【文章內容簡介】 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，因而能實現大的傳動比。在動力傳動中，一般傳動比 I=580。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 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。 根據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)內表面的一部分，蝸桿軸線平面內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 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 表產品是美國 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 ～ 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。美國生產產品系列中心矩為 15～ 1320 ㎜；速比為 5～ 343000；最高傳動效率可達 97%。我國經過 40 年的研究和發(fā)展，目前這種蝸桿的生產 品種也十分可觀，最大中心矩可達到 1200 ㎜；最少齒數比為 5；蝸桿頭數達 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生的，難以實現磨削，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。 “修整型 ”直廓環(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設計要求的修形曲線，將加工參數加以改變。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。 2. 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、質量穩(wěn)定。 3. 同時參加嚙合的蝸輪齒數多，一般可達 2 2(9Z Z 為蝸桿齒數）。 4. 蝸輪齒面無脊線，傳遞運動時不會產生干涉。 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 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 擇準平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器 [3]。 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接，經過減速器的減速，電動機輸出的轉速降為 ，再有凸緣聯軸器將減速器的輸出軸與滾筒軸聯接，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量的燈具。設計方案如圖 提升機設計結構方案所示 。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 1 電動機 2 聯軸器 3 蝸輪蝸桿減速器 4 聯軸器 5 滾筒 圖 提升機設計結構方案 初選電動機類型和結構型式 電動機是專門工廠批量生產的標準部件，設計時要根據工作機的工作特性、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 (變化性質、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 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濟性都有影響。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，而且由于電動機經常不滿載運行，其效率和功率因數較低，增加電能消耗而造成能源的浪費。電動機的容量主要根據電動機運行時的發(fā)熱條件來決定 [4]。 由以上的選擇 經驗和要求，我選用：三相交流電 Y 系列籠型三相異步交流電動機。 電動機的容量 1. 確定提升機所需的功率 P? 由滾筒圓周力 F 和滾筒速度 v, 見 公式（ ） [2] P39。W=Fv/1000 （ ） 式 中 F G mg?? (N) m—— 提升重 量， m=450kg， 450 4410F ? ? ?N 9 5 /60v m s?? s 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 帶入數據得 39。wP = KW 2. 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 z1有關，應先初選頭數后， 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： 1 ?? 設計中，電動機與減速器相連的法蘭，相當于一個 凸緣聯軸器 一級環(huán)面蝸桿傳動效率 : ?? 一對滾動軸承傳動效率： 3 ?? 凸緣聯軸器效率： ?? ? —— 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： 21 2 3 4? ????? ＝ 20 .9 8 0 .7 0 .9 8 0 .9 8 0 .6 4 6? ? ? ?， 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 dP ＝ wP? 則： dP ＝ wP?＝ ? kw 電動機的技術數據 根據計算的功率可選定電動機額定功率，取同步轉速 1000 minr ， 6 級 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 選用 Y100L－ 6 三相異步電動機 [2],其主要參數如下 電動機額定功率： 0P =； 電動機滿載轉速： n =940 minr 電 流 ： I= 電動機外形和安裝尺寸為： E=60mm H=100mm A=160mm B=140mm C=63mm K=12mm AB=205mm AD=180mm AC=105mm HD=245mm AA=40mm BB=176mm 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。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 第 4 章 減速器部件的選擇計算 蝸桿傳動設計計算 傳動裝置的傳動比及動力參數計算 1. 總傳動比及滾筒初定 由于選定轉速比為： i＝ 50/1 所以滾筒轉速 n?＝ 940/50= minr 從而，滾筒直徑： D＝ 1000vn???＝ 9 10 00 15 618 .8? ??? mm， 圓整為 155 mm 2. 傳動裝置運動參數的計算 （ 1）各軸功率計算 1P ＝ 0P 1? = ??KW 21PP? 2? 23? = ? ?21 .4 7 0 .7 0 .9 8 0 .9 7? ? ?KW （ 2）各軸轉速的計算 n1 ＝ 940 minr ， n2 ＝ n滾筒 ＝ 940/50= minr （ 3）各軸輸入扭矩的計算 1T 11P 1 . 4 79 5 5 0 9 5 5 0 1 4 . 9 3n 9 4 0? ? ? ? ?Nm 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 12 2T 22P 0 . 9 79 5 5 0 9 5 5 0 4 9 2 . 7 4n 1 8 . 8? ? ? ? ?Nm 綜合以上計算有表 各參數列表。 表 各參數列表 軸 名 功率 Kw 轉速 minr 扭矩 Nm 蝸桿軸 940 蝸輪軸 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 [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：調質 HB265 青銅 ZQSn101，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 [ H? ] =190 2/N mm 蝸輪材料的許用彎曲應力 [ F? ]=44 2/N mm [2] 確定蝸桿頭數 Z1 及蝸輪齒數 Z2 選取 Z1 ＝ 1 則 Z2 ＝ Z1 i ＝ 150＝ 50 故取 Z2 ＝ 50 驗算滾筒的速度 實際傳動比 i＝ 50/1 工作機滾筒轉速 n滾筒 ＝ 940/50= minr 鋼絲繩的