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1、目录目录 内容摘要 1 关键词 1 1 绪论 2 1 1 蜗轮蜗杆减速器简介 2 1 2 基于 PRO ENGINEER 的设计的意义 2 2 总体方案确定 3 2 1 已知参数 3 2 2 传动装置总体设计 3 3 原动机类型的选择和参数的计算 4 3 1 电动机的选择 4 3 2 运动参数计算 5 4 蜗轮蜗杆的传动设计 6 5 涡轮蜗杆基本尺寸设计 12 5 1 蜗杆基本尺寸设计 12 5 1 1 初步估计蜗杆轴外伸段的直径 12 5 1 2 计算转矩 12 5 1 3 Pro E 建模蜗杆外形 13 5 2 蜗轮基本尺寸设计 13 5 2 1 蜗轮结构及基本尺寸表 13 5 2 2 P
2、ro E 建模涡轮外形 13 6 蜗轮轴的尺寸设计与校核 14 6 1 轴的直径与长度的确定 14 6 2 轴的受力分析 15 6 3 轴的校核计算 17 7 减速器箱体的结构设计 19 7 1 箱体尺寸的计算 19 7 2 确定齿轮位置和箱体内壁线 21 8 减速器其他零件的选择 22 8 1 键选择 22 8 2 轴承选择 22 8 3 密封圈选择 23 8 4 弹簧垫圈选择 23 9 减速器的润滑 23 10 PRO E 建模减速器及分析 23 10 1 PRO E 建模减速器其它附件和总装 24 10 2 使用 PRO E 进行干涉分析 27 11 结论 30 参考文献 31 致谢 3
3、2 内容摘要内容摘要 减速器是一种常用的传动装置 目前已经广泛应用于生产的各行业 中 传统的减速器设计已经不能满足企业对减速器的结构和性能要求 为了解决减 速器的设计周期长 设计成本高 传动质量较低等问题 采用参数化技术 优化设 计技术对减速器设计 参数化设计是各种 CAD 软件的核心技术 在广大的设计人员 中这项设计被广泛应用 并取得良好的社会效益 Pro ENGINEER 是全方位的 3D 产 品开发软件 集成零件设计 曲面设计 工程图制作 产品装配 模具开发 NC 加 工 钣金设计 铸造件设计 造型设计 逆向工程 机构仿真等 广泛应用于航空 汽车 造船 电子模具等行业 本文利用 Pro
4、E 进行参数化设计并实体建模装配分 析 设计思路 1 通过对单级蜗杆减速器工作状况和设计要求对其结构形状进行 分析 得出总体方案 2 按总体方案对各零部件的运动关系进行分析得出单级蜗杆 减速器的整体结构尺寸 3 以各个系统为模块分别进行具体零部件的设计校核计算 得出各零部件的具体尺寸 4 用 Pro E 实体建模各个零件并形成总装配 关键词关键词 Pro E 模型 减速器 参数化 齿轮 1 1 绪论绪论 1 11 1 蜗轮蜗杆减速器简介蜗轮蜗杆减速器简介 蜗轮蜗杆减速器 是一种动力传达机构 利用齿轮的速度转换器 将电机的回 转数减速到所要的回转数 并得到较大转矩的机构 减速机的应用范围相当广泛
5、 几乎在各式机械的传动系统中都 可以见到它的踪迹 从交通工具的船舶 汽车 机车 建筑用的重型机械 机械工业所用的加工机械及自动化生产设备 到日 常生活中常见的家电 钟表等等 1 21 2 基于基于 Pro ENGINEERPro ENGINEER 的设计的意义的设计的意义 Pro ENGINEER 是美国 PTC 公司推出的一套三维 CAD CAM 参数化软件系统 其内 容涵盖了产品从概念设计 工业造型设计 三维模型设计 分析计算 动态模拟与 仿真 工程图纸输出 到生产加工产品的全过程 其中还包含了大量的电缆及管道 布线 模具设计与分析等实用模块 应用范围涉及汽车 机械 数控 NC 加工 电子
6、等诸多领域 Pro ENGINEER 能快速把零件装配起来 使设计意图更加直观 能 进行有限元分析 帮助设计出高质量的产品 动态仿真可快速 准确地检测零部件 的干涉 物理特征 模拟使用产品的操作过程 直观显示存在问题的区域及相关的 零部件 指导设计者直接 快速地修改模型 从而缩短修改时间 提高设计效率 Pro ENGINEER 所有模块都是全相关的 在产品开发过程中某一处进行的修改 能够 扩展到整个设计中 同时自动更新所有的工程文档 包括装配体 设计图纸 以及 制造数据 全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改 却没有任何损失 所以能 够使开发后期的一些功能提前发挥其作用 2 2 总体方案确定总
7、体方案确定 2 12 1 已知参数已知参数 总传动比 I 35 Z1 1 Z2 35 卷筒直径 D 350mm 运输带有效拉力 F 6000N 运输带速度 V 0 5m s 工作环境 三相交流电源 有粉尘 常温连续工作 2 22 2 传动装置总体设计传动装置总体设计 根据要求设计单级蜗杆减速器 传动路线为 电机 连轴器 减速 器 连轴器 带式运输机 如右图 所示 根据生产设计要求可知 该蜗杆 的圆周速度 V 4 5m s 所以该蜗杆 减速器采用蜗杆下置式见 采用此布置 结构 由于蜗杆在蜗轮的下边 啮合处 的冷却和润滑均较好 蜗轮及蜗轮轴利 用平键作轴向固定 蜗杆及蜗轮轴均采 用圆锥滚子轴承 承
8、受径向载荷和轴向 载荷的复合作用 为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘 异物侵入箱内 在轴承盖中装有密封元件 减速器的结构包括电动机 蜗轮蜗杆传动装置 蜗轮轴 箱体 滚动轴承 检查孔与定位销等附件 以及其他标准件等 结构如右图所示 3 3 原动机类型的选择和参数的计算原动机类型的选择和参数的计算 3 13 1 电动机的选择 电动机的选择 由于该生产单位采用三相交流电源 可考虑采用 Y 系列三相异步电动机 三相 异步电动机的结构简单 工作可靠 价格低廉 维护方便 启动性能好等优点 一 般电动机的额定电压为 380V 根据生产设计要求 该减速器卷筒直径 D 350mm 运输带的有效拉力 F 6
9、000N 带速 V 0 5m s 载荷平稳 常温下连续工作 工作环境多尘 电源为三相交流电 电压为 380V 1 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机 封闭扇冷式结构 电压为 380V Y 系列 2 传动滚筒所需功率 3 0 KW 1000 Fv pw 1000 5 06000 3 传动装置效率选择 蜗杆传动效率 1 0 7 搅油效率 2 0 99 滚动轴承效率 二对 3 0 98 联轴器效率 4 0 99 传动滚筒效率 5 0 96 注 参数根据参考文献 机械设计基础课程设计 王志伟 梦玲琴 主编 北 京理工大学出版社出版第 111 页 1 2 33 42 5 0 7 0 99 0 983
10、 0 992 0 96 0 614 电动机所需功率 Pd Pw 3 0 0 614 4 9KW 传动滚筒工作转速 nw 60 1000 v 350 27 3r min 容量和转速 根据参考文献 机械设计基础课程设计 王志伟 梦玲琴 主编 北 京理工大学出版社 第 118 页表 13 1 可查得所需的电动机 Y 系列三相异步电动机技 术数据 查出有四种适用的电动机型号 因此有四种传动比方案 如表 3 1 电动机转速 r min 方案电动机型号 额定功率 Ped kw 同步转速满载转速 额定转矩 1Y132S1 25 5300029002 0 2Y132S 45 5150014402 2 3Y13
11、2M2 65 510009602 0 4Y160M 85 57507202 0 表 3 1 综合考虑电动机和传动装置的尺寸 重量 价格和减速器的传动比 可见第 3 方案比较适合 因此选定电动机机型号为 Y132M2 6 其主要性能如表 3 2 表 3 2 3 23 2 运动参数计算 运动参数计算 1 蜗杆轴的输入功率 转速与转矩 P0 Pd 4 9kw n0 960r min T0 9 55 P0 n0 4 9 103 48 7N m 2 蜗轮轴的输入功率 转速与转矩 P1 P0 01 4 7 0 99 0 99 0 7 0 992 3 29 kw n 27 4 r min I n0 35 9
12、60 中心高 H 外形尺寸 L AC 2 AD HD 底角安装 尺寸 A B 地脚螺栓孔 直径 K K 轴身尺 寸 D E 装键部位 尺寸 F G D 132 515 270 2 210 315 216 1781238 8010 33 38 T1 9550 9550 1150 18N m 1 1 n P 4 27 3 3 3 传动滚筒轴的输入功率 转速与转矩 P2 P1 02 3 3 0 99 0 99 3 23kw n2 27 4 r min T2 9550 9550 1125 18N m 2 2 n P 4 27 23 3 运动和动力参数计算结果整理于表 3 3 类型 功率 P kw 转速
13、 n r min 转矩 T N m 传动比 i效率 蜗杆轴 4 996048 7 1 蜗轮轴 3 2927 41150 18 35 0 674 传动滚筒 轴 3 2327 41125 78 表 3 3 4 4 蜗轮蜗杆的传动设计蜗轮蜗杆的传动设计 蜗杆的材料采用 45 钢 表面硬度 45HRC 蜗轮铸锡磷青铜 ZcuSn10P1 金属模 铸造 以下设计参数与公式参考以 机械设计基础 王志伟 梦玲琴 主编北京理工大 学出版社出版 第 6 章蜗杆传动为主要依据 具体如表 4 1 蜗轮蜗杆的传动设计表蜗轮蜗杆的传动设计表 项项 目目计算内容计算内容计算结果计算结果 1 确定主 要参数 35 1 2
14、1 z z 35 1 2 1 z z 2 齿面接 触疲劳强 度设计 按式 6 14 设计公式为 2 2 11 2 25 3 z Z KTdm H E 1 初步确定 作用在蜗 轮上的转 矩 2 T 按 1 初步估计 0 7 则 1 z 9 5510 2 T 1 Ti 6 1 1 n P i 9 5510350 7 6 960 9 4 1194247 N mm 1194247 2 T N mm 2 确定 载荷系数 K 因工作载荷平稳 故由表 6 7 取 K 0 9 K 0 9 3 确定 材料系数 E Z 由表 6 8 取 155 E ZMPa 155 E ZMPa 4 确定 许用接触 应力 由表
15、6 9 查的基本确定许用接触应力 220Mpa H0 应力循环次数 N 60j 6024 7153608 2 n h L 2 36710 7 寿命系数 0 89 N Z 87 10N 故许用接触应力 0 81220 197 2 Mpa H 197 2Mpa H 5 确定 m 及蜗杆 直径 1 d 2 2 11 2 25 3 z Z KTdm H E 0 91194247 2 35197 15525 3 5737 3 mm 由表 6 2 初选 m 8 d1 100 q 12 5 mmmm 此时 6400 1 2d m 3 mm m 8mm d1 100mm 3 计算传 动效率 1 计算 滑动速度
16、 s V 蜗轮速度 1 22 s 2 v 100060 22 nd 蜗杆导程角 arctan arctan 4 57 q z1 5 12 1 5 02 s Vsm 滑动速度 5 02sm s V sin 2 v 2 计算 啮合效率 1 由表 6 13 查的当量摩擦角 v 161 则啮合效率 0 79 1 tan tan v 0 79 1 3 计算 传动效率 由于轴承摩擦及搅油损耗功率不大 取 0 98 22 故传动效率 0 77 321 0 77 4 校核 值 1 2d m 蜗轮上的转矩 9 5510 2 T 1 Ti 6 1 1 n P i 1313672 mN 2 2 11 2 25 3 z Z KTdm H E 6311 6400 2 mm 2 mm 故原选参数强度足够 6311 1 2d m 2 mm 4 确定传 动的主要 尺寸 1 中心 距 190 2 2 zq m amm a 190mm 2 蜗杆 尺寸 分度圆直径 100 1 dmqmm 齿顶圆直径 2 100 2 8 116 1a d 1 d 1a h mm 齿根圆直径 2 100 2 1 0 2 8 1f d 1 d
