2022年二级蜗杆减速器设计-开题报告

1、二级蜗杆减速器设计 -开题报告毕业设计 / 论文开题报告课 题 名 称二级蜗杆减速器设计院 系 机电与自动化学院专 业 班 级 机械电子工程 #班姓 名 # 评 分指 导 教 师 # 毕业设计开题报告撰写要求1 / 14 二级蜗杆减速器设计 -开题报告 1. 开题报告主要内容 1 ）课题设计的目的和意义；2）课题设计的主要内容；3）设计方案；4）实施方案；1 篇；5）主要参考文献：不少于 5 篇,其中外文文献不少于 2撰写开题报告时,所选课题的课题名称也不得多于 25 个汉字,课题设 计份量要适当,设计中必需是自己的设计内容；3. 开题报告的字数不少于 2022 字（艺术类专业不少于 1000

2、 字）,格式按华中科技高校武昌分校本科毕业设计 4. 指导老师和责任单位必需审查签字；/ 论文撰写规范的要求撰写；5开题报告单独装订,本附件为封面,后续表格请从网上下载并用 A4纸 打印后填写；6. 此开题报告适用于全校各专业,部分特殊专业需要变更的,由所在系在 基础上提出调整方案,报学校审批后执行；华中科技高校武昌分校同学毕业设计开题报告2 / 14 二级蜗杆减速器设计 -开题报告学 生 姓 名#学号 20221100# 专业班级机电 # 院系机电与自动化指导老师#职称#学院课题名称二级蜗杆减速器设计1 课题设计的目的和意义 1.1 课题设计目的 蜗杆传动主要由蜗轮和蜗杆构成,如图 1-1所

3、示,用于俩交叉轴之间传递运动和载荷,通常作为减速 装置传递中、小功率；与齿轮传动相比,蜗杆传动 具有传动比大而结构紧凑 （在一般动力传动中传动 比i=10 80,在分度机构中传动比 i 可达1000）,运转平稳,噪声小,且不需要其他帮助机构即能获 得反行程自锁等优点；但传动的传动效率低,制造 成本高（为了提高耐热性和耐磨性,蜗轮齿圈往往 要用价格昂贵的铜合金制造） 等不利的因素是当前 蜗杆传动连续讨论和解决的问题；如今,国内的减 速器多以齿轮、蜗轮蜗杆传动为主,但普遍存在着 图1-1 功率与重量比小或传动比大而机械效率过低的问题,另外材料的品质和工艺水平仍有许多弱点,特殊是大型的减速器问题更为

4、突出,使用寿命不长；国外的减速器,以德国、丹麦和日本处于领先位置,特殊在材料和制造工艺方面占优势,减速器工作牢靠性好,使用寿命长, 但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主,体积和重量问题也未解决好； 当今减速器向着大功率、 大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向进展；目前,在双蜗轮蜗杆减速器的设计、 制造以及应用上,国内与国外先进水平相比仍有较大差距；国内在设计制造蜗轮蜗杆减速器过程中存在着很大程度上的缺点,仍有很多重要的问题如：轮齿的根切；蜗杆毛坯的正确设计；蜗轮蜗杆的校核；所以我挑选了蜗杆设计的课题,即设计一套能够生产的蜗轮蜗杆,并对其结构, 工艺过程进行分析；要求在设计中能娴熟使用A

5、NSYS、AUTOCAD 等机械绘图软件,将高校学习的理论与实践相结合, 并得以进行巩固和提高； 此次毕业设计, 将是我们在高校期 间最终一次的产品设计实践, 也将是我们综合实力的大练兵； 有助于我们专业学问的夯 实,专业理论的运用,专业素养的培育；1.2 课题设计意义3 / 14 二级蜗杆减速器设计 -开题报告蜗杆减速器是工业通用产品, 广泛用于工业生产的各个部分, 用于对机械传动的扭 矩、方向、转速及空间位置进行掌握；一般由机体、传动蜗轮蜗杆付、传动轴及轴承等 组成,是典型的通用机械产品；本课题主要针对一组有用的基本技术参数,进行二级蜗杆减速器设计；包括整体结构设计、主要零部件的设计等；并

6、同时绘制装配图和部分零件图；我国从 20 世纪 60岁月初开头,由第一机械工业部机械科学讨论院开展平面蜗轮的讨论工作,1964 年合作研制成中心距为 540mm的平面蜗轮副, 用于 30t 的转炉中；目前我国已经胜利研制成功中心距为 1200mm和 700mm的平面包络环面蜗杆传动装置,而且利用运算机对蜗杆副齿形进行优化设计挑选, 用机械 CAD对蜗杆副、 减速器及蜗轮滚刀进行帮助设计,用环面蜗杆专用机床及特殊的工艺路线, 对蜗杆及蜗轮滚刀进行与其成型原理完全一样的加工,不需任何的修形；齿轮减速器是一种广泛用于国防、宇航、交通、建筑、冶金、建材、矿山等领域的重要装备, 20 世纪 80 岁月以

7、来,世界齿轮减速器技术有了很大的进展,产品的进展总趋势是小型化、 高速化、低噪声、和高牢靠性, 技术进展中最引人注目的是硬齿面技术、功率分支技术和模块化设计技术；硬齿面技术就是采纳优质合金刚锻件、渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮,磨齿精度不低于ISO1328-1975 的 6 级,综合承载才能为中硬齿面调质齿轮的 35 倍；一个中等规格的硬齿面减速器的重量仅为中硬齿面减速器的 1/ 3 左右,且噪声低、效率高、牢靠性高；其传动的速度和功率范畴很大,传动效率高,一对齿轮 可达到 9899%,互换性好装配和修理较为便利,可进行变位切削及各种修形、修缘,从而提高传动质量,在给类齿轮在应用最为广泛；功率分支技

8、术主要指形星及大功率齿轮箱的功率双分支及多分支装置,其核心技术 是均衡,广泛应运于冶金、矿山、电功、起重、运输、石化、轻功机械等具有极强的通 用性和互换性, 大大极少了部件的制造程序, 而且产品性能稳固、 合格率高、 组装便利、生产周期短、产品库存率低、综合经济效益高；模块化设计技术已经成为齿轮减速器进展的一个主要方向,它在追求高性能的同 时,尽可能削减零件及毛坯的品种规格和数量,以便组织生产、降低成本,获得规模效 益；同时采纳基本零件, 增加产品的形式和花样, 尽可能多的开发使用的变型设计或派生系列产品, 能由一个通用系列派生多个专用系列,出的安装方式； 增加了空心轴输出的无底座悬挂式、摆脱

9、了传统的单一有底座实心轴输 浮动支撑底座、 电动机与减速器一体式连接、多方位安装面等不同形式扩大了使用范畴；近十几年来,由于运算机技术和数控技术的进展,4 / 14 CAD/CAM技术被广泛应用机械设二级蜗杆减速器设计 -开题报告 计和制造领域, 是的机械加工精度、 加工效率大大提高, 从而推动了机械产品的多样化,整机配套的模块化,标准化,以及造型设计艺术化,使产品更加精致美化；国内与国外相比,材料水平和工艺水平上仍有很多弱点,特殊是大型的减速器问题更为突出；对于国外技术而言虽然在材料和制造工艺方面占优势,工作牢靠性高, 使用寿命长, 但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主, 体积和重量问题, 传动

10、比大而效率低的问题仍旧未解决 好；当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率及使用寿命长的方向 进展；2 课题设计的主要内容这次设计的任务是设计蜗轮蜗杆减速器,进行某一零件的有限元分析以及绘制速度检测及过力矩爱护装置图,并绘出蜗轮蜗杆装配图、零件图以及编写设计说明书；2.1 主要内容（1） 原始技术参数 : 传动功率 : 12 KW 传动比 : 512.5 输入转速 : 1000 r/min （2） 全面分析技术参数,制定结构方案；全面进行二级蜗杆减速器的技术设计；（3） 要求的工作量：设计说明书（字数至少1.2 万字,含插图折合字数）；绘制二级蜗杆减速器的装配图一张（A0）；绘制

11、部分零件的零件图（A2 或 A3）翻译与课题有关的外文资料,译文字数不少于 2022 字；2.2 详细内容（1） 明白蜗轮蜗杆减速器的主要工作原理,确定合理的设计方案；（2） 完成减速器蜗轮蜗杆等传动装置及箱体的尺寸设计及校核,主要包括： 传动轴的设计校核,蜗轮蜗杆的设计、校核,轴承设计选用,箱体的设计等；（3） 绘制二级蜗杆减速器的装配图一张, 绘制部分零件的零件图；（4） 速度检测及过力矩爱护装置装配图；（5） 完成毕业设计论文的撰写；（6） 某一零件的有限元运算；3 设计方案5 / 14 二级蜗杆减速器设计 -开题报告 3.1 设计难点与方案论证 由于所学的专业学问偏机械制造的各种理论,

12、对蜗轮蜗杆的详细设计学问涉及较 少,加之没有实习体会, 对此设计时有些方面懂得或运用起来较为麻烦；此次设计对各 种学问的运用要求较高；蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能,可以有较大的减速比, 输入轴和输出轴不在同一轴线上,也不在同一平面上；但是一般体积较大,传动效率不高,精度 不高；依据任务书要求及市场上已经成熟的该类产品,蜗轮减速器大致可分为两大类, 即卧式减速器和立式减速器；下面结合这两类产品的特点以及设计任务提出两种方案；（1） 传动方案一方案一采纳立式传动,输入轴和输出轴之间成 体积小,结构简洁,安装便利,如图 3-1；90 角,用于传动复杂的机器中,立式减速机主要用于起重机运

13、行机构 , 也可用于运输 , 冶金 , 矿山 , 化工, 轻工等各种机械设备的运行机构中 . 齿轮 , 齿轮轴采纳中碳合金刚中硬齿面 , 具有结构紧凑 , 承载能力较高等优点；图 3-1 方案一（2） 传动方案二方案二采纳卧式传动, 输入轴和输出轴之间平行, 结构简洁,制造简洁, 安装便利,如图 3-2；卧式减速机在正常情形下采纳油池润滑,油面高度保持在视油窗的中部即可,在工6 / 14 二级蜗杆减速器设计 -开题报告作条件恶劣,环境温度处于高温时可采纳循环润滑；采纳多级传动,减速比更大；结构紧凑体积小,输入轴输出轴在同一轴心线上,使其机型获得尽可能小的尺寸；图 3-2 方案二3.2 设计方法

14、与方案确定这个方法是以加工过程和蜗轮减速器的使用条件的数学和物理公式为基础的；在以后将要完成的论文中,第一,对蜗轮蜗杆作了简洁的介绍,接着,阐述了蜗轮蜗杆的设计原理和理论运算； 然后依据设计准就和设计理论设计了蜗轮蜗杆减速器；接着对减速器的部件组成进行了尺寸运算和校核；该设计代表了蜗轮蜗杆设计的一般过程；对其他的蜗轮蜗杆的设计工作也有肯定的价值；在设计中, 同时会对蜗轮减速器的相关零件进行建模和仿真,充分运用现代进行设计方法中的并行设计,既节约了设计,又保证 了设计的质量；蜗轮蜗杆的设计思路图见下一页；了 解 减 速 器 的 工 作原理,确定合理 7 / 14 的设计方案；二级蜗杆减速器设计

15、-开题报告蜗轮、蜗杆 的设计、计 算及校核,轴的结构设蜗杆减速器的相关轴承的设计、校核及选用,计及选用参数设计减速器箱体的设计；蜗轮、蜗杆蜗杆减速器的建模轴承的建模,减速器箱体的建模,轴的建模；的建模；通过对机构 运 动 的 分 蜗 杆 减 速 器 的 仿 析,判定设 真 计正确与否（1） 依据设计要求 , 以及对 3.1 中两种方案的比较,确定传动布置方案 , 如图3-3；（2） 方案优缺点 传动平稳,振动冲击和噪声均很小；传动比大,结构紧凑,蜗杆传动相当于螺旋传动,为多齿啮合传动,故传动平稳、噪音很小；能实现传动自锁,蜗轮不能反向驱动蜗杆,可以保证安全；传动效率较低,磨损较严峻,蜗轮蜗杆啮

16、合传动时,啮合轮齿间的相对滑动速度 大,故摩擦损耗大、效率低；另一方面,相对滑动速度大使齿面磨损严峻、发热严峻,为了散热和减小磨损, 常采纳价格较为昂贵的减摩性与抗磨性较好的材料及良好的润滑 装置,因而成本较高；8 / 14 二级蜗杆减速器设计 -开题报告图3-3 传动布置方案（3） 创新点目前的蜗轮减速器大多只是单一的机械产品,从动能输入到动能输出, 即整个传动掌握系统是开环的, 没有反馈系统, 而本次所设计的减速器功率较大,主要用于大型工程机械产品；考虑到工作环境的影响,可能存在负载过大的情形；当负载过大时,在没有反馈掌握的情形下, 会对电机及蜗轮蜗杆传动系统造成重大的损害,极大的影响了蜗

17、轮减速器的寿命；依据这一可能的情形, 本次设计对这种情形作了相应的电气方面的设计,即在动力输出端（电动机轴）与减速器输入轴之间设置了过力矩爱护装置,当负载过大时,用电气掌握元件切断电机,爱护系统；依据这一设想,提出了两种方案；方案一如图 3-4所示；图3-4 方案一过力矩爱护装置该装置局部放大图,如图 3-5所示；9 / 14 二级蜗杆减速器设计 -开题报告图3-5 局部放大图该装置思路是可行的, 当显现成负载过大时, 电动机轴与减速器输入轴之间尊在相对角位移,利用齿轮与齿圈的啮合将相对角位移放大,然后利用位移传感器将检测到的相对角位移转化电信号输入到掌握装置,然后掌握装置输出相应的使电机停车

18、的信号使电机停止转动,起到爱护传动系统的作用；但是考虑到该减速器用于功率较高,工作环境较恶劣, 联轴器的尺寸也较大, 故过力矩爱护装置的尺寸也较大, 这样会使得由于机械装置产生的误差会对需要检测的相对 角位移大产生很大的影响, 甚至会使机器无法工作； 针对这一可能显现的问题先提出第 二种方案；方案二如图 3-6所示；图 3-6 方案二过力矩爱护装置该装置相比于方案一有了更大的改进, 采纳接近开关与光电码盘测速和爱护机械传10 / 14 二级蜗杆减速器设计 -开题报告动系统,省去了过多的机械结构,测量精度大大提高,工作更牢靠；当负载在正常范畴内时, 即n1与n2相等,减速器正常工作, 接近开关与

19、光电码盘起 测速作用； 当负载过大时, 即n1 n2时,凸缘联轴器两边的接近开关测得的相应轴的转 速不相等,这时接近开关向 PLC掌握装置发出信号, PLC经过运算和判定向电机发出停车 的信号,起到爱护传动系统的作用；下面对这一测速原理作简洁的介绍；行计数,并运算出转速；在肯定时间间隔内, 对光电码盘输出脉冲数进假设与电动机同轴连接的光电码盘每旋转一周,输出脉冲数为 P,电机的转速为 nr/min,检测时间为 ts ,在t 内的计数脉冲数为 m,就电机的转速 n1为：n 1= 60m/pt ,同理,测得的减速器输入轴的转速 n2为： n2 = 60m/pt 明显方案二比方案一更好,结构简洁,检

20、测精度高,工作更加稳固,寿命更长,既 能测速又能起到过载爱护的作用,最终确定过力矩爱护装置为方案二；（4） 减速器的设计程序 原动机的类型、规格、转速、功率（或转矩）、启动特性、短时过载才能、转动惯量等；工作机械的类型、规格、用途、转速、功率（或转矩）；工作制度：恒定 载荷或变载荷,变载荷的载荷图；启、制动与短时过载转矩,启动频率；冲击和 振动程度；旋转方向等；原动机与减速器的联接方式,轴伸是否有径向力及轴向力；安装型式（减速器与原动机、工作机的相对位置、立式、卧式）；传动比及其答应误差；对尺寸及重量的要求；对使用寿命、安全程度和牢靠性的要求；环境温度、 灰尘浓度、 气流速度和酸碱度等环境条件

21、；润滑与冷却条件 （是 否有循环水、润滑站）以及对振动、噪声的限制；对操作、掌握的要求；材料、毛坯、标准件来源和库存情形；. 制造厂的制造才能；. 对批量、成本和价格的要求；. 交货期限；11 / 14 二级蜗杆减速器设计 -开题报告上述前四条是必备条件,其他方面可按常规设计,例如设计寿命一般为 5年,用于 重要场合时,牢靠性应较高等；. 选定减速器的类型和安装型式；. 初定各项工艺方法及参数 : 选定性能水平,初定齿轮及主要机件的材料、热 处理工艺、精加工方法、润滑方式及润滑油品；. 确定传动级数 : 按总传动比,确定传动的级数和各级的传动比；. 定几何参数 :初算齿轮传动中心距（或节圆直径

22、）、模数及其他几何参数；. 整体方案设计 :确定减速器的结构、轴的尺寸、跨距及轴承型号等；. 校核；校核齿轮、轴、键等负载件的强度,运算轴承寿命；. 润滑冷却运算以上设计过程是一般减速器都适用的,具有普遍适用性, 但本次本次设计会依据实际设计内容削减部分过程,同时也会增加其他的过程,一切以实际设计为主；4 实施方案（1） 2022-2022第一学期 : 18-21 周：熟识课题,查阅和收集有关中英文资料,明白蜗轮减速器的工作原理；翻译外文文献,撰写开题报告；（2） 2022-2022其次学期：1周：开题报告答辩；1-7 周：依据拟定的课题实施方案,进行深化讨论,对所设计的蜗轮减速器装置使用功能进行分析依据任务书供应的资料运算减速机的基本尺寸等；依据基本尺寸绘制主要零部件和总体装配草图；8-10 周：检查全部的运算结果, 确保运算结果的正确性； 编写设计运算说明 书,撰写并提交毕业设计论文初槁,给指导老