煙箱拆盤機兩軸手臂設(shè)計,煙箱拆盤機兩軸,手臂,設(shè)計 煙箱拆盤機兩軸手臂設(shè)計 作 者 姓 名 郭佳 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師姓名 范維華 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 高級實驗師 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 第一章 緒論 3 第二章 機械手設(shè)備概論 3 2.機械手在生產(chǎn)和生活中的作用和意義 3 2.2機械手的分類 4 2.3機械手的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 6 2.4機械手的功能特點 6 第三章 設(shè)計任務(wù)書 8 3.1設(shè)計題目： 8 3.2設(shè)計背景： 8 3.2.1題目簡述： 8 3.2.2使用狀況： 8 3.2.3生產(chǎn)狀況： 8 3.3 設(shè)計參數(shù) 8 3.4 設(shè)計任務(wù)： 8 第四章 煙箱拆盤機兩軸手臂的總體設(shè)計方案 9 4.1煙箱拆盤機兩軸手臂的工作原理： 9 4.2煙箱拆盤機兩軸手臂的各個機構(gòu)的設(shè)計方案 9 4.2.1滾珠絲杠副的設(shè)計方案 10 4.2.2蝸輪蝸桿機構(gòu)的設(shè)計方案 12 第五章 滾珠絲杠副的設(shè)計計算 13 5.1滾珠絲杠副的設(shè)計與計算 13 5.1.1滾珠絲杠副的特點 13 5.1.2應(yīng)用范圍 14 5.1.3設(shè)計與計算 14 5.1.4潤滑 16 5.2防塵 16 5.3設(shè)計時注意事項 16 第六章 蝸輪蝸桿機構(gòu)的設(shè)計計算 17 6.1蝸輪蝸桿機構(gòu)的設(shè)計計算 17 6.1.1蝸輪蝸桿機構(gòu)的特點......................................17 6.1.2選材 17 6.1.3按齒面接觸疲勞強度計算 17 6.1.4按齒根彎曲強度計算 19 6.1.5蝸輪蝸桿的主要參數(shù)和計算 21 6.1.6蝸輪蝸桿實物圖參考......................................22 第七章 總結(jié) 23 參考文獻(xiàn) 24 致謝 25 山東輕工業(yè)學(xué)院2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘 要 隨著物流技術(shù)的發(fā)展，用于自動分揀系統(tǒng)中自動下料的煙箱拆盤機在國內(nèi)一直處于空白，其主要原因是一般的拆盤機要求空間較大，提升裝置體積和重量縮減比較困難。煙箱拆盤機研究開發(fā)不但占用空間小，而且工作效率提高，大大較少了人工勞動。具有廣泛地應(yīng)用前景。 本次畢業(yè)設(shè)計是煙箱拆盤機兩軸手臂設(shè)計。在參考常規(guī)的機械手臂設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，首先對煙箱拆盤機兩軸手臂作了簡單的概述；然后根據(jù)設(shè)計準(zhǔn)則與計算選型方法按照給定參數(shù)要求進(jìn)行總體方案選型設(shè)計及數(shù)據(jù)計算；接著對煙箱拆盤機兩軸手臂各主要零部件進(jìn)行了校核，對滾珠絲杠機構(gòu)做了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核計算。煙箱拆盤機兩軸手臂主要部件組成：傳動裝置，滾珠絲杠機構(gòu)以及蝸輪蝸桿機構(gòu)。本次設(shè)計使用的軟件是二維軟件CAXA 。 關(guān)鍵詞：物流 滾珠絲杠 蝸輪蝸桿 ABSTRACT With the development of logistics technology for automated sorting system with automatic blanking smoke box dismantle the dish machine has been in a blank in the domestic, mainly due to the general demolition disk drive requires larger space, the lifting device size and weight reduction in comparisondifficult. The smoke box demolition drive research and development is not only a small footprint, and work efficiency, significantly less manual labor.Hasbroadapplicationprospects. The graduation project is a two-axis arm design of the smoke box demolition of the dish machine. In reference to conventional mechanical arm design method based on the first two axis of the arm of the smoke box demolition disc machine made ??a brief overview; to calculate the selection and design criteria requirements in accordance with the given parameters, the selection of design and data of the overall program calculation; then check the smoke box demolished plate two-axis arm of the main components of the ball screw institutions to do the detailed structural design and checking calculations. The smoke box demolition plate two-axis arm main components: actuators, ball screws and institutions, as well as the worm and worm gear. The use of this design software isatwo-dimensionsoftwareofCAXA Key words: logistics ball screw worm 第一章 緒論 煙箱拆盤機是現(xiàn)代倉儲物流系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，是物料的主要工作裝置，其作用是把煙箱從一個高度傳送到另一個高度，實現(xiàn)煙箱輸送的連續(xù)性垂直輸送。本課題設(shè)計的煙箱拆盤機主要用于卷煙企業(yè)的煙箱輸送中，可廣泛應(yīng)用于其他企業(yè)的物料的輸送。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認(rèn)識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)提高生產(chǎn)率、降低成本非常重要。 煙箱拆盤機是利用兩軸手臂的X-Y平面運動以及升降旋轉(zhuǎn)運動來實現(xiàn)物料的輸送。煙箱拆盤機兩軸手臂利用滾珠絲杠機構(gòu)以及蝸輪蝸桿機構(gòu)，使輸送過程實現(xiàn)完全自動化。 怎樣在有限的空間里實現(xiàn)手臂的升降以及旋轉(zhuǎn)運動，這就是本設(shè)計題目所要實現(xiàn)的內(nèi)容了。 選擇煙箱拆盤機兩軸手臂的設(shè)計作為畢業(yè)設(shè)計的選題，能培養(yǎng)我們獨立解決工程實際問題的能力，通過這次畢業(yè)設(shè)計是對所學(xué)基本理論和專業(yè)知識的一次綜合運用，也使我們的設(shè)計、計算和繪圖能力都得到了全面的訓(xùn)練。 原始參數(shù)： 1） 卷煙包裝箱尺寸：450(L)×260(W)×600(H) 2） 箱裝卷煙重量：13kg 3） 手臂升降速度 4） 手臂水平旋轉(zhuǎn)運動速度 設(shè)計解決的問題： 熟悉煙箱拆盤機的各部分的功能與作用，對主要部件進(jìn)行選型設(shè)計與計算，解決在實際使用中容易出現(xiàn)的問題，并大膽地進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。 第二章 機械手設(shè)備概論 2.1機械手在生產(chǎn)和生活中的作用和意義 機械瘦不論是在工業(yè)生產(chǎn)還是我們的日常生活中都有著重要的作用。給我們帶來的利益是非常的多。機械手的功能特色是非常多的，在設(shè)計研發(fā)方面研發(fā)的機器人能夠?qū)崿F(xiàn)手臂的多角度運動，我們在使用機械手的時候也可以針對自己的需求對拆盤機進(jìn)行設(shè)置，節(jié)省成本，并且能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的運動。可見拆盤機對我們作用是相當(dāng)?shù)拇?。 我們生產(chǎn)力的不斷加大，生活的不斷改善，對機械手的需求也就在不斷的增多，生活中的每個角落拆盤機機械手的應(yīng)用都會給我們帶來客觀的利益。由于機械手在生活中的大量運用，使得人類的生產(chǎn)率有了大幅的提高，同時也改善了我們的工作環(huán)境。讓人類的生活變得越來越智能化。 ??? 機械手在我們生產(chǎn)中的應(yīng)用是非常的普遍，在我們生產(chǎn)中將會有著很重要的作用，尤其是貨物高空操作。 現(xiàn)在經(jīng)濟不斷的發(fā)展，順應(yīng)社會的需求，生產(chǎn)力不斷的加大，而且現(xiàn)在高空操作也是比較多的，所以煙箱拆盤機在我們進(jìn)行高空操作的時候就給我們帶來的重要的作用。 ??? 機械手就是上下以及旋轉(zhuǎn)操作，能夠?qū)崿F(xiàn)多角度運動。我們在高空作業(yè)的時候可以給我們的安全提供保障。 ?????? 2.2分類 工業(yè)機械手的結(jié)構(gòu)形式主要有四種：直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點，分別介紹如下： 1.直角坐標(biāo)機械手結(jié)構(gòu)特點 直角坐標(biāo)機械手的空間運動是用三個相互垂直的直線運動來實現(xiàn)的。由于直線運動易于實現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，因此，其運動位置精度高，但此種類型機械手的運動空間相對較小，如要達(dá)到較大運動空間，則要求機械手的尺寸足夠大。直角坐標(biāo)機械手的工作空間為一空間長方體，主要用于裝配作業(yè)及搬運作業(yè)。直角坐標(biāo)機械手有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu)。如圖2.2.1所示， 圖2.2.1 2.圓柱坐標(biāo)機械手結(jié)構(gòu)特點 圓柱坐標(biāo)機械手的空間運動是用一個回轉(zhuǎn)運動及兩個直線運動來實現(xiàn)的。其工作空間是一個圓柱狀的空間。這種機械手構(gòu)造比較簡單，精度相對較高，常用于搬運作業(yè)。如圖2.2.2所示， 圖2.2.2 3.球坐標(biāo)機械手結(jié)構(gòu)特點 球坐標(biāo)機械手的空間運動是由兩個回轉(zhuǎn)運動和一個直線運動來實現(xiàn)的。其工作空間是一個類球形的空間。這種機械手結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但精度不很高，主要應(yīng)用于搬運作業(yè)。如圖2.2.3所示， 圖2.2.3 。 4.關(guān)節(jié)型機械手結(jié)構(gòu)特點 關(guān)節(jié)型機械手的空間運動是由三個回轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)的，。相對機械手本體尺寸，其工作空間比較大，動作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。此種機械手在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運、裝配等作業(yè)。關(guān)節(jié)型機械手又分為水平關(guān)節(jié)型（如圖2.2.4所示）和垂直關(guān)節(jié)型兩種。 圖2.2.4 　　 2.3機械手的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 目前，國內(nèi)外各種機械手和機械手的研究成為科研的熱點，其研究的現(xiàn)狀和大體趨勢如下： 1．機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。 2．工業(yè)機械手控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，結(jié)構(gòu)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性，而且維修方便。 3．機械手中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，還引進(jìn)了視覺、聽覺、接觸覺傳感器，使其向智能化方向發(fā)展。 4．關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機械手產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計；柔性仿形噴涂機械手開發(fā)，柔性仿形復(fù)合機構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)； 5．焊接、搬運、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機械手產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化研究；以及離線示教編程和系統(tǒng)動態(tài)仿真。 ???總的來說，大體是兩個方向：其一是機械手的智能化，多傳感器、多控制器，先進(jìn)的控制算法，復(fù)雜的機電控制系統(tǒng)；其二是與生產(chǎn)加工相聯(lián)系，性價比高，在滿足工作要求的基礎(chǔ)上，追求系統(tǒng)的經(jīng)濟、簡潔、可靠，大量采用工業(yè)控制器，市場化、模塊化的元件。? ? 2.4機械手的功能特點 　　1.對環(huán)境的適應(yīng)性強，能代替人從事危險，有害的操作，在長時間工作對人類有害的場所，機械手不受影響，只要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行合理設(shè)計，選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)，機械手就可以在異常高溫或低溫，異常壓力和有害氣體、粉塵、放射線作用下，以及沖壓、滅火等危險環(huán)境中勝任工作。 2.機械手能持久、耐勞，可以把人從繁重單調(diào)的勞動中解放出來，并能擴大和延伸人的功能。 3.由于機械手的動作準(zhǔn)確，因此可以穩(wěn)定和剃刀產(chǎn)品的質(zhì)量，同時又可以避免人為的操作錯誤。 4．機械手通用性，靈活性好，能較好的適應(yīng)產(chǎn)品品種的不斷變化，以滿足柔性、生產(chǎn)的需要。 5．采用機械手能明顯的提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。 第三章 設(shè)計任務(wù)書 3.1設(shè)計題目：煙箱拆盤機兩軸手臂設(shè)計 3.2設(shè)計背景： 當(dāng)前，機械手設(shè)計應(yīng)用市場面對的困難已經(jīng)存在，機械手需要我們合力克服，全行業(yè)要根據(jù)市場與企業(yè)的發(fā)展規(guī)律，主動不變求發(fā)展，積極找到應(yīng)對之策。 3.2.1題目簡述： 煙箱拆盤機兩軸手臂是未來現(xiàn)代倉儲物流系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，是物料的主要工作裝置，其作用是把煙箱從一個高度傳送到另一個高度以及煙箱的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)煙箱的輸送。本課題設(shè)計的煙箱拆盤機兩軸手臂主要用于卷煙企業(yè)的煙箱輸送中，可廣泛應(yīng)用于其他企業(yè)的物料輸送。近年來，隨著企業(yè)生產(chǎn)與管理的不斷提高，越來越多的企業(yè)認(rèn)識到物流系統(tǒng)的改善與合理性對企業(yè)提高生產(chǎn)率、降低成本非常重要。具有廣泛地應(yīng)用前景。 本裝置用電機驅(qū)動，用滾珠絲杠實現(xiàn)手臂升降以及用蝸輪蝸桿實現(xiàn)吸盤的旋轉(zhuǎn)運動。與國內(nèi)現(xiàn)有的裝置相比，這個裝置沒有液壓提升裝置的制造成本高，也沒有用四桿機構(gòu)設(shè)計的裝置的計算復(fù)雜，并且結(jié)構(gòu)簡單、安全、實用。 3.2.2使用狀況： 室內(nèi)工作；動力源為220V交流電動機,電機雙向轉(zhuǎn)動，載荷較平穩(wěn)；每天工作8小時；檢修期為三年大修。 3.2.3生產(chǎn)狀況： 專業(yè)機械廠制造。 3.3 設(shè)計參數(shù) 升降高度1.2m； 提升重量13kg； 提升速度0.1m/s； 選用交流220V電機。? 3.4 設(shè)計任務(wù)： 設(shè)計煙箱拆盤機兩軸手臂的結(jié)構(gòu)，包括動力裝置、傳動裝置、執(zhí)行機構(gòu)，畫出總體機構(gòu)簡圖。選取電機，計算電機所需功率。設(shè)計總體傳動方案 設(shè)計主要傳動裝置，完成總體裝配圖（A0）。設(shè)計主要零件，完成零件圖（1.5張A0圖紙）。編寫設(shè)計說明書。 第四章 煙箱拆盤機兩軸手臂的總體設(shè)計方案 4.1煙箱拆盤機兩軸手臂的工作原理： 煙箱拆盤機是利用兩軸手臂的X-Y平面運動以及升降旋轉(zhuǎn)運動來實現(xiàn)物料的輸送。煙箱拆盤機兩軸手臂利用滾珠絲杠機構(gòu)以及蝸輪蝸桿機構(gòu)，使輸送過程實現(xiàn)完全自動化。煙箱拆盤機是靠電機帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動螺母上下直線移動。實現(xiàn)手臂的升降運動，然后運用蝸輪蝸桿機構(gòu)實現(xiàn)吸盤的旋轉(zhuǎn)運動，進(jìn)而實現(xiàn)煙箱按規(guī)定的輸送方式輸送。 4.2煙箱拆盤機兩軸手臂的各個機構(gòu)的設(shè)計方案 4.2.1滾珠絲杠副的設(shè)計方案 滾珠絲杠副由絲杠、螺母、滾珠、返向器等組成。如圖4.2.1所示， 圖4.2.1 1.絲杠 2.螺母 3.滾珠 4.返向器 滾珠絲杠的具體設(shè)計原理如圖4.2.2所示， 圖4.2.2 24 4.2.2蝸輪蝸桿機構(gòu)的設(shè)計方案 蝸輪蝸桿機構(gòu)是由蝸輪、蝸桿、齒輪、螺母等組成。如圖4.2.2 圖4.2.2 1．蝸輪 2.平鍵 3.蝸桿 4.齒輪 第五章 滾珠絲杠副的設(shè)計計算 5.1滾珠絲杠副的設(shè)計與計算 5.1.1滾珠絲杠副的特點 1.傳動效率高 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的傳動效率高達(dá)90%~98%，為傳統(tǒng)的華東絲杠系統(tǒng)的2~4倍，如圖5.1.1所示，所以能以較小的扭矩得到較大的推力，亦可由直線運動轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運動（運動可逆）。 2.運動平穩(wěn) 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)為點接觸滾動運動，工作中摩擦力小，靈敏度高，啟動時無顫動，低速時無爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進(jìn)給。 3.高精度 滾珠絲杠傳動系統(tǒng)運動中溫升較小，并可預(yù)緊消除軸向間隙和對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸以補償熱伸長，因此可以獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。 4.高耐用性 鋼球滾動接觸處均經(jīng)硬化（HRC58~63）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過程純屬滾動，相對對磨損甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性。 5.同步性好 由于運動平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無阻滯、無滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動系統(tǒng)同時傳動幾個相同的部件或裝置，可以獲得很好的同步效果。 6.高可靠性 與其他傳動機械，液壓傳動相比，滾珠絲杠傳動系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也比較簡單，只需進(jìn)行一般的潤滑和防塵。在特殊場合可在無潤滑狀態(tài)下工作。 7.無背隙與預(yù)緊 采用歌德式溝槽形狀、軸向間隙可調(diào)整得很小，也能輕便地傳動。若加入適當(dāng)?shù)念A(yù)緊載荷，消除軸向間隙，可使絲杠具有更佳的剛性，在承載時減少滾珠和螺母、絲杠間的彈性變形，達(dá)到更高的精度。 5.1.2應(yīng)用范圍 滾珠絲杠副為適應(yīng)各種用途，提供了標(biāo)準(zhǔn)化種類繁多的產(chǎn)品。滾珠的循環(huán)方式有循環(huán)導(dǎo)管式、循環(huán)器式、端蓋式。預(yù)壓方式有定位預(yù)壓（雙螺母方式、位預(yù)壓方式）、定壓預(yù)壓。可根據(jù)用途選擇適當(dāng)類型。絲杠有高精度研磨加工的精密滾珠絲杠（精度分為從C0-C7的6個等級）和經(jīng)高精度冷軋加工成型的冷軋滾珠絲杠（精度分為從C7-C10的3個等級）。另外，為應(yīng)付用戶急需交貨的情況，還有已對軸端部進(jìn)行了加工的成品，可自由對軸端部進(jìn)行追加工的半成品及冷軋滾珠絲杠。作為滾珠絲杠的周邊零配件，在使用上所必要的絲杠支撐單元、螺母支座、鎖緊螺母等也已被標(biāo)準(zhǔn)化了，可供用戶選擇使用。 滾珠絲杠副應(yīng)用： CNC機械：CNC加工中心、CNC車床、CNC銑床、CNC放電加工機、CNC磨床、CNC線切割機、CNC鉆孔機、專用機等 精密工具機：銑床、磨床、放電加工機、刀具磨床、齒輪加工機、鉆床、刨床 產(chǎn)業(yè)機械：印刷機、造紙機、自動化機械、紡織機、繪圖機 電子機械：量測儀器、x-y平臺、醫(yī)學(xué)設(shè)備、工廠自動化設(shè)備、PCB鉆孔機、IC封裝機、半導(dǎo)體設(shè)備、工廠自動化設(shè)備等 輸送機械：Robort Stage、材料搬送設(shè)備、核能反應(yīng)器，高度致動器等。 5.1.3設(shè)計與計算 選取的滾珠絲杠轉(zhuǎn)動系統(tǒng)為： 磨制絲杠（右旋） 軸承到螺母間距離（臨界長度）：=1200mm 固定端軸承到螺母間距離=1200mm 設(shè)計后絲杠總長=1600mm 最大行程=1200mm 工作臺最高移動速度=14(m/min) 壽命定為=24000工作小時。=0.1(摩擦系數(shù)) 電機最高轉(zhuǎn)速=1800(r/min) 定位精度： 最大行程內(nèi)行程誤差=0.035mm 300mm行程內(nèi)行程誤差=0.02mm 失位量=0.045mm 支承方式為（固定—支承） W=1241kg+800kg g=9.8m/(重力加速度) I=1（電機至絲杠的傳動比） =μ*W*g=0.1*2041*9.8=2000N ---軸向載荷（N） F---切削阻力（N） ---摩擦阻力(N) 從已知條件得絲杠編號： 此設(shè)計絲杠副對剛度及失位都有所要求，所以螺母選為：FDG（法蘭磨制絲杠） 從定位精度得出精度不得小于F5級絲杠 FDG-X-R-P5-1600X 絲杠螺紋長度： =-2=>=+2=1200+240=1280mm 絲杠螺紋長度不得小于1280mm加上螺母總長一半84mm（從系列表中查出螺母總長168mm） 得知絲杠螺紋長度≥1364mm 在此取絲杠螺紋長度=1400mm 則軸承之間的距離=1400mm 絲杠編號： FDG – 10R –P5 – 4.5 -16001400 5.1.4潤滑 油潤滑 一般情況下，用于滾動軸承的礦物都適用。 特別是在高轉(zhuǎn)速情況下，以油潤滑比脂潤滑佳，這時滾珠絲杠副的溫升較小。 油潤滑的補充潤滑量和間隔，按下表，按表中的油量，至少可以達(dá)到8小時的補充潤滑時間。 如下圖所示， 5.1.5防塵 滾珠絲杠與滾動軸承一樣，如果污物與與異物進(jìn)入之后會使它磨耗，成為損壞的原因。因此，必須采取防護(hù)措施，把絲杠軸完全防護(hù)起來。 5.1.6設(shè)計時注意事項 防止逆轉(zhuǎn) 滾動螺旋轉(zhuǎn)傳動逆轉(zhuǎn)率較高，不能自鎖。為了使螺旋副受力后不逆轉(zhuǎn)，應(yīng)考慮設(shè)置防逆轉(zhuǎn)裝置，如采用步進(jìn)電機、制動電機，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置能夠自鎖的機構(gòu)。 防止螺母脫出 在滾動螺旋傳動中，特別是垂直傳動，容易發(fā)生螺母脫出造成事故，設(shè)計時必須考慮防止螺母脫出的安全裝置。 第六章 蝸輪蝸桿機構(gòu)的設(shè)計計算 6.1蝸輪蝸桿機構(gòu)的設(shè)計計算 6.1.1蝸輪蝸桿機構(gòu)的特點： 1. 可以得到很大的傳動比，比交錯軸斜齒輪機構(gòu)緊湊； 2. 兩輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力大大高于交錯軸斜齒輪機構(gòu)； 3. 蝸桿傳動相當(dāng)于螺旋傳動，為多齒嚙合傳動，故傳動平穩(wěn)、噪音很小 ； 4. 具有自鎖性。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時，機構(gòu)具有自鎖性，可實現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動蝸輪，而不能由蝸輪帶動蝸桿。如在起重機械中使用的自鎖蝸桿機構(gòu)，其反向自鎖性可起安全保護(hù)作用。 5. 傳動效率較低，磨損較嚴(yán)重。蝸輪蝸桿嚙合傳動時，嚙合輪齒間的相對滑動速度大，故摩擦損耗大、效率低。另一方面，相對滑動速度大使齒面磨損嚴(yán)重、發(fā)熱嚴(yán)重，為了散熱和減小磨損，常采用價格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料及良好的潤滑裝置，因而成本較高。 6.蝸桿軸向力較大。 　蝸輪及蝸桿機構(gòu)常被用于兩軸交錯、傳動比大、傳動功率不大或間歇工作的場合 6.1.2選擇材料 由于蝸桿傳動功率較小，速度較小，故蝸桿用45鋼;因需要效率高，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45——55HRC。 蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10Pl,金屬模鑄造。由于蝸輪尺寸較小，則采用整體澆鑄式。 6.1.3 按齒面接觸疲勞強度計算 根據(jù)開式蝸桿傳動設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。 傳動中心距： （1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 按=2 故取效率為0.8 則， （2）確定載荷系數(shù)K 因為工作載荷不穩(wěn)定，取載荷不均系數(shù)=1.3：由機械設(shè)計表11—5選取使用系數(shù)=1.15;由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載荷系數(shù)=1.05;則， K==1.151.31.05=1.5698 （3）確定彈性影響系數(shù) 由于鑄錫磷青銅ZCuSn10Pl蝸輪與45鋼蝸桿相配，取=160MP （4）確定接觸系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動中心距a的比值,從圖知=2.9 （5）確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10Pl，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度大于45HRC，可以從表中查的蝸輪的基本許用應(yīng)力、 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 則， （6）計算中心距 考慮制作公益性，將中心距a取為40mm。 6.1.4按齒根彎曲強度設(shè)計 彎曲強度的計算公式為： m≥ 由公式和計算可知，m≥2.05mm 對比計算結(jié)果，由吃面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而吃面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù)2.05并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm 按接觸強度算得的分度圓直徑=69.995mm,算得小齒輪齒數(shù)=69.995/2.5=28， 大齒輪齒數(shù)=3.2×28=89.6,取=90 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 6.1.5蝸輪蝸桿的主要參數(shù)和計算尺寸 （1）蝸桿 軸向齒距=m=3.142=6.28mm; 直徑系數(shù)q=11.2 齒頂圓直徑=+2=22.4+22=26.4mm 齒根圓直徑=-2=22.4-21.22=17.6mm （2）蝸輪 蝸輪齒數(shù)=29;變位系數(shù)=-0.1; 驗算傳動比i===14.5。這時傳動比誤差為=3% 蝸輪分度圓直徑 =m=2×29=58mm; 蝸輪齒頂圓直徑 =+2=58+2×2=62mm; 蝸輪齒根圓直徑 =-2=58-2×1.2×2=53.2mm; 蝸輪齒頂圓半徑 =a-=40-0.5×62=9mm 6.1．6蝸輪蝸桿實物圖參考 蝸輪蝸桿機構(gòu) 第七章 總結(jié) 經(jīng)過幾個月的精心準(zhǔn)備與設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計終于要告一段落了，內(nèi)心充滿了強烈的自豪感，畢竟這是我自己通過艱辛努力做出的設(shè)計，我期待著畢業(yè)設(shè)計的圓滿成功。這次實際企業(yè)課題產(chǎn)品設(shè)計中，我學(xué)到了很多在課本上學(xué)不到的東西，進(jìn)一步體會到了作為一名設(shè)計者的艱辛與快樂。 在整個設(shè)計過程中，通過多種渠道進(jìn)行查詢資料，學(xué)會了如何在大量的資料里面找到自己需要的信息。同時，通過查詢機械設(shè)計手冊、氣壓系統(tǒng)設(shè)計手冊等一系列手冊，對各種標(biāo)準(zhǔn)有了更深的了解。在設(shè)計時發(fā)現(xiàn)要成功的研發(fā)設(shè)計出一件好的實用的產(chǎn)品，除了要有獨特的創(chuàng)意外，還得有非常豐富扎實的專業(yè)知識作后盾才可以，同時用正確的設(shè)計觀和設(shè)計思想來指導(dǎo)設(shè)計工作也是不可或缺的。 設(shè)計過程中用到的知識大多為《機械設(shè)計》和《機械制造》的結(jié)論或定理。涉及到了底座的設(shè)計，軸的設(shè)計，鋼架的設(shè)計。電機的選擇及電機功率的計算問題。同時應(yīng)用材料力學(xué)中的第三強度理論對主動軸進(jìn)行校核。在對軸的設(shè)計中還用到了軸承的相應(yīng)知識，對軸承的壽命進(jìn)行了計算。 完成這次設(shè)計對大學(xué)所學(xué)知識有了進(jìn)一步的回顧。同時理解到設(shè)計中應(yīng)該注意的問題：機械設(shè)計工作要與生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合，同時設(shè)計過程要有更多的軟件參與，這樣才能提高設(shè)計效率。機械制造設(shè)計的任何工作都不是那么簡單就能夠完成的，需要綜合考慮各個方面的問題。所以，從事機械行業(yè)的工作人員要有豐富的專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗，同時還要善于觀察，善于思考，善于從各行各業(yè)中激發(fā)自己的創(chuàng)造靈感。 參考文獻(xiàn) 1. 濮良貴, 紀(jì)名剛主編. 機械設(shè)計[M]. 第八版. 北京：高等教育出版社. 1996 2. 周開勤主編. 機械零件手冊[M]. 北京：高等教育出版社. 1994 3. 成大先主編. 機械設(shè)計手冊[M].第五版. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 2007 4. 師忠秀，王繼榮主編. 機械原理課程設(shè)計[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社. 2000 5. 吳宗澤，羅圣國主編.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M].北京：高等教育出版社.2006 6. 翟封祥主編.材料成形工藝基礎(chǔ)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2004 7. 王伯平主編.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社. 2004 8. 劉鴻文主編 .材料力學(xué)[M]．北京：高等教育出版社．2006 9. 王運炎主編. 機械工程材料[M].上海：機械工業(yè)出版社. 2001 10. 馬希青，李秋生.CAXA電子圖版教程[M].北京：冶金工業(yè)出版社. 2003 11. 王蘭美主編.畫法幾何及工程制圖（機械類）[M].北京：機械工業(yè)出版社. 2002 12. 孫恒，陳作模，葛文杰主編. 機械原理[M]. 第七版．北京：高等教育出版社. 2006 致謝 感謝我的導(dǎo)師范老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 本課題在選題及研究過程中得到范老師的悉心指導(dǎo)。范老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。范老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時三載，卻給以終生受益無窮之道。對范老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。 感謝老師們對我的教育培養(yǎng)。他們細(xì)心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究，在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。學(xué)院院長和老師們?yōu)槲姨峁┝肆己玫难芯織l件，謹(jǐn)向各位同仁表示誠摯的敬意和謝忱。 感謝我的同學(xué)們?nèi)陙韺ξ覍W(xué)習(xí)、生活的關(guān)心和幫助。 在論文完成之際，我的心情萬分激動。從論文的選題、資料的收集到論文的撰寫編排整個過程中，我得到了許多的熱情幫助。 我首先要感謝范老師，是他將我領(lǐng)入了信息安全的大門，并對我的研究提出了很多寶貴的意見，使我的研究工作有了目標(biāo)和方向。在這近二年的時間里，他對我進(jìn)行了悉心的指導(dǎo)和教育。，使我能夠不斷地學(xué)習(xí)提高，而且這些課題的研究成果也成為了本論文的主要素材。同時，張老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度也令我十分敬佩，是我以后學(xué)習(xí)和工作的榜樣。還要再次感謝張老師對我的關(guān)心和照顧, 在此表示最誠摯的謝意。 時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。離校日期已日趨臨近，畢業(yè)論文的的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!