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镇江高专-机械调平传动装置设计带机械图,镇江,机械,传动,装置,设计
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镇 江 高 专 ZHENJIANG COLLEGE毕 业 设 计 说 明 书 题 目 机械调平传动装置设计 系 名： 装备制造学院 专业班级： 机制D141 学生姓名： 王晨晨 学 号： 140103306 指导教师姓名： 王玉周 指导教师职称： 高级工程师 二一七 年 二 月 二十五 日19摘要摘 要本文运用机械原理、机械制造技术和制图等知识研究设计这次的机械调平传动装置设计。机械调平传动装置多用于方舱、集装箱等厢体下方角部，用于人工调整厢体四角的高度，从而实现在不平的地面上利用调平装置实现厢体水平。设计这种机械调平传动装置设计调平装置通过摇把带动减速箱转动，利用丝杆原理把旋转运动转化为上下升降运动，实现厢体调平功能。机械调平传动装置设计中关键的部分是蜗轮蜗杆减速器的设计要合理，设计包括：动力传动装置、执行元件、的设计以及对机械进行保护和密封等。关键词：机械调平传动装置，调平，传动装置，丝杆机构，蜗轮蜗杆减速器AbstractIn this paper, mechanical design, mechanical manufacturing technology and drawing knowledge are used to study the design of the mechanical leveling device. Mechanical leveling transmission device for shelter, container compartment below the corner, for manual adjustment of the four corners of the carriage height, so as to realize the leveling device to realize the body use level on the uneven ground. The design of the mechanical transmission device design leveling leveling device drives the reducer to rotate through the handle by screw principle to rotary motion into an up and down movement, the carriage body leveling function. The key part of the design of the mechanical leveling transmission device is the design of the worm gear reducer. The design includes: the power transmission device, the executive component, the design and the protection and sealing of the machine.Key words: mechanical leveling transmission, leveling, transmission device, screw mechanism, worm gear reducer目录目 录摘 要IAbstractII第1章 引言1第2章 机械调平传动装置方案分析22.1 方案分析22.1.1方案一22.1.2方案二22.2 方案确定32.3 总体设计框架3第3章 蜗轮蜗杆的设计43.1摇把的功率估算43.2传动装置总传动比的计算及其分配43.3 蜗轮丝杆升降机选型53.4 蜗轮蜗杆材料的选取63.5 蜗轮蜗杆尺寸的确定73.6 蜗轮蜗杆计算83.7 轴的设计计算及校核113.7.1轴的材料的选择，确定许用应力113.7.2初步估计轴的最小直径113.7.3轴的强度校核113.8 联轴器与键的设计及校核133.8.1联轴器的选择133.8.2 高速端键的选择133.9验算蜗轮蜗杆自锁情况13第4章 丝杠传动计算144.1 材料的选取144.2丝杠牙型的选取144.3 计算载荷154.4 计算额定动载荷计算值154.5 根据C选择滚珠丝杠副154.6 稳定性验算164.7效率计算164.8验算丝杠自锁情况17结论18参考文献18致谢20 第1章 引言第1章 引言本次的任务是设计一个机械调平传动装置一般工作在室内。任务是设计机械装置通常运行均衡均衡为核心的部分是减速器的机械装置，她在工作中起着非常重要的作用，确保这些机器的正常运行，同时也需要考虑的问题，以提高安全设计，我有很多的不同部位的机器人在这一领域进行了选择。在我国，力学均衡传输开始于20世纪50年代，和机械调平装置的生产已经成熟，并广泛应用于各种机械传动的优点机械调平系统设计合理、性能稳定、效率高、操作简单、安全和服务。机械调平装置的安全、稳定、简单，简单的机械驱动均衡，虽然在不同领域的应用原理的不同类型，但不是一个选择的齿轮的机械特性均衡的选择，能源需求和减速器的设计，根据设计要求，机械传动装置主要是针对均衡调节器的大小，结构，力学参数和润滑脂包装类型和大小，我估计这最后的地区合理利用的知识，此外，我相信，安全和节约机械效率均衡的能量更有效地履行传动装置，使设计简单明了，我添加了一些照片在一些地方和解释。第2章 机械调平传动装置方案分析第2章 机械调平传动装置方案分析2.1 方案分析2.1.1方案一通过摇把带动联轴器，联轴器连接蜗杆，蜗杆带动蜗轮运动，蜗轮上内圈有T型丝杠副，丝杠传动实现上升或下降。图2.1 方案图一2.1.2方案二通过摇把带动蜗轮蜗杆减速器，二级减速器带动丝杠机构上升下降，机构2侧加2个导向机构，实现上升或下降。图2.2 方案图二2.2 方案确定 根据整体布局考虑，方案二需要电机和减速器放置在重物下面，这种影响重物的上升和下降的空间范围，故将方案二淘汰点，选择方案一。2.3 总体设计框架初步拟定涡轮丝杆升降机承载能力按照5吨计算(资料里有数据，可以参考)两根丝杆间设为2000mm，注意这是两轴联动，蜗杆轴的左右端都要连接联轴器第3章 蜗轮蜗杆的设计第3章 蜗轮蜗杆的设计蜗轮蜗杆的螺旋驱动的形式主要是齿传动，传动平稳，振动和噪音低，需要一个稳定的状态，使用的机器。3.1摇把的功率估算已知，摇把端受力不大于150N设设计速度120毫米每分钟，机械调平传动装置所施加的外力F即是5T等于500KN。因此： (3-1) 式中：F机械调平传动装置输出力，N；V丝杠速度，m/s。 电机功率在传递过程中必然有一定的损失。参阅机械工程手册可知，丝杠与丝杠螺母间传动效率为0.9，涡轮蜗杆间传动效率为0.8，其他联结件传动效率为0.9。故=0.9X0.9X0.8X0.9=0.609所以 (3-2)上式中 P 机械调平传动装置有效功率； 机械调平传动装置总效率。3.2传动装置总传动比的计算及其分配已知速度以此求得丝杠转速 (3-3)式中： V丝杠速度，m/s； P丝杠螺距，mm。摇把选定后，按摇把的二个数据和，即可算得传动装置的总传动比。满载转速-机械调平传动装置工作部分转速-然后按常用传动机构适用范围，初取得传动比：3.3 蜗轮丝杆升降机选型根据上一章节拟定的设计框架，拟定的负载为5T，初步选型为SWL系列蜗轮丝杆升降机，表3-1 丝杆升降机性能参数表型号SWL2.5SWL5SWL 10/15SWL20SWL25SWL35SWL50SWL100SWL120丝杆升降机最大起升力2.5吨5吨10/15吨20吨25吨35吨50吨100吨120吨丝杆升降机最大拉力,KN25509916625035050010001200丝杆升降机丝杠螺纹尺寸Tr306Tr407Tr5812Tr6512Tr9016Tr10018Tr12020Tr16023Tr18025蜗轮蜗杆传动比（P）普通6:16:172/3:18:1102/3:1102/3:111:112:112:1蜗杆每转行程,mm1.01.171.561.51.51.51.8181.9162.083蜗轮蜗杆传动比（M）24:124:124:124:132:132:132:136:136:1蜗杆每转行程,mm0.2500.2920.50.50.50.50.6250.6380.694蜗杆传动比（P）6:16:172/3:18:1102/3:1102/3:111:112:112:1丝杆升降机满负荷蜗杆扭距Nm18.639.5119/17924036660097023233316蜗轮蜗杆传动比（M）24:124:124:124:132:132:132:136:136:1满负荷蜗杆扭距Nm8.8619.860/901222173404259971658丝杆升降机丝杆最大轴伸长度150020002500300035004000550065007000丝杆升降机最大许用功率/kW0.551.12.63.74.86.07.51517.5普通比（P）总效率232123211918151312慢速比（M）总效率%14121513111111108润滑油量，kg0.10.250.50.751.11.922.52.5不加行程的重量，kg7.316.2253670.58742010101350丝杆每100mm的 重量0.450.821.672.154.155.207.4513.617.3丝杆升降机润滑剂合成钙钠基润滑脂ZGN-1或ZGN-2（温度范围20100）按选定的方案，设得单边负载5T/4即1.25T，初选SWL2.5丝杆升降机。3.4 蜗轮蜗杆材料的选取蜗杆的材料需要有特定强度，好的磨合性和耐磨性能。蜗杆具体材料可查阅机械设计手册选取，表3-2如下：表3-2 蜗轮蜗杆常用材料名称材料牌号使用特点应用范围蜗杆20、15Cr、20Cr 、20CrNi20MnVB、20SiMnVB20CrMnTi、20CrMnMo渗碳淬火（5662HRC）并磨削用于高速重载传动45、40Cr、40CrNi35SiMn、42SiMn、35CrMo37SiMn2MoV、38SiNnMo淬火（4555HRC）并磨削45调质处理用于低速轻载传动蜗轮ZCuSn10Pb1ZCuSn5Pb5Zn5抗胶合能力强，机械强度低，价格较高用于滑动速度较大及长期连续工作处ZCuAl10Fe3ZCuAl10Fe3Mn2抗交合能力差，机械强度高，与其匹配的蜗杆必须表面硬化处理，价格便宜用于中等滑动速度ZCuZn38Mn2Pb2HT150HT200机械强度低，冲击韧性差，但加工容易，且价廉用于低速轻载传动通过查表2-1确定，蜗杆材料为45号钢，热处理为调质 HBS 220270，蜗轮材料为HT150，时效处理。且蜗轮的选择符合梯形螺纹丝杠螺母材料的选择。3.5 蜗轮蜗杆尺寸的确定模数m、压力角，蜗杆，其系数Q，导角，蜗杆头数量的蜗轮齿，齿顶高系数（设1）顶轴系数（设0，2）。蜗杆的轴向齿距pX应与蜗轮的端面周节pt相等，以m表示,m应取为标准值。压力角，以表示，标准压力角为20。 通常蜗杆的头数Z1=14,蜗轮的齿数Z2=iZ1，i为蜗杆传动的传动比,i=n1/n2=Z2/Z1。对普通传递动力的蜗杆传动,Z2=2780。d1代表蜗杆分度圆直径，那么蜗杆分度圆柱上的螺旋升角可按下式求出q=Z1/tg，可算出蜗杆的分度圆直径为d1=qm。式里，q是蜗杆特性系数。往往q=617。蜗轮分度圆直径d2=Z2m。图3.1涡轮蜗杆主要参数3.6 蜗轮蜗杆计算 根据开式蜗杆传动设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。图3.2 圆柱蜗杆传动1.选择蜗杆传动类型根据GB/T100851988推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）2.齿轮材料，热处理及精度蜗杆：45钢淬火，螺旋齿面要求淬火，淬火后硬度为4555HRC蜗轮：铸锡磷青铜ZCuSn10Pl,金属模制造，齿芯用灰铸铁HT100 3.按齿面接触疲劳强度进行设计按相关准则，需要先设计齿面接触疲劳强度，然后去校核齿根弯曲疲劳强度，传动中心距式子： (1) 确定作用在蜗轮上的转矩T按z=1, 估取效率涡轮=0.8，则4209.260 NM（2）确定载荷系数K设K 为1， K为1，K为1.05，那么：K= KK K为1.05（3）确定弹性影响系数Z=150MPa（4)确定弹性系数设d和传动中心距a的比值为0.35，因此算得2.9。(5)确定许用接触应力蜗轮是ZCnSn10Pl材质，螺旋齿面硬度45HRC，查得 为268帕两班制。八年所以L=26280h。应力循环次数N=60j nL=60126280=5.2410寿命系数=0.8130则，=0.8130268=217.9Mpa（6）计算中心距=45mm取中心距a45mm,i=20因此，取m=10 查图可查得接触系数=3.0因为, 因此，以上计算结果可用4.蜗杆与蜗轮的主要参数及尺寸（1） 蜗杆：轴向齿距P=m=3.141610=31.416；直径系数q=d/m=9；齿顶圆直径d= d+2m=90+2110=110；齿根圆直径= d2m(h+)=90210(1+0.2)=66 从相关书本查得：分度圆导程角为123144；蜗杆轴向齿厚S=m/2=15.708。(2) 蜗轮：同以上书上可查到蜗轮齿数z=48;变位系数x=-0.5;验算传动比i= z/z=48/1=48,传动比误差（4844.070）/44.070=8.91%,是允许的。蜗轮分度圆直径d=mz=153=53蜗轮齿根圆直径 = d2h=480210(10.5+0.2)=46蜗轮咽喉母圆半径 r=a d/2=280490/2=355.校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数z= z/(cos)=48/(cos123144）49.18根据x=-0.5, z=49.18 ,因此，=2.42许用弯曲应力=由ZCuSn10Pl制造的蜗轮的基本许用应力=56Mpa寿命系数0.667=560.66737.352MPa=20MPa由于，故弯曲强度满足。6.验算效率=（0.950.96）tan/tan(+)已知12314412.56；=arctan用插值法得=0.018、=1.03代入得=0.8760.885，大于原估计值=0.8，因此不用计算。合格的。蜗杆速度：7.热平衡计算A=0.33()=取t=20C 由公式 得 从 取=17W/（mC） 由式（8-14） C =60.06C 85C 3.7 轴的设计计算及校核3.7.1轴的材料的选择，确定许用应力 考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置，轴主要传递蜗轮的转矩。选用45号钢，正火处理 b=600MPa b=55MPa3.7.2初步估计轴的最小直径取C=120取为70毫米。3.7.3轴的强度校核1、求蜗轮蜗杆爱力情况在垂直平面上在水平面上轴承1的总支承反力轴承2的总支承反力弯曲应力扭转应力对于调质45钢，从相关书上得， ， ，绝对尺寸系数，轴磨削加工时的表面质量系数查到安全系数许用安全系数，显然，所以a-a截面安全.当量应力3.8 联轴器与键的设计及校核3.8.1联轴器的选择由于摇把端载荷平稳，且需要隔离振动与冲击，所以选用弹性套柱销联轴器。取=1.2 则计算转矩 根据GB/T (4323-2002)选取3.8.2 高速端键的选择由于摇把轴直径d=42mm，根据GB/T 1096-2003，选取A型键 b=12mm，h=8mm，L=80mm，即键A1280 GB/T1096-2003键的强度校核所以 ，合适3.9验算蜗轮蜗杆自锁情况根据要求，必须对蜗轮蜗杆的自锁情况进行验算。式子是：式子里：-螺旋升角，-导程，-牙型角，代入数据算出3.312，使用值需要小于这个数。式子里：-当量摩擦角，-螺旋副的摩擦系数，可从手册查到，设得。第4章 丝杠传动计算第4章 丝杠传动计算4.1 材料的选取螺杆转速低，扭矩小，需要很强的条件，所以要耐磨性能好，使用寿命长，强度，刚度适中，很好的切削性能；热处理后的残余应力，热变形小，材料45钢是最便宜的，良好的加工性能，但淬火回火处理，洛氏硬度220 270，然后用高频淬火，硬度为4548结构的传输要求，选择45钢的材料。4.2丝杠牙型的选取蜗轮丝杠升降机的驱动，滑动螺旋传动的齿型或梯形和锯齿形、梯形和锯齿形螺纹是最常用的。1梯形螺纹。螺纹牙型等腰梯形齿形角30和它不易丢失，严格的矩形螺纹，传动效率较低，但工艺性好，强度高，是很好的，用开合螺母，可以调整线是最常用的传输中国标准的30度梯形螺纹代号“Tr公称直径”和将所述螺纹必须满足整个后黄体生成素（LH）、注出，传输效率较低，但自锁能力，可双向受力，高强度钢丝A，可以弥补轴磨损后不影响运动精度：螺纹车削、铣削、磨削可以加工，加工精度高，工艺是较好的处理，它可以工作在恶劣的条件下。2.矩形螺纹在路上，矩形螺纹效率略高于其余的梯形螺纹，几乎没有什么优势，精密制造的困难，需要什么，间隙补偿和校正，精度低，弱的根螺纹为梯形螺纹加工，使用方便，测量时，摩擦阻力小，传动效率高，但自锁性能不好，可双向受力，但强度低，纱，需要后，可以弥补差距，不影响跳动。车削，铣削或磨削，加工精度不高，加工难度更大，更多更好的工作环境。分析，根据任务书的电梯，蜗轮蜗杆传动效率的要求不高，但必须是自锁，并有一定的强度，以及上述因素的分析，选择最佳的梯形螺纹。4.3 计算载荷丝杠的材料为CrWMnF=KKKF式中 K载荷系数,查表取K=1.2； K硬度系数,查表取K=1.0； K精度系数,查表取K=1.0； F平均工作载荷； F= KKKF=1.2*1.0*1.0*2500=2773.6N；丝杠的转速n=120r/min则 L=60nT/106=60*120*15000/106=17.91万转根据Fp,寿命L，fw为1.2,fH为1。 FQ= fwfHFp=*1.2*1*1385.984=4350.9(N)4.4 计算额定动载荷计算值=2073.6=8473.34.5 根据C选择滚珠丝杠副假如取F型号，按滚珠丝杠副相关原则，查表选FC1-2506-2.5。公称直径：D=30MM，导程P=6MM，螺旋角r=422，滚珠直径d=3.175,按表公式计算：滚道半径R=0.52*d=0.523.175=1.651偏心距e=0.07(R-)=0.07=4.45mm丝杠内径：d=D+2e-2R=26.78mm4.6 稳定性验算该丝杠的支撑方式为单推，在任何情况下，丝杠不承受压力只承受拉力，因而没有压杆稳定性的问题。临界转速n=Fc-临界转速系数取fc=4.73,=1n=9910=10962.5r/minnn为200转每分钟,所以L=A- 丝杠截面积1/4；J-丝杠的极惯性矩/32；G-丝杠切变模量对钢G=83.3GPa；T-转距T=Fm()；-摩檫角，正切函数值是摩檫系数，Fm-平均工作载荷，设摩檫系数tan为0.0025，那么算得840，T=1.71N.M按最不利的情况取（其中F=Fm）=13.5m导程误差式子为：通常要求丝杠的导程误差应小于其传动精度的1/2，即4.7效率计算根据相关式子，传动效率： =式里 螺纹的螺旋升角,丝杠是； 摩擦角约等于； = 0.968要求在90%到98%之间，所以该丝杆副合格。4.8验算丝杠自锁情况丝杠要求具有自锁能力，验算公式：1）式里：-螺旋升角，-导程，-牙型角，代入公式算出丝杠升角约为3.6，使用值得比这度数要比。 2）式里，-当量摩擦角，-螺旋副的摩擦系数， 从相关表格查出，这里取经过上述验证，各项性能都符合，可选用。 结论通过努力机械调平传动装置的设计完成了,在进行设计的过程中，我体会到了很多，是以前没有经历过了，有些问题本来以为很好解决但是结果并不是！在进行毕业设计的过程中，我体会到这不是一件简单是的事，原本以为这只是对这几年的大学学习生活进行检查与总结但是并不是这样，这是一种提高，是一种体验，对于我来说是一次难忘的经历。毕业设计是我在大学里最后一次作业，也是一次考试，是对我的考察与检验，因此我细心认真的对待它，客服困难，进行这次设计。毕业设计不仅仅是对我在学校课本上所学的知识进行考察也是为今后走向社会的经验积累，培养自己的解决问题的能力，构思能力，以及应用能力，都是至关重要的。我希望完成我的大学的最后一次课程，并且还对这次机械调平传动装置的设计进行了深刻详细的了解，为了交上完美的答卷。虽
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