平面二次包络环面蜗杆传动数控转台的设计—机械部分_毕业设计(编辑修改稿)

平面二次包络环面蜗杆传动数控转台的设计—机械部分_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

命长 :在正确选型 (包括选用适当的使用系数 )和正常使用维护的条件下，减速机 (除易损件外 )的主要零部件寿命一般不低于 20200h。 易损件包括润滑油、油封以及轴承。 6) 噪声低 :减速机主要零部件都经过精密加工，并通过组装和测试，因而减速机噪声较低。 7) 效率高 :单机型效率不低于 95%。 8) 可承受较大的径向载荷。 9) 可承受不大于 径向力 15%的轴向载荷。 目前，国外著名减速机公司 SEW、 FL ENDER、日本住友等纷纷在中国建立了自己的独资或合资工厂，他们依靠先进的设备、技术、资金和生产规模等优势同国内几家大的减速器厂展开激烈竞争，国内厂家在大功率减速器的竞争上经常失利，而通用减速器产品已面临危机。 国内减速器行业已加紧在硬齿面技术、功率分支技术和模块化设计技术的研究和开发。 12 第二章 平面二包的传动原理和总传动比分析设计 传动原理 平面二次包络环面蜗杆副是以一个平面为母面，通过相对圆周运动 ，包络出环面蜗杆的齿面，再以蜗杆的齿面为母面，通过相对运动包络出蜗轮的齿面 (见图 21)。 与以往常用蜗杆的螺旋齿面在原理上虽然相似，但以往的螺旋齿面在原理上是以一直线或平面曲线为母线作螺旋运动而形成，这样的蜗杆齿面绝大多数 (除渐开线圆柱蜗杆外 )难以用砂轮作符合其形成原理的精确磨削，因而影响了蜗杆及蜗轮滚刀的磨削工艺和淬火处理，影响蜗杆齿面硬度和制造精度的提高，以及齿面粗糙度的减小。 图 21 传动原理示意图 主要特点 承载能力大 与同规格的圆柱蜗杆相比，承载能力提高 3～ 5 倍。 平面包络环面蜗杆由于其外廓母线决定了能多齿同时进入啮合 (见图 22 a)，这样增大了接触面积，减少了齿面压力，能承受大的冲击载荷。 蜗杆蜗轮的接触线是在沿齿高方向上，并且齿面的啮合是在接触线上，因此具有很小的相对曲率，使接触应力减少。 双线接触的特点是在蜗杆和蜗轮啮合中同时有两条接触线进入工作区域 (见图 22 b)。 这和增加啮合齿数一样，可提高承载能力。 13 图 22 蜗杆 和蜗轮啮合示意图 精确地磨削蜗杆齿面 ——— 蜗杆的几何尺寸和表面光洁度是直接由精密磨削完成，实现其高质量的，保证耐磨 防止大负荷时油膜破坏。 高精度的蜗杆 ——— 蜗杆设计上保证有足够的刚性，以致于它的弯曲和其他因素不能影响上述有利的啮合特性。 高效率 1) 大的滑动角。 由于接触线和相对滑移速度方向之间有很大的角度 (滑动角 )，并且沿滑动的方向相对曲率半径大，导致齿面间良好的润滑条件是高效率的主要原因，效率最高可达 95%。 2) 小的啮合摩擦系数。 精密磨削后的蜗杆使其啮合磨擦系数降至最低限度。 无噪声和稳啮合 为了防止处于啮合时的蜗杆不产生冲击和振动，对蜗杆入口和出口进行了倒坡处理。 其加工工艺过程与成形原理完全一致，能够可靠地保证制造精度和 啮合的理论状态。 传动比选择有较大范围 对设计中使环面蜗杆简单地增加头数，可使其传动比有较大范围，因此可在一个单级减速器中有较大的传动地选择范围。 高质量的材质及热处理方法 平面包络环面蜗杆减速器中的蜗杆是经高质量的铬钼钢离子氮化处理，齿面硬度高(HRC50)，表面粗糙度等级提高 (Ra)，蜗轮是离心铸造磷锡青铜，因此可获得高的可靠性和大的载荷量。 结构紧凑合理 平面包络环面蜗杆减速器能传递较大的功率，且在此功率值下结构紧凑合理。 节省能量 平面包络环面蜗杆减速器具有效率高、节能等特点，尤其在长期运 转时特别显著。 由于平面二次包络环面蜗杆副具有上述特点，所以它在当今世界上应用最普通的 5种蜗杆传动中，以承载能力大、传动效率高、使用寿命最长而越来越得到广大用户的欢迎。 14 对 5 种蜗杆传动在相同条件时的机械功率对比见图 23，速度 i=40，中心距 a=100～500mm，输入转速 n=1500r/min。 图 23 5 种蜗杆传动机械功率对比 传动方案对比和选取 本设计为了保证传动效率和传动比，设计由直齿轮传动副和平面二次包络环面蜗杆传动副组合而成，这样的就可以保证其大的传动比 同时也可以保证效率不会过小。 其中有齿轮传动在高速级和蜗杆传动在高速级，前者结构紧凑，而后者传动效率高。 所以本设计选用齿轮传动在高速级的方案，其传动简图如图 24。 图 24 传动原理图 电动机的选择 由上可知减速器的输入功率： 1 4 .0 7 3 90 .9 8d PP kW；转速： 1 1494 / minnr 由减速器的要求，选用交流 伺服电机，所以选用韩国 迈克彼恩 Mecapion 品牌的交 15 流伺服电机。 由图 61得型号为 AMPSB40GDK1G2180 图 25 型号选择图 转速 扭矩特性 ： 图 26 转速 扭矩特性 16 外形尺寸： 图 26 外形尺寸 特性 ： 表 21 特性 伺服电机型号（ APM） SB40G 伺服驱动器型号（ APD） VS35 法兰规格（ □） 60 额定功率 [KW] 40 额定扭矩 [] [] 最大扭矩 [] [] 额定转速 [r/min] 1500 最大转速 [r/min] 3,000 惯量 [㎏ ㎡ 104] [gf cm s2] 允许负载惯量 5 倍电机惯量 额定功率响应率 [KW/s] 速度、位置、检测型号 标准型号（注 1） 增量型 2500(P/R) 选择型号 绝对值 ,曼切斯特通信 17 规格与特征 结构 全封闭，无通风 IP65（不包括轴部分和连接处） 额定时间 连续 环境湿度 工作温度： 040℃ ，存储温度： 2080℃ 环境湿度 低于 90%（无凝露） 空气 避免阳光直 射，避免腐蚀气体、易燃气体、油雾或灰尘 高程 /振动 振动加速度 49m/s2(5G) 重量 [kg] Metronix 是韩国第一品牌伺服电机和编码器，是韩国最大伺服电机制造商，融合了日系与欧系伺服电机的性能特点，被广泛应用于欧美制造业，在韩国电机行业处于领导地位。 Metronix 自主研发伺服电机、编码器以及伺服驱动器核心技术，三者达到高性能匹配。 精湛的制造工艺，使电机的性价比达到前所未有的高度。 宽泛的功率范围，从 30W到 37KW，满足了各种功率需求。 独特的空心轴设计，满足了特殊客户的 需求。 多种输出轴端设计（如新颖的 DCUT， LCUT 形轴端），满足各种装配环境。 根据客户要求，可以在原厂专业装配精密减速器，达到小于 1弧分的回差精度。 如需特殊结构形式的伺服电机，可以在原厂进行定制。 专为半导体制造业 8” 晶圆与 12” 晶圆设计的 Spinner 电机，把伺服特性升至极点。 内置控制卡型驱动器，可以完成多种运动控制，无需外加上位机控制器，成为运动控制系统最经济的选择。 此外， Metronix 电机还可以与欧美驱动器兼容，比如以色列的 Elmo 驱动器。 由于多种人性化的设计，已使 Metronix 成为伺服家族中的 精品。 全部现货。 我们将为您提供一流完善的售前与售后服务。 18 第三章 平面二次包络环面蜗杆传动的设计 主要参数的选择原则 此处省略 NNNNNNNNNNNN 字。 如需要完整说明书和设计图纸等 .请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载。 该论文已经通过答辩 第四章 直齿轮设计计算 已知输入功率： 1 kW 小齿轮转速： 1 1494 / minnr 齿数比：  由电动机驱动，每天工作 8h， 15年（ 300 天） 启动频繁，轻度冲击，转向变化 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1) 按图所示的方案，选用直尺圆柱齿轮传动。 2) 选用 7 级精度（ GB100952020）。 3) 材料选择。 由表 常用齿轮材料及力学特性 选择小齿轮材料为 40Cr（调质），硬度 280HBS，大齿轮材料为 45钢（调质）硬度为 240HBS，两者材料硬度差为 40HBS。 4) 选小齿轮齿数 1 27z ，大齿轮齿数 2 2. 85 7 27 77 .1 39z   ，取 2 77z 。 按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算，即 1) 确定公式内各计算数值 ① 试选载荷系数 。 ② 计算小齿轮传递的转矩。 ③ 由表 圆柱齿轮的齿宽系数 d 选取齿宽系数 1d。 ④ 由表 弹性影响系数 EZ 查得材料的弹性影响 系数 MPa。  2131 2dEtHKT u Zdu 55 411 19 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 3 . 9 9 2 4 2 . 5 5 2 1 01494PT N m N mn      19 ⑤ 由图 调质处理钢的 limH 按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限lim 1 600H MPa  ，大齿轮的接触疲劳强度极限 lim 2 550H MPa  ⑥ 由式计算应力循环次数。 ⑦ 由图 接触疲劳寿命系数 HNK 取接触疲劳寿命系数 1  ； 2  ⑧ 计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为 1%，安全系数 1S ，由式得 2) 计算 ① 试算小齿轮分度圆直径 1td ，代入  H 中较小的值。 ② 计算圆周速度 v。 ③ 计算齿宽 b。 1 1 4 1 . 9 4 5 2 4 1 . 9 4 5 2d tb d m m m m    ④ 计算齿宽与齿高之比 bh 模数 114 1 . 9 4 5 2 1 . 5 5 3 527tt dm m m m mz   齿高 2. 25 2. 25 1. 55 35 3. 49 54th m m m m m     ⑤ 计算载荷系数。 根据 /v m s ， 7级精度，由图 动载系数 vK 值 查得动载系数  ； 直齿轮， 1HFKK； 由表 使用系数 AK 查得使用系数  ； 由表 接触疲劳强度计算用的齿向载荷分布系数 HK 用插值法查得 7 级精度、小齿  9116 0 6 0 1 4 9 4 1 1 8 3 0 0 1 5 3 . 2 2 7 1 0hN n jL         9 92 10     1 l i m 11 0 . 9 1 6 0 0 5 4 6HNH K M P a M P aS      2 l im 22 0 . 9 5 5 5 0 5 2 2 . 5HNH K M P a M P aS     2 241 331 1 1 . 3 2 . 5 5 2 1 0 3 . 8 5 7 1 8 9 . 82 . 3 2 2 . 3 2 4 1 . 9 4 5 21 2 . 8 5 7 5 2 2 . 5dEtHK T u Zd m m m mu      11 4 1 . 9 4 5 2 1 4 9 4 / 3 . 2 8 1 2 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdnv m s m s    20 轮相对支撑对称布置时，  。 由 12bh，   查图 弯曲强度计算的齿向载荷分布系数 FK 得  。 故载荷系数： 1 . 2 5 1 . 1 2 1 1 . 5 0 4 3 2 . 1 0 6 0A v H HK K K K K      ⑥ 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式得 ⑦ 计算模数 按齿根弯曲强度设计 由式得弯曲强度的设计公式为 1) 确定公式内的各计算数值 ① 由图 齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1 500FE MPa  ；大齿轮的弯曲强度极限 2 380FE MPa  ； ② 由图 弯曲疲劳寿命系数 FNK 取弯曲疲劳寿命系数 1  ， 2  ； ③ 计算弯曲疲劳许用应力。