基于solidwords蜗轮蜗杆减速器设计学士学位论文.doc
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1、摘要 这篇课程设计的论文主要阐述的是一套系统的关于蜗轮蜗杆减速器的设计,运用SolidWords软件对蜗轮蜗杆减速器进行设计和实体造型。通过对减速器的简单了解,学习设计蜗轮蜗杆减速器并尝试设计增强感性认知和社会的认知能力,也进一步巩固了自己学习过的理论知识,提高综合运用所学知识发现问题并能解决所发现的问题。学习如何进行机械类设计,学习运用多种工具如CAD、SolidWords等软件应用,机械传动装置都会在使用过程中产生不同程度上的磨损,因此要对机械进行维护和保养,使其延长使用寿命,高效化的运行,提高生产率,降低生产成本,获得使用效率的最大化。 蜗轮蜗杆减速器是讲电机的回转数减速到所需要的回转数
2、,并得到较大的转矩的结构,目前用于传递动力和运动的机构当中,应用范围十分广泛。本文首先通过对所需电动机的转速和功率进行计算,再结合表中数据选出合适的电动机。再根据对不同的齿数和模数等参数进行切量的计算,选出最优参数,通过减速器的简单了解,及进一步巩固自己所学过的理论知识,把理论和实践结合到一起,为以后工作和能够更好地学习积累宝贵的经验。关键词: 蜗轮蜗杆减速器; SolidWords软件; 结构设计; 三维实体建模;AbstartMainly elaborated this paper curriculum design is a set of system about the design
3、of the worm gear and worm gear reducer, using SolidWords software of single-stage worm gear and worm reducer design and solid modeling.Through the simple understanding of the speed reducer, learning design worm gear and worm gear reducer design and try to enhance the perceptual cognition and social
4、cognitive abilities, has further consolidated its learning theory knowledge, improve the integrated use of knowledge in found can find problems and solve problems. Learn how to do mechanical design, using a variety of tools such as CAD, SolidWords software application, mechanical transmission device
5、 is in use process produce different degree of wear and tear, so for machinery maintenance and service, make its service life, the running of colleges and universities, increase productivity, reduce production cost, obtain the efficiency maximization.Worm gear and worm reducer is about motor rotary
6、reduction to the required number of rotary, and get a larger torque structure, is used to transfer power and sports institutions, application range is very wide. This paper based on the speed of the motor and power calculation, combined with the data in the table to select the suitable motor. Again
7、according to the different number of teeth and module for cutting parameters, such as the amount of calculation, choose the optimal parameters, through the simple understanding of the speed reducer, and further consolidate their learned knowledge of theory, combine the theory and practice together,
8、for later work and better able to learn valuable experience.Key words: worm gear and worm gear reducer; SolidWords software; Structure design; 3 d entity modeling;目 录 第一章 绪论 11.1 选题背景和目的 11.2 减速器简介及其发展现状和前景 1 1.2.1 减速器简介 1 1.2.2 减速器的发展现状和前景 21.3 蜗轮蜗杆减速器的介绍 2第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 42.1 设计方案 4 2.1.1 减速器的工作条
9、件 4 2.1.2 传动装置布置方案 42.2 电动机的选择 5 2.2.1 选择电机的类型 5 2.2.2 选择电机的功率 52.3 传动装置及动力参数计算 6 2.3.1 各轴转速的计算 6 2.3.2 各轴功率的计算 7 2.3.3 各轴扭矩的计算 72.4 传动结构设计及计算 7 2.4.1 选择蜗杆传动类型 7 2.4.2 选择材料 7 2.4.3 按照齿面接触的疲劳强度进行设计 8 2.4.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 9 2.4.5 校核齿根弯曲疲劳强度 10 2.4.6 验算效率 11 2.4.7 精度等级公差和表面粗糙度的确定 11 2.4.8 热平衡核算 112.5
10、轴的结构设计及计算 12 2.5.1 按扭矩初算最小轴径 12 2.5.2 轴上零件的定位、固定和装配 12 2.5.3 确定轴的各段直径和长度 12 2.5.4 轴上的受力计算及校核 142.6 轴承的选择与校核 18 2.6.1 输入轴轴承的选择与校核 18 2.6.2 输出轴轴承的选择与校核 192.7 键的选择与校核 20 2.7.1 输入轴与电动机轴采用平键连接 20 2.7.2 输出轴与联轴器连接采用平键连接 21 2.7.3 输出轴与蜗轮连接用平键连接 212.8 联轴器的选择与计算 21 2.8.1 与电机输出轴的配合的联轴器 21 2.8.2 与减速器输出轴轴配合的联轴器 2
11、2第三章 蜗轮蜗杆减速器的三维实体设计 243.1 三维建模原理 243.2 螺栓的三维设计 243.3 蜗杆的三维设计 253.4 蜗轮的三维设计 273.5 箱体的三维设计 29 3.5.1 箱体上的附件结构和作用 29 3.5.2 上、下箱体的建模 303.6 虚拟装配 31 3.6.1 虚拟装配的意义 31 3.6.2 装配过程 32第四章 经济技术性分析 35参考文献 36致谢 37沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论 第一章 绪论1.1 选题背景和目的计算机辅助设计及辅助制造(CAD/CAM)技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术,能够使产品的缺陷和所存在的问题在设
12、计阶段就能被及时的发现并加以解决。Solidworks软件是在CAD/CAM的基础上发展而来的,它拥有了十分强大的功能。目前已被许多世界级大企业广泛采用。Solidworks软件可以说是个全方位的3D产品开发软件,集成了零部件的设计、产品的装配、模具的开发、NC加工、钣金的设计、铸造件的设计、造型的设计、自动测量、机构仿真、应力分析、和产品数据管理等功能。而制造企业的市场竞争十分激烈,想要在市场中站有一席之地就必须能够在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本,制造出合乎市场需要和性能合适的产品。使用SolidWorks软件进行产品设计时,生成的三维实体模型可以让设计者对产品有个直观的了解,根据三
13、维实体模型还可以生成各零部件的工程图纸和装配图纸,并且对各种图文档管理还很有效,大大的缩短了产品的开发周期,对减少设计人员的工作强度,提高设计效率,降低设计差错方面都具有重要的意义。因此,本次课题设计选择基于SolidWorks软件平台,对单级蜗轮蜗杆减速器进行设计和实体造型,通过本次课题的设计,将进一步深入地对这一技术进行更多的了解和学习。1.2 减速器简介及其发展现状和前景1.2.1 减速器简介减速器是由多个齿轮组成的一种动力传动机构,利用齿轮的啮合原理,可以将原动机的高转速降低到所要的工作转速,还可以将原动机的输出扭矩增大到所需要的工作扭矩。减速器的种类很多,按照传动类型可以分为齿轮减速
14、器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们相互组合起来的组合减速器;按照传动的级数可以分为单级和多级减速器;按照齿轮形状可以分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器等;按照传动的布置形式又可以分为展开式、分流式和同轴式减速器。减速器是机械装备的重要基础件,与带链、摩擦、液压等传动相比,具有功率范围大、传输效率高,稳定运动,传动比准确,使用寿命长,结构紧凑和一系列的特征,它的安全、可靠和具有成本效益的优良特点,决定了它在通用机械装备领域中的不可替代性。减速器主要应用在各种工业产品中,如船用、矿山、冶金、建材、煤炭、航空、电力等。1.2.2 减速器的发展现状和前景目前,国内各类通用减速器的
15、标准系列已达数百个,基本可满足各行业对通用减速器的需求。在第一代通用硬齿面齿轮减速器和圆弧圆柱蜗杆减速器系列产品,由西安重型机械研究所所开发并完成标准化的新一代圆柱、圆锥圆柱齿轮减速器、圆弧圆柱蜗杆减速器业已投向市场。新一代减速器的突出特点为不仅仅在产品性能参数上进一步进行了优化,而且在系列设计上完全遵从模块化的设计原则,产品造型更加美观,更宜于组织的批量生产,更适应现代工业基础的发展越来越高产品的配套要求。此外,南京高精齿轮股份有限公司也促进了PR系列的模块式齿轮减速器的系列产品。但总体而言,国内在齿轮减速器系列产品开发和更新工作近年来进展,与国外同行的差距不断扩大的趋势。和市场的需求不完全
16、合适,西安市重型机械研究所等单位已经开始着手开发和标准化。1.3 蜗轮蜗杆减速器的介绍蜗轮蜗杆减速器通是常用来传递两交错轴之间的运动和动力,蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条,蜗杆又与螺杆形状相似。因此,蜗轮蜗杆减速器通常用于两轴相互交错、传动比较大、传动功率不大或间歇工作的工作场合。(1)蜗轮蜗杆减速器的优点(a)蜗轮蜗杆减速器可以获得较大的单级传动比。在动力传动的作用之中,传动比的一般范围在580,并非对非动力传动,传动比可以达到 1000或者更大。(b)由于传动比的功率相对较大,并且零件数目相对较少,因而结构相对紧凑。(c)由于蜗杆齿的螺旋齿是连续的,因此涡轮齿的传动为多齿啮合传动
17、,与蜗轮轮齿的啮合是逐渐进入或逐渐退出啮合,因而传动平稳,振动和噪声小。(d)机构具有自锁性。因此当蜗杆的导程角小于啮合的轮齿间的当量摩擦角的时候,机构具有自锁性,就能够实现机构的反向自锁,即指机构只能由蜗杆带动蜗轮,不能由蜗轮带动蜗杆。(2)蜗轮蜗杆减速器的缺点。(a)传动效率较低,会导致磨损相对较严重。蜗轮蜗杆在啮合传动的时候,啮合轮齿间的相对滑动速度会比较大,因此会导致摩擦损耗大、机械效率低,不适合在大功率连续运转条件下进行工作。(b)机构成本较高。为减轻齿面磨损及避免胶合,蜗轮一般常采用价格较为昂贵的减摩性与抗磨性较好的材料 ( 如青铜 ) 制造,因而成本较高。(c)在蜗杆传动的时候所
18、受的轴向力会比较大,对减速器结构和轴承配置要去较高。3沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计2.1 设计方案2.1.1 减速器的工作条件试设计一带式输送机用蜗轮蜗杆减速器,传动方式采用普通圆柱蜗杆传动。运输带滚筒直径D=390mm,运输带的工作拉力F=2300N,运输带工作速度V=1.0m/s,运输带速度允差5%,连续单向运转,载荷相对比较平稳,采用电力驱动,电源为三相交流电220V或380V,室外工作,预期寿命10年。该减速器为小批量生产。2.1.2 传动装置布置方案本设计拟采用电机驱动蜗轮蜗杆减速器,减速器输出直接驱动滚筒工作。
19、减速器的输入轴与电机轴连接处,及输出轴与滚筒轴连接处均采用联轴器连接。传动装置简图如图1.1所示。图1-1 传动装置简图 图中:1电动机 2、4联轴器 3级蜗轮蜗杆减速器5传动滚筒 6输送带2.2 电动机的选择2.2.1 选择电机的类型由于该减速器载荷会较为平稳,连续单向运转,且电源采用220V或380V三相交流电,宜选择普通笼型三相异步电动机。其工作环境为户外场所,宜选用封闭型电动机,外壳防护等级IP54(防尘、防溅水)。综上考虑,电动机选择Y2系列(IP54)封闭式三相异步电动机,电压为380V。该型电机效率高、耗电少、性能好、噪声低、振动小、体积小、重量轻、运行可靠、维修方便。电机为全封
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