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1、毕业设计任务书2008年3月1日无锡职业技术学院机电技术学院毕业设计题目知识竞赛抢答器设计指导教师刘必柱职称高级工程师专业名称机电一体化技术班级机电50532学生姓名张猛学号5020053243设计要求内容包括：1、课题来源2、知识竞赛抢答器设计3、结论论文包括图形、设计说明书完成毕业课题的 计划安排序号内容时间安排1外文资料翻译2008-2-20 至 2008-2-292课题相关资料2008-3-1 至 2008-3-63完成毕业设计说明书2008-3-7 至 2008-4-64预审，修改2008-4-7 至 2008-4-95辩论2008-4-12辩论提交资料外文资料翻译，毕业设计说明书计
2、划辩论时间2008-4-122008年3月1日无锡职业技术学院毕业设计说明书第一章选定设计方案根据设计要求并结合以上分析，我们在设计中采用准平行啮合线环面蜗杆减速器。具体设计方案是：选用的电动机输出转速是940r/min,由凸缘联轴器将电动机轴和准平 行啮合线环面蜗杆减速器的输入轴相联接，经过减速器的减速，电动机输出的转速降为 18. 8r/min,再有凸缘联轴器将减速器的输出轴与滚筒轴联接，将减速器输出轴的转速传给滚 筒，滚筒转动带动绕在其上面的钢丝绳旋转，由钢丝绳提起具有一定质量的灯具。-*运动方向1电动机 2联轴器 3蜗轮蜗杆减速器4联轴器 5滚筒图2-1减速器第二章电动机的选择初选电动
3、机类型和结构型式电动机是专门工厂批量生产的标准部件，设计时要根据工作机的工作特性、电源种类（交 流或直流）、工作条件（环境温度、空间位置等）、载荷大小和性质（变化性质、过载情况等）、 起动性能和起动、制动、正反转的频繁程度等条件来选择电动机的类型、结构、容量（功率） 和转速，并在产品目录中选出其具体型号和尺寸。电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于生产单位一般多采用三相交流电源，因为 此，无特殊要求时均应选用三相交流电动机，其中以三相异步交流电动机应用最广泛。根据 不 同防护要求，电动机有开启式、防护式、封闭自扇冷式和防爆式等不同的结构型式。Y系列三相笼型异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式
4、电动机，由于其结构简单、工无锡职业技术学院毕业设计说明书作作可靠、价格低廉、维护方便，因此广泛应用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊 要求的机械上，如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等。对于经常起动，制动正反转的 机械，如起重、提升设备，要求电动机具有较小的转动惯量和较大过载能力，应选用冶金及 起重用三相异步电动机Yz型(笼型)或YzR型(绕线型)。电动机的容量(功率)选择的是否合适，对电动机的正常工作和经济性都有影响。容量选得 过小，不能保证工作机正常工作，或使电动机因超载而过早损坏；而容量选得过大，那么电动 机的价格高，能力又不能充分利用，而且由于电动机经常不满载运行，其效率和功率因
5、数较 低，增加电能消耗而造成能源的浪费。电动机的容量主要根据电动机运行时的发热条件来决 定。由以上的选择经验和要求，我选用：三相交流电丫系列笼型三相异步交流电动机。2.1 电动机的容量2. 2.1确定减速器所需的功率以由滚筒圆周力F和滚筒速度v,得P =旦 1000其中：F = G = mg (N)m提升重量，m=450kg,b= 450x9.8 = 4410 N9v = = QA5m/s s60带入数据得p4410x0.15 =06615 KW1000Pw = Pw X1.25 = 0.6615xl.25 = 0.8269 KW2. 2. 2确定传动装置效率传动装置的效率由以下的要求：(1)
6、轴承效率均指一对轴承而言。(2)同类型的几对运动副或传动副都要考虑其效率，不要漏掉。(3)蜗杆传动的效率与蜗杆头数zi有关，应先初选头数后，然后估计效率。此外，蜗杆传动的效率中已包括了蜗杆轴上一对轴承的效率，因此在总效率的计算中 蜗杆轴上轴承效率不再计入。各传动机构和轴承的效率为：法兰效率：7=0.98设计中，电动机与减速器相连的法兰，相当于一个凸缘联轴器无锡职业技术学院毕业设计说明书一级环面蜗杆传动效率：% =0.7一对滚动轴承传动效率：71. = 0.98凸缘联轴器效率：7/4 = 0.98从电动机至工作机主动轴之间的总效率故传动装置总效率:77 = 0 98 x 0.7 x 0.982
7、x 0.98 = 0.646 ,电动机的输出功率与考虑传动装置的功率损耗，电动机输出功率Pd = 贝！I，4=826875 = 1J KW7/0.6462. 2. 3电动机的技术数据根据计算的功率可选定电动机额定功率，取同步转速1000min , 6级由简明机械设计手册选用Y100L6三相异步电动机，其主要参数如下电动机额定功率：Po=1.5kw；电动机满载转速：n =940 r/min电 流 ：1=5.6A电动机外形和安装尺寸为：D=28mmE=60mmH=100mmA=160mmB=140mmC=63mmK=12mmAB=205mmAD=180mmAC=105mmHD =245nlmAA=
8、40mmBB=176mm第三章传动装置的传动比及动力参数计算无锡职业技术学院毕业设计说明书2.1 传动装置运动参数的计算3. 1. 1各轴功率计算A = R = l.5xO.98 = l.47KW 得 （0.98）2 =0 97KW4. 1. 2各轴转速的计算n =940 / ., 1 /minn2 =n滚筒=940/50=18. 8r/min5. 1.3各轴输入扭矩的计算p1 47Z =9550x= 9550x = 14.931940pn 97T. =9550x= 9550x = 492.74 N，mm-n218.8表3T参数列表:轴名功率Kw转速r/min扭矩N，mm蜗杆轴1.479401
9、4. 93蜗轮轴0. 9718.8492. 74第四章减速器部件的选择计算4.1 蜗杆传动设计计算选择蜗杆、蜗轮材料1 .选择蜗杆传动的类型采用准平行环面蜗杆传动.2 .选择蜗杆、蜗轮材料，确定许用应力考虑蜗杆传动中，传递的功率不大，速度只是中等，根据机械零件课程设计表5 -2,蜗杆选用40Cr,因希望效率高些，耐磨性好故蜗杆螺旋齿面要求：调质HB265285. 蜗轮选用铸锡磷青铜ZQSnlO-1,金属模铸造，为了节约贵重有色金属，仅齿圈用锡磷青铜制 造，轮芯用灰铸铁HT100制造由机械零件课程设计表5 3查得蜗轮材料的许用接触应力cyH =190 N/ nvv17无锡职业技术学院毕业设计说明
10、书由机械零件课程设计表5 5查得蜗轮材料的许用弯 曲应力aF=44N/77?m24. 1.2确定蜗杆头数乙及蜗轮齿数Z 2由机械零件课程设计表56,选取Z1=l那么 Z2 =Z, 1 = 1X50 = 50故取Z2 =501.3验算滚筒的速度实际传动比i = 50/l工作机滚筒转速n滚筒=940/50=18. 8 r/min钢丝绳的提升速度V， _ 3.14xDxnnWOO1000二m/ s速度误差V 22 Q3-%=%=Q. 78%5%,合适V84. 1.4确定蜗杆蜗轮中心距aL确定蜗杆的计算功率巳p ; P(KfKmp)式中Ka使用场合系数，每天工作一小时，轻度震动由机械工程手册查得：必=
11、0.7；Kf制造精度系数，取7级精度，查得：异=0.9；Kmp材料配对系数，齿面滑动速度 10由机械工程手册查得：Kmp =0.85。代入数据得无锡职业技术学院毕业设计说明书PC1 =RKa(KfKmp)L47x0.70= 1.35 KW以等于或略大于蜗杆计算功率电所对应的中心距作为合理的选取值根据机械工程手 册/传动设计卷（第二版）表2 522a,选取蜗杆的中心距：a= 100mm. a= 100mm由于准平行二次包络环面蜗杆为新型得蜗杆,它的优点是:接触面大，导程角九它的值稳定且 一定，那么润滑好,接.触面大应直接根据“原始型”传动蜗杆设计参数。蜗杆传动几何参数设计准平行二次包络环面蜗杆的
12、几何参数和尺寸计算表1 .中心距：由机械工程手册/传动设计卷（第二版） 标准选取a= 100mm.齿数比：u=三=502 .蜗轮齿数：由机械工程手册/传动设计卷（第二版）选取z2 = 503 .蜗杆头数：由机械工程手册/传动设计卷（第二版）选取Z1 = 14 .蜗杆齿顶圆直径：机械工程手册/传动设计卷（第二版）表2. 5 16 选取 d/i=45mm.蜗轮轮缘宽度：机械工程手册/传动设计卷（第二版）表2.5 16选取 b9 =28mm.蜗轮齿距角：C=现 =7.2。5 .蜗杆包容蜗轮齿数：K=三二5106 .蜗轮齿宽包角之半：叫=0.57（K-0.45） =16.38.蜗杆齿宽：机械工程手册/
13、传动设计卷（第二版）表2. 5 16选取 =53mm.蜗杆螺纹局部长度：机械工程手册/传动设计卷（第二版）表2. 5 16,选取=59mm.蜗杆齿顶圆弧半径：机械工程手册/传动设计卷（第二版）表2.5 16,选取 Rr/1=82miTi13,成形圆半径：机械工程手册/传动设计卷（第二版）表2.5 16无锡职业技术学院毕业设计说明书选取 dh =65mm.蜗杆齿顶圆最大直径：机械工程手册/传动设计卷(第二版)表2. 5-16,选取尸53.8mm.蜗轮端面模数：叫=生二阻=生 = 3.18inni z2 - 2ha 48.615 .径向间隙：C = 0.16%=0. 5104mm.齿顶高:ha =
14、0. 75=2. 233mm16 .齿根高：h/= h+ C=2. 7434mm.全齿高：h= h + h f 9764mm -17ClJ7 no20 .蜗杆分度圆直径：d= (0.624+ ) a0875 =40. 534mmI21 .蜗轮分度圆直径：=2a-=159. 466mm.蜗轮齿根圆直径：d= d,2 hf =153. 9792mm J乙乙J22 .蜗杆齿根圆直径：d=4一23=35.05,0.875判断：因为-=28. 12mm,满足要求J 223 .蜗轮喉圆直径：= J2+2 h163. 932mm.蜗轮齿根圆弧半径：=41-0.56/ =82. 475mm j *j、(0.5
15、L 、.蜗杆螺纹包角之半：为 = arctan :a-0.5d。一29 5=arctan = 21.977073.1ha，。一0.54,cos0A.蜗轮喉母圆半径：r 2=空cos%_0.9273=25. 88mm.蜗轮外缘直径：由作图可得42=164.95nini10无锡职业技术学院毕业设计说明书24 .蜗杆分度圆导程角：ym = arctan(-) ud1=arctan(-) = 4.5025 .蜗杆平均导程角：几=arctan(一)= 4.09 K*d、.分度圆压力角：a = 6ircsin() = 24 d226 .蜗杆外径处肩带宽度：A 0.55=19. 2775.一(s )31 .
16、蜗杆测量齿顶高：% = -0.54 1 - cos arcsin I12,=2.203532 .蜗杆测量齿顶高：= h -0.5d? 1-cosarcsin a4ci乙i a?)=2o 1854. 2环面蜗轮蜗杆校核计算环面蜗杆传动承载能力主要受蜗杆齿面胶合和蜗轮齿根剪切强度的限制。因而假设许 用传动功率确定中心距，那么然后校核蜗轮齿根剪切强度。11无锡职业技术学院毕业设计说明书由于轴承变形增加了蜗杆轴向位移，使蜗轮承受的载荷集中在2 3个齿上。而且，由于蜗轮轮齿的变形，造成卸载，引起载荷沿齿高方向分布不均，使合力作用点向齿根方向偏移。因而，蜗轮断齿主要由于齿根剪切强度缺乏造成的校核：F（ F
17、d2所以，轴承2受压 那么：氏1 = Ki = 640.55NFai = Fae + Fdi = 6179.88 + 640.55 = 6820.437V3 .求当量动载荷介黑二 33e所以，对于轴承1x=l ，y=026无锡职业技术学院毕业设计说明书=F,a = 2049.75N对于轴承2x=0. 4 ， y=1. 6P2 = 0.4 x FrB +1.6F/2= H241.568N4 .校核轴承的寿命查手册得 c=51. 5KN =10/3 n=940r/min106 c丽.(万1065L5X10360x940 11241.568)= 2831/z故此轴承的寿命满足要求4.5.1 蜗轮轴上
18、轴承的校核1 .求径向载荷FrA VNH + NV = a/2634.98 .计算派生轴向力查手册得，圆锥滚子轴承30212型的e = 1.5tga二=15。063427+452.472 -2673.557VFrB JFnh += ,3544.92+ 2298.99?二 4225.12N无锡职业技术学院毕业设计说明书e = 1.5火a = 1.5x15。0634 = 0.4， y=1.5Fka 2673.55Fd = 891.18N2y 2x1.5FrB 4225.12 rec cr atFdi =1408.37N2y 2x1.5R/i + 凡e = 891 . 18 + 736.67 = 1
19、627.85N Fdi那么：轴承2受压 所以，Eh = %1=89L18N入2 = 1627.85N3 .求当量动载荷Fa 891.18 八”=0.33 eFrA 2673.55Fai 1627.85 c 4=0.4 eFm 4225.12所以，对于轴承1： x=l , y=0对于轴承2： x=l , y=0P.=FrA= 2673.55N6 = %=4225.12N4 .校核轴承的寿命查手册 c=97.8KN ， e =10/3 ， n=18.8r/min28无锡职业技术学院毕业设计说明书l 106 ALh 二 wr(力 60 P10697.8x1QI0/3X (I- 60x18.84225
20、.12= 31334559/z故此轴承寿命满足要求。4.6键联接的强度校核蜗杆轴上安装联轴器处的键联接由机械零件课程设计表81选用普通平键 /?x/z = 8X 7mm,取 L = 45mmo机械零件课程设计表8 7查得，键的工作长度1 = Lb=45 8 = 37mm, 键的工作高度6 Gk= = =3mm。2 2由机械零件课程设计表8 8查得, 键联接的许用压力P = 70-80MPa9p 2T 2x14.93x1()3dkl 37x3.5x220.5 MPa所以，PP,所选平键合适。蜗轮轴上装蜗轮处的键联接由机械零件课程设计表81选用普通平键bxh = 18X 11mm,取 L = 45
21、mm由机械零件课程设计表87查得键的工作长度l = L-b=45-18=27mm键的工作高度1 h 广厂k:=5.5mm2由机械零件课程设计表8 8查得键联接的许用压力n 2T 2 X 492.74 X103 1P = 102.1MPadkl 5.5x27x6529无锡职业技术学院毕业设计说明书所以，PP,所选平键合适。蜗轮轴上装联轴器处的键联接由机械零件课程设计表81选用普通平键bxh = 16X 10mm, 取 L=100mmo由机械零件课程设计表87键的工作长度1 = Lb = 100- 16=84mm键的工作高度k= =5mm 2由机械零件课程设计表8 8查得键联接的许用压力P = 7
22、0-80MPa=46.93M为=46.93M为八 2T 2 x 492.74 xlO3p dkl 5x84x50所以，PP所选平键合适。4.7箱体结构尺寸及说明箱体按其结构形状的不同可分为剖分式和整体式；按其制造方式的不同可分为铸造箱体 和焊接箱体.减速器的箱体多采用剖分式结构。剖分式箱体由箱座与箱盖两局部组成，用螺栓联接起来构成一个整体。剖分式与减速器 内传动件轴心线重合，有利于轴系部件的安装和拆卸。立式大型减速器可采用假设干个剖分面, 剖分接合面必须有一定的高度，并且要求仔细加工。为了保证箱体的刚度，在轴承处设有加 强肋，箱体底座有一定的厚度和高度，以保证安装的稳定性和刚度。近年来，减速器
23、箱体的设计出项了一些外形简单，整齐的造型，以方形小圆角过渡代替 传统的大圆角曲面过渡，上下箱体的联接处的外凸缘改为内凸缘结构，加强肋和轴承座均设 计在箱体内部等等。根据毕业设计的要求，选择剖分式结构的箱体。由于铸铁具有良好的铸造性能和切削加 工性能，本钱又低，所以箱体用HT200制造。减速器箱体的结构尺寸：1箱座壁厚：5 = 0.04 + 328取 b = lQmm2箱盖壁厚： 舟=0.855 2 8取 G = S.5mm3箱体凸缘厚度：箱座 b = l.5b 5mrn箱盖 b = l.5bi = 13mm箱座底 Z?2 = 2.55 = 25mm4加强肋厚：箱座 m = 0.85S = 8.5mm30无锡职业技术学院毕业设计说明书箱盖帆=0.8551 = 7 mm5地脚螺栓直径：df 比 0.75x16 = 15.6mm取 4 = 16mm6地脚螺栓数目： =47轴承观察箱联接螺栓的直径di=.0.75df=0.75xl6=12取 di = 12mm8箱盖箱座联接螺栓的直径：d2=0.5df=8mm