2917 基于準平行環(huán)面蝸桿的舞臺燈具架提升機裝置設計

2917 基于準平行環(huán)面蝸桿的舞臺燈具架提升機裝置設計,基于,平行,蝸桿,舞臺,燈具,提升,晉升,裝置,設計 畢業(yè)設計（論文）任務書學生姓名 院系 機電工程學院 專業(yè)、班級指導教師姓名 孟兆生 職稱 教授 從事專業(yè) 機械工程 是否外聘 □是□否題目名稱 基于準平行環(huán)面蝸桿的舞臺燈具架提升機裝置設計一、設計（論文）目的、意義基于準平行環(huán)面蝸桿的舞臺燈具架提升機是在舞臺廣泛應用的一種提升設備，國內(nèi)外在舞臺燈光的升降調(diào)節(jié)中都廣泛地采用這種設備，為了提高提升機的使用效果國內(nèi)外均對發(fā)展其相關技術予以重視。目前，在環(huán)面蝸輪蝸桿減速器的設計、制造以及應用上，國內(nèi)與國外先進水平相比仍有較大差距。國內(nèi)在設計制造環(huán)面蝸輪蝸桿減速器過程中存在著很大程度上的缺點，因此，我們研究和設計準平行環(huán)面蝸桿提升機具有很大使用價值和現(xiàn)實意義，這樣我們也可以為該方面的研究與設計積累經(jīng)驗，為縮短與國外先進國家的差距做努力。通過設計能夠掌握設計計算的基本原理和方法,提高設計計算的能力，加深領會計算的基本理論和深化所學的理論知識，樹立正確的設計思想，為以后在工作中遇到相關問題提供解決依據(jù)。通過業(yè)設計，能把先修的基礎和專業(yè)基礎課程中所獲得的理論知識在實際的設計工作中綜合地應用，并能熟練應用有關參考資料、計算圖表、手冊；熟悉有關的國家標準和部頒標準，為以后成為優(yōu)秀的工程技術人員打下良好的基礎。二、設計（論文）內(nèi)容、技術要求（一）內(nèi)容進行總體設計、結構設計、環(huán)面蝸輪蝸桿減速器設計、滾筒設計，以及潤滑方式和支撐方式的選取。（二）技術要求1. 環(huán)面蝸輪蝸桿減速器的設計，要求掌握減速機的基本工作原理，工藝特點。且要注意效率性和經(jīng)濟性。2.該裝置能夠?qū)σ欢ㄙ|(zhì)量的重物提起或落下。提升線速度約為 8～10m/min；提升燈具質(zhì)量約為500kg；采用一級變速；電動機轉速約為 910～1000r/min 。3.各零件應裝配合理，無發(fā)卡，運轉靈活，制動器動作時，應靈活，且油路合理，無泄露現(xiàn)象發(fā)生。4.要求查閱資料，包括國內(nèi)國外的，了解該研究內(nèi)容的最新動態(tài)和發(fā)展方向，并將其運用到畢業(yè)設計中。三、設計（論文）完成后應提交的成果（一）說明部分1．設計計算說明書字數(shù)：1.5 萬字以上；2．畢業(yè)設計說明書的撰寫要符合學院的《畢業(yè)論文及設計說明書撰寫規(guī)范（試行） 》的要求。（二）圖紙部分1．總裝圖 A0 號圖紙一張；2．減速器裝配圖 A0 號圖紙一張；3．零件圖圖紙若干張，相當于 1.5 張 A0 號圖紙。四、設計（論文）進度安排1.2012 年 3 月 17 日～3 月 20 日：分配任務書；2.2012 年 3 月 21 日～3 月 31 日：查閱資料及相應知識準備，書寫開題報告；3.2012 年 4 月 1 日～4 月 30 日：結構設計方案的確立以及各部件的設計計算；4.2012 年 5 月 1 日～5 月 31 日：根據(jù)方案進行結構設計、零部件設計和畫 CAD 平面圖設計；5.2012 年 6 月 1 日～6 月 16 日：改進結構設計，完善結構，整理設計說明書；6.2012 年 6 月 17 日～6 月 20 日：完成設計，提交所有文件，準備答辯。五、主要參考資料[1]成大先.機械設計手冊[S].化學工業(yè)出版社， 2002.[2]成大先.機械設計圖冊[M]. 化學工業(yè)出版社，2000.[3]江耕華.機械傳動設計手冊（上冊）[S] .北京：煤炭工業(yè)出版社，1982.[4]俞新陸.卷揚機[M].北京:機械工業(yè)出版社,1982.[5]《齒輪手冊》[S].北京:機械工業(yè)出版社, 2002.[6]劉品,徐曉希.機械精度設計與檢測基礎[M]. 哈爾濱工業(yè)大學， 2004.[7]王三民,諸文俊.機械原理與設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2004.[8]張桂香.機電類畢業(yè)設計指南[M].2005.六、備注指導教師簽字：年 月 日教研室主任簽字： 年 月 日本科學生畢業(yè)設計基于準平行環(huán)面蝸桿的舞臺燈具架提升機裝置設計系部名稱： 機電工程系 　專業(yè)班級： 機 械 設 計 制 造 及 其 自 動 化 08—1 學生姓名： 　指導教師： 　職 稱： 　二○一二年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeDesign of Circular Worm Gear ReducerCandidate: Specialty: Mechanical Design&Manufacturing and Automation Class： Supervisor: 2012-06 I摘 要這篇畢業(yè)設計的論文主要闡述的是一套系統(tǒng)的關于環(huán)面蝸輪蝸桿減速器的設計方法。環(huán)面蝸輪蝸桿減速器是蝸輪蝸桿減速器的一種形式.這個方法是以加工過程和蝸輪減速器的使用條件的數(shù)學和物理公式為基礎的。在論文中，首先，對蝸輪蝸桿作了簡單的介紹，接著，闡述了蝸輪蝸桿的設計原理和理論計算。然后按照設計準則和設計理論設計了環(huán)面蝸輪蝸桿減速器。接著對減速器的部件組成進行了尺寸計算和校核。該設計代表了環(huán)面蝸輪蝸桿設計的一般過程。對其他的蝸輪蝸桿的設計工作也有一定的價值。 目前，在環(huán)面蝸輪蝸桿減速器的設計、制造以及應用上，國內(nèi)與國外先進水平相比仍有較大差距。國內(nèi)在設計制造環(huán)面蝸輪蝸桿減速器過程中存在著很大程度上的缺點，正如論文中揭示的那樣，重要的問題如：輪齒的根切；蝸桿毛坯的正確設計；蝸輪蝸桿的校核。關鍵詞：蝸輪；蝸桿；減速器；設計；校核IIAbstractThis 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 parts 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 reducerAt 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 label gear。Key words: Worm；Gear；Reducer；Design；Check1第 1 章 緒論1.1 本文的研究目的及意義基于準平行環(huán)面蝸桿的舞臺燈具架提升機是在舞臺廣泛應用的一種提升設備，國內(nèi)外在舞臺燈光的升降調(diào)節(jié)中都廣泛地采用這種設備，為了提高提升機的使用效果國內(nèi)外均對發(fā)展其相關技術予以重視。目前，在提升機設計、制造以及應用上，國內(nèi)與國外先進水平相比仍有較大差距。國外提升機設計比較先進的國家有瑞典、德國、法國等，他們的提升機總體十分完美，安全保護系統(tǒng)完善，但價格昂貴。我國所用的提升機不少為五六十年代的仿蘇產(chǎn)品,使用年限過長,存在的問題較多,其安全性存在較大隱患。為確保燈光的安全升降調(diào)節(jié)，減輕勞動強度，提高生產(chǎn)效率，我們研究和設計準平行環(huán)面蝸桿提升機具有很大的使用價值和現(xiàn)實意義，這樣我們也可以為該方面的研究與設計積累經(jīng)驗，為縮短與國外先進國家的差距做努力。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外提升機技術的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在以下幾個個方面。一方面是式提升機的功能多元化、應用范圍擴大化；另一方面是提升機本身的技術與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是高距離、大運量、高提升速等大型提升機已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術是開發(fā)應用了提升機動態(tài)分析與監(jiān)控技術，提高了式提升機的運行性能和可靠性。目前，我國生產(chǎn)制造的提升機的品種、類型較多。主要特點：1.驅(qū)動功率小，采用流入式喂料、誘導式卸料、大容量的料斗密集型布置。在物料提升時幾乎無回料和挖料現(xiàn)象，因此無效功率少.。2 .提升范圍廣，這類提升機對物整機運行的可靠性，無故障時間超過2萬小時。提升高度高。提升機運行平穩(wěn)，因此可達到較高的提升高度。料的種類、特性要求少，不但能提升一般粉狀、小顆粒狀物料，而且可提升磨琢性較大的物料。密封性好，環(huán)境污染少。3.運行可靠性好，先進的設計原理和加工方法。4.使用壽命長，提升機的喂料采取流入式，無需用斗挖料，材料之間很少發(fā)生擠壓和碰撞現(xiàn)象。本機在設計時保證物料在喂料、卸料時少有撒落，減少了機械磨損。但與國外一些先進技術還存在不小的差距。2評價提升機產(chǎn)品性能高低的指標主要有以下這些：運輸高度、提升速、輸送量、驅(qū)動總功率。隨著提升機的不斷發(fā)展，為了適應高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，提升機的輸送能力要加大。高效節(jié)能、高提升速、加大提升量是今后發(fā)展的必然趨勢，也是高產(chǎn)高效谷物提升機的發(fā)展方向。在今后的5年內(nèi)，提升機提升量要提高到1200m3/h，對于可伸縮提升機輸送高要達到 100m。本次畢業(yè)設計的主要任務是設計舞臺上用于提升燈具的小型提升機，國內(nèi)外在舞臺燈光的升降調(diào)節(jié)中都廣泛地采用這種設備，為了提高提升機的使用效果，國內(nèi)外均對其發(fā)展技術予以重視。小型提升機的主要部分是原動機和工作機之間的減速機構，多采用齒輪傳動，齒輪傳動分為圓柱齒輪，圓錐齒輪和蝸桿傳動。圓柱齒輪傳動具有傳動速度和功率范圍大，傳動效率高，對中心距的敏感性小，裝配和維修簡單；可以進行變位切削及各種修行、修緣，以適應提高傳動質(zhì)量的要求；易于進行精確加工等特點。但它不具有自鎖性。圓錐齒輪傳動具有軸向力小，制造容易，成本低等優(yōu)點，但其承載能力低，噪聲大，多用于低速、輕載而穩(wěn)定的傳動。蝸桿傳動用于交錯軸間傳遞運動及動力。它的主要優(yōu)點是：傳動比大，工作較平穩(wěn)，噪聲低，結構緊湊，可以自鎖。根據(jù)設計要求采用蝸桿傳動。目前，蝸桿傳動中應用最為廣泛的是平面二次包絡環(huán)面蝸桿，它是用平面盤狀銑刀或平面砂輪在專用機床上按包絡原理加工蝸桿的螺旋面，以此螺旋面作為母面，按包絡原理加工出蝸輪齒面，用此蝸輪與上述蝸桿組成的傳動。這種蝸桿齒面可淬硬磨削，可保證傳動的精度和提高傳動的性能。這種傳動都是多齒嚙合和雙接觸線接觸，形成油膜條件好，當量曲率半徑達，因而承載能力大，效率很高，可達97%。小型提升機結構簡單，安全可靠。各種不同型號的提升機，雖經(jīng)長期實踐不斷改進，但其工作原理和結構大同小異，而其工作性能的好壞卻相差較大。小型提升機的技術性能主要取決于減速器的性能，電動機的選擇和滾筒的選擇。減速器在原動機和工作機之間起匹配轉速和傳遞轉矩的作用，也是舞臺燈具提升機的主體部分。減速器在現(xiàn)代機械中應用極為廣泛。70 到 80 年代，世界減速器技術有了很大發(fā)展。目前減速器技術有了很大發(fā)展。通用減速器體現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：（1）高水平、高性能。（2）積木式組合設計?；緟?shù)采取優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊、零件通用性和互換性強、系列容易擴充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。（3）形式多樣化、變型設計多。擺脫了傳統(tǒng)的單一底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動支承底座、電動機與減速機一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，3擴大使用范圍 [1]。1.3 提升機主要技術參數(shù)1.3.1 設計條件1. 對一定質(zhì)量的重物提起或落下。2. 提升線速度約為 8～10m/min。3. 提升燈具質(zhì)量約為 500kg。4. 采用一級變速。5. 所選電動機轉速約為 910～1000r/min。6. 批量條件：小批量。7. 制造條件：一般制造條件，小型工廠生產(chǎn)。8. 保險系數(shù)：1.251.3.2 設計要求1. 運轉定性（1）軸承有一定的潤滑性。（2）主要零部件不易損壞。(3）對提升線速度有一定的要求。（4）環(huán)境的機械傳動平穩(wěn)，支撐零件具有足夠的剛度，無明顯的振動。2. 無害性(1) 工作時噪聲低于標準規(guī)定的水平。(2) 軸承無漏油現(xiàn)象。(3) 盡量減少各種振動和沖擊。3. 技術經(jīng)濟性(1) 結構簡單，減輕自重，減少制造成本，系列化。(2) 采用較高的傳動系統(tǒng)。4. 結構工藝性(1) 無特殊加工的零部件。(2) 結構易于拆裝，運貨。5. 造型藝術性(1) 外觀造型新穎。(2) 尺寸比例符合美觀規(guī)律。4(3) 外觀，結構，材料的選擇和表面處理協(xié)調(diào)。6. 設計規(guī)范性(1) 零部件盡量采用標準件。(2) 技術參數(shù)符合優(yōu)先數(shù)系。1.4 主要內(nèi)容對準平行環(huán)面蝸桿提升機進行總體設計、結構設計、環(huán)面蝸輪蝸桿減速器設計、滾筒設計，以及潤滑方式和支承方式的選取。第 2 章 減速器的作用及特點小型提升機的主要部分是原動機和工作機之間的減速機構，通常的減速機構主要有齒輪減速器和蝸輪蝸桿減速器2.1 減速器的作用減速器在原動機和工作機之間起匹配轉速和傳遞轉矩的作用，在現(xiàn)代機械中應用極為廣泛。減速器按用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類，二者的設計、制造和使用特點各不相同。70～80 年代，世界減速器技術有了很大發(fā)展。通用減速器體現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：1. 高水平、高性能。2. 積木式組合設計。基本參數(shù)采取優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊、零件通用性和互換性強、系列容易擴充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。3. 形式多樣化、變型設計多。擺脫了傳統(tǒng)的單一底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動支承底座、電動機與減速機一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴大使用范圍。促進減速器水平提高的主要因素有：（1）硬齒面技術的發(fā)展和完善，如大型磨齒技術、滲碳淬火工藝、齒輪強度計算方法、修形技術、變形及三、優(yōu)化設計方法、齒根強化及其元化過渡、新結構等。（2）用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，材料和熱處理質(zhì)量控制水平高。（3）結構設計更合理。5（4）加工精度提高到 ISO5-6 級。（5）軸承質(zhì)量和壽命提高。（6）潤滑油質(zhì)量提高 [2]。2.2 齒輪減速器的特點齒輪傳動是機械傳動中重要的傳動之一，形式很多，應用廣泛，傳遞的功率可達近十萬千瓦，圓周速率可達 200m/s。齒輪傳動的特點主要有：1. 效率高 在常用的機械傳動中，以齒輪傳動效率最高。如一級圓柱齒輪傳動效率可達 99℅。2. 結構緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間尺寸一般比較小。3. 工作可靠，壽命長 設計制造正確合理，使用維護良好的齒輪傳動，工作可靠，壽命可長達一，二十年，這也是其它機械傳動所不能比擬的。4. 傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動能廣泛應用，也是因為具有這一特點。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格昂貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。2.3 蝸桿減速器的特點蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸之間傳遞運動和動力的一種機構，兩軸交錯的夾角可為任意值，常用的為 90 度，這種傳動由于具有下述特點，故應用頗為廣泛。1. 當使用單頭蝸桿時，蝸桿旋轉一周，蝸輪只轉過了一個齒距，因而能實現(xiàn)大的傳動比。在動力傳動中，一般傳動比 I=5-80;在分度機構或手動機構中，傳動比可達 300；若只傳遞運動，傳動比可達 1000。由于傳動比大，零件數(shù)目又少，因而結構很緊湊。2. 在蝸桿傳動中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時嚙合的齒對又較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低。3. 當蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當量摩擦角時，蝸桿傳動更具有自鎖性。4. 蝸桿傳動與螺旋齒輪傳動相似，在嚙合處有相對滑動。當滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產(chǎn)生較嚴重的磨擦和磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。因此磨損較大，效率低；當蝸桿傳動具有自鎖性時，效率僅為 0.4 左右。同時由于摩擦與磨損嚴重，常需耗用有色金屬制造蝸輪，以便與鋼制的蝸桿配對組合成減磨性良好的滑動摩擦劑。6根據(jù)蝸桿分度曲面的形狀，蝸桿傳動可以分成三大類：圓柱蝸桿傳動、環(huán)面蝸桿傳動、錐蝸桿傳動。蝸桿分度曲面是圓環(huán)內(nèi)表面的一部分，蝸桿軸線平面內(nèi)理論齒廓為直線的蝸桿傳動稱為直廓環(huán)面蝸桿傳動，俗稱“球面蝸輪傳動” 。它始于 1921 年的美國造船業(yè)，其代表產(chǎn)品是美國 CONE DRIVE，50 年代起在我國得到推廣應用。與普通圓柱蝸桿傳動相比，這種蝸桿同時包容齒數(shù)多，雙線接觸線形成油膜條件好，兩齒面接觸線誘導法曲率半徑大。因此，承載能力是相同中心矩普通蝸桿的 1.5～3 倍（小值適應于小中心矩，大值適應于大中心矩） 。在傳遞同樣功率時，中心矩可縮小 20%-40%。由于性能優(yōu)良，美國、日本、俄羅斯等國都將這種傳動作為動力傳動中的主要形式之一廣泛使用。美國生產(chǎn)產(chǎn)品系列中心矩為 15～1320㎜；速比為 5～343000；最高傳動效率可達 97%。我國經(jīng)過 40 年的研究和發(fā)展，目前這種蝸桿的生產(chǎn)品種也十分可觀，最大中心矩可達到 1200㎜；最少齒數(shù)比為 5；蝸桿頭數(shù)達 6；最高傳動效率可達 94%。這種蝸桿傳動分為“ 原始型 ”和“修整型”兩種。 “原始型” 直廓環(huán)面蝸桿的螺旋齒面的形成為：一條與成形圓相切、位于蝸桿軸線平面內(nèi)的直線，在繞成形圓的圓心作等角速的旋轉運動的同時，又與成形圓一起圍繞蝸桿的軸線作等角速的旋轉運動，這條直線在空間形成的軌跡曲面，就是直廓環(huán)面蝸桿的齒面。由于蝸桿齒面的發(fā)生線是直線刀刃，蝸桿螺旋面是直線刀刃形成的不可展直紋面而不是由包絡產(chǎn)生的，難以實現(xiàn)磨削，這種蝸桿制造鋼筋工藝比較復雜，不易獲得高精度的傳動，這是直廓環(huán)面蝸桿傳動的主要缺點?！靶拚汀敝崩h(huán)面蝸桿螺旋面的形成，基本上與 “原始型”相同，不同之處在于加工時根據(jù)設計要求的修形曲線，將加工參數(shù)加以改變。一般常用的有：變位異速修形和變速比修形兩種工藝方法。變位異速修形方法就是在加工蝸桿時，刀具位置及固定傳動比不同于蝸桿副工作時的位置及速比。變速比修形方法則是加工時瞬時傳動比按一定規(guī)律變化。用修形加工方法加工的蝸桿與由修形滾刀加工成的蝸輪組成“修整型”直廓環(huán)面蝸桿傳動，消除了蝸輪齒面中部棱線接觸，不僅改善了裝配條件，減少了誤差敏感性，更重要的是：與“原始型” 蝸桿傳動比較，接觸區(qū)擴大，形成油膜條件好，包容齒數(shù)間載荷有平均作用，因而其承載能力、嚙合性能和傳動效率均較“原始型” 高。準平行嚙合線二次包絡環(huán)面蝸桿中蝸輪滾刀是可鏟背可磨削的，蝸輪齒面沒有脊線，運動不會產(chǎn)生干涉。工裝和理論相吻合。和同類蝸桿相比，它還具有以下幾個特點：1. 瞬時接觸線和相對運動速度方向夾角穩(wěn)定，且接近 90 度。72. 蝸輪齒面是用鏟背滾刀制造加工而成，因此蝸輪齒面接觸面大、質(zhì)量穩(wěn)定。3. 同時參加嚙合的蝸輪齒數(shù)多，一般可達 為蝸桿齒數(shù)） 。2(9Z4. 蝸輪齒面無脊線，傳遞運動時不會產(chǎn)生干涉。因此這種蝸桿傳動承載功率大，動壓油涵穩(wěn)定傳動、噪聲低、平衡溫度低等特征。由以上分析可以看出，雖然普通齒輪減速器具有效率高，工作可靠，壽命長，傳動比穩(wěn)定等優(yōu)點，但是不具備設計條件中重點要求的自鎖性，所以不能選用；故我選擇準平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器 [3]。2.4 本章小結本章主要說明了減速器的主要作用，發(fā)展趨勢，分類以及特點。重點介紹了齒輪減速器和蝸輪蝸桿減速器。通過分析比較齒輪減速器和蝸輪蝸桿減速器的特點，使我們了解到準平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器具有的其它減速器所不具備的很多優(yōu)點。第 3 章 電動機的選擇根據(jù)設計要求并結合以上分析，我們在設計中采用準平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器。具體設計方案是：選用的電動機輸出轉速是 940r/min，由凸緣聯(lián)軸器將電動機軸和準平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器的輸入軸相聯(lián)接，經(jīng)過減速器的減速，電動機輸出的轉速降為 18.8r/min，再有凸緣聯(lián)軸器將減速器的輸出軸與滾筒軸聯(lián)接，將減速器輸出軸的轉速傳給滾筒，滾筒轉動帶動繞在其上面的鋼絲繩旋轉，由鋼絲繩提起具有一定質(zhì)量的燈具。設計方案如圖 3.1 提升機設計結構方案所示。81 電動機 2 聯(lián)軸器 3 蝸輪蝸桿減速器 4 聯(lián)軸器 5 滾筒圖 3.1 提升機設計結構方案3.1 初選電動機類型和結構型式電動機是專門工廠批量生產(chǎn)的標準部件，設計時要根據(jù)工作機的工作特性、電源種類(交流或直流) 、工作條件(環(huán)境溫度、空間位置等)、載荷大小和性質(zhì)(變化性質(zhì)、過載情況等)、起動性能和起動、制動、正反轉的頻繁程度等條件來選擇電動機的類型、結構、容量(功率) 和轉速，并在產(chǎn)品目錄中選出其具體型號和尺寸。 電動機分交流電動機和直流電動機兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源，因為此，無特殊要求時均應選用三相交流電動機，其中以三相異步交流電動機應用最廣泛。根據(jù) 不同防護要求，電動機有開啟式、防護式、封閉自扇冷式和防爆式等不同的結構型式。 Y 系列三相籠型異步電動機是一般用途的全封閉自扇冷式電動機，由于其結構簡單、工作作可靠、價格低廉、維護方便，因此廣泛應用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械上，如金屬切削機床、運輸機、風機、攪拌機等。對于經(jīng)常起動，制動正反轉的機械，如起重、提升設備，要求電動機具有較小的轉動慣量和較大過載能力，應選用冶金及起重用三相異步電動機 YZ 型(籠型)或 YZR 型(繞線型)。電動機的容量(功率) 選擇的是否合適，對電動機的正常工作和經(jīng)濟性都有影響。9容量選得過小，不能保證工作機正常工作，或使電動機因超載而過早損壞；而容量選得過大，則電動機的價格高，能力又不能充分利用，而且由于電動機經(jīng)常不滿載運行，其效率和功率因數(shù)較低，增加電能消耗而造成能源的浪費。電動機的容量主要根據(jù)電動機運行時的發(fā)熱條件來決定 [4]。由以上的選擇經(jīng)驗和要求，我選用：三相交流電 Y 系列籠型三相異步交流電動機。3.2 電動機的容量1. 確定提升機所需的功率 P?由滾筒圓周力 和滾筒速度 v, 見公式（3.2） [2]FP'W=Fv/1000 （3.2）式中 (N)Gmg?m——提升重量，m=450kg，N4509.81F?s/6v?帶入數(shù)據(jù)得 = 0.826875 KW'wP2. 確定傳動裝置效率傳動裝置的效率由以下的要求：(1) 軸承效率均指一對軸承而言。(2) 同類型的幾對運動副或傳動副都要考慮其效率，不要漏掉。 (3) 蝸桿傳動的效率與蝸桿頭數(shù) z1 有關，應先初選頭數(shù)后，然后估計效率。此外，蝸桿傳動的效率中已包括了蝸桿軸上一對軸承的效率，因此在總效率的計算中蝸桿軸上軸承效率不再計入。各傳動機構和軸承的效率為：法蘭效率： 10.98??設計中，電動機與減速器相連的法蘭，相當于一個凸緣聯(lián)軸器一級環(huán)面蝸桿傳動效率: 7.02?10一對滾動軸承傳動效率： 30.98??凸緣聯(lián)軸器效率： 4—— 從電動機至工作機主動軸之間的總效率?故傳動裝置總效率：＝ ，2134??20.987.0.98.64??電動機的輸出功率 dP考慮傳動裝置的功率損耗，電動機輸出功率＝dPw?則： ＝ ＝ kwd0.826751.34?3.3 電動機的技術數(shù)據(jù)根據(jù)計算的功率可選定電動機額定功率，取同步轉速 1000 ，6 級minr選用 Y100L－6 三相異步電動機 [2],其主要參數(shù)如下電動機額定功率： =1.5kW； 0P電動機滿載轉速： =940 nir電 流 ： I=3.97A 電動機外形和安裝尺寸為： E=60mmH=100mmA=160mmB=140mmC=63mmK=12mmAB=205mmAD=180mmAC=105mmHD=245mm11AA=40mmBB=176mm3.4 本章小結 本章通過對電動機的介紹，說明了電動機的作用，分類及特點。并通過比較選定了三相交流電 Y 系列籠型三相異步交流電動機。通過計算確定了電動機的功率，進而選擇了電動機的型號，得到了電動機的主要參數(shù)。第 4 章 減速器部件的選擇計算4.1 蝸桿傳動設計計算4.1.1 傳動裝置的傳動比及動力參數(shù)計算1. 總傳動比及滾筒初定由于選定轉速比為： i＝50/112所以滾筒轉速 ＝940/50=18.8 n?minr從而，滾筒直徑： D＝ ＝ mm，圓整為 155 mm10v???90152.468.?2. 傳動裝置運動參數(shù)的計算 （1）各軸功率計算＝ = KW1P0?.5981.47??= KW2?23??2.470..（2）各軸轉速的計算n ＝940 ，1minrn ＝n ＝940/50=18.82滾 筒 i（3）各軸輸入扭矩的計算N·m1T1P.479501.93n0???N·m22.2.8綜合以上計算有表 4.1 各參數(shù)列表。表 4.1 各參數(shù)列表軸 名 功率 Kw 轉速 minr扭矩 N·m蝸桿軸 1.47 940 14.93蝸輪軸 0.97 18.8 492.744.1.2 選擇蝸桿、蝸輪材料1. 選擇蝸桿傳動的類型采用準平行環(huán)面蝸桿傳動.2. 選擇蝸桿、蝸輪材料，確定許用應力考慮蝸桿傳動中，傳遞的功率不大，速度只是中等，根據(jù) [2]表 5－2，蝸桿選用40Cr，因希望效率高些，耐磨性好故蝸桿螺旋齒面要求：調(diào)質(zhì) HB265 285.蝸輪選用:鑄錫磷青銅 ZQSn10-1，金屬模鑄造，為了節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用錫磷青銅制造，輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造，蝸輪材料的許用接觸應力13[ ] =190H?2/Nm蝸輪材料的許用彎曲應力[ ]=44 [2]F2/4.1.3 確定蝸桿頭數(shù) Z 及蝸輪齒數(shù) Z12選取 Z ＝1則 Z ＝Z ·i＝1×50 ＝502故取 Z ＝5024.1.4 驗算滾筒的速度實際傳動比 i＝50/1 工作機滾筒轉速 n ＝940/50=18.8滾 筒 minr鋼絲繩的提升速度 = 3.14×D×n/1000=3.14×155×18.8/1000=9.15m/minV?速度誤差 ％＝ ％＝1.67％1.5～3.5 >3.5～10 >10粘度值 240()s?>612 414～506 288～352 198～242ISO-VG 或GB-N 級 680 460 320 220由于蝸桿的滑動速度為 2m/s，所以潤滑油的粘度選為 4606.2 潤滑方式的選擇由于所設計減速器采用蝸桿下置式傳動，且轉速不高，故選擇浸油潤滑。蝸桿浸油深度 h1≥1個螺牙高，但不高于蝸桿軸軸承的最低滾動體的中心。潤滑時，傳動件的浸入油中的深度要適當，既要避免攪油損失過大，又保證充分的潤滑，油池應保持一定的深度和貯油量 [15]。6.3 本章小結本章說明了減速器潤滑及密封的重要性，介紹了潤滑油及潤滑方式的選擇方法。并對本次設計選擇了潤滑油粘度即 460，潤滑方式即浸油潤滑。40第 7 章 減速器的安裝使用及維護7.1 減速器的安裝1. 減速器輸入軸直接與原動機連接時，根據(jù)設計要求推薦采用凸緣聯(lián)軸器；減速器輸出軸與工作機聯(lián)接時，根據(jù)設計要求推薦采用凸緣聯(lián)軸器，聯(lián)軸器不得用錘擊裝在軸上． 2. 減速器應牢固地安裝在穩(wěn)定的水平基礎上，油槽的油應能排除，且冷卻空氣循環(huán)流暢。3. 減速器、原動機和工作機之間必須仔細對中，其誤差不得大于所用聯(lián)軸器的許用補償量．4. 減速器安裝好后用手轉動必須靈活，無卡死現(xiàn)象．蝸桿和蝸輪軸承的軸向間隙應符合技術要求規(guī)定．5. 安裝好的減速器在正式使用前，應進行空轉，部分額定載荷間歇運轉 1～3h后可正式運轉，運轉應平穩(wěn)、無沖擊、無異常振動和噪聲及漏油等現(xiàn)象 [16]。7.2 減速器的使用和維護7.2.1 減速器潤滑油的更換1. 減速器第一次使用時，當運轉 150~300h 后須更換潤滑油，在以后的使用中應定期檢查油的質(zhì)量．對于混入雜質(zhì)或變質(zhì)的油須及時更換。一般情況下，對于長期連續(xù)工作的減速器，每 500~1000h 必須換油一次．對于每天工作時間不超過 8h 的減速器，每 1200~3000h 換油一次．2. 減速器應加入與原來牌號相同的油．不得與不同牌號的油相互混用．牌號相同而粘度不同的油允許混合使用．3. 在換油過程中，蝸輪應使用與運轉時相同牌號的油清洗 (用煤油損害密封件，并影響潤滑油的性能） 。4. 工作中，當發(fā)現(xiàn)油溫超過 80 度或油池溫度超過 100 度及產(chǎn)生不正常的噪聲等現(xiàn)象時，應停止使用，檢查原因．如圍齒面膠合等原因所致，必須排除故障，更換潤滑油后，方可繼續(xù)運轉 [16]。7.2.2 減速器檢修 減速器應定期檢修．如發(fā)現(xiàn)擦傷、膠合及顯著磨損，必須采用有效措施制止或予41以排除．備件必須按標準制造，更新的備件必須經(jīng)過跑合和負荷試驗后才能正式使用。7.2.3 減速器維護 用戶應有合理的使用維護規(guī)章制度，對減速器的運轉情況和檢驗中發(fā)現(xiàn)的問題應作認真記錄．7.3 本章小結本章詳細說明了減速器的安裝，使用和維護，減速器使用一定時間以后應注意更換潤滑油，并應按照使用維護規(guī)章制度定期檢修與維護減速器，以保證減速器的正常可靠使用，并延長其使用壽命。42第 8 章 卷筒和鋼絲繩的選擇8.1 卷筒的選擇8.1.1 選擇提升機卷筒的原則是：鋼絲繩在卷筒上纏繞時，不會產(chǎn)生很大的彎曲應力，從而延長鋼絲繩的使用壽命?；谶@一點，對卷筒直徑 D 和鋼絲繩直徑 d 的比值做了如下的規(guī)定：D/d>80根據(jù)計算選擇卷筒的直徑 [17]。8.1.2 卷筒的寬度 B 應能容納以下幾部分鋼絲繩：1．提升高度 H2．鋼絲繩試驗長度3．為減少鋼絲繩在滾筒固定處的張力所留的三圈摩擦圈。4．當鋼絲繩做雙層纏繞時，每兩個要錯動 1/4 圈，根據(jù)鋼絲繩使用年限，一般取錯繩圈數(shù) n=2 到 4 圈 [18]。所以卷筒寬度應滿足公式(8.1)的要求：(8.1)）（）（ ??????dnDHBCP30式中—繩圈之間的間隙?—卷筒平均纏繞直徑CPD8.1.3 提升機最大靜張力及最大靜張力差的驗算為了保證提升機有足夠的強度，還必須驗算所選提升機的最大靜張力 T（它影響卷筒的強度和主軸的強度）及最大靜張力差 （它影響主軸的強度）應使之滿足如T?下公式（8.2）： （8.2）pHQ???式中 Q—次提升量（公斤）Q”—容器自重（公斤）43P —每米鋼絲繩重量（公斤/米） 根據(jù)使用和設計要求，在設計中我選用的卷筒結構如圖 8.1 所示：圖 8.1 卷筒T 和 可由提升機產(chǎn)品規(guī)格表中查得。如果驗算不通過，則須重設計提升機。?卷筒的作用主要是通過聯(lián)軸器和減速機相連，把減速機傳遞給它的轉速轉化成繞在它上面的鋼絲繩的線速度。卷筒主要有卷筒，卷筒端蓋組成，使用中根據(jù)所提升燈具的重量不同而選擇不同型號的卷筒 [19]。8.2 卷筒端蓋的選擇卷筒端蓋的結構如圖 8.2：44圖 8.2 卷筒端蓋8.3 鋼絲繩的選擇鋼絲繩和卷筒相連，將卷筒的轉速轉化為線速度，下端和燈具相連，是直接提起燈具的設備，在設計中要充分考慮安全性。根據(jù)設計要求和所選的卷筒并考慮安全性，在設計中選用截面直徑為 4mm 的鋼絲繩 [20]。8.4 本章小結本章主要通過計算設計了卷筒的結構，并選擇了卷筒端蓋的結構，確定了鋼絲繩的直徑。從而完成了本次設計中所有部件的選擇及校核。45結　　論在這次設計中，我根據(jù)自己所掌握的知識，根據(jù)設計要求對提升機中最關鍵的部分減速器的結構尺寸和運動參數(shù)以及潤滑密封做了比較合理的設計計算。并且合理的設計了卷筒和支架，使其能夠安全可靠的工作。為了對提升機有一個更全面的認識，還介紹了提升機的安全性能，使用維護等方面的內(nèi)容。設計中我通過查閱大量資料，選擇了平面二次包絡環(huán)面蝸桿這種傳動方式，因為這種蝸桿傳動具有承載功率大，噪聲低、平衡溫度低、效率高，工作可靠，壽命長，傳動比穩(wěn)定等優(yōu)點，重點是具有設計要求的自鎖性，所以采用這種傳動極大的提高了傳動的性能和工作效率。由于提升機工作中發(fā)熱較大，在今后的設計中應在蝸桿軸上裝有風扇，在箱體上裝有水平方向散熱片。46參考文獻[1]程乃士.減速器和變速器設計與選用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006. 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在此，我再次向所有在該設計中，向我們提供幫助的老師，同學致以最衷心的謝意。黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計目　　錄摘 要 ..................................................................ⅠABSTRACT ..............................................................Ⅱ第 1 章 緒論 ............................................................11.1 本文的研究目的及主要內(nèi)容 ...........................................11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .....................................................21.3 提升機主要技術參數(shù) .................................................21.3.1 設計條件 .......................................................21.3.2 設計要求 .......................................................31.4 設計的意義 .........................................................3第 2 章 減速器的作用及特點 ...........................................42.1 減速器的作用 .......................................................42.2 齒輪減速器的特點 ...................................................42.3 蝸桿減速器的特點 ...................................................52.4 本章小結 ...........................................................6第 3 章 電動機的選擇 ..................................................73.1 初選電動機類型和結構型式 ...........................................73.2 電動機的容量 .......................................................83.3 電動機的技術數(shù)據(jù) ...................................................93.4 本章小結 ..........................................................10第 4 章 減速器部件的選擇計算 ........................................114.1 蝸桿傳動設計計算 ..................................................114.1.1 傳動裝置的傳動比及動力參數(shù)計算 ................................114.1.2 選擇蝸桿、蝸輪材料 ............................................124.1.3 確定蝸桿頭數(shù)及蝸輪齒數(shù) ........................................124.1.4 驗算滾筒的速度 ................................................12黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計4.1.5 確定蝸桿蝸輪中心距 A...........................................124.1.6 蝸桿傳動幾何參數(shù)設計 ...........................................134.2 軸的結構設計 ......................................................164.2.1 蝸桿軸的設計 ..................................................164.2.2 蝸輪軸的設計 ..................................................184.3 箱體的結構設計 ....................................................204.4 減速器的附件 ......................................................214.5 本章小結 ..........................................................24第 5 章 減速器各部件的校核計算 ......................................255.1 環(huán)面蝸輪蝸桿的校核計算 ............................................255.2 軸的校核 ..........................................................275.2.1 蝸桿軸的強度校核 ..............................................275.2.2 蝸輪軸的強度校核 ..............................................295.3 滾動軸承的選擇及校核 ..............................................325.3.1 蝸桿軸滾動軸承的選擇及校核 ....................................325.3.2 蝸輪軸上軸承的校核 ............................................345.4 鍵聯(lián)接的強度校核 ..................................................365.5 本章小結 ..........................................................37第 6 章 減速器的潤滑和密封 ..........................................386.1 潤滑油選擇 ........................................................386.2 潤滑方式的選擇 ....................................................386.3 本章小結 ..........................................................38第 7 章 減速器的安裝使用及維護 ......................................397.1 減速器的安裝 ......................................................397.2 減速器的使用和維護 ................................................397.2.1 減速器潤滑油的更換 ............................................397.2.2 減速器檢修 ....................................................397.2.3 減速器維護 ....................................................407.3 本章小結 ..........................................................40第 8 章 卷筒和鋼絲繩的選擇 ..........................................41黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計8.1 卷筒的選擇 ........................................................418.1.1 選擇提升機卷筒的原則是： ......................................418.1.2 卷筒的寬度 B 應能容納以下幾部分鋼絲繩： ........................418.1.3 提升機最大靜張力及最大靜張力差的驗算 ..........................418.2 卷筒端蓋的選擇 ....................................................428.3 鋼絲繩的選擇 ......................................................438.4 本章小結 ..........................................................43結論 ...................................................................44參考文獻 ..............................................................45致謝 ...................................................................46