基于proe的蜗杆传动参数化设计及有限元分析研究

基于proe的蜗杆传动参数化设计及有限元分析研究内容摘要：

: 习鼯五丽了砑。 岛 ,??蛇形管出水的温度 ,。 ,。 ??蛇形管进水的温度 ,。 ≈。 一 , 、润滑油循环冷却 箱体表面排出的最大热量 ?。 ?。 ,一刀 , 冷却所需的循环油量 / :?? ? 其中 吩 ??润滑油的重度 ,吩 .姆 /。 一一 .??循环油排出的温度 ,。 ,??循环油进入的温度 ,。 叩 ??循环油的利用系数。 一润滑油舭热 ,.熹。 .。 .蜗杆减速器的总体设计 己知设计要求为 :单班工作 ,每目工作小时 ,通风良好 ,载荷平稳 ,单向传动 , 输送链的牵引力为 ,传送速度为 ./,链轮分度圆直径为 ,使用年限为 年。 ..传动方案的确定 考虑到工作拉力和传送速度都比较小 ,因此采用蜗杆下置式 ,单级蜗杆减速器传动 方案如图 .所示。 日一。 ?。 第 页 西南交通大学硕士研究生学位论文 图 .单级蜗杆减速器传动装置简图 ?链轮 一电机一联轴器 ?减速器 ?联轴器 ..蜗杆传动的设计计算 根据电动机的使用用途 ,此传动装置电机选用系列一般用途的三相异步电动机。 ,其型号为 .,同步转速为 /, 经理论计算电动机的额定功率匕 满载转 速为 /。 传动装置的运动和动力参数为 : / 咒以 / 各轴的转速 .:旦 :里 ,/:. / /? ‘ 一 ,.。 ./ .. 墨叩联 . . .. 各轴功率 置‰承蜗 . 【最 /承 /联 .... ’气 竺Ⅳ .:. 乃 , 竺Ⅳ ... 以 各轴转矩 工 :墨 :堕Ⅳ血 :.. . 咒 ..Ⅳ ..Ⅳ . ,.168。 刀。 刀。 由传动方案可知 ,蜗杆减速器外部是通过联轴器与电动机连接 ,下面进行蜗杆蜗轮 /第 页 西南交通大学硕士研究生学位论文 设计计算。 根据蜗杆传动传递的功率和速度 ,蜗杆选用钢 ,表面淬火处理 ,~。 设相对滑动速度 /,故蜗轮选用金属模铸造 ,选用级精度。 按照蜗杆传动设计计算公式计算 ,计算过程参照附录蜗杆传动设计 ,得蜗杆蜗 轮的尺寸如下表 .所示。 表蜗杆蜗轮的尺寸表 蜗 杆 蜗 轮 类型 . 模数 分度圆直径 / 磊 . 齿顶圆直径 . 勘 . . 齿根圆直径 咖 顶隙 . 蜗杆分度圆导程角 . 蜗轮分度圆螺旋角 中心距蜗杆螺纹部分长 度 . 蜗轮外圆直径。 蜗轮轮缘宽度 ..蜗杆结构设计与蜗轮轴设计 、蜗杆的设计与计算 己知 :蜗杆传递的功率弓 .,转速惕 /,传动转矩 ..,蜗 杆分度圆直径为 ,幽 .,宽度。 蜗杆的结构如 图所示 ,可按轴上零件的装拆顺序和定位要求 ,从幽处开始计 算。 第 页 西南交通大学硕士研究生学位论文 图蜗杆 按照结构设计理论 ,对蜗杆各部分结构进行设计计算 ,得到其结构尺寸和连接键型 号如下表 .所示。 表蜗杆结构尺寸 类型 直径 长度三 备注型号 联轴器 / 轴段① . 键 / . 毡圈 / , 玎 . 轴段② 螺栓 /轴段④ 轴承轴段④ 蜗杆段⑤ 蜗杆段轴段⑥轴段⑦ 轴承 根据蜗杆的结构 ,对其进行受力分析 ,画出轴的受力简图、弯矩图和转矩图如下图 .所示。 第 页 西南交通大学硕士研究生学位论文 .‰. / 厂 /。 、 ‘ \、 . 地 彳酮厮 . 地 ,、 .觚。 降’ ‰ 地 俐泓 , . 图蜗杆结构与受力图 由弯矩图可知 ,蜗杆受力点截面左侧为危险截面。 按弯扭合成强度进行轴的校核计 算 ,得出当量应力仃。 .,由表查得钢调质处理抗拉强度极限盯。 , 用插值法查得轴的许用弯曲应力 ,。 ,用淬火钢比调制钢强度高 , 所以强度满足要求。 求得轴的中点挠度 .,而淬火钢许用的最大挠度 .,所以陟 ,挠度也满足要求。 、蜗轮轴的设计与计算 已知条件 :低速轴传递的功率只 .,转速 ,./,传递转矩 疋 ..。 蜗轮轴的结构示意图如图 .所示。 厂 、。 , 【 可 勺 刁 可 、 口 ● 图蜗轮轴结构示意图 同样按照结构设计方法 ,对蜗轮轴各部分结构进行设计计算 ,得到其结构尺寸和连 ’ 接键型号如下表 ?所示。 第 页 西南交通大学硕士研究生学位论文 表蜗轮轴结构尺寸表 类型 直径 备注型号 长度三联轴器 / . / 键 . 轴段① / 键 .轴段② 毡圈 / .轴段④ 轴承轴段④ 蜗轮蜗杆段⑤ 轴段⑥ 轴承 根据蜗轮轴的结构 ,对其进行受力分析 ,画出轴的受力简图、弯矩图和转矩图如下 图所示。 Ⅷ 鼬 , .尸 八 \ .。 ,一 一 正 搴少 \ 学。 酗 ,。 ,’ ,。 粼 晒 地 .觚苈爪 图蜗轮轴结构和受力图 由弯矩图可知 ,蜗轮处轴剖面弯矩最大 ,且作用有转矩 ,所以此剖面为危险剖面。 第 页 西南交通大学硕士研究生学位论文 按弯扭合成强度进行校核计算 ,对于单向转动的转轴 ,转矩按脉动循环处理 ,故取折合 系数口 .,则当量弯曲应力 .。 查表用插值法求得钢调制处理抗拉强度 极限 %Ⅷ ,轴的许用弯曲应力ⅢⅧ ,吒】 ,满足强度要求。 .蜗杆传动减速器箱体的尺寸 根据蜗杆减速器的设计理论 ,设计出蜗杆传动减速器箱体各部分的尺寸 ,如下表 ? 所示。 表减速器箱体的尺寸 名称 代号 尺寸 口 中心距 万 下箱体座壁厚 上箱体座壁厚下箱体剖分面处凸缘厚度 上箱体剖分面处凸缘厚度 地脚螺栓底脚厚度箱座上肋厚 箱盖上肋厚 地脚螺栓直径 , 地脚螺栓通孔直径 毋 地脚螺栓沉头座直径 地脚凸缘尺寸 厶 三 刀 地脚螺栓数目 轴承旁连接螺栓直径 , . 轴承旁连接螺栓通孔直径 轴承旁连接螺栓沉头座直径 剖分面凸缘上螺栓凸台尺寸扳手空间 上下箱连接螺栓直径 , 上下箱连接螺栓通孔直径 上下箱连接螺栓沉头座直径 箱缘尺寸扳手空间 第 页 西南交通大学硕士研究生学位论文 轴承盖螺钉直径 检 查孔盖连接螺栓直径 圆锥定位销直径减速器中心高 轴承旁凸台高度 轴承旁凸台半径 占 轴承端盖轴承座外径 , 轴承旁连接螺栓距离 ,箱体外壁至轴承座端面的距离
’ 轴承座孔长度箱体内壁至轴承座端面的距离 蜗轮外圆与箱体内壁间距离 △ 蜗轮轮毂端面与箱体内壁间的距离 .本章小结 本章结合工程实际中某车间喷丸处理装置中的蜗杆减速器设计为例 ,应用蜗杆传动 设计理论 ,计算得到蜗杆蜗轮的相关尺寸蜗杆采用下置式 ,再对蜗杆与蜗轮轴进行结 构设计 ,得到轴各部分详细的结构尺寸和轴上零件 ,同时对轴进行受力分析 ,结合相应 的校 核理论对所设计出来的轴和连接件进行强度和寿命的校核 ,最后得到符合设计任务 需求的蜗杆减速器。 第 页 西南交通大学硕士研究生学位论文 第章 基于 /的蜗杆传动参数化设计 /软件是美国旗下的 //一体化的三维软件。 /以参数化 著称 ,融入了许多先进的设计理论 ,也是最早应用参数化技术的软件 ,因此在目前的三 维造型软件领域占有相当重要的地位。 该软件已经广泛地应用于机械、模具、汽车、航 空、航天、船舶、家电、通信等各个行业的工程设计与自动化制造领域 ,并取得了巨大 的成功。 /作为主流的 //设计软件 ,已得到用户的认可和推广 ,尤 其 是在国内产品设计领域占据相当重要的地位【。 在现有的蜗杆蜗轮三维造型研究中 ,主要有两方面的成果 :一是在单一数据下的蜗 杆蜗轮三维建模。 它是针对某一组尺寸数值 ,采用渐开线曲线原理确定其齿廓形状 ,最 终实现了蜗杆蜗轮的三维建模。 另一方面是采用近似处理 ,对其轮廓采用近似画法 ,实 现对蜗杆蜗轮的参数化建模 ,但这一造型方法只可用于广告宣传、课件教学和动画演示 等对几何形状要求不太高的场合 ,不能用于工业生产中。 本章从实际应用出发 ,在 /平台上 ,应用 /二次开发工具 /,结 合齿廓成型原理 ,完成了对蜗杆蜗轮的三。