下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763摘要從上世紀(jì)二十年代以來，蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的研制工作發(fā)展很快，蝸桿傳動已廣泛應(yīng)用在冶金、礦山、起重運(yùn)輸、化工、國防等行業(yè)，達(dá)到了相當(dāng)高的技術(shù)水平。蝸桿傳動是傳遞交錯軸間的動力或運(yùn)動的傳動機(jī)構(gòu)，它主要由蝸桿和蝸輪組成。蝸桿相當(dāng)于一頭或多頭的等導(dǎo)程（或變導(dǎo)程）螺旋，蝸輪則是變態(tài)斜齒輪（或為斜齒輪或為直齒輪） 。手搖蝸輪是蝸桿傳動的一種，它是通過纏繞鋼絲繩來調(diào)整帶式輸送機(jī)小車上改向滾筒的位置，從而防止輸送帶跑偏的一種裝置。關(guān)鍵詞 蝸桿傳動；設(shè)計計算；加工工藝；裝配下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763下載論文就送你全套 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763AbstractSince on century 20's, the worm drive organization development work development has been very quick, the worm drive has widely applied in the metallurgy, the mine, lifts heavy objects professions and so on transportation, chemical industry, national defense, has achieved the quite high technical level.The worm drive is the transmission interlocks the power or the movement between the axis transmission system, it mainly is composed by the worm bearing adjuster and the worm gear.The worm bearing adjuster is equal in either multi-head and so on leads (or changes leads) the screw, the worm gear is the abnormal helical gear (either for helical gear or for spur gear). The hand operated worm gear is the worm drive one kind, it is adjusts on the belt conveyer car through the winding steel wire to change to the drum position, thus prevented the conveyor belt runs the leaning one kind of equipment.Keywords worm drive design calculation processing craft assembly徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )1目 錄1 緒論11.1 蝸輪蝸桿的形成原理.11.2 蝸輪蝸桿傳動優(yōu)缺點.11.3 蝸輪蝸桿的正確22 手搖蝸輪的設(shè)計計算及校核32.1 設(shè)計計算步驟.32.2 蝸輪蝸桿軸強(qiáng)度的校核.53 蝸輪轉(zhuǎn)向的判定及力的分析63.1問題的提出.63.2解決問題的新方法.63.3 根據(jù)蝸桿蝸輪的旋向進(jìn)行力分析74 蝸桿傳動的失效形式和材料的選用94.1 失效形式.94.2 材料的選擇.94.3 國內(nèi)外對蝸輪材料的研究現(xiàn)狀.105 手搖蝸輪傳動自鎖可靠性的研究125.1 概述.125.2 自鎖失效原因的分析.125.2.1 摩擦系數(shù)125.2.2 螺旋升角.135.2.3 壓力角對摩擦角的影響135.3 嚙合狀態(tài)的分析.155.3.1 接觸斑點分析.155.3.2 減速機(jī)實際情況分析.155.4.3 解決蝸桿轉(zhuǎn)動的自鎖問題采用的措施.166 蝸輪的加工176.1 加工原理176.2 嚙合參數(shù)的確定.176.3 加工工藝186.3.1 蝸輪加工.186.3.2 蝸輪的計算與檢測.197 蝸輪殼體的加工工藝探討217.1 前言.217.2 蝸輪殼體工藝分析.21徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )27.3 蝸輪殼體的車削方法及工裝.217.4 蝸輪定位誤差分析.228 飛刀展成蝸輪的數(shù)控方法258.1 飛刀加工的特點和非數(shù)控方法的局限258.2 飛刀的設(shè)計和數(shù)控切制.268.3 在數(shù)控滾齒機(jī)上展成蝸輪.288.4 加工質(zhì)量分析.299 各種材質(zhì)蝸輪傳動摩擦學(xué)系統(tǒng)分析309.1 用系統(tǒng)方法學(xué)309.2 蝸輪傳動的摩擦學(xué)系統(tǒng)分析.309.2.1 分析.319.2.2 分析結(jié)果.3110 提高手搖蝸輪裝配的精度和效率3310.1 裝配的技術(shù)要求3310.2 下置式蝸桿減速器裝配前的檢查.3411 提高手搖傳動效率的方法3711.1 蝸桿的裝夾.3711.2蝸輪的裝夾.3711.3蝸輪、蝸桿的定位.3711.4操作方法及輔料.3811.5研磨應(yīng)注意的問題.3912 潤滑油的選用方法4012.1 潤滑油種類的選擇.4012.2 潤滑油粘度的選擇.4112.3 潤滑方式的選擇.4212.4 潤滑油的合理使用和保養(yǎng)要點.42結(jié)論43致謝44參考文獻(xiàn)45附錄46附錄 1.46附錄 2.58 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )3徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )4徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )11 緒論1.1 蝸輪蝸桿的形成原理蝸桿傳動實際上是螺旋齒輪傳動的特例在螺旋齒輪傳動中，如傳動比很大，小齒輪直徑做得很小，軸向長度很長，而螺旋角度大，則輪齒將在圓柱面上繞成完整的螺旋齒，稱為蝸桿，大齒輪稱為蝸輪為了改善嚙合情況，把蝸輪輪齒做成包住蝸桿的凹形圓弧曲面，蝸桿、 蝸輪的軸線互相交叉垂直，即 .0129蝸輪和蝸桿相似，也有左旋和右旋之分，但通常采用右旋居多按螺旋線的頭數(shù)又有單頭蝸桿和多頭蝸桿之分蝸桿螺旋線與垂直于蝸桿軸線平面之間的夾角稱為導(dǎo)程角 r蝸桿螺旋線的導(dǎo)程角 r 與蝸輪齒螺旋線大小相等、方向相同、1.2 蝸輪蝸桿傳動優(yōu)缺點蝸傳遞交錯軸(交錯角通常采用 90 )間動力或運(yùn)動的傳動機(jī)構(gòu)。蝸輪傳動具有以°下優(yōu)點：采用一級蝸輪傳動就可以實現(xiàn)很大傳動比，結(jié)構(gòu)緊湊。在要求大傳動比的場合，采用一級蝸輪傳動往往可以代替多級齒輪傳動。不僅減少了零件數(shù)目，而且簡化了機(jī)構(gòu)。工作平穩(wěn)，噪音小。由于蝸桿齒面是連續(xù)不斷的螺旋面，而蝸輪在同一時刻處于嚙合中的齒不少于兩個，所以蝸輪、蝸桿的嚙合是連續(xù)的。因此，在制造精度與工作條件相同時，由制造誤差引起的附加動載荷與齒輪傳動相比小得多。因此，蝸輪傳動圖 1-1 蝸桿傳動原理圖徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )2在近代工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，蝸輪傳動也有缺點，由于這些缺點，使其應(yīng)用受到限制。傳動效率低：效率低表明動力損失大，相當(dāng)于部分能量消耗于嚙合摩擦上，故蝸輪傳動所能傳遞功率受到了限制。耗費(fèi)大量貴重有色金屬：蝸輪傳動工作時，由于齒面間有相當(dāng)大的滑動速度，容易導(dǎo)致齒面的磨損和膠合。為減小摩擦、磨損和工作溫度，以提高傳動承載能力和效率，一方面要有良好的潤滑另一方面，對蝸輪副提出減磨、耐磨和抗膠合性能的要求。采用鋼質(zhì)蝸桿時，要求采用青銅蝸輪輪圈1.3 蝸輪蝸桿的正確嚙合條件如上圖為使用阿基米德蝸桿的蝸桿傳動在通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的剖面（稱為主平面）上，蝸桿齒廓為直線，相當(dāng)與齒條，蝸輪齒廓為漸開線，相當(dāng)于齒輪所以，在主平面內(nèi)，就相當(dāng)于齒條齒輪傳動由此，蝸桿傳動的正確嚙合條件為：主平面內(nèi)蝸桿的軸向齒距與蝸輪的端面齒距應(yīng)相等即蝸輪的端面模數(shù) m2 應(yīng)等于蝸桿的軸向模數(shù) m1，且均為標(biāo)準(zhǔn)值；同時蝸輪的端面壓力角 a應(yīng)等于蝸桿的軸向壓力角 a1,亦均為標(biāo)準(zhǔn)值即m2=m1=m，a2=a1=a，同時還須保證 。徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )32 手搖蝸輪的設(shè)計計算及校核手搖蝸輪傳動是蝸桿傳動的一種，手搖蝸輪是通過纏繞鋼絲繩，來調(diào)整帶式輸送機(jī)張緊小車上改向滾筒的位置，從而防止輸送帶跑偏的一種裝置手搖蝸輪中，人手搖搖臂的速度大約是 30rpm，減速比 31,輸出功率 160w,效率 93%.工作環(huán)境 2535 攝氏度，工作平穩(wěn)，設(shè)計使用壽命 10 年，每年工作 300 天2.1 設(shè)計計算步驟）傳動類型的選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計采用下置式（蝸桿放在蝸輪的下面，嚙合處冷卻和潤滑較好，蝸桿軸承潤滑方便，又因為蝸桿手搖的速度不是很大，所產(chǎn)生的攪油損耗也不是很大，很常用的型式 ）根據(jù)減速比，選定1,2=31）蝸輪蝸桿主要參數(shù)的計算根據(jù)設(shè)計計算公式：式231.67EZXmHkTq（2.1）其中計算載荷系數(shù)2T輸出轉(zhuǎn)矩ZX 齒數(shù)和變位影響系數(shù)E為材料彈性影響系數(shù)，當(dāng)蝸輪材料為灰鑄鐵，蝸桿材料為鋼時， EZ1216(N/m )表-1蝸輪蝸桿主要參數(shù)m 3q mk3mpk9 500.6310 556.255 125120.445667.59 651.3610 723.735.5 166.38120.4351012.256 216 9 0.43 835.92徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )4928.81012 1114.569 1311.9810 1457.757 343120.4251749.310 2140.1611 2354.188 512120.4182568.198 2391.1211 3287.89 729120.413586.68a) 求值（查機(jī)械設(shè)計手冊）試求，因為未知，根據(jù)題中條件，估算3m/s,??；b) 查機(jī)械設(shè)計手冊，得 =1 2k31.4k516kc) 查機(jī)械設(shè)計手冊,試取 ，因為螺旋角未知，根據(jù)減速比和，取7 70.92d) 1.012123456*ke) 查機(jī)械設(shè)計手冊,s=2, ,所以許用應(yīng)力0sMpa0/HNmf) 根據(jù)公式，輸出轉(zhuǎn)矩式122*95NTin（2.2）其中， 輸入功率（kw）1蝸桿轉(zhuǎn)速(kw)n減速比12i減速器效率蝸輪輸出轉(zhuǎn)矩2T由式（1.1） ，得：845231.67EZXmHkq查表（） ，得：m=6,q=9g) 中心距徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )5（取 x=0）21()10amqZxm蝸桿分度圓直徑 154d齒頂圓直徑 6a齒根圓直徑 1239fiqh蝸輪分度圓直徑 2186dmz齒頂圓直徑 29aah齒根圓直徑 22183.5ffdz齒寬=0.7 =50mm1a2.2 蝸輪蝸桿軸強(qiáng)度的校核根據(jù)蝸輪蝸桿軸接觸應(yīng)力的校核公式：式231.67zxHEHmkTq（2.3） 代入數(shù)據(jù)，得： 95.4Mpa5度的蝸輪加工時為改善切削條件和提高質(zhì)量，需要飛刀前刃面按照蝸輪齒面的法向安裝(非軸向)，這就是阿基米德法向飛刀。其齒形不是直線，而是和阿基米德蝸桿的法向截面相同的曲線需要煩瑣的計算，采集曲線上的一系列點坐標(biāo)作為切制飛刀的依據(jù)，其基本公式如下：徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )27這個計算可以用一個BASIC程序來實現(xiàn) 由于齒形的左右面相對稱，故只計算一側(cè)齒形(如圖2)即可，圖3是該程序的流程圖(程序清單略)：徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )28式中：R 飛刀外圓半徑；r 蝸桿齒根圓半徑在這個程序中，為了解齒形曲線的彎曲程度，還對其斜率進(jìn)行了計算，即計算了過各坐標(biāo)點的導(dǎo)數(shù)dxdy，其值的不斷變化驗證了齒形確實是一段單凋曲線。通過對多個不同導(dǎo)程角的蝸輪進(jìn)行計算，證實了有關(guān)書籍關(guān)于阿基米德法向飛刀齒形曲線的各種替代方法的適用范圍，可以根據(jù)零件要求采用(表8-1)。徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )29表8-l 齒形精度及坐標(biāo)數(shù)據(jù)根據(jù)打印出的坐標(biāo)數(shù)據(jù)和齒形的精度要求，在數(shù)控線切割機(jī)床上編程進(jìn)行飛刀的切制，至于飛刀的材料，則是用報廢的銑刀或中心鉆的柄部(材料多為W18Cr4V，HRC=6366)。通過應(yīng)用以上方法，切削刀具的精度、硬度就都有了保證。 8.3 在數(shù)控滾齒機(jī)上展成蝸輪試制中所使用的是GLEASON 125GH型CNC(計算機(jī)數(shù)字控制)精密滾齒機(jī)。該機(jī)床的控制系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，精度很高， 各軸分辨率均為00002ram(DEG)可控步進(jìn)量是0O0Imm(DEG)，利用它可以找正飛刀的安裝角。并且采用計算機(jī)模擬的電子變速箱系統(tǒng)(EGB)，機(jī)床內(nèi)并沒有變速齒輪實物，其功能與普通滾齒機(jī)的掛輪系統(tǒng)類似，但性能和精度都有很大提高，對大質(zhì)數(shù)齒輪也能正確分齒，也能把刀軸(B軸)與工件軸(c軸)間的速比控制的十分精確和穩(wěn)定，這就可以大大降低蝸輪的齒距誤差。再有，該機(jī)床配有精密的刀具外徑測量儀，可精確測得飛刀尖的回轉(zhuǎn)半徑(相當(dāng)于測出了蝸輪滾刀的外徑)。再與數(shù)控系統(tǒng)配合就可以精確的控制中心距。但美中不足的是，該機(jī)床聯(lián)動式的切向走刀功能(TANGENT)是選裝項目(Options)，我公司進(jìn)口時并未購買。但通過仔細(xì)研究該機(jī)床的操作手冊，我們找到了一種替代的方法，即利用該機(jī)床為使?jié)L刀均勻磨損而設(shè)置的自動竄刀功能(HOBSHIFT)和工件軸的步進(jìn)分度(最小步進(jìn)量可達(dá)0001DEG)來實現(xiàn)非聯(lián)動式的切向走刀。即進(jìn)行連續(xù)分齒，斷續(xù)展成加工。因為是數(shù)控機(jī)床，所以即使是斷續(xù)展成，精度也是有保證的，而不像非數(shù)控機(jī)床那樣在進(jìn)行斷續(xù)展成加工時，容易產(chǎn)生誤差。接著，在機(jī)床上進(jìn)行了編程試驗，驗證了這一想法是完全可行的，并且在驗證過程中還總結(jié)出了一些提高加工效率的數(shù)控編程技巧。譬如，在粗加工后(尚未進(jìn)行展成)，蝸輪齒槽內(nèi)約80 的材料已被切除。展成開始的時候，飛刀可以不按切削時的慢速進(jìn)給量進(jìn)結(jié)，而是快速進(jìn)給到已粗加工好的齒槽里，在離槽底較近的地方(約0.5個模數(shù)處)，再轉(zhuǎn)切削時的慢速進(jìn)給量進(jìn)行切削，這樣就可以縮短展成加工的時間。按照以上思路，首先就要計算出切削軸與工件軸對應(yīng)的步進(jìn)量，這可以用一個簡單的BASIC程序來計算并打印出一系列聯(lián)動點用以監(jiān)視機(jī)床的位置是否準(zhǔn)確。為了簡化機(jī)床操作，提高效率，計算中對工件軸的分度步進(jìn)量進(jìn)行了取整，只需按幾下鍵就可完成展成分度 再按照這個取整值計算出相應(yīng)的切向走刀步進(jìn)量，即是數(shù)控滾齒機(jī)加工程序中的自動竄刀量，展成時機(jī)床會按此值自動切向走徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )30刀，不用人為干預(yù)。此外，工作中我們還設(shè)計了數(shù)控滾齒機(jī)專用的壓緊套式飛刀桿和蝸輪毛坯通用夾具，適用于加工模數(shù)26的蝸輪。接下來就是具體的機(jī)床操作了，主要流程見圖4。圖4 數(shù)控展成加工流程由于數(shù)控滾齒機(jī)的剛性好、轉(zhuǎn)速高(Smax =1500rmin)，在實際的生產(chǎn)中，用300rmin的轉(zhuǎn)速切削一個模數(shù)35，齒數(shù)31，螺旋角32。的鋁青銅蝸輪僅用了30min。8.4 加工質(zhì)量分析用以上斷續(xù)展成方法加工的蝸輪會在齒面上出現(xiàn)明顯的刀紋，但此現(xiàn)象并不會影響蝸輪齒距、中心距、分度圓大小等重要指標(biāo)，隨著展成次數(shù)的增加，齒面質(zhì)量會逐步提高。而且，新制的蝸輪蝸桿都要裝配起來，進(jìn)行2448h的齒面磨合，以改善齒面達(dá)到最佳嚙合狀態(tài)。在這個數(shù)控方法中影響蝸輪質(zhì)量的主要因素是飛刀安裝角和輪坯找正不精確，自制的刀桿、夾具也不像機(jī)床原裝件那樣精良，這些都是以后應(yīng)該改進(jìn)的地方。而飛刀設(shè)計環(huán)節(jié)及數(shù)控線切割機(jī)切制環(huán)節(jié)都可以保證飛刀按照同模數(shù)A級或AA級蝸輪滾刀的技術(shù)條件檢驗，齒形、齒厚等指標(biāo)達(dá)到要求。至于數(shù)控滾齒機(jī)展成環(huán)節(jié)則毫無疑問的能夠保證齒距、中心距的尺寸誤差要求。所以，用數(shù)控方法加工的蝸輪一般可以達(dá)到7級徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )31精度。9 各種材質(zhì)蝸輪傳動摩擦學(xué)系統(tǒng)分析用系數(shù)分析方法來處理摩擦學(xué)問題。其中“數(shù)據(jù)表”方法是比較適合于工程應(yīng)用的分析和解決摩擦學(xué)問題的形式。9.1 用系統(tǒng)方法學(xué)材料副的摩擦和磨損并不是材料固有的特性，而是與系統(tǒng)有關(guān)并有相互作用的特性。由此可得出， “一元論”地簡單處理摩擦學(xué)問題會導(dǎo)致嚴(yán)重錯誤，因為有很多重要參數(shù)或影響因素可能被遺漏或忽視了。因此，應(yīng)以系數(shù)分析方法來處理摩擦學(xué)問題。其中“數(shù)據(jù)表”方法是比較適合于工程應(yīng)用的分析和解決摩擦學(xué)問題的形式。兩個形成“摩擦學(xué)相互作用表面” 的配對零件，可用正確選擇的系統(tǒng)包括把他們與周圍假想地分開。所有系統(tǒng)的元件都在這個包括之內(nèi)。而且是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一部分。這個結(jié)構(gòu)包括系統(tǒng)的元素，它們有關(guān)的性能和它們的相互關(guān)系，形式上可用集S= A,P，R來表示。工作變量的輸入通過系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變換成有用的輸出。同時， 由于元素間的摩擦學(xué)相互作用，產(chǎn)生損耗輸出。用摩擦損耗和磨損損耗來概括。輸入變換成輸出的方式?jīng)Q定了系統(tǒng)的技術(shù)功能。摩擦機(jī)械系統(tǒng)分析檢查表的主要內(nèi)容如下：11 摩擦系統(tǒng)的技術(shù)性能摩擦系統(tǒng)的技術(shù)性能包括運(yùn)動、信息、能量、材料的傳遞。12 工作變量運(yùn)動的形式：載荷、速度、溫度、時間、材料流。13 摩擦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)元素： (1)摩擦元素； (2)摩擦元素； (3)潤滑劑； (4)大氣。元素性能： (1)、(2)、(3)、(4)有關(guān)的幾何性能和材料性能。元素間的關(guān)系：如圖9-1。14 摩擦學(xué)特點圖 9-1 各元素之間的關(guān)系徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )32摩擦引起的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化；摩擦引起的能量損耗；摩擦引起的材料損耗。9.2 蝸輪傳動的摩擦學(xué)系統(tǒng)分析把我們所選材質(zhì)XW和ZQSnl01ZnA1CuMn及MC尼龍材質(zhì)蝸輪傳動的摩擦學(xué)特征進(jìn)行比較。對磨偶件皆為45#蝸桿。9.2.1 分析理論上。從系統(tǒng)觀點來看。一個給定的摩擦副的摩擦和磨損既取決于工作量變換。也取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可用下式表示：f=f(X，S) 式（9.1）式中：f-摩擦系數(shù)； X-工作變量；S- 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。W=W(X，S) 式（9.2）式中：W 磨損率；X-工作變量；S- 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。所以，下列各變量至少應(yīng)被認(rèn)為是潛在的影響變量：工作變量X：M 一載荷；V- 滑動速度：t一溫度；T-滑動時間。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Js= A，P，RA：系統(tǒng)元素(1)蝸輪； (2)蝸桿； (3)潤滑劑； (4)大氣。p： (1)、(2)、(3)、(4)的有關(guān)特性；R： (1)、(2)、(3)、(4)之間的摩擦相互作用。我們在保證工作變量相同的情況下。改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、元素(1)的材質(zhì)，來比較各系統(tǒng)的摩擦學(xué)性能。摩擦學(xué)系統(tǒng)數(shù)據(jù)見附表摩擦系統(tǒng)數(shù)據(jù)表。9.2.2 分析結(jié)果由數(shù)據(jù)可知，XW、ZnA1CuMn與45 鋼組成蝸輪副當(dāng)量摩擦系數(shù)，溫升均低于ZQSnl01 XW最低，MC尼龍最高。各種材質(zhì)齒面磨損情況均低于ZQSnl01蝸輪齒面，其中以XW為最佳。MC尼龍對齒面有降解現(xiàn)象。ZW對偶面有MOS：石墨轉(zhuǎn)移膜形成。根據(jù)以上結(jié)果。應(yīng)用XW和ZnA1CuMn時系統(tǒng)摩擦學(xué)特性均優(yōu)于采JIZQSnlO-1的情況。對蝸輪副來講。采用ZW的系統(tǒng)是最佳摩擦學(xué)系統(tǒng)。徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )33徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )3410 提高手搖蝸輪裝配的精度和效率眾所周知 ，機(jī)械產(chǎn)品是由許多零件組合而成。裝配是機(jī)械制造 當(dāng)中的最后一道工序 ，也是產(chǎn)品的最終完成階段 。裝配工作做得好壞對產(chǎn)品的質(zhì)量起著決定性的作 用 。按照規(guī)定的技術(shù)要求 ，將合 格的零件結(jié)合成組件和部件或?qū)⑷舾闪慵?、組件和部件連接 固定 成為機(jī)器的過程就稱為裝配。凡是裝配完成的機(jī)器，必須滿足規(guī)定的 裝配精度。產(chǎn)品的裝配精度一般包 括零件、部件之間的距離精度、相 互位置精度、配合精度 、運(yùn)動精度、接觸精度等。同時對特殊要求的零件還要做平衡試驗、密封 、試驗等 。 為 了達(dá)到一定的裝配精度 ，通過尺寸鏈分析，由于封閉環(huán)的公差等于組成環(huán)公差之和 ，裝配精度 取決于零件的制造公差，但零件的 制造精度過高，生產(chǎn)成本將提高。 為正確處理裝配精度與零件制造精 度兩者的關(guān)系，形成 了以下不同的 裝配方法：裝配精度完全取決于零 件制造精度的裝配方法稱為完全互 換法；裝配精度不完全取決于零件 制造精度的裝配方法稱為選配法、 修配法和調(diào)整法。在裝配過程中， 依照產(chǎn)品的特點和技術(shù)要求以及現(xiàn) 有的條件規(guī)定用什么方法保證裝配 質(zhì)量的前提下，必須同時滿足高生 產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的要求。為 了達(dá)到這 個要求就必須制訂 合理的裝 配工藝。 在機(jī)械產(chǎn)品裝配中，減速器的裝配工藝有一定的典型性。蝸桿減速器的裝配工藝包括機(jī)體的裝配工藝、蝸輪組件的裝配 、蝸桿組件的裝配、機(jī)體總裝配、研齒 、試車、裝聯(lián)軸器和油漆等工作。 10.1 裝配的技術(shù)要求(1)保證蝸桿軸線與蝸輪軸線相互垂直。 (2)蝸桿軸心線應(yīng)在蝸輪輪齒的對稱平面內(nèi)。 (3)要具有正確的嚙合中心距。 (4)要有適當(dāng)?shù)膰Ш蟼?cè)隙和正確的嚙合接觸面。 圖 10-1 蝸桿傳動機(jī)構(gòu)不正確的嚙合情況徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )35(5)對于不同用途的蝸桿，傳動機(jī)構(gòu)有不同的技術(shù)要求。用于分度機(jī)構(gòu)中的蝸桿傳動應(yīng)盡量減少傳動副在運(yùn)動中的空行程角度；用于傳遞動力的蝸桿傳動機(jī)構(gòu)則應(yīng)以提高其接觸精度為主，使之增加耐磨性、承載能力和傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。裝配蝸桿傳動過程中，可能產(chǎn)生三種誤差：蝸桿軸線與蝸輪軸線的角度誤差，如圖10-1a 所示；中心距 誤差，如圖 10-1b 所示 ；蝸輪對稱中間平面與蝸桿軸線的偏移，如圖 l0-1c 所示。 10.2 下置式蝸桿減速器裝配前的檢查(1)為了確保蝸桿傳動副的裝配技術(shù)要求 ，使蝸輪與蝸桿軸線在同一平面上互相垂直 ，先要對蝸桿孔軸線與蝸輪孔軸線的中心距誤差和垂直度誤差進(jìn)行檢驗。在對箱體孔中心距檢驗時 ，按圖 10-2 所示的方法進(jìn)行測量。將箱體清理干凈，用三個千斤頂支撐箱體在一個平面上，分別將測量心棒 1 和 2 插入箱體孔中，調(diào)整千斤頂使其中一個心棒與平板平行 (用百分表在該心棒的兩端點上檢驗)，再用兩組量塊以相對測量法測量兩心棒至平板的距離，即可算出中心距 a。 圖 10-2 減速器箱體中心距的檢驗 (2)測量軸線間的垂直度誤差如圖 10-3 所示 ，檢驗時將心棒 1 和 2 插入箱體孔中，在心棒 2 的一端套一根百分表擺桿，用螺釘固定，旋轉(zhuǎn)心棒 2，百分表上的讀數(shù)差即是軸線的垂直度誤差。蝸桿組件裝配 (1)清洗、清理蝸桿上的毛刺、鐵銹、油污等并測量軸承內(nèi)孔與軸徑，軸承外徑與箱體孔的實際尺寸圖 10-3 減速器箱體軸心線垂直度的檢驗徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )36(2)滾動軸承的裝配 根據(jù)軸承的類型與配合性質(zhì) ，采用不同的方法進(jìn)行裝配。當(dāng)軸承內(nèi)圈與軸配合較緊，而軸承外圈與箱體孔配合較松時，可先將軸承裝在軸上，然后把軸承與軸一起裝入箱體中；當(dāng)軸承內(nèi)圈與軸配合較松時，而軸承外圈與箱體孔配合較緊，可先將軸承壓入殼體中，然后再將軸裝入殼體 中；當(dāng)軸承內(nèi)圈與軸配合較緊 ，而軸承外圈與箱體孔配合也較緊時 ，把 軸承 同時壓入軸和殼體中。 蝸桿組件裝配 (1)清洗、清理蝸桿上的毛刺、鐵銹、油污等并測量軸承內(nèi)孔與軸徑，軸承外徑與箱體孔的實際尺寸。 (2)滾動軸承的裝配 根據(jù)軸承的類型與配合性質(zhì) ，采用不同的方法進(jìn)行裝配。當(dāng)軸承內(nèi)圈與軸配合較緊，而軸承外圈與箱體孔配合較松時，可先將軸承裝在軸上，然后把軸承與軸一起裝入箱體中；當(dāng)軸承內(nèi)圈與軸配合較松時，而軸承外圈與箱體孔配合較緊，可先將軸承壓入殼體中，然后再將軸裝入殼體 中；當(dāng)軸承內(nèi)圈與軸配合較緊 ，而軸承外圈與箱體孔配合也較緊時 ，把 軸承 同時壓入軸和殼體中。 (3)對于圓錐滾子軸承 ，因其外圈可分離，可以分別把內(nèi)圈裝到軸上，外圈裝在箱體中，然后再調(diào)整游隙。軸承與軸或殼體配合過盈量小時 ，可用擊壓法平穩(wěn)、均勻用錘子將間接件直接打入或用壓力機(jī)壓入。當(dāng)過盈量較大時用溫差法，即將軸承用介質(zhì)加溫，然后與軸配合。 (4)裝配滾動軸承時應(yīng)注意標(biāo)有軸承型號的一端應(yīng)向外，軸承端面與軸肩或孔的支承面緊貼 ，裝配過程中要嚴(yán)格清潔。裝配之后用手轉(zhuǎn)動軸承檢查有無卡阻現(xiàn)象，并檢查軸承在工作時噪聲的大小。 蝸輪組件的裝配 (1)將蝸輪齒圈壓裝在輪轂上并用螺釘加以緊固。 (2)將蝸輪裝在軸上，檢查蝸輪的徑向圓跳動和端面圓跳動誤差。測量方法如圖 4所示，將齒輪軸支撐在 V 形架或兩頂尖上，使軸和平板平行 ，把圓柱規(guī)放在蝸輪的輪齒間，將百分表測量頭抵在圓柱規(guī)上，從百分表上得到一個讀數(shù)，然后轉(zhuǎn)動蝸輪 ，每隔 34 個齒再重復(fù)進(jìn)行一次測量，百分表的最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差就是蝸輪分度圓上的徑向圓跳動誤差。檢查端面圓跳動誤差，可用頂尖將軸頂在中間，使百分表測量頭抵在蝸輪端面上，蝸輪軸旋轉(zhuǎn)一周范圍內(nèi)，百分表的最大讀數(shù)和最小讀數(shù)之差就為蝸輪端面圓跳動誤差。徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )37圖 10-4 蝸輪徑向圓跳動和端面圓跳動 誤差的測量機(jī)體總裝配 (1)將減速器箱體清洗干凈，然后將蝸桿組件裝入箱體中，蝸桿軸線的位置是由箱體安裝孔所確定的，調(diào)整軸承端蓋墊圈的厚度控制蝸桿軸向間隙。 (2)將蝸輪組件裝入箱體中，蝸輪的中央對稱面應(yīng)與蝸桿軸線重合，蝸輪中央面的位置通過改變軸承蓋墊圈厚度或其他方式進(jìn)行調(diào)整。 (3)齒側(cè)間隙檢查，用塞尺、鉛絲或鉛片檢查，鉛絲直徑不得小于最小側(cè)隙系數(shù)值的四倍。側(cè)隙的大小等于齒形兩側(cè)經(jīng)過擠壓后鉛絲厚度之和。百分表測量齒側(cè)間隙，在蝸桿軸上固定一帶量角器的刻度盤，把百分表測量抵在蝸輪齒面上 ，用手轉(zhuǎn)動蝸桿，在百分表指針不動的條件下，用刻度盤相對于固定指針的最大空程角來判斷側(cè)隙的大小。 (4)檢查齒面接觸率 將蝸輪、蝸桿裝入箱體后 ，首先要用涂色法來檢查蝸桿與蝸輪的相互位置以及嚙合的接觸點。用紫色和紅鉛油或紅丹粉著色在蝸桿螺旋面上，給以輕微阻力，轉(zhuǎn)動蝸桿，根據(jù)蝸輪輪齒上的痕跡判斷嚙合質(zhì)量。 (5)試車 根據(jù)圖樣要求，空載試車 2h 后，負(fù)載試車，試車時減速機(jī)內(nèi)注入潤滑油 ，工作時油溫不能超過 35 C，軸承溫度不能超過 40C。試車檢查輪面的表面粗糙度 ，有無拉傷現(xiàn)象，噪聲如何，傳動是否平穩(wěn)，有無漏油現(xiàn)象等等。直到達(dá)到技術(shù)要求 ，然后交檢、涂漆。徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )3811 提高手搖傳動效率的方法蝸桿傳動具有傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，在機(jī)械傳動中被廣泛應(yīng)用。然而蝸桿蝸輪嚙合面間有相對滑動，運(yùn)轉(zhuǎn)不夠靈活，傳動精度差是蝸桿傳動普遍存在的問題。針對這種情況，今采用在車床上成對研磨蝸輪蝸桿的方法可提高蝸桿傳動的效率。 11.1 蝸桿的裝夾先車好一頂尖裝夾在三爪自定心卡盤上，蝸桿上裝好雞心卡，蝸桿裝雞心卡的一端頂在頂尖上，車床尾座處用活動頂尖將蝸桿頂住。(見圖 11-1)11.2蝸輪的裝夾將刀架上旋轉(zhuǎn)刀臺卸下，利用刀臺上的壓緊定位軸，裝上定位套、調(diào)整墊片、平面軸承、蓋板、螺母。定位套的內(nèi)孔與刀臺上的壓緊定位軸為間隙配合，定位套的外圓與蝸輪內(nèi)孔為間隙配合，作用是蝸輪定心。調(diào)整墊片的作用是保證蝸輪中間端面與蝸桿軸心所在面一致，其厚度是根據(jù)車床具體情況而定。平面軸承可根據(jù)蝸輪內(nèi)孔的大小來定，上下各一個。蓋板與螺母各一件。安裝時壓緊力以軸向無傳動且蝸輪轉(zhuǎn)動自如最佳(見圖11-2)11.3蝸輪、蝸桿的定位在車床上成對研磨蝸輪、蝸桿，確定蝸輪蝸桿的相對位置是至關(guān)重要的，在研磨時圖 11-1 蝸桿的裝夾圖 11-2 渦輪的裝夾徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )39蝸輪和蝸桿要正好嚙合。(如圖11-3)A代表蝸輪、蝸桿的理論中心距，我們可以利用塊規(guī)(千分墊 )來確定這個中心距尺寸A。方法是用塊規(guī)確定蝸桿外圓和定位套外圓之間的距離，塊規(guī)(千分墊) 尺寸等于A減去蝸桿外圓半徑再減去定位套半徑。將塊規(guī)放在如圖位置，利用中滑板進(jìn)刀搖把，使蝸桿、塊規(guī)、定位套三者接觸，記好中滑板進(jìn)刀搖把刻度。裝上蝸輪，按記好的刻度進(jìn)行研磨。11.4操作方法及輔料研磨速度為4050mmin，以蝸桿外圓 70mm為例，則轉(zhuǎn)速就是200300rmin。蝸f桿旋轉(zhuǎn)方向按使用方向，雙向使用的蝸桿傳動則需要正、反轉(zhuǎn)各研磨一次。研磨同時按(圖11-4)所示箭頭方向往復(fù)移動裝夾蝸輪的刀架，移動距離是左右各一個蝸桿軸向齒距。圖 11-3 渦輪蝸桿中心距的測量圖 11-4 渦輪蝸桿加工裝夾徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )40研磨分粗研磨和精研磨，研磨粉的類別和粗細(xì)的選擇可按蝸輪、蝸桿材料及精度要求確定。研磨介質(zhì)可用煤油加十分之一N32全損耗系統(tǒng)用油，煤油的作用是增加切削力，全損耗系統(tǒng)用油是用來防止研磨粉壓入齒面。11.5研磨應(yīng)注意的問題(1)如果蝸輪、蝸桿加工不精而未到尺寸，嚙合時兩軸心距離超過理論中心距，那么就要邊研磨邊徑向進(jìn)刀，直到符合理論中心距尺寸為止。(2)蝸輪的中間端面和蝸桿軸心所在水平面必須重合，若未重合導(dǎo)致齒嚙合面接觸不好，應(yīng)該調(diào)整調(diào)整墊片的厚度，研磨時觀看蝸輪單獨(dú)一齒左右面上下相對接觸證明中心重合。(3)研磨完成后將零件一定要清洗干凈，打上標(biāo)識，因為成對使用效果顯著。目前，該項技術(shù)在我公司生產(chǎn)的切絲機(jī)等產(chǎn)品中得到應(yīng)用，效果很好。徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )4112 潤滑油的選用方法蝸輪蝸桿傳動具有體積小、傳動速比大、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、蝸輪輸出扭矩大的特點，在現(xiàn)代工業(yè)中廣泛應(yīng)用 但是，這種傳動也有不足之處，鄢就是滑動速度大，容易引起發(fā)熱，傳動效率低，蝸輪容易磨損。因此，如何揚(yáng)長避短，充分發(fā)揮蝸輪蝸桿傳動的效能是人們普遍美心的同題為此，人們一方面提高蝸輪蝸桿本身的設(shè)計制造水平，一方面研制適合該傳動特點的潤精油井合理選用所需油品的種類及粘度。目前國外關(guān)于蝸輪蝸桿油的選用方法標(biāo)準(zhǔn)主要有兩個。一個是美國AC-MA250。04工業(yè)用式齒輪傳動的潤滑該標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)蝸桿耐中心距和蝸桿轉(zhuǎn)速來選擇蝸輪油的粘度，但沒考慮選擇蝸輪油的種類。另一個是德國DIN51509齒輪油的選擇，該標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)力一速度因子來選擇油品粘度，它不僅考慮到速度的影響，而且把輸出扭矩也考慮在內(nèi)。同時也對蝸輪油種類的選擇作了相應(yīng)的規(guī)定我國于1989年制定了ZBJ 1700389(Z業(yè)齒輪油選用方法)，當(dāng)時蝸輪蝸桿油分類產(chǎn)品尚未定型，因此，該標(biāo)準(zhǔn)中沒有包含蝸輪蝸桿油選用方法。到目前為止，我國尚未制定出蝸輪蝸桿油選用方法標(biāo)準(zhǔn)，多年來一般是按滑動速度來選擇蝸輪油的牯度。目前我國已有了蝸輪蝸桿油定型產(chǎn)品及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，因此，參考國外有美標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范結(jié)合我國國情提出一適用的蝸輪蝸桿油選用方法，作為蝸輪蝸桿減速器設(shè)計制造單位及廣大用戶的選油指導(dǎo)性文件，對于充分發(fā)揮蝸桿傳動裝置的效能，延長使用壽命、節(jié)約能源都具有十分重要的意義。按照我國標(biāo)準(zhǔn)SH009491的規(guī)定，蝸輪蝸桿油屬用式工業(yè)齒輪油，即CKE油，它分為普通型蝸輪蝸桿油(L-CKE)和授壓型蝸輪蝸桿油(L-CKEP)兩類。蝸輪蝸桿油使用時應(yīng)考慮使用的環(huán)境溫度和選用油品的低溫性能(環(huán)境溫度一般不低于-5攝氏度)。在寒冷地區(qū)工作的蝸輪傳動裝置必須保證潤滑油能自由循環(huán)流動及不引起過大的起動扭矩?？梢赃x擇一合適的合成型蝸輪蝸桿油或配備油箱加熱器。所選用潤滑油的傾點至少要比工作溫度最小值低5度。如果工作溫度與所選潤滑油的傾點接近，就需要配備油箱加熱器以幫助起動。對潮濕、多灰塵、受化學(xué)作用影響顯著的環(huán)境，應(yīng)采取措施，以確保潤滑的有效、可靠。潤滑油的工作溫度是指潤滑油能正常穩(wěn)定工作的溫度(見表12-1)。它受潤滑油本身性能以及保證潤滑功能的限制。在高于或低于規(guī)定的工作溫度范圍時，必須采取措施以降低或升高潤滑油的溫度。因為在超過表12-1中規(guī)定的最高工作溫度時，許多潤滑油就失去其穩(wěn)定性能。徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )4212.1 潤滑油種類的選擇根據(jù)蝸桿傳動裝置的使用工況，參考表12-2即可確定潤滑油的種類。12.2 潤滑油粘度的選擇根據(jù)計算出的Ksv值查表12-3即可得到所需要的潤滑油粘度等級。表 12-1 潤滑油的正常工作溫度表 12-2 渦輪蝸桿油種類的選擇徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )43表12-3 潤滑油的粘度等級12.3 潤滑方式的選擇蝸扦傳動裝置的潤滑方式是根據(jù)齒面問滑動速度確定的(見表12-4)。齒面問滑動速度v 的計算：式中： 蝸桿分度圓直徑，mm1d 蝸桿轉(zhuǎn)速， r/minn 蝸桿分度圓導(dǎo)程角g12.4 潤滑油的合理使用和保養(yǎng)要點(1)蝸桿減速器的跑合階段十分重要而且必不可少，經(jīng)3OO-600h跑合運(yùn)轉(zhuǎn)后，必須重新更換潤滑油。換油時舊油中呈現(xiàn)光亮的青銅磨損微粒無關(guān)重要，這是跑合過程的必然結(jié)果。(2)此后每隔2000-4O00h的運(yùn)轉(zhuǎn)后(根據(jù)載荷及工況)更新油，最長不超過12-18個月。表 12-4 齒面間滑動速度與潤滑方式的關(guān)系徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )44結(jié)論從以上研究可以看出，蝸桿傳動實際上是螺旋傳動的特例。在螺旋齒輪傳動中，如傳動比很大，小輪直徑做得很小，軸向長度較長，而螺旋角大，則輪齒將在圓柱面上繞成完整的螺旋齒，稱為蝸桿，大齒輪稱為蝸輪。本文分別從以下幾個方面對手搖蝸輪裝置進(jìn)行了具體的設(shè)計：（1） 設(shè)計計算蝸輪、蝸桿及其軸的形狀和尺寸；（2） 目前國內(nèi)外對蝸輪、蝸桿材料研究的現(xiàn)狀；（3） 蝸輪、蝸桿的加工工藝和方法；（4） 蝸輪、蝸桿的數(shù)控加工技術(shù)及編程；（5） 手搖蝸輪的研磨、潤滑及其維護(hù)蝸桿傳動具有傳動平穩(wěn)、振動和沖擊噪音均很?。粏渭墏鲃颖却?，結(jié)構(gòu)緊湊；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(jī)構(gòu)具有自鎖等優(yōu)點但也存在明顯的缺點：由于嚙合輪齒間的相對滑動速度較高，使得摩擦損耗很大，因而傳動效率低；此外，在傳動中易出現(xiàn)發(fā)熱和溫生過高的現(xiàn)象，磨損也較嚴(yán)重，故常需用耐磨材料（如錫青銅等）來制作蝸輪，因而成本較高。但瑕不掩瑜，蝸桿傳動以其加工方便、維護(hù)簡單等優(yōu)點，在生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用。徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )45致謝在本人對手搖蝸輪的設(shè)計和研究過程中，指導(dǎo)老師陸興華對我進(jìn)行了不遺余力的指導(dǎo)和幫助，不僅為我們提供了可貴的參考資料和相關(guān)文獻(xiàn)，還親自帶領(lǐng)我們?nèi)バ熘萑A康機(jī)械廠實地參觀、考察，在此深表謝意。徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )46參考文獻(xiàn)1機(jī)械設(shè)計手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 2劉鴻文.材料力學(xué).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2002 3楊春蘭.圓弧齒輪圓柱蝸桿傳動.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988 4楊春蘭.蝸桿傳動手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988 5邱宣懷. 機(jī)械設(shè)計 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2002 6 單麗云.工程材料.徐州.中國礦業(yè)大學(xué)出版社，19987 張質(zhì)文.起重機(jī)設(shè)計手冊.北京：中國鐵道出版社，19988 朱學(xué)敏.起重機(jī)械.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20029 黃燕.起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)制造工藝.北京：中國鐵道出版社，199610 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn).機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計.北京：高等教育出版社，2003徐 州 工 程 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