ProE蝸輪蝸桿減速器設(shè)計自動門傳動(DOC)

1、湘潭大學(xué)自動門傳動裝置設(shè)計課程設(shè)計說明書李榮華2015/1/15湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院參考文獻(xiàn)：13目錄1自動門及蝸輪蝸桿傳動簡介 .12.總體方案確定 .13.原動機(jī)類型的選擇和參數(shù)的計算 .23.1已知參數(shù) .23.1傳動比的計算： .23.2電動機(jī)的選擇 .23.2運(yùn)動參數(shù)計算 .34.蝸桿渦輪傳動強(qiáng)度計算 .34.1選擇蝸桿傳動類型 .34.2選擇材料 .34.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 .44.4蝸桿渦輪的主要參數(shù) .54.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .64.6驗算效率 .74.7輸出軸功率及轉(zhuǎn)矩 .74.8主要設(shè)計結(jié)論及建模 .75.蝸輪軸的尺寸設(shè)計與校核 .86.1初步估算軸的最小直徑（

2、與聯(lián)軸器連接部分的直徑） .86.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .96.3軸的校核計算 .96.減速器的潤滑 .117.課程設(shè)計體會 .11湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院11. 自動門及蝸輪蝸桿傳動簡介此次設(shè)計的是一種直線移動的自動門，采用單級蝸輪蝸桿減速器傳動，通過 渦輪輸出軸驅(qū)動安裝在門上的摩擦輪轉(zhuǎn)動，帶動門直線運(yùn)動。蝸輪蝸桿減速器是一種動力傳動機(jī)構(gòu)，且可將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的 回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。幾乎在各式機(jī)械的傳動系統(tǒng)中都可以見到它 的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機(jī)車，建筑用的重型機(jī)械，機(jī)械工業(yè)所用 的加工機(jī)械及自動化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活中常見的家電，鐘表等等。本設(shè)計 采用Pro/E及Auto

3、CAD軟件。2. 總體方案確定根據(jù)要求設(shè)計單級蝸桿減速器，傳動路線如下圖1所示：電機(jī)一一連軸器 蝸輪蝸桿減速器一一連軸器一一摩擦輪。采用蝸桿下置式結(jié)構(gòu)，嚙合處的 冷卻和潤滑均較好。蝸輪在蝸輪軸上分別利用平鍵和套筒作周向和軸向固定， 蝸桿及蝸輪軸均采用調(diào)心滾子軸承，可承受較大徑向載荷和少量軸向載荷的復(fù) 合作用，為防止軸外伸段箱內(nèi)潤滑油漏失以及外界灰塵，異物侵入箱內(nèi)，在軸 承蓋中裝有密封元件。減速器的結(jié)構(gòu)包括電動機(jī)、蝸輪蝸桿傳動裝置、蝸輪軸、 箱體、滾動軸承、檢查孔與定位銷等附件、以及其他標(biāo)準(zhǔn)件等。Figure 1自動門啟閉傳動機(jī)構(gòu)布置湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院23. 原動機(jī)類型的選擇和參數(shù)的計算3.1

4、 已知參數(shù)電動機(jī)功率：R=0.75w電動機(jī)轉(zhuǎn)速：m =910r/min大門單邊長度：丨=2.2m啟閉運(yùn)行時間：t =15s3.1 傳動比的計算:根據(jù)已知條件，易求得摩檫輪線速度:v20.15m / st 15預(yù)設(shè)摩檫輪半徑為 r=50mm,則渦輪輸出軸的角速度為v 0.15 2rad / s = 3rad / sr 0.05即渦輪輸出軸角速度為國3n2二 606028.7r /min2 兀2 兀蝸桿的轉(zhuǎn)速（即電動機(jī)的轉(zhuǎn)速）m =910r/min，則蝸輪蝸桿的傳動比為圓整后取 i =323.2 電動機(jī)的選擇根據(jù)要求及自動門的工作環(huán)境，選用丫系列封閉式籠型三相異步電動機(jī)Y90S-6，電動機(jī)額定功率

5、為0.75w，轉(zhuǎn)速910r/min，能防止灰塵、鐵屑等進(jìn)入 電動機(jī)內(nèi)及防止任何方向的濺水對電動機(jī)的影響。3.2 運(yùn)動參數(shù)計算1）蝸桿軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩蝸桿軸的輸入功率 P1 即電動機(jī)的輸出功率R=0.75kw；蝸桿軸的轉(zhuǎn)速m =910r/minn1910n2 28.7= 31.7湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院3則蝸桿軸的轉(zhuǎn)矩為R0.75 = 95509550 N m = 7.87N mm9102）蝸輪軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩先大概估算蝸輪蝸桿的傳動效率為12=0.8，則渦輪軸的輸入功率為R = R *口12= 0.75匯0.8 = 0.6kw渦輪軸的轉(zhuǎn)速為m 910n2r / min = 28.4

6、r / mini 32渦輪軸的轉(zhuǎn)矩為F20.6T2=9550 =9550N mm = 199652 N -mmn228.44. 蝸桿渦輪傳動強(qiáng)度計算4.1 選擇蝸桿傳動類型本機(jī)構(gòu)載荷較小，速度較低，精度要求不高，且力求加工簡單，經(jīng)濟(jì)性高，故故選用阿基米德圓柱蝸桿閉式傳動。4.2 選擇材料1）蝸桿考慮到本蝸桿傳動功率不大，速度較低，故蝸桿選用45鋼，因希望耐磨性好些，所以蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為4555HRC。2）渦輪考慮到本渦輪蝸桿傳動滑動速度不高（vs蘭2m/s）,對效率要求較低，渦 輪采用灰鑄鐵HT150，為防止變形，進(jìn)行時效處理。4.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計由于蝸輪齒數(shù)較少（Z0.

7、83=0.6225kw輸出軸轉(zhuǎn)矩為T2=9.55 106匕=9.55 106 0.6225=2.08 105N -mmP28.4壽命系數(shù)為KFN= 0.48-(0.95 0.96)tantan( - )湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院104.8 主要設(shè)計結(jié)論及建模蝸輪蝸桿模數(shù)為 m = 3.15mm，蝸桿直徑d35.5mm，頭數(shù) Z = 2，渦輪齒湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院11數(shù) Z =64。蝸桿材料用45鋼，齒面淬火；渦輪材料灰鑄鐵HT150，砂模鑄造Pro/E建模蝸桿如圖Figure 2：Pro/E建模渦輪，如圖Figure 35. 蝸輪軸的尺寸設(shè)計與校核6.1 初步估算軸的最小直徑（與聯(lián)軸器連接部分的直徑

8、）初步估算軸最小直徑公式為根據(jù)軸材料為45鋼，查表取A =110，則最小軸徑為d2min沁沁3P2mm n2其中,95500000.2TFigure 2蝸桿Figure 3湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院12又因軸上有鍵槽所以d2增大7%,取d2=31mm2min-1100.6225 28.4mm二28.8mm湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院13根據(jù)輸出軸結(jié)構(gòu)設(shè)計，顯然軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處的直徑。為了使 所設(shè)計的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要同時選取聯(lián)軸器的型號。聯(lián)軸 器的計算轉(zhuǎn)矩為Tca =KAT2其中KA為工作情況系數(shù)，查表可取 心=1.3，則5Tea=1.1 2.07 10 N _mm = 209N

9、_m查手冊選用YL8型凸緣聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 250N，半聯(lián)軸器的孔徑 為 32mm，取此處軸徑為 32mm，半聯(lián)軸器的長度L =60mm （J型，無沉孔的 短圓柱型軸孔）。6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計蝸輪軸的材料為45鋼并調(diào)質(zhì)，且蝸輪軸上裝有滾動軸承，蝸輪，軸套，密圭寸圈、鍵等，最終設(shè)計的渦輪輸出軸軸如下圖Figure 4所示。Figure 4渦輪輸岀軸與聯(lián)軸器連接鍵為普通平鍵GB/T10961979A型鍵10X8X20;與渦輪連接鍵為普通平鍵GB/T10961979A型鍵12X8X28;圓角半徑均為1.6mm。6.3 軸的校核計算計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果轉(zhuǎn)矩 T1=1194247 N *mm湘潭

10、大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院14圓周力_ 2 94247=31846.6Ntd175F=31846.6N徑向力Fq = Fttan Y =31846.6x tan4.57=2547.5NB =2547.5N軸向力F y =Fttanat=31846.6xtan 20 oFr=11591.2N計算支承反力FR1(Faxd2+ Ft6000120)2=1334.6N/141FR1=1334.6N318466漢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合成彎矩M

11、 =JM XY+ MXZ軸受轉(zhuǎn)矩TT=T1=1194247NmmT=1194247Nmm許用應(yīng)力值北=60Mpa。0訂=1025Mpa應(yīng)力校正系數(shù)aa=Jb/Q0b =60/1025 = 0.59a=0.59當(dāng)量彎矩蝸輪段軸中間截面M3=7M2+(aT)2=J542351.22+(0.59勺194274)2MIII= 889177.4NmmR2湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院15=889177.4Nmm軸承段軸中間截面處M2=J419283.22+(0.59 燈 194274)2=819933NmmMIJJ=819933Nmm軸徑校核丄JM 33 889177.4dIII=31-= J-= 52乞85mm

12、i0.1bfv 0.1漢60驗算結(jié)果在設(shè)計范圍之內(nèi)，設(shè)計合格| M2819933d II =3-=吾-=51.5蘭75mmV0.1jb 0.V：606. 減速器的潤滑減速器內(nèi)部的傳動零件和軸承都需要有良好的潤滑，這樣不僅可以減小摩 擦損失，提高傳動效率，還可以防止銹蝕、降低噪聲。本減速器采用蝸桿下置式，所以蝸桿采用浸油潤滑，蝸桿浸油深度h大于等于1個蝸桿螺牙高，但不高于蝸桿軸軸承最低滾動中心。蝸桿軸承采用脂潤滑，為防止箱內(nèi)的潤滑油進(jìn)入軸承而使?jié)櫥♂尪髯?，常在軸承內(nèi)側(cè)加擋油盤。7. 課程設(shè)計體會這次畢業(yè)設(shè)計我的主要任務(wù)是基于Pro/E的蝸輪蝸桿減速器設(shè)計。這與以 前的課程設(shè)計有很大的不同。

13、這可以說是全新的來學(xué)習(xí)一門知識，因為它不再 是零件的乃至機(jī)器的設(shè)計。而是一種全新的設(shè)計理念的分析與利用。通過本次設(shè)計使我對Pro/E有了更深的理解和認(rèn)識。但是在設(shè)計過程中我 也遇到了很多的困難，首先是Pro/E分析方面知識的匱乏，許多理論知識是以 前沒有接觸過的，這讓我學(xué)習(xí)起來有很大的難度。其次由于理論理解的不夠深 刻致使在實際運(yùn)用中出現(xiàn)用錯等情況。但是在連老師的殷勤指導(dǎo)和孜孜不倦的 講解下，我不但對理論知識有了更深的理解也在運(yùn)用方面更加得心應(yīng)手。湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院16在設(shè)計的過程中，讓我了解了設(shè)計方法對我們學(xué)習(xí)的重要性，同時也發(fā)現(xiàn) 了自己的很多不足之處。僅僅了解書本上的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有結(jié)合自己 的實際情況運(yùn)用于實踐，這樣才能更深地了解和學(xué)習(xí)好知識。我們要在工作中 不斷的積累經(jīng)驗，學(xué)會用自己的知識解決實際問題。同時我們要不斷地向別人 學(xué)習(xí)，尤其要多想老師請教，他們可以讓我們少走很多的彎路，同時也讓我們 知道很多優(yōu)秀的設(shè)計方法和與眾不同的設(shè)計理念。湘潭大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院17參考文獻(xiàn)：1濮良貴.機(jī)械設(shè)計.北京：高等教育出版社，2013.5；2任金泉.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計M.西安：西安交通大學(xué)出版社，2003；3張鄂.現(xiàn)代設(shè)計理論與方法M