毕业设计（论文）开题报告-一级圆柱蜗杆减速器设计及应力分析研究.docx

开题报告课题名称一级圆柱蜗杆减速器设计及应力分析研究 毕业设计（论文）题目一级圆柱蜗杆减速器设计及应力分析研究一、 课题背景传动装置是机器的重要组成部分，机器工作性能的好坏很大程度上取决于传动装置的优劣。因此，不断提高传动装置的设计和制造水平具有极其重要的意义。齿轮传动是最常采用的一种传动形式，其主要特点有：(1)效率高：在常用的机械传动中，齿轮传动的效率为最高；(2)结构紧凑：在同样的使用条件下，齿轮传动所占用的空间一般较小；(3)工作寿命长：设计合理、维护良好的齿轮传动，其使用寿命可长达二十年；(4)传动比稳定：常用的渐开线圆柱齿轮满足定比传动条件，且具有可分性。由于具备了上述特点，因此齿轮传动被广泛应用。蜗杆减速器的特点: 蜗杆传动是在空间交错的两轴之间传递运动和动力的一种机构，两轴交错的夹角可为任意值，常用的为 90 度，这种传动由于具有下述特点，故应用颇为广泛。1 当使用单头蜗杆时，蜗杆旋转一周，蜗轮只转过了一个齿距，因而能实现大的传动比。在动力传动中，一般传动比 I5-80在分度机构或手动机构中，传动比可达 300；若只传递运动，传动比可达 1000。由于传动比大，零件数目又少，因而结构很紧凑。2 在杆蜗传动中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿对又较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪声低。3 当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动更具有自锁性。4 蜗杆传动与螺旋齿轮传动相似，在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大，工作条件不够良好时，会产生较严重的磨擦和磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化。因此磨损较大，效率低；当蜗杆传动具有自锁性时，效率仅为0.4 左右。同时由于摩擦与磨损严重，常需耗用有色金属制造蜗轮，以便与钢制的蜗杆配对组合成减磨性良好的滑动摩擦剂。 根据蜗杆分度曲面的形状，蜗杆传动可以分成三大类：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动。1.1 蜗轮蜗杆传动特点蜗杆传动用于在交错轴间传递运动和动力。如图所示，蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，一般蜗杆为主动件，通常交错角为90。蜗杆传动广泛用于各种机械和仪表中，常用作减速，仅少数机械，如离心机，内燃机增压器等，蜗轮为主动件，用于增速。蜗杆的形状象个圆柱形螺纹，蜗轮形状象斜齿轮，只是它的轮齿沿齿长方向弯曲成圆弧形，以便与蜗杆更好地啮合。1.2 蜗杆传动具有以下优点：其一、有比较大的传动比，非常紧凑的结构。如果是传递动力的时候，i=880；如果是传递运动则i最大能够达到1000.其二、能都平稳的饿传动，噪声也非常的小。这主要是用蜗杆和蜗轮齿的啮合是连续的，并且啮合的齿对数还相对的较多，所以传动比较平稳，噪声也比较低。其三、其自身能够使用自锁性能。如果蜗杆的螺旋角没有齿轮间的当量摩擦角大时，蜗杆传动就会启动自锁。换句话说就是只有蜗杆带动蜗轮，蜗轮是不可以带动蜗杆的。其四、蜗杆传动还是具有其自身的缺点的，比较明显的就是传动摩擦损失比较大，效率也很低。通常效率只有0.70.8，如果蜗杆传动还具有自锁功能，则其效率会在0.5之下。因此，蜗杆传动对于传递大功率和长期连续工作是不适合的。其五、蜗杆传动还有一个比较大的缺点就是成本比较大，有的时候为了减少其摩擦损耗，蜗轮会使用贵重的减摩材料(青铜)制造，这就在一定程度上加大了其制造的成本。蜗杆传动的类型根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动,环面蜗杆传动和锥蜗杆传动等。圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两类。1.3 减速器工作原理工作原理：蜗轮蜗杆传动的两轴是相互交叉垂直的；蜗杆可以看成为在圆柱体上沿着螺旋线绕有一个齿（单头）或几个齿（多头）的螺旋，蜗轮就象个斜齿轮，但它的齿包着蜗杆。在啮合时，蜗杆转一转，就带动蜗轮转过一个齿（单头蜗杆）或几个齿（多头蜗杆），因此蜗轮蜗杆传动的速比i=蜗杆的头数Z1/蜗轮的齿数Z2。本文主要采用SolidWorks软件对单级圆柱蜗杆传动中各零件建立三维几何模型、单级圆柱蜗杆减速器三维虚拟装配及工程图生成。再充分发挥SolidWorks设计的优点，不断优化零件结构。利用本文的方法设计单级圆柱蜗杆减速器，具有方便、快捷、可靠的特点。二、 国内研究状况和应用前景1. 国内的现状 减速机在我国的发展已有近 40 年的历史，广泛应用于国民经济及国防工业的各个 设 领域。主要行业有：电力机械、冶金机械、环保机械、电子电器、筑路机械、化工机械、 计 食品机械、轻工机械、矿山机械、输送机械、建筑机械、建材机械、水泥机械、橡胶机 械、水利机械、石油机械等，这些行业使用减速机产品的数量已占全国各行业使用减速 研 机总数的 6070。 究 减速器在原动机和工作机之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极 为广泛。减速器具有的普遍优势是：高水平、高性能、积木式组合设计、形式多样化、现状变型设计多等特点。 2. 国内的发展概况国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者 展传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点。由于在 趋 传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率 势 大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。3 发展趋势 蜗杆传动的历史悠久，但得到迅速发展还是从本世纪二十年代开始的，尤其近三、四十年来，随着空间啮合理论的不断突破，发展了许多新型蜗杆传动，如五十年代的凹面齿圆柱蜗杆传动、锥蜗杆传动，七十年代的平面二次包络环面蜗杆传动等。与此同时还采用了许多利于提高蜗杆传动承载能力和传动效率的修形，挖窝，以及利用啮合中的动静压效应（封闭接触线）等措施，都取得了显著的效果，使蜗杆传动的发展达到了相当高的水平，输出转矩=70000NM；轮齿受力Fn=800000N，传递功率T=10290kM，蜗杆转速=40000r/min；蜗杆圆周速度=69r/s；中心距a=2000mm；传动效率=98%,传动比5的蜗杆传动应用越来越多。蜗杆传动在现代工业中应用广泛；在机床制造业中，普通圆柱蜗杆传动的应用尤为普遍，并且几乎成了一般低速转动工作台和连续分度机构的唯一传动型式，冶金工业轧机压下机构都采用大型蜗杆传动；煤矿设备中各种类型绞车及采煤机组牵引传动；起重运输业中各种提升设备、电梯、自动扶梯及无轨电车等的传动，其他，如精密仪器设备，军工、宇宙观测中蜗杆传动常用作分度机构、操纵机构、计算机构、测距机构等等。三、 毕业设计主要内容和研究方案主要内容：1、单级圆柱蜗杆传动设计计算；2、用SolidWorks三维软件对各零件进行三维造型；3、用SolidWorks装配各零件，生成装配体；4、运用SolidWorks软件对装配体进行动力学分析；5、完成论文的编写和外文翻译。研究方法：进行文献查询，学习并掌握三维设计原理，SolidWorks软件的使用，然后对单级圆柱蜗杆传动中各个零件进行实体建模，并进行单级圆柱蜗杆传动的装配和动力学分析。研究思路：查阅资料学习并掌握三维设计原理根据实际工作需要进行单级圆柱蜗杆传动设计计算SolidWorks软件的使用单级圆柱蜗杆传动中各零件的三维建模、装配以及动力学分析。四、 课题前期工作在开始本课题之前，通过查阅有关单级圆柱蜗杆传动的资料，对单级圆柱蜗杆传动的理论知识系统学习，并找到相应的设备，观察其结构特征，并了解其工作原理，通过相关知识的学习，了解如何用SolidWorks软件进行单级圆柱蜗杆传动设计和动力学分析，并进行相应的优化。五、 总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期）：第一周（3月21日）：确设计内容和要求，准备好设计所需设计手册等资料，以及所需设备、设计软件等工具，资料的查阅； 第二周：英文资料的翻译，学习并掌握三维设计原理与SolidWorks软件的使用；第三周第五周：单级圆柱蜗杆传动常规设计计算、结果分析；第六周第八周：利用三维设计软件进行各零部件的设计，以及装配体的生成；第九周第十三周：对单级圆柱蜗杆传动进行动力学，并进行优化 ；第十四周（6