【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 兩軸交錯(cuò)的夾角可為任意值，常用的為 90 度，這種傳動(dòng)由于具有下述特點(diǎn)，故應(yīng)用頗為廣泛。 1. 當(dāng)使用單 頭蝸桿時(shí)，蝸桿旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過(guò)了一個(gè)齒距，因而能實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比。在動(dòng)力傳動(dòng)中，一般傳動(dòng)比 I=580。在分度機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)中，傳動(dòng)比可達(dá) 300；若只傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá) 1000。由于傳動(dòng)比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。 2. 在蝸桿傳動(dòng)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(jìn)入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時(shí)嚙合的齒對(duì)又較多，故沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。 3. 當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動(dòng)更具有自鎖性。 4. 蝸桿傳動(dòng)與螺旋齒輪傳動(dòng)相似，在嚙合處有相對(duì)滑動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)速 度很大，工作條件不夠良好時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的磨擦和磨損，從而引起過(guò)分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。因此磨損較大，效率低；當(dāng)蝸桿傳動(dòng)具有自鎖性時(shí)，效率僅為 左右。同時(shí)由于摩擦與磨損嚴(yán)重，常需耗用有色金屬制造蝸輪，以便與鋼制的蝸桿配對(duì)組合成減磨性良好的滑動(dòng)摩擦劑。 根據(jù)蝸桿分度曲面的形狀，蝸桿傳動(dòng)可以分成三大類：圓柱蝸桿傳動(dòng)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)、錐蝸桿傳動(dòng)。 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(dòng)稱為直廓環(huán)面蝸桿傳動(dòng)，俗稱 “球面蝸輪傳動(dòng) ”。它始于 1921 年的美國(guó)造船業(yè)，其代 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 表產(chǎn)品是美國(guó) CONE DRIVE， 50 年代起在我國(guó)得到推廣應(yīng)用。與普通圓柱蝸桿傳動(dòng)相比，這種蝸桿同時(shí)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(dǎo)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(yīng)于小中心矩，大值適應(yīng)于大中心矩）。在傳遞同樣功率時(shí)，中心矩可縮小 20%40%。由于性能優(yōu)良，美國(guó)、日本、俄羅斯等國(guó)都將這種傳動(dòng)作為動(dòng)力傳動(dòng)中的主要形式之一廣泛使用。美國(guó)生產(chǎn)產(chǎn)品系列中心矩為 15～ 1320 ㎜；速比為 5～ 343000；最高傳動(dòng)效率可達(dá) 97%。我國(guó)經(jīng)過(guò) 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(dá)到 1200 ㎜；最少齒數(shù)比為 5；蝸桿頭數(shù)達(dá) 6；最高傳動(dòng)效率可達(dá) 94%。這種蝸桿傳動(dòng)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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，又與成形圓一起圍繞蝸桿的軸線作等角速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，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(luò)產(chǎn)生的，難以實(shí)現(xiàn)磨削，這種蝸桿制造鋼筋工藝比較復(fù)雜，不易獲 得高精度的傳動(dòng)，這是直廓環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)。 “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(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)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(shí)，刀具位置及固定傳動(dòng)比不同于蝸桿副工作時(shí)的位置及速比。變速比修形方法則是加工時(shí)瞬時(shí)傳動(dòng)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(dòng)，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(dòng)比較，接觸區(qū)擴(kuò)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(dòng)效率均較 “原始型 ”高。 準(zhǔn)平行嚙合線二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿中蝸輪滾刀是可鏟背可磨削的，蝸輪齒面沒(méi)有脊線，運(yùn)動(dòng)不會(huì)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(gè)特點(diǎn)： 1. 瞬時(shí)接觸線和相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(zhì)量穩(wěn)定。 3. 同時(shí)參加嚙合的蝸輪齒數(shù)多，一般可達(dá) 2 2(9Z Z 為蝸桿齒數(shù)）。 4. 蝸輪齒面無(wú)脊線，傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生干涉。 因此這種蝸桿傳動(dòng)承載功率大，動(dòng)壓油涵穩(wěn)定傳動(dòng)、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(zhǎng)，傳動(dòng)比穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是不具備設(shè)計(jì)條件中重點(diǎn)要求的自鎖性，所以不能選用；故我選 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 擇準(zhǔn)平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器 [3]。 本章小結(jié) 本章主要說(shuō)明了減速器的主要作用，發(fā)展趨勢(shì)，分類以及特點(diǎn)。重點(diǎn)介紹了齒輪減速器和蝸輪蝸桿減速器。通過(guò)分析比較齒輪減速器和蝸輪蝸桿減速器的特點(diǎn)，使我們了解到準(zhǔn)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(diǎn)。 第 3 章 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求并結(jié)合以上分析，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用準(zhǔn)平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器。 具體設(shè)計(jì)方案是：選用的電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速是 940r/min，由凸緣聯(lián)軸器將電動(dòng)機(jī)軸和準(zhǔn)平行嚙合線環(huán)面蝸桿減速器的輸入軸相聯(lián)接，經(jīng)過(guò)減速器的減速，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速降為 ，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(zhuǎn)速傳給滾筒，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)繞在其上面的鋼絲繩旋轉(zhuǎn)，由鋼絲繩提起具有一定質(zhì)量的燈具。設(shè)計(jì)方案如圖 提升機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案所示 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 1 電動(dòng)機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 蝸輪蝸桿減速器 4 聯(lián)軸器 5 滾筒 圖 提升機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案 初選電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式 電動(dòng)機(jī)是專門(mén)工廠批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)部件，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)工作機(jī)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(guò)載情況等 )、起動(dòng)性能和起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)的頻繁程度等條件來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)、容量 (功率 )和轉(zhuǎn)速，并在產(chǎn)品 目錄中選出其具體型號(hào)和尺寸。 電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源，因?yàn)榇?，無(wú)特殊要求時(shí)均應(yīng)選用三相交流電動(dòng)機(jī)，其中以三相異步交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛。根據(jù) 不同防護(hù)要求，電動(dòng)機(jī)有開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉自扇冷式和防爆式等不同的結(jié)構(gòu)型式。 Y 系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式電動(dòng)機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作作可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，因此廣泛應(yīng)用于不易燃、不易爆、無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如金屬切削機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)、風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)等。對(duì)于經(jīng)常起動(dòng) ，制動(dòng)正反轉(zhuǎn)的機(jī)械，如起重、提升設(shè)備，要求電動(dòng)機(jī)具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大過(guò)載能力，應(yīng)選用冶金及起重用三相異步電動(dòng)機(jī) YZ 型 (籠型 )或 YZR 型 (繞線型 )。 電動(dòng)機(jī)的容量 (功率 )選擇的是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。容量選得過(guò)小，不能保證工作機(jī)正常工作，或使電動(dòng)機(jī)因超載而過(guò)早損壞；而容量選得過(guò)大，則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能力又不能充分利用，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不滿載運(yùn)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(fèi)。電動(dòng)機(jī)的容量主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件來(lái)決定 [4]。 由以上的選擇 經(jīng)驗(yàn)和要求，我選用：三相交流電 Y 系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)的容量 1. 確定提升機(jī)所需的功率 P? 由滾筒圓周力 F 和滾筒速度 v, 見(jiàn) 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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 帶入數(shù)據(jù)得 39。wP = KW 2. 確定傳動(dòng)裝置效率 傳動(dòng)裝置的效率由以下的要求： (1) 軸承效率均指一對(duì)軸承而言。 (2) 同類型的幾對(duì)運(yùn)動(dòng)副或傳動(dòng)副都要考慮其效率，不要漏掉。 (3) 蝸桿傳動(dòng)的效率與蝸桿頭數(shù) z1有關(guān)，應(yīng)先初選頭數(shù)后， 然后估計(jì)效率。 此外，蝸桿傳動(dòng)的效率中已包括了蝸桿軸上一對(duì)軸承的效率，因此在總效率的計(jì)算中蝸桿軸上軸承效率不再計(jì)入。 各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承的效率為： 法蘭效率： 1 ?? 設(shè)計(jì)中，電動(dòng)機(jī)與減速器相連的法蘭，相當(dāng)于一個(gè) 凸緣聯(lián)軸器 一級(jí)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)效率 : ?? 一對(duì)滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率： 3 ?? 凸緣聯(lián)軸器效率： ?? ? —— 從電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)主動(dòng)軸之間的總效率 故傳動(dòng)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(dòng)機(jī)的輸出功率 dP 考慮傳動(dòng)裝置的功率損耗，電動(dòng)機(jī)輸出功率 dP ＝ wP? 則： dP ＝ wP?＝ ? kw 電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù) 根據(jù)計(jì)算的功率可選定電動(dòng)機(jī)額定功率，取同步轉(zhuǎn)速 1000 minr ， 6 級(jí) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 選用 Y100L－ 6 三相異步電動(dòng)機(jī) [2],其主要參數(shù)如下 電動(dòng)機(jī)額定功率： 0P =； 電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速： n =940 minr 電 流 ： I= 電動(dòng)機(jī)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(jié) 本章通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的介紹，說(shuō)明了電動(dòng)機(jī)的作用，分類及特點(diǎn)。并通過(guò)比較選定了三相交流電 Y 系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)。通過(guò)計(jì)算確定了電動(dòng)機(jī)的功率，進(jìn)而選擇了電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，得到了電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 4 章 減速器部件的選擇計(jì)算 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1. 總傳動(dòng)比及滾筒初定 由于選定轉(zhuǎn)速比為： i＝ 50/1 所以滾筒轉(zhuǎn)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(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 （ 1）各軸功率計(jì)算 1P ＝ 0P 1? = ??KW 21PP? 2? 23? = ? ?21 .4 7 0 .7 0 .9 8 0 .9 7? ? ?KW （ 2）各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 n1 ＝ 940 minr ， n2 ＝ n滾筒 ＝ 940/50= minr （ 3）各軸輸入扭矩的計(jì)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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jì)算有表 各參數(shù)列表。 表 各參數(shù)列表 軸 名 功率 Kw 轉(zhuǎn)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(dòng)的類型 采用準(zhǔn)平行環(huán)面蝸桿傳動(dòng) . 2. 選擇蝸桿、蝸輪材料，確定許用應(yīng)力 考慮蝸桿傳動(dòng)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 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(yīng)力 [ H? ] =190 2/N mm 蝸輪材料的許用彎曲應(yīng)力 [ F? ]=44 2/N mm [2] 確定蝸桿頭數(shù) Z1 及蝸輪齒數(shù) Z2 選取 Z1 ＝ 1 則 Z2 ＝ Z1 i ＝ 150＝ 50 故取 Z2 ＝ 50 驗(yàn)算滾筒的速度 實(shí)際傳動(dòng)比 i＝ 50/1 工作機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速 n滾筒 ＝ 940/50= minr 鋼絲繩的