【正文】 無(wú)凝露）空氣避免陽(yáng)光直射，避免腐蝕氣體、易燃?xì)怏w、油霧或灰塵高程/振動(dòng)振動(dòng)加速度49m/s2(5G)重量[kg]Metronix 是韓國(guó)第一品牌伺服電機(jī)和編碼器，是韓國(guó)最大伺服電機(jī)制造商，融合了日系與歐系伺服電機(jī)的性能特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于歐美制造業(yè)，在韓國(guó)電機(jī)行業(yè)處于領(lǐng)導(dǎo)地位。 ㎡ 104][gf 圖24 傳動(dòng)原理圖 電動(dòng)機(jī)的選擇由上可知減速器的輸入功率：；轉(zhuǎn)速：由減速器的要求，選用交流伺服電機(jī)，所以選用韓國(guó)邁克彼恩Mecapion 品牌的交流伺服電機(jī)。其中有齒輪傳動(dòng)在高速級(jí)和蝸桿傳動(dòng)在高速級(jí)，前者結(jié)構(gòu)緊湊，而后者傳動(dòng)效率高。對(duì)5種蝸桿傳動(dòng)在相同條件時(shí)的機(jī)械功率對(duì)比見(jiàn)圖23，速度i=40，中心距a=100～500mm，輸入轉(zhuǎn)速n=1500r/min。節(jié)省能量平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速器具有效率高、節(jié)能等特點(diǎn)，尤其在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)特別顯著。高質(zhì)量的材質(zhì)及熱處理方法平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速器中的蝸桿是經(jīng)高質(zhì)量的鉻鉬鋼離子氮化處理，齒面硬度高(HRC50)，表面粗糙度等級(jí)提高(Ra)，蝸輪是離心鑄造磷錫青銅，因此可獲得高的可靠性和大的載荷量。其加工工藝過(guò)程與成形原理完全一致，能夠可靠地保證制造精度和嚙合的理論狀態(tài)。精密磨削后的蝸桿使其嚙合磨擦系數(shù)降至最低限度。由于接觸線和相對(duì)滑移速度方向之間有很大的角度(滑動(dòng)角)，并且沿滑動(dòng)的方向相對(duì)曲率半徑大，導(dǎo)致齒面間良好的潤(rùn)滑條件是高效率的主要原因，效率最高可達(dá)95%。高精度的蝸桿———蝸桿設(shè)計(jì)上保證有足夠的剛性，以致于它的彎曲和其他因素不能影響上述有利的嚙合特性。這和增加嚙合齒數(shù)一樣，可提高承載能力。蝸桿蝸輪的接觸線是在沿齒高方向上，并且齒面的嚙合是在接觸線上，因此具有很小的相對(duì)曲率，使接觸應(yīng)力減少。圖21 傳動(dòng)原理示意圖 主要特點(diǎn)承載能力大與同規(guī)格的圓柱蝸桿相比，承載能力提高3～5倍。第二章 平面二包的傳動(dòng)原理和總傳動(dòng)比分析設(shè)計(jì) 傳動(dòng)原理平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副是以一個(gè)平面為母面，通過(guò)相對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)，包絡(luò)出環(huán)面蝸桿的齒面，再以蝸桿的齒面為母面，通過(guò)相對(duì)運(yùn)動(dòng)包絡(luò)出蝸輪的齒面(見(jiàn)圖21)。目前，國(guó)外著名減速機(jī)公司SEW、FL ENDER、日本住友等紛紛在中國(guó)建立了自己的獨(dú)資或合資工廠，他們依靠先進(jìn)的設(shè)備、技術(shù)、資金和生產(chǎn)規(guī)模等優(yōu)勢(shì)同國(guó)內(nèi)幾家大的減速器廠展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)內(nèi)廠家在大功率減速器的競(jìng)爭(zhēng)上經(jīng)常失利，而通用減速器產(chǎn)品已面臨危機(jī)。8) 可承受較大的徑向載荷。6) 噪聲低:減速機(jī)主要零部件都經(jīng)過(guò)精密加工，并通過(guò)組裝和測(cè)試，因而減速機(jī)噪聲較低。5) 使用壽命長(zhǎng):在正確選型(包括選用適當(dāng)?shù)氖褂孟禂?shù))和正常使用維護(hù)的條件下，減速機(jī)(除易損件外)的主要零部件壽命一般不低于20000h。4) 強(qiáng)度高、體積小:箱體采用高強(qiáng)度鑄鐵。組合機(jī)型可以形成很大的傳動(dòng)比，即輸出極低的轉(zhuǎn)速。容易實(shí)現(xiàn)各機(jī)型間組合聯(lián)接。1) 高度模塊化設(shè)計(jì):可以方便地配用各種型式的電動(dòng)機(jī)或采用其他動(dòng)力輸入。主要特點(diǎn):模塊化組合齒輪減速機(jī)的顯著特點(diǎn)之一，是實(shí)施零部件集約化生產(chǎn)與組裝。同時(shí)，采用基本零件，增加產(chǎn)品的型式和花樣，盡可能多地開(kāi)發(fā)實(shí)用的變型設(shè)計(jì)或派生系列產(chǎn)品，能由一個(gè)通用系列派生多個(gè)專用系列，擺脫了傳統(tǒng)的單一有底座實(shí)心軸輸出的安裝方式。5) 核心單元模塊化，維護(hù)方便。4) 速比范圍大，傳動(dòng)比密寬。3) 傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。由于星輪減速器同時(shí)兼?zhèn)洹按笏俦取⒋筠D(zhuǎn)矩、小體積”三者合一的優(yōu)點(diǎn)，其單位重量傳遞轉(zhuǎn)矩高達(dá)76N采用嚙合效率高的內(nèi)嚙和齒輪副的力分流結(jié)構(gòu)，通過(guò)高載能力滾動(dòng)星輪連續(xù)純滾動(dòng)地傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，因而具有效率高的優(yōu)點(diǎn)，HJ單機(jī)效率可達(dá)95%以上，HN型效率可達(dá)93%，HH兩級(jí)串聯(lián)效率可達(dá)90%。在功率分支技術(shù)利用上，新一代的星輪減速器是一種全新的內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)了減速器內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的單元化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品的可靠性和承載能力得到了很大提高，可在更大范圍內(nèi)滿足用戶的不同需求?？蛇_(dá)到200m/s以上。低速重載傳動(dòng)可達(dá)6000kW以上，高速傳動(dòng)可達(dá)40000kW以上。三級(jí):315(軟齒面)、180(硬齒面)。單級(jí):(軟齒面)、(硬齒面)。易于進(jìn)行精密加工，可以取得高精度，是各種齒輪中應(yīng)用最為廣泛的一種齒輪。裝配和維修方便。精度愈高潤(rùn)滑愈好，效率愈高。在高速船用透平齒輪，大型軋機(jī)齒輪，輕工、化工、礦山和建材機(jī)械用齒輪等應(yīng)用廣泛。硬齒面技術(shù)硬齒面技術(shù)就是采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪，磨齒精度不低于ISO13281975的6級(jí)，綜合承載能力為中硬齒面調(diào)質(zhì)齒輪的3～4倍，為軟齒面齒輪的4～5倍。由上分析可知，建立在實(shí)體造型技術(shù)之上的虛擬技術(shù)對(duì)研制新型蝸桿傳動(dòng)、改進(jìn)現(xiàn)有蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、制造過(guò)程均有巨大的意義。由于制造安裝誤差與運(yùn)行過(guò)程中的磨損等原因，蝸輪副常常出現(xiàn)各種故障。由于利用實(shí)體造型中的集合運(yùn)算很容易實(shí)現(xiàn)碰撞分析等各種空間幾何分析，因而可以根據(jù)加工模型求解最佳數(shù)控刀位軌跡。通過(guò)建立平面二包蝸輪副的三維實(shí)體模型可以生成專業(yè)有限元分析程序的接口數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行有限元的分析。7) 有限元分析。平面二包環(huán)面蝸桿傳動(dòng)過(guò)程中油腔的形狀、位置、大小變化規(guī)律對(duì)嚙合性能有極大地影響。利用三維造型技術(shù)，可以對(duì)各種跑合后的蝸輪副進(jìn)行實(shí)測(cè)，建立其數(shù)學(xué)實(shí)體模型，然后與理論(或最初)的實(shí)體模型進(jìn)行比較即可找出蝸輪副跑合過(guò)程中的磨損規(guī)律。跑合過(guò)程對(duì)于最終蝸輪副的性能有重要影響。根據(jù)文獻(xiàn)在生產(chǎn)中，無(wú)論是用滾刀還是用飛刀加工蝸輪，不修正刃形或不修正加工參數(shù)獲得的傳動(dòng)都是不理想的，利用數(shù)字實(shí)體模型可以方便地進(jìn)行各種修形與變位試驗(yàn)，從而便于尋求修形的最佳方法。先進(jìn)行仿真切削，然后生產(chǎn)加工，因?yàn)槔脭?shù)控車床可以動(dòng)態(tài)控制走刀，從而可以加工出最均勻的余量，減少隨后的磨削加工量。進(jìn)而在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)平面二包三維CADPCAM系統(tǒng)。1) 基于商品化三維實(shí)體造型系統(tǒng)的平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪副三維造型研究。未能對(duì)平面二包的嚙合過(guò)程、嚙合特性與表面性能進(jìn)一步深入分析。平面二包的強(qiáng)度分析，有限元分析，跑合過(guò)程研究等還很不完善。 當(dāng)前平面二包理論與應(yīng)用研究不足與研究展望由上可以看到，目前平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的研究仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)的需要。值得重視的是1998年武漢汽車工業(yè)大學(xué)胡建軍，張仲甫等人對(duì)平面二包進(jìn)行了三維造型的應(yīng)用研究[31],結(jié)果表明，三維造型對(duì)于平面二包的嚙合過(guò)程分析，齒面接觸分析，參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)等諸多傳統(tǒng)問(wèn)題都能取得突破性的進(jìn)展。為平面二包的設(shè)計(jì)帶來(lái)了方便。大慶石油學(xué)院魏學(xué)海、姚立綱等對(duì)蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行了研究，并研制了平面二包的CADPCAM系統(tǒng)，包括嚙合特性分析、優(yōu)化和基本參數(shù)計(jì)算模塊以及強(qiáng)度設(shè)計(jì)、加工平面二包的繪圖模塊，可參數(shù)化生成平面二包的各種二維機(jī)械零件圖和裝配圖。3) 以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為特點(diǎn)的CADPCAM等研究近30年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，廣大平面二包研究者利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力與圖形功能對(duì)平面二包進(jìn)行了廣泛研究。為促進(jìn)平面二包的進(jìn)一步推廣，我國(guó)在1996年6月17日頒發(fā)了“平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”，(1996年12月1日起實(shí)施，包括GBPT16442～61996共52項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn))，標(biāo)志著我國(guó)平面二包制造水平將步入成熟期。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐人們發(fā)現(xiàn):利用對(duì)偶范成法加工出的蝸輪副的性能通過(guò)修形可以得到大大改善，許馮平等對(duì)此進(jìn)行了分析。1997年，秦大同等運(yùn)用坐標(biāo)測(cè)量的方法提高了蝸桿制造精度，他還針對(duì)蝸桿在熱處理過(guò)程中的變形提出了偏差誤差補(bǔ)償辦法。對(duì)于蝸輪滾刀設(shè)計(jì)問(wèn)題，天津機(jī)械研究所的張亞雄、齊麟、代學(xué)坤(1995)等進(jìn)行了研究。1977年，首都鋼鐵公司研制了平面二包蝸輪副的專用磨頭。他們的研究為生產(chǎn)實(shí)踐以及以后的理論研究奠定了基礎(chǔ)。其它相關(guān)研究。變位傳動(dòng)研究，變位因素包括中心距、傳動(dòng)比、蝸桿軸向位移、平面傾角變化等。二次接觸原理的數(shù)學(xué)論證。1) 基于方程的嚙合理論研究我國(guó)關(guān)于平面二包的嚙合理論研究以空間微分幾何為工具，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)法、相似微分法等方法對(duì)其進(jìn)行了廣泛研究，主要包括:接觸線與根切分析。 2820PW型蝸桿減速器公稱傳動(dòng)比iN見(jiàn)表13。560450355280225180630第二系列140500 400160125100表12中心距a/mm第一系列80PWU系列傳動(dòng)比標(biāo)記方法1) PWU型—蝸桿在蝸輪之下平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速器；2) PWO型—蝸桿在蝸輪之上平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速器；3) PWS型—蝸桿在蝸輪之側(cè)平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速器。工作條件：兩軸交角為90176。國(guó)內(nèi)主要的平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的產(chǎn)品河北吳橋鑫紀(jì)源減速機(jī)有限公司生產(chǎn)的PWU平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速機(jī)：圖 11 PWU平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速機(jī)PWU型平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速器（GB/T16449—1996）其蝸齒面是以一個(gè)平面為母面，通過(guò)相對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)，包絡(luò)出環(huán)面蝸桿的齒面，再以蝸桿的齒面為母線，通過(guò)相對(duì)運(yùn)動(dòng)包絡(luò)出蝸輪的齒面，稱為平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副。北京市和原冶金工業(yè)部于1977年命名這種蝸桿副為“首鋼(SG)71型蝸桿副”。成功制造蝸輪直徑2160mm的精密分度蝸輪副，用天文遠(yuǎn)鏡上，其一齒運(yùn)動(dòng)誤差小于1″。我國(guó)從20世紀(jì)60年代初開(kāi)始，由第一機(jī)械工業(yè)部機(jī)械科學(xué)研究院(現(xiàn)鄭州機(jī)械研究所)開(kāi)展了平面蝸輪的研究工作。1969年日本石川昌一獲得了平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的專利，專利介紹的內(nèi)容是指這種蝸桿的標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)。由于制造工藝簡(jiǎn)單，容易獲得高精度，″以內(nèi)，只適用于大傳動(dòng)比的場(chǎng)合。最后對(duì)整個(gè)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，用UG完成每個(gè)零件的三維造型和整個(gè)系統(tǒng)的總裝圖，并用AutoCAD繪制整個(gè)試驗(yàn)機(jī)的二維圖。為了改進(jìn)這種蝸輪副的設(shè)計(jì)、制造方法，以便生產(chǎn)出高性能、高精度的平面二次包絡(luò)蝸輪副產(chǎn)品，促進(jìn)其標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、大批量數(shù)控化生產(chǎn)，我國(guó)學(xué)者與工程技術(shù)人員近年來(lái)對(duì)其進(jìn)行了廣泛的研究。因此，在整個(gè)冶金工業(yè)、造船工業(yè)、石油、化工機(jī)械、通用機(jī)械、輕工機(jī)械、兵器工業(yè)、建筑機(jī)械等都有很高的聲譽(yù)。為了推廣先進(jìn)蝸桿傳動(dòng)產(chǎn)品，國(guó)家已頒布“平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”，并宣布淘汰落后的阿基米德蝸桿減速器。經(jīng)美國(guó) ConeDrive 。該傳動(dòng)比國(guó)際王牌產(chǎn)品美國(guó) ConeDrive工藝性能更好，蝸桿齒面可以淬火并用砂輪磨削，嚙合質(zhì)量高。平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)（簡(jiǎn)稱平面二包）是我1970年代首創(chuàng)的一種新型機(jī)械傳動(dòng)形式。本設(shè)計(jì)目的為了研制高性能的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，尤其以高扭矩為目標(biāo)。因此，數(shù)控機(jī)床雖有多軸聯(lián)動(dòng)的功能，卻很難在轉(zhuǎn)臺(tái)參與聯(lián)動(dòng)的過(guò)程中進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的切削加工，極大地限制了數(shù)控機(jī)床的使用范圍。在使用中，以充分暴露其剛性不足，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中承載能力差的弱點(diǎn)，這幾乎是國(guó)產(chǎn)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的通病。 plane double enveloping worm gear。 指導(dǎo)教師： 年 月 日答辯簡(jiǎn)要情況及評(píng)語(yǔ) 答辯小組組長(zhǎng)： 年 月 日答辯委員會(huì)意見(jiàn)答辯委員會(huì)主任： 年 月 日目 錄摘要 2第一章 引言 3 設(shè)計(jì)的目的、意義及技術(shù)要求 3 當(dāng)二包發(fā)展概況 4 前平面二包理論與應(yīng)用研究不足與研究展望 8 齒輪減速器的發(fā)展趨勢(shì) 9第二章 平面二包的傳動(dòng)原理和總傳動(dòng)比分析設(shè)計(jì) 12 傳動(dòng)原理 12 主要特點(diǎn) 12 傳動(dòng)方案對(duì)比和選取 14 電動(dòng)機(jī)的選擇 14第三章 平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 18 主要參數(shù)的選擇原則 18 幾何尺寸計(jì)算 20第四章 直齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 24 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 24 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 24 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 26 幾何尺寸計(jì)算 27第五章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 Ⅰ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 Ⅱ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 29 Ⅲ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 30 鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 31結(jié)論與展望 33參考文獻(xiàn) 34致謝 35附錄1 譯文 36附錄2 英文原文 52平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)摘要：為了拓寬數(shù)控機(jī)床的適用范圍，實(shí)現(xiàn)提高剛性，提高旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的承載能力的弱點(diǎn)，本設(shè)計(jì)針對(duì)國(guó)內(nèi)的傳動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的弱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了可以承受較低切削扭矩的零件加工具體，通過(guò)整體方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)裝置采用兩級(jí)傳動(dòng)，其一級(jí)傳動(dòng)由一對(duì)傳動(dòng)比為1：63 的平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪副實(shí)現(xiàn)，二級(jí)傳動(dòng)由一對(duì)傳動(dòng)比為1：，總傳動(dòng)比為1：180，這樣的結(jié)構(gòu)尺寸小，承載大，實(shí)用性強(qiáng)。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) 趙郅磊同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，能努力學(xué)習(xí)，刻苦專研，作風(fēng)踏實(shí)，行動(dòng)積極，面對(duì)難題敢于鉆研。國(guó)產(chǎn)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)在使用中，以充分暴露其剛性不足，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中承載能力差的弱點(diǎn)，這幾乎是的通病，為了市場(chǎng)需要，本設(shè)計(jì)基于方程的嚙合原理，通過(guò)空間微分幾何為工具，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)法、相似微分法等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；，有無(wú)創(chuàng)新之處。