自动门传动装置设计课程设计说明书

1、湘潭大学自动门传动装置设计课程设计说明书李荣华2015/1/15目录1自动门及蜗轮蜗杆传动简介12. 总体方案确定13. 原动机类型的选择和参数的计算23.1 已知参数23.1 传动比的计算：23.2 电动机的选择23.2 运动参数计算34. 蜗杆涡轮传动强度计算34.1 选择蜗杆传动类型34.2 选择材料34.3 按齿面接触疲劳强度设计44.4 蜗杆涡轮的主要参数54.5 校核齿根弯曲疲劳强度64.6 验算效率74.7 输出轴功率及转矩74.8 主要设计结论及建模75. 蜗轮轴的尺寸设计与校核86.1 初步估算轴的最小直径（与联轴器连接部分的直径）86.2轴的结构设计96.3轴的校核计算96

2、. 减速器的润滑117. 课程设计体会11参考文献：121自动门及蜗轮蜗杆传动简介此次设计的是一种直线移动的自动门,采用单级蜗轮蜗杆减速器传动,通过涡轮输出轴驱动安装在门上的摩擦轮转动,带动门直线运动。蜗轮蜗杆减速器是一种动力传动机构，且可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。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。本设计采用Pro/E及AutoCAD软件。2.总体方案确定根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线如下图1所示：电机连轴器蜗轮蜗杆减速器连轴

3、器摩擦轮。采用蜗杆下置式结构，啮合处的冷却和润滑均较好。蜗轮在蜗轮轴上分别利用平键和套筒作周向和轴向固定，蜗杆及蜗轮轴均采用调心滚子轴承，可承受较大径向载荷和少量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。Figure 1自动门启闭传动机构布置3.原动机类型的选择和参数的计算3.1 已知参数电动机功率：电动机转速：大门单边长度：启闭运行时间：=3.1传动比的计算：根据已知条件，易求得摩檫轮线速度：预设摩檫轮半径为,则涡轮输出轴的角速度

4、为即涡轮输出轴角速度为蜗杆的转速（即电动机的转速），则蜗轮蜗杆的传动比为圆整后取。3.2 电动机的选择根据要求及自动门的工作环境，选用Y系列封闭式笼型三相异步电动机Y90S-6，电动机额定功率为0.75w，转速910r/min，能防止灰尘、铁屑等进入电动机内及防止任何方向的溅水对电动机的影响。3.2 运动参数计算1）蜗杆轴的输入功率、转速与转矩蜗杆轴的输入功率即电动机的输出功率；蜗杆轴的转速则蜗杆轴的转矩为2）蜗轮轴的输入功率、转速与转矩先大概估算蜗轮蜗杆的传动效率为，则涡轮轴的输入功率为涡轮轴的转速为涡轮轴的转矩为4.蜗杆涡轮传动强度计算4.1 选择蜗杆传动类型本机构载荷较小，速度较低，精度

5、要求不高，且力求加工简单，经济性高，故故选用阿基米德圆柱蜗杆闭式传动。4.2 选择材料1）蜗杆考虑到本蜗杆传动功率不大，速度较低，故蜗杆选用45钢，因希望耐磨性好些，所以蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为4555HRC。2）涡轮考虑到本涡轮蜗杆传动滑动速度不高（），对效率要求较低，涡轮采用灰铸铁HT150，为防止变形，进行时效处理。4.3 按齿面接触疲劳强度设计由于蜗轮齿数较少（Z<90），且为闭式传动，涡轮蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效，因此应以齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。齿面接触疲劳强度设计计算公式为1）确定蜗杆头数蜗杆头数越大，传动比就越小，但效率越高，根据本

6、设计传动比较小及为提高效率的原因，选定蜗杆头数。2）确定载荷系数由于自动门启动次数较多，荷载有小冲击，故使用系数取；因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数；因涡轮圆周速度，取动载系数。则载荷系数为3）确定弹性影响系数铸铁涡轮与钢蜗杆配对时，取4）确定涡轮齿数涡轮齿数为5）确定许用接触应力根据涡轮材料为灰铸铁HT150，蜗杆螺旋齿面硬度大于45HRC，估算的蜗轮蜗杆滑动速度为12m/s，查表的蜗轮蜗杆的基本许用应力为。6）计算的值因，查表得模数，蜗杆分度圆直径，导程角。7）验算滑动速度蜗轮蜗杆相对滑动速度为在先前估算的范围内，所以不需要重算。4.4蜗杆涡轮的主要参数1）中心距涡轮分度圆直径为所

7、以涡轮与蜗杆的中心距为2）蜗杆轴向齿距为直径系数为齿顶圆直径为齿根圆直径为蜗杆轴向齿厚为3）涡轮涡轮喉圆直径为涡轮齿顶圆直径为涡轮齿根圆直径为涡轮咽喉圆直径为4.5校核齿根弯曲疲劳强度涡轮当量齿数为根据，查手册图的齿形系数。螺旋角系数为许用弯曲应力为查表得灰铸铁HT150涡轮许用弯曲应力，应力循环次数为寿命系数为则算得许用弯曲应力为 最后，弯曲应力为所以弯曲强度是满足的。4.6 验算效率蜗轮蜗杆传动效率计算公式为已知，与相对滑动速度有关。由于，查表，插值的，带人式中的，大于原估计值，因此不需要重算。4.7 输出轴功率及转矩输出轴功率为输出轴转矩为4.8主要设计结论及建模蜗轮蜗杆模数为，蜗杆直径

8、，头数，涡轮齿数。蜗杆材料用45钢，齿面淬火；涡轮材料灰铸铁HT150，砂模铸造。Pro/E建模蜗杆如图Figure 2：Figure 2 蜗杆Pro/E建模涡轮，如图Figure 3Figure 35.蜗轮轴的尺寸设计与校核6.1 初步估算轴的最小直径（与联轴器连接部分的直径）初步估算轴最小直径公式为其中，根据轴材料为45钢，查表取，则最小轴径为又因轴上有键槽所以增大7%，取。根据输出轴结构设计，显然轴的最小直径是安装联轴器处的直径。为了使所设计的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩为其中为工作情况系数，查表可取=1.3，则查手册选用YL8型凸缘联轴器，其

9、公称转矩为，半联轴器的孔径为，取此处轴径为，半联轴器的长度（J型，无沉孔的短圆柱型轴孔）。6.2轴的结构设计蜗轮轴的材料为45钢并调质，且蜗轮轴上装有滚动轴承，蜗轮，轴套，密封圈、键等，最终设计的涡轮输出轴轴如下图Figure 4所示。Figure 4 涡轮输出轴与联轴器连接键为普通平键GB/T10961979A型键10×8×20；与涡轮连接键为普通平键GB/T10961979A型键12×8×28；圆角半径均为1.6mm。6.3轴的校核计算计算项目计算内容计算结果转矩圆周力=31846.6N=31846.6N径向力=2547.5N=2547.5N轴向力=

10、31846.6×tan 20ºFr =11591.2N计算支承反力=1334.6N=1334.6N=10948N=10948N垂直面反力=5795.6N合成弯矩轴受转矩T=1194247NmmT=1194247Nmm许用应力值应力校正系数aa=a=0.59当量弯矩蜗轮段轴中间截面=889177.4Nmm轴承段轴中间截面处=819933Nmm889177.4Nmm=819933Nmm轴径校核验算结果在设计范围之内，设计合格6.减速器的润滑减速器内部的传动零件和轴承都需要有良好的润滑，这样不仅可以减小摩擦损失，提高传动效率，还可以防止锈蚀、降低噪声。本减速器采用蜗杆下置式，所以

11、蜗杆采用浸油润滑，蜗杆浸油深度h大于等于1个蜗杆螺牙高，但不高于蜗杆轴轴承最低滚动中心。蜗杆轴承采用脂润滑，为防止箱内的润滑油进入轴承而使润滑脂稀释而流走，常在轴承内侧加挡油盘。7.课程设计体会这次毕业设计我的主要任务是基于Pro/E的蜗轮蜗杆减速器设计。这与以前的课程设计有很大的不同。这可以说是全新的来学习一门知识，因为它不再是零件的乃至机器的设计。而是一种全新的设计理念的分析与利用。通过本次设计使我对Pro/E有了更深的理解和认识。但是在设计过程中我也遇到了很多的困难，首先是Pro/E分析方面知识的匮乏，许多理论知识是以前没有接触过的，这让我学习起来有很大的难度。其次由于理论理解的不够深刻

12、致使在实际运用中出现用错等情况。但是在连老师的殷勤指导和孜孜不倦的讲解下，我不但对理论知识有了更深的理解也在运用方面更加得心应手。在设计的过程中，让我了解了设计方法对我们学习的重要性，同时也发现了自己的很多不足之处。仅仅了解书本上的知识是远远不够的，只有结合自己的实际情况运用于实践，这样才能更深地了解和学习好知识。我们要在工作中不断的积累经验，学会用自己的知识解决实际问题。同时我们要不断地向别人学习，尤其要多想老师请教，他们可以让我们少走很多的弯路，同时也让我们知道很多优秀的设计方法和与众不同的设计理念。参考文献：1濮良贵.机械设计.北京：高等教育出版社，2013.5；2任金泉.机械设计课程设计M.西安：西安交通大学出版社，2003；3张鄂.现代设计理论与方法M.北京：科学出版社，2007；4周开勤.机械零