构及装配详见装配图。 图14  总装图 结  论 通过对本课题的研究,感觉自己收获很多。机械设计可以让我们加深理解所学的理论知识,并运用在实践中,使理论和实践更加紧密的联合在一起。因为以前做过类似的课程的设计,所以从初始计算到设计装配图时都很顺利。整个过程中,感觉难的就是绘图。设计需要考虑很多因素,所以总是需要不断修改,虽然在此过程中也出现过急躁情绪,但是经过1个多星期的努力,还是完成图纸的绘制。经过一次次的修改,我对减速器设计的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 更加熟悉了,更加理解了机械的设计,需要重视每一个细节。机械设备对于人类的发展有着举足轻重的地位,我们机械类人才应在工作的过程中保持严谨的态度,重视设计的每一个细节和漏洞。经过一个月左右的忙碌,让我感觉在最后的毕业季,大学是如此的充实。 致  谢 大学四年的生活即将结束,选择了机制专业,也就意味着与机械的交道从此开始。              在这宝贵的时间里,我得到了很多人的帮助。在此,我想对大学四年所有的老师,同学,朋友说声谢谢!另外感谢我的许伟导师,在减速器的设计过程中,给我提了很多宝贵的意见。在此,我由衷的感谢导师给我的帮助。 参考文献 1.陈国定 吴立言,机械设计 第九版,高等教育出版社,2013.5 2.吴宗泽 高志 罗圣国 李维,机械设计课程设计手册 第4版,2012.5 3.罗圣国 李平林 张立乃,机械设计课程设计指导书 第二版,212.8 4.刘鸿文,材料力学Ⅰ 第五版,2010.6 5.大连理工大学 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 图学教研室,机械制图 第六版,2011.12 6.孔晓玲,几何量精度设计与测量技术,2103.8 7.Hindhede I,Uffe. Machine Design Fundamenttals.New York,1983 8.Orlov P. Fundamentals of Machine Design. Moscow: Mir Pub,1987 9.Mechanical Drive. Machine Desgin. 52(14),1980 Title Based on Auto CAD primary design of worm gear reducer Abstract Worm gear reducer is a kind of has a compact structure, large transmission ratio, stable transmission, and under certain conditions has the self-locking sexual transmission machinery, is one of the most commonly used gear reducer. In this paper, starting from the requirements of the machine function, this paper introduces the scheme of engine, transmission mechanism, the correct calculation of parts of the ability to work, to determine its size, shape and material, and the structure of the reducer housing design, the choice of the reducer fittings, taking into account the technological, economic, and security problems, the design of the whole structure, up to the master of mechanical design need professional knowledge and basic skills. Based on the CAD drawing, this is the future trend of development, is the requirement on graduates who for our machinery. Through the study of the subject, deepened my understanding of the machinery industry, laid the cornerstone of the first step to society. Keywords:Motor  worm gear and worm  check  lubrication
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分类:工学
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