光敏樹脂固化成型機起升機構設計說明書[帶圖紙]

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　闡述了快速成型技術的加工過程，突破了傳統(tǒng)的加工方法上的許多限制，在主要的幾種快速成型工藝方法中，光固化成型法已成為當今研究發(fā)展最成熟、應用最為廣泛的RP典型技術。光固化快速成型以光敏樹脂為原料，計算機控制紫外激光按零件的各分層截面信息在光敏樹脂表面進行逐行掃描，使被掃描區(qū)域的樹脂薄層 光聚合反應而固化，形成零件的一個薄層。文

2、中設計的起升機構借鑒了螺旋起升機的工作原理。</p><p>　　螺旋傳動起升機基本原理是利用電機，通過減速器減速后，帶動螺母旋轉，轉化為絲桿的軸向運動，從而推動物體上升。主要內(nèi)容如下：對光固化快速成型系統(tǒng)控制原理進行了研究；設計起升機構；選擇電動機；設計減速機構；控制電路的設計；簡要闡述在流水線作業(yè)中，螺旋傳動原理等。</p><p>　　關鍵詞： 光固化快速成型；電動；螺旋傳動<

3、/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Expounds the machining process of the rapid prototyping technology, break through the traditional processing method many of the restrictions on, in a f

4、ew of the main rapid prototyping technology method, uv-curable ChengXingFa has become the research and development the most mature, most widely used RP typical technology. Light curing photosensitive resin in rapid proto

5、typing as raw materials, computer control laser by part of ultraviolet each layered section information in lightsensitive resins </p><p>　　And the basic principle is that the motor drives the rotary nut thro

6、ugh the deceleration agencies, screw into the axial campaign, and then lift the objects .The main contents as follows: research the principle of spiral jack and the principles and methods of the spiral lifting, design th

7、e agencies of spiral lifting; motor choice; design deceleration agencies; select keys and bearings, design the control circuit; describe the principle of the screw jack on the assembly line operation.</p><p>

8、;　　Keywords: Stereo Lithography Apparatus; Electrical; Spiral drive</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1快速成型技術1</p><p&g

9、t;　　1.2光固化快速成型技術的控制原理及應用1</p><p>　　2 設計方案的確定4</p><p>　　2.1螺旋傳動設計方案4</p><p>　　2.1.1螺旋傳動概述4</p><p>　　2.1.2螺旋傳動方案的確定5</p><p>　　2.2減速傳動機構設計方案6</p>

10、<p>　　3 傳動系統(tǒng)的設計7</p><p>　　3.1螺旋傳動部分計算7</p><p>　　3.1.1螺桿直徑的計算7</p><p>　　3.1.2螺紋部分強度計算7</p><p>　　3.2電機的選擇9</p><p>　　3.2.1電動機功率計算10</p><

11、;p>　　3.2.2傳動效率10</p><p>　　3.2.3確定電機轉速11</p><p>　　3.3減速機構的設計12</p><p>　　3.3.1材料的選擇12</p><p>　　3.3.2蝸輪蝸桿傳動基本尺寸13</p><p>　　3.3.3 強度校核16</p>&l

12、t;p>　　3.3.4蝸輪蝸桿傳動中的作用力分析16</p><p>　　3.3.5實際傳動動力參數(shù)17</p><p>　　4 輔助裝置的設計19</p><p>　　4.1軸承的選擇19</p><p>　　4.1.1軸承的選擇因素19</p><p>　　4.1.2軸承的型號確定20</p

13、><p>　　4.1.3軸承校驗20</p><p>　　4.2鍵的選擇23</p><p>　　4.3聯(lián)軸器的設計與計算24</p><p><b>　　結論26</b></p><p><b>　　致 謝27</b></p><p><

14、;b>　　參考文獻28</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1快速成型技術</b></p><p>　　快速成型技術（Rapid Prototyping,RP）是國際上20世紀80年代后期發(fā)展起來的一種新型的先進制造技術。由于在其加工過程中，材料處在一個

15、逐點或逐層堆積的過程中，因而該技術屬于材料堆積成型的制造技術，也稱為“增加”加工法、“生長型制造”，快速成型技術能夠根據(jù)零件的CAD模型直接成型復雜的零部件或模具，不需要任何工裝，突破了傳統(tǒng)“去材”加工法或“變形”加工法的許多限制，如：產(chǎn)生切削和工藝廢料等材料利用率的缺陷以及由于受刀具或模具形狀限制無法制造復雜形狀產(chǎn)品制件的不足，是制造技術領域得一次重大突破。</p><p>　　在主要的幾種快速成型工藝方法中，

16、光固化成型法SLA是最早被提出并商業(yè)化應用的。1986年美國的Charles W Hull 博士首次在他的博士論文中提出用激光照射液態(tài)光敏樹脂，固化分層制作三維物體的快速成型概念，并申請了專利。1988年，美國的3D Systems公司根據(jù)該專利商業(yè)化了第一臺現(xiàn)代快速成型機SLA250，以液態(tài)樹脂選擇性地固化成形零件，開創(chuàng)了快速成型技術的新紀元。</p><p>　　經(jīng)過了近20年的發(fā)展，SLA已成為當今研究發(fā)展

17、最成熟、應用最為廣泛的RP典型技術，在全世界安裝的快速成型機中光固化成型系統(tǒng)約占60%。</p><p>　　1.2光固化快速成型技術的控制原理及應用</p><p>　　快速成型技術是當今世界飛速發(fā)展的制造技術之一。這種方法能簡捷、全自動地制造出歷來各種加工方法難以制作的復雜立體形狀，在加工技術領域具有劃時代的作用。 光固化快速成型技術(Stereo Lithography Appar

18、atus 簡稱SLA)是80年代中期開發(fā)的先進制造手段，在快速成型方法中使用較為廣泛。它的突破性在于將傳統(tǒng)的“去除”加工法(由毛坯去除多余部分制成零件)改進為增加加工法(由材料逐層累積形成零件)。SLA以其方便、生產(chǎn)周期短而在鑄造、模具與塑料加工行業(yè)得到了越來越廣泛的應用。 1.2.1 成型原理 光固化快速成型制造技術不同于傳統(tǒng)的材料去除制造方法，它的成型原理是：SLA將所設計零件的三維計算圖像數(shù)據(jù)轉換成一系列很薄的模型

19、截面數(shù)據(jù)，然后在快速成型機上，用可控制的紫外線激光束，按計算機切片軟件所得到的每層薄片的二維圖形輪廓軌跡，對液態(tài)光敏樹脂進行掃描固化，形成連續(xù)的固化點，從而構成模型的一個薄截面輪廓。下一層以同樣的方法制造。該工藝從零件的最底薄層截面開始，一次一層連續(xù)進行，直到三維立體模型制成。一般每層厚度為0.076～0.381mm，最后將制品從樹脂液中</p><p>　　圖1 SLA 控制原理</p><

20、p>　　要實現(xiàn)光固化快速成型，感光樹脂的選擇也很關鍵。它必須具有合適的粘度，固化后達到一定的強度，在固化時和固化后要有較小的收縮及扭曲變形等性能。更重要的是，為了高速、精密地制造一個零件，感光樹脂必須具有合適的光敏性能，不僅要在較低的光照能量下固化，且樹脂的固化深度也應合適。 1.2.2 成型過程及控制 光固化快速成型的過程分為前處理、分層疊加成型及后處理三個階段，具體步驟如圖2所示。 </p>&l

21、t;p>　　圖2 SLA 的工藝過程</p><p>　　快速成型機只能接受計算機構造的三維模型，然后才能進行切片處理。因此，應在計算機上采用計算機三維輔助設計軟件，根據(jù)產(chǎn)品的要求設計三維模型或將已有產(chǎn)品的二維三視圖轉換成三維模型。 制品越復雜，構制三維模型越困難。用于構造模型的計算機輔助設計軟件很關鍵，要求具有較強的三維造型功能。目前快速成型行業(yè)中常用的計算機輔助軟件系統(tǒng)主要有Pro/ENGI

22、NEER、AutoCAD等。其中，Pro/ENGINEER軟件因有較強的實體造型和表面造型功能，可構造非常復雜的模型，所以受到許多用戶的好評，但其價格較貴，系統(tǒng)較龐大，使用界面不夠友好，新用戶使用常需一段熟悉和積累經(jīng)驗的過程。AutoCAD雖價格低，操作簡單，但成型復雜制品困難，設計費工費時。近年推出的SolidWorks的價格比較便宜，能基本滿足三維造型的要求，且界面友好，容易掌握，因此不少用戶對此軟件感興趣。 上述計算機輔助設計軟

23、件產(chǎn)生的模型文件輸出格式有多種，基中常見的有IGES(International Graphics Exchange Standard)、HPGL(HP Graphics Language)、STEP(Sta</p><p><b>　　2 設計方案的確定</b></p><p>　　2.1螺旋傳動設計方案</p><p>　　2.1.1螺旋傳

24、動概述</p><p>　　螺旋傳動是利用螺桿和螺母的嚙合來傳遞動力和運動的機械傳動。主要用于將旋轉運動轉換成直線運動，將轉矩轉換成推力。按工作特點，螺旋傳動用的螺旋分為傳力螺旋、傳導螺旋和調整螺旋。</p><p>　?。?）傳力螺旋：以傳遞動力為主,它用較小的轉矩產(chǎn)生較大的軸向推力,一般為間歇工作，工作速度不高，而且通常要求自鎖，例如螺旋壓力機和螺旋千斤頂上的螺旋。</p>

25、<p>　?。?）傳導螺旋：以傳遞運動為主，常要求具有高的運動精度，一般在較長時間內(nèi)連續(xù)工作，工作速度也較高，如機床的進給螺旋（絲杠）。</p><p>　　（3）調整螺旋：用于調整并固定零件或部件之間的相對位置，一般不經(jīng)常轉動，要求自鎖，有時也要求很高精度，如機器和精密儀表微調機構的螺旋。按螺紋間摩擦性質，螺旋傳動可分為滑動螺旋傳動和滾動螺旋傳動?；瑒勇菪齻鲃佑挚煞譃槠胀ɑ瑒勇菪齻鲃雍挽o壓螺旋傳動

26、。</p><p><b>　　1）滑動螺旋傳動</b></p><p>　　通常所說的滑動螺旋傳動就是普通滑動螺旋傳動?；瑒勇菪ǔ２捎锰菪温菁y和鋸齒形螺紋，其中梯形螺紋應用最廣，鋸齒形螺紋用于單面受力。矩形螺紋由于工藝性較差強度較低等原因應用很少；對于受力不大和精密機構的調整螺旋，有時也采用三角螺紋。</p><p>　　一般螺紋升程和摩擦

27、系數(shù)都不大，因此雖然軸向力F相當大，而轉矩T則相當小。傳力螺旋就是利用這種工作原理獲得機械增益的。升程越小則機械增益的效果越顯著?；瑒勇菪齻鲃拥男实?，一般為30～40%，能夠自鎖。而且磨損大、壽命短，還可能出現(xiàn)爬行等現(xiàn)象。</p><p>　　2）靜壓螺旋傳動  </p><p>　　螺紋工作面間形成液體靜壓油膜潤滑的螺旋傳動。靜壓螺旋傳動摩擦系數(shù)小，傳動效率可達99%，無磨損

28、和爬行現(xiàn)象，無反向空程，軸向剛度很高，不自鎖，具有傳動的可逆性，但螺母結構復雜，而且需要有一套壓力穩(wěn)定、溫度恒定和過濾要求高的供油系統(tǒng)。靜壓螺旋常被用作精密機床進給和分度機構的傳導螺旋。這種螺旋采用牙較高的梯形螺紋。在螺母每圈螺紋中徑處開有3～6個間隔均勻的油腔。同一母線上同一側的油腔連通，用一個節(jié)流閥控制。油泵將精濾后的高壓油注入油腔，油經(jīng)過摩擦面間縫隙后再由牙根處回油孔流回油箱。當螺桿未受載荷時，牙兩側的間隙和油壓相同。當螺桿受向左

29、的軸向力作用時，螺桿略向左移，當螺桿受徑向力作用時，螺桿略向下移。當螺桿受彎矩作用時，螺桿略偏轉。由于節(jié)流閥的作用，在微量移動后各油腔中油壓發(fā)生變化，螺桿平衡于某一位置，保持某一油膜厚度。</p><p><b>　　3）滾動螺旋傳動</b></p><p>　　用滾動體在螺紋工作面間實現(xiàn)滾動摩擦的螺旋傳動，又稱滾珠絲杠傳動.滾動體通常為滾珠，也有用滾子的。滾動螺旋傳

30、動的摩擦系數(shù)、效率、磨損、壽命、抗爬行性能、傳動精度和軸向剛度等雖比靜壓螺旋傳動稍差，但遠比滑動螺旋傳動為好。滾動螺旋傳動的效率一般在90%以上。它不自鎖，具有傳動的可逆性；但結構復雜，制造精度要求高，抗沖擊性能差。它已廣泛地應用于機床、飛機、船舶和汽車等要求高精度或高效率的場合。滾動螺旋傳動的結構型式，按滾珠循環(huán)方式分外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)的導路為一導管,將螺母中幾圈滾珠聯(lián)成一個封閉循環(huán)。內(nèi)循環(huán)用反向器，一個螺母上通常有2～4個反向器

31、，將螺母中滾珠分別聯(lián)成2～4個封閉循環(huán)，每圈滾珠只在本圈內(nèi)運動。外循環(huán)的螺母加工方便，但徑向尺寸較大。為提高傳動精度和軸向剛度，除采用滾珠與螺紋選配外，常用各種調整方法以實現(xiàn)預緊。</p><p>　　常用的載重螺旋有矩形，梯形和鋸齒形等。矩形螺紋傳動效率高，但螺紋強度較低，精確制造較困難，對中準確性較差，磨損后無補償，因此應用受限制，矩形螺紋無標準。梯形螺紋加工容易，強度較大，但效率較低。鋸齒形螺紋矩形螺紋效率

32、高，梯形螺紋強度大的特點，一般用于承受單向壓力，常用在壓力機上。</p><p>　　螺桿材料應具有足夠的強度和耐磨性，以及良好的加工性能，不經(jīng)熱處理的螺桿一般選用Q275，35，45號鋼，重要的經(jīng)熱處理的螺桿可以選用65Mn，40Cr或20C rMnTi鋼。精密傳動螺桿可用9MnV，CrMn，38CrMoAl鋼等。螺母材料除要有足夠的強度外，還要求在與螺桿材料配合時摩擦系數(shù)小和耐磨。常選用鑄造青銅ZQSn6-6

33、-3，ZQSn10-1，速度低，載荷較小時，也可選用高強度鑄造鋁青銅或鑄造黃銅，重載時可用鑄鐵，耐磨鑄鐵。尺寸大的螺母可用鋼或鑄鐵做外套，內(nèi)部澆注青銅。高速螺母可澆注巴氏合金。</p><p>　　螺旋傳動用矩形，梯形或鋸齒形螺紋，其失效形式多為螺紋磨損。而螺旋直徑螺母的高度由耐磨性要求決定。傳力較大時，應校驗螺桿部分或其他危險部位強度，以及螺母，螺桿的螺紋牙的強度。要求自鎖時，應檢驗螺紋副的自鎖條件。對于長徑比

34、很大的受壓螺桿，應檢驗其穩(wěn)定性。</p><p>　　因此，本設計中螺旋副材料選取鋼—青銅材料，螺桿選取45號鋼。螺紋選用梯型螺紋，右旋單線。</p><p>　　2.1.2螺旋傳動方案的確定</p><p>　　本設計的重點是如何將電機輸出的回轉運動轉換為螺桿的直線運動。這也是整個傳動系統(tǒng)設計的關鍵。</p><p>　　根據(jù)機械設計等相關

35、參考資料，可得到把回轉運動轉化為直線運動的四種方式：（1）螺桿轉動，螺母移動；（2）螺母轉動，螺桿移動；（3）螺母固定，螺桿轉、移動；（4）螺桿固定，螺母轉、移動；</p><p>　　考慮到起升部件與物體接觸，而起升部件與物體間不可發(fā)生相對運動，而且必須與物體充分接觸，因此排除方案（1）、（4），而方案（3）又不方便輸入傳動方案的設計，因此選擇方案（2）作為起升部分的傳動方案。</p><p

36、>　　2.2減速傳動機構設計方案</p><p>　　減速傳動機構通常有蝸輪蝸桿傳動，齒輪傳動，帶傳動，鏈傳動，摩擦輪傳動等等?？紤]到本設計要求的傳動緊湊，傳動比較大，因此選用蝸輪蝸桿傳動作為本設計的減速傳動機構。</p><p>　　蝸桿傳動用于傳遞交錯軸之間的回轉運動。在絕大多數(shù)情況下，兩軸在空間上是互相垂直的，軸交角為90度。它廣泛應用在機床、汽車、儀器、起重運輸機械、冶金機械

37、以及其他機械制造部門中，最大傳動功率可達到750千瓦，通常用在50千瓦以下；最高滑動速度可達35m/s，通常用在15m/s以下。</p><p>　　蝸桿傳動的主要優(yōu)點是結構緊湊，工作平穩(wěn)，無噪聲，沖擊振動小以及能得到很大的單級傳動比。在傳遞動力時，傳動比一般為8—100，常用的為5—50。在機床工作臺中，傳動比可達幾百，甚至達到一千。這時，需采用導程角很小的單頭蝸桿，但傳動效率很低，只能用在功率很小的場合。在現(xiàn)

38、代機械制造業(yè)中正力求提高蝸桿傳動的效率，多頭蝸桿的傳動效率已經(jīng)可達到98%。與多級齒輪傳動相比，蝸桿傳動零件數(shù)目少，結構尺寸小，重量輕。缺點是在制造精度和傳動比相同的條件下，蝸桿傳動的效率比齒輪傳動低，同時蝸輪一般需用貴重的減磨材料制造。</p><p><b>　　3 傳動系統(tǒng)的設計</b></p><p>　　3.1螺旋傳動部分計算</p><

39、p>　　3.1.1螺桿直徑的計算</p><p><b>　　式（3.1）</b></p><p>　　表 3-1滑動螺旋副許用比壓[P] </p><p>　　取鋼—青銅螺旋副[p]=20Mpa，f=0.08~0.1，最大負載F=25000N，</p><p>　　代入式（3.1）得: </p

40、><p>　　根據(jù)梯形螺紋國家標準，取螺紋為Tr</p><p><b>　　其基本參數(shù)為：</b></p><p><b>　　螺桿外徑：，</b></p><p><b>　　中徑：，</b></p><p><b>　　螺桿小徑：，</

41、b></p><p><b>　　螺母小徑：，</b></p><p><b>　　螺母大徑：，</b></p><p><b>　　螺距：</b></p><p>　　3.1.2螺紋部分強度計算</p><p><b>　　梯形螺紋牙型

42、角</b></p><p><b>　　當量摩擦角 </b></p><p>　　將螺紋部分展開，其受力圖如圖3-1所示， </p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　　作用在螺母上的扭矩</b></p><p&g

43、t;　　螺桿受力如圖3-2所示，由圖可知，螺桿上與螺母旋合處扭矩最大，且</p><p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　根據(jù)第四強度理論，得：螺桿危險截面的當量應力</p><p>　　表3-2螺桿與螺紋牙強度</p><p>　　蝸桿材料為45號鋼，由表3-2可知，它的許用應力為</p>

44、<p>　　==120~72Mpa</p><p><b>　　，滿足要求。</b></p><p><b>　　自鎖條件：<</b></p><p><b>　　符合自鎖條件。</b></p><p><b>　　3.2電機的選擇</b&g

45、t;</p><p>　　電動機的類型、結構形式是根據(jù)電源種類、載荷性質和工作條件來選擇的。三相異步電機具有構造簡單、運行可靠、重量輕、成本低、使用維護方便等優(yōu)點，所以電機選擇為三相異步電動機。</p><p>　　電動機的功率選擇是否合適將直接影響到電動機的工作性能和經(jīng)濟性能。如果選用額定功率小于工作機所要求的功率,就不能保證工作機正常工作,甚至使電動機長期過載而過早損壞,如果選用額定功

46、率大于工作機所需要的功率,則電動機價格高,功率未得到充分的利用,從而增加電能的消耗,造成浪費。</p><p>　　在設計過程中,由于起升機構載荷不變或很少變化,并且傳遞功率較小，故只需使電動機的額定功率等于或梢大于電動機的實際輸出功率,即。這樣電動機在工作時就不會過熱,一般不需要對電動機進行熱平衡計算和校核啟動力矩。</p><p>　　選擇電動機應綜合考慮的問題：</p>

47、<p>　?。?）根據(jù)機械的負載性質和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動，制動反轉等要求選擇電動機類型。</p><p>　?。?）根據(jù)負載轉矩速度變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制過載能力和啟動轉矩，選擇電動機功率并確定冷卻方式。多選電動機功率應留有余量，負荷率一般0.8—0.9，過大的備用功率會使電機效率降低，對于感應電動機，其功率因將變壞，并使按電動機最大轉局校驗強度的生產(chǎn)機械造價提高。&l

48、t;/p><p>　　根據(jù)使用場所的環(huán)境條件的溫度，濕度，灰塵，雨水，瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護方式，選擇電動機的結構形式。</p><p>　?。?）根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標準和對功率因數(shù)的要求確定電動機的電壓等級和類型。</p><p>　?。?）根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉速和對電力傳動調速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及機械減速機構的復雜程度，選擇電動機額定轉

49、速。除此之外選擇電動機還必須符合節(jié)能要求，考慮運行可靠性，設備的供貨情況，備品備件的通用性，安裝檢測的難易，以及產(chǎn)品價格，建設費用，運行和維修費用，生產(chǎn)過程中，前，后電動機功率變化關系等各種因素。</p><p>　　3.2.1電動機功率計算</p><p>　　電動機所需工作功率為</p><p><b>　　P=</b></p>

50、<p>　　式中： 為輸送機主軸牽引力，公斤 此處=2.5噸；</p><p>　　v 為起升速度，m/s 此處v=0.5m/min；</p><p>　　為電動機至工作機主運動端物體的總效率。</p><p><b>　　3.2.2傳動效率</b></p><p>　　傳動裝置的總效率應為組成傳動裝置

51、的各部分運動副效率之乘積,即</p><p><b>　　=··…</b></p><p>　　其中:分別為每一傳動副,每對軸承,每個連軸器的效率.傳動副的效率數(shù)值可按下列選取,軸承及連軸器效率的概略值為:</p><p>　　滾動軸承 0.98-0.995</p><p>　　滑動軸承

52、 0.97-0.99</p><p>　　彈性連軸器 0.99-0.995</p><p>　　齒輪連軸器 0.99</p><p>　　萬向連軸器 0.97-0.98</p><p>　　圖3-3 螺旋起升機傳動示意圖</p><p>　　該設計中根據(jù)要求選擇滾子軸承效率=0.98；蝸輪蝸桿傳動效率=0

53、.97；聯(lián)軸器傳動效率=0.99；</p><p><b>　　螺桿螺母傳動效率：</b></p><p><b>　　總效率為=···=</b></p><p>　　電機功率為：= kw</p><p>　　3.2.3確定電機轉速</p><p&g

54、t;<b>　　螺母轉速轉/min</b></p><p>　　蝸輪蝸桿減速器傳動比為15~60，則，電機轉速可選范圍為</p><p>　　=（15~60）83.3=1250~5000轉/min</p><p>　　同一功率的同一類型電動機可以有幾種同步轉速供選擇。高轉速的電動機的極數(shù)少，外形尺寸小、重量輕、價格低，但傳動裝置總傳動比及尺寸大

55、，增大了減速器的成本和制造成本。低轉速電動機則正好相反，因此應全面分析比較其利弊，合理選定其功率。 </p><p>　　電動機的轉速通常采用同步轉速為1500r/min 和1000r/min 左右的電動機，沒有特殊說明，不選用低于750r/min 的電動機。在此，自己綜合考慮，選用1390r/min 的電動機。 </p><p>　　由查表可以看出，Y2-802-4 型三相異步電動機符合

56、自己的需要，因此就選用該電動機。Y2-802-4型三相異步電動機的參數(shù)見表3-3、3-4。</p><p>　　表3-3 Y2-802-4 型三相異步電動機的參數(shù)</p><p>　　表 3-4 Y2-802-4 型三相異步電動機的尺寸參數(shù)</p><p>　　圖 3-4 三相異步電動機結構示意圖</p><p>　　3.3減速機構的設計&l

57、t;/p><p>　　3.3.1材料的選擇</p><p>　　考慮到蝸桿傳動難于保證高的接觸精度，滑動速度由較大，以及蝸桿變形等因素，故蝸桿、蝸輪不能都用硬材料制造，其中之一（通常是蝸輪）應該用減磨性良好的軟材料來制造。</p><p>　　蝸輪材料主要有以下幾種：</p><p>　?。?）鑄錫青銅 適用于Vs>=12m/s~26m/

58、s和持續(xù)運轉的工況，離心鑄造的可得到致密的細晶粒組織，可取大值，沙型鑄造的取小值。</p><p>　　（2）鑄鋁青銅 適用于Vs<=10m/s的工況，抗膠合能力差，蝸桿硬度應不低于45HRC。</p><p>　?。?）鑄鋁黃銅 點蝕強度高，但磨損性能差，宜用于低滑動速度場合。</p><p>　?。?）灰鑄鐵和球墨鑄鐵 適用于Vs<=2m/s的

59、工況，前者表面經(jīng)硫化物處理有利于減輕磨損，后者若與淬火蝸桿配對能用于重載場合。直徑較大的蝸輪常用鑄鐵。</p><p>　　蝸桿材料按材料分有碳鋼和合金鋼。蝸輪直徑很大時，也可采用青銅蝸桿，蝸輪則用鑄鐵。按熱處理不同分可分為硬面蝸桿和調質蝸桿。在要求持久性高的動力傳動中，可選用滲碳鋼淬火，也可選用中碳鋼表面或整體淬火以得到必要的硬度，制造時必須磨削。用氮化鋼滲氮處理的蝸桿可以不磨削，但需要拋光。只有在缺乏磨削設備

60、時才選用調質蝸桿。受短時沖擊載荷的蝸桿，不宜用滲碳鋼淬火，最好用調質鋼。鑄鐵蝸輪與鍍鉻蝸桿配對時，有有利于傳動的承載能力和滑動速度。</p><p>　　綜合考慮，在本設計中選擇蝸輪材料為減磨性較好的鑄鋁青銅，蝸桿材料為45號鋼。</p><p>　　3.3.2蝸輪蝸桿傳動基本尺寸</p><p>　　螺母轉速=蝸輪轉速，即轉/min，</p><

61、;p>　　蝸桿轉速=電機轉速，即轉/min，</p><p><b>　　要求傳動比</b></p><p>　　表3-5鋼蝸桿和青銅蝸輪間的當量摩擦系數(shù)及當量摩擦角</p><p><b>　　當量摩擦系數(shù)</b></p><p>　　設，查表3-5，取大值，在參考文獻[1]圖13.11的線

62、上選取一點，查得：，且設定，</p><p><b>　　蝸輪轉矩： ，</b></p><p>　　使用系數(shù)： 查表3-6得： ，</p><p>　　表3-6使用系數(shù)KA</p><p><b>　　轉速系數(shù)：，</b></p><p>　　彈性系數(shù)：根據(jù)蝸輪副材料查

63、表3-7得，</p><p>　　壽命系數(shù)：設機器使用壽命，則壽命系數(shù)</p><p>　　接觸系數(shù)：由參考文獻[1]圖13.12I線查得</p><p>　　接觸疲勞極限：查參考文獻表3-7得</p><p>　　表3-7蝸輪材料 力學性能和設計數(shù)據(jù)</p><p>　　續(xù)表3-7 </p>

64、<p>　　注：表中每項第一行為砂型鑄造，第二項為離心鑄造</p><p>　　接觸疲勞最小安全系數(shù)： 取</p><p><b>　　中心距：</b></p><p>　　代入數(shù)據(jù)得：， 取標準值</p><p><b>　　蝸桿頭數(shù)：， 取&

65、lt;/b></p><p>　　蝸輪齒數(shù)：， 取</p><p>　　模數(shù)： ， 取</p><p>　　蝸桿分度圓直徑：， 取標準值</p><p><b>　　蝸輪分度圓直徑：</b></p><p

66、>　　蝸桿導程角： </p><p>　　蝸輪寬度： ， 取</p><p><b>　　蝸桿圓周速度： </b></p><p>　　蝸桿尺寸：齒頂圓直徑 </p><p><b>　　齒根圓直徑 </b></p><p>　　蝸桿螺紋長

67、度 ， 取</p><p>　　蝸輪尺寸：齒頂圓直徑</p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p>　　3.3.3 強度校核</p><p>　　（1）齒面接觸疲勞強度驗算</p><p><b>　　許用接觸應力：</b></p>&

68、lt;p><b>　　最大接觸應力：</b></p><p><b>　　滿足條件</b></p><p>　?。?）輪齒彎曲疲勞強度驗算</p><p><b>　　齒根彎曲疲勞極限</b></p><p>　　彎曲疲勞最小安全系數(shù)</p><p&g

69、t;<b>　　許用彎曲疲勞應力</b></p><p>　　輪齒最大彎曲應力 滿足條件。</p><p>　　3.3.4蝸輪蝸桿傳動中的作用力分析</p><p>　　在蝸桿傳動中作用在齒面上的法向壓力仍可分解為圓周力、徑向力和軸向力。顯然，作用于蝸桿上的軸向力等于蝸輪上的圓周力，蝸桿上的圓周力等于蝸輪上的軸向力；蝸桿上的徑向力則等于蝸輪上

70、的徑向力。這些對應的力的數(shù)值相等，方向彼此相反。如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5蝸輪蝸桿受力圖</p><p><b>　　蝸輪上作用力 </b></p><p>　　3.3.5實際傳動動力參數(shù)</p><p>　　由于蝸輪蝸桿各基本尺寸需圓整為標準值，傳動比最終確定為且蝸輪蝸桿傳動效率與估計值略有差別，

71、因此，實際傳動、動力參數(shù)如下：</p><p>　?。?）各軸實際轉矩：</p><p><b>　　螺母：N·mm</b></p><p>　　蝸輪：=54059/0.98=55162 N·mm</p><p><b>　　蝸桿： N·mm</b></p>

72、<p><b>　　電機軸： N·mm</b></p><p><b>　?。?）各軸實際轉速</b></p><p><b>　　蝸桿：r/min</b></p><p><b>　　蝸輪： r/min</b></p><p>&

73、lt;b>　　螺母： r/min</b></p><p><b>　　螺桿：m/min</b></p><p><b>　?。?）電機實際功率</b></p><p><b>　　KW<Pe</b></p><p><b>　　電機滿足使用要求

74、。</b></p><p><b>　?。?）總效率</b></p><p>　　本電動起升機構實際效率</p><p><b>　　4 輔助裝置的設計</b></p><p><b>　　4.1軸承的選擇</b></p><p>　　4.1

75、.1軸承的選擇因素</p><p>　　在許多場合，軸承的內(nèi)孔尺寸已經(jīng)由機器或裝置的具體結構所限定。不論工作壽命，靜負荷安全系數(shù)和經(jīng)濟性是否都達到要求，在最終選定軸承其余尺寸和結構形式之前，都必須經(jīng)過尺寸演算。該演算包括將軸承實際載荷跟其載荷能力進行比較。滾動軸承的靜負荷是指軸承加載后是靜止的（內(nèi)外圈間無相對運動）或旋轉速度非常低。在這種情況下，演算滾道和滾動體過量塑性變形的安全系數(shù)。大部分軸承受動負荷，內(nèi)外圈做

76、相對運動，尺寸演算校核滾道和滾動體早期疲勞損壞安全系數(shù)。只有在特殊情況時，才根據(jù)DIN ISO 281對實際可達到的工作壽命做名義壽命演算。對注重經(jīng)濟性能的設計來說，要盡可能充分的利用軸承的承載能力。要想越充分的利用軸承，那么對軸承尺寸選用的演算精確性就越重要。</p><p><b>　　（1）靜負荷軸承</b></p><p>　　計算靜負荷安全系數(shù)S0有助于確定

77、所選軸承是否具有足夠的額定靜負荷。 S0 =C0/P0 其中S0靜負荷安全系數(shù)，C0額定靜負荷[KN]，P0當量靜負荷[KN] 。靜負荷安全系數(shù)S0是防止?jié)L動零件接觸區(qū)出現(xiàn)永久性變形的安全系數(shù)。對于必須平穩(wěn)運轉、噪音特低的軸承，就要求S0的數(shù)值高；只要求中等運轉噪聲的場合，可選用小一些的S0；一般推薦采用下列數(shù)值： S0=1.5~2.5適用于低噪音等級 S0=1.0~1.5適用于常規(guī)噪音等級 S0=0.7~1.0適用于中等噪音等級。額定

78、靜負荷（對向心軸承來說是徑向力，對推力軸承而言則是軸向力），在滾動體和滾道接觸區(qū)域的中心產(chǎn)生的理論壓強為： 4600 N/mm2 自調心球軸承 4200 N/mm2其它類型球軸承 4000 N/mm2 所有滾子軸承在額定靜負荷C0的作用下，在滾動體和滾道接觸區(qū)的最大承載部位，所產(chǎn)生的總塑性變形量約為滾動體直徑的萬分之一。當量靜負荷P0[KN]是一個理論值，對向心軸承而言是徑向力，對推力軸承來講是軸向和向心力。P0在滾動體和滾道的最大承載

79、接觸區(qū)域中心所產(chǎn)生的應力，與實際負荷組合所產(chǎn)生得應力相同。 P0=X0*F r+Y0*F</p><p><b>　?。?）動負荷軸承</b></p><p>　　DIN ISO 281所規(guī)定的動負荷軸承計算標準方法的基礎是材料疲勞失效（出現(xiàn)凹坑），壽命計算公式為： L10=L=(C/P)P ，其中L10=L 名義額定壽命，C 額定動負荷 [KN] ，P 當量動負荷[

80、KN] ，P 壽命指數(shù)，L10是以100萬轉為單位的名義額定壽命。對于一大組相同型號的軸承來說，其中90%應該達到或者超過該值。額定動負荷C [KN]在每一類軸承的參數(shù)表中都可以找到，在該負荷作用下，軸承可以達到100萬轉的額定壽命。當量動負荷P [KN]是一項理論值，對向心軸承而言是徑向力，對推力軸承來說是軸向力。其方向、大小恒定不變。當量動負荷作用下的軸承壽命與實際負荷組合作用時相同。 P=X*Fr+Y*Fa 其中：P當量動負荷，F(xiàn)

81、r徑向負荷，F(xiàn)a軸向負荷，單位都是千牛頓，X徑向系數(shù)，Y軸向系數(shù)。不同類型軸承的X,Y值及當量動負荷計算依據(jù)，可在各類軸承的表格和前言中找到。球軸承和滾子軸承的壽命指數(shù)P有所不同。對球軸承，P=3 對滾子軸承，P=10/3。如果軸承動負荷的值及速度隨時間而變化，那么在計算當量負荷時就得有相應的考慮。連續(xù)的負荷及速度曲線就要用分段近似值來替代。</p><p>　　滾動軸承的最小負荷過小的負荷加上潤滑不足，會造成滾

82、動體打滑，導致軸承損壞。</p><p>　　4.1.2軸承的型號確定</p><p>　?。?）自制螺母處軸承的選擇</p><p>　　結合自制螺母的受力特點與箱體運動的關系，此處選用平面推力軸承。分析傳動示意圖不難發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)中自制螺母下端的軸承幾乎承受所有的軸向載荷，而其上端的軸承只需承受上端蓋和螺母的預警力。</p><p><

83、;b>　　載荷</b></p><p>　　查參考文獻[5]可知，51111型平面推力軸承的基本額定載荷>F，滿足條件，因此下端軸承選用51111型。</p><p>　　上端軸承受力比較小，因此只需考慮安裝問題，結合自制螺母的直徑，選用51108型平面推力軸承。</p><p>　?。?）蝸桿軸承的選擇</p><p&g

84、t;　　根據(jù)蝸桿的受力圖可知，蝸桿牙部分除受徑向力外還受軸向力的作用，因此選用軸承時考慮優(yōu)先選用能同時承受徑向力和軸向力的圓錐滾子軸承，型號：30205。</p><p><b>　　4.1.3軸承校驗</b></p><p>　?。?）計算圓錐滾子軸承壽命</p><p>　　圖4-1 蝸桿及軸承受力分析</p><p&g

85、t;　　已求得：蝸桿所受徑向力,軸向力.</p><p>　　查手冊30205軸承主要性能參數(shù)：Cr=32.2KN，=37KN，=7000r/min，e=0.37，Y=1.6，=0.9，a=12.5°</p><p><b>　　所以，附加軸向力；</b></p><p>　　因為，所以，右端軸承被壓緊，則：</p>&

86、lt;p><b>　　軸承軸向力,</b></p><p><b>　　，取=1，=0；</b></p><p>　　，取=0.4，=0.4cot12.5°=1.8</p><p>　　考慮平穩(wěn)運轉，沖擊載荷系數(shù)=1,</p><p><b>　　當量動載荷</b&g

87、t;</p><p>　　因為P1<P2，只需計算右端軸承壽命，</p><p><b>　?。?）靜載荷計算：</b></p><p>　　=0.5，=0.22cot12.5=0.99；</p><p><b>　　當量靜載荷：</b></p><p><b&g

88、t;　　兩式取大值：；</b></p><p><b>　　兩式取大值：</b></p><p>　　，只需計算右端軸承。</p><p><b>　　計算額度靜載荷：</b></p><p>　　由表4-1，取=2.5</p><p><b>　　，合

89、格。</b></p><p>　　表4-1 軸承靜載荷安全系數(shù)S0(旋轉軸承)</p><p><b>　?。?）許用轉速驗算</b></p><p>　　載荷系數(shù) 查得，</p><p><b>　　查得，</b></p><p><b>　　載

90、荷分布系數(shù)</b></p><p><b>　　查得：</b></p><p><b>　　查得</b></p><p><b>　　許用轉速</b></p><p><b>　　許用轉速</b></p><p>　　均

91、大于工作轉速1390r/min。</p><p>　　綜上所述：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉速的要求。</p><p><b>　　4.2鍵的選擇</b></p><p>　　鍵是標準件，分為兩大類，1）平鍵和半圓鍵，構成松聯(lián)結；2）斜鍵，構成緊聯(lián)接。</p><p>　　鍵的側面是工作面。工作時，靠鍵與鍵槽的互壓

92、傳遞轉矩。按用途， 平鍵分為普通平鍵，導向平鍵和滑鍵三種，導向平鍵簡稱平鍵。有一種鍵高較小的普通平鍵稱為薄型平鍵，可以用于薄壁零件。普通平鍵用于靜聯(lián)接，按結構分為圓頭的，方頭的和一端圓頭一端方頭的。</p><p>　　導鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接都是動聯(lián)接。導鍵固定在軸上，而轂可以沿著軸移動，滑鍵固定在轂上而隨轂一同沿著軸上的鍵槽移動。鍵與鍵槽的滑動面應具有較低的粗糙度值，以減少移動時的摩擦阻力。</p>

93、<p>　　設計鍵聯(lián)接時，通常被聯(lián)接鍵的材料，構造和尺寸已初步?jīng)Q定，聯(lián)接的載荷也已求得。因此，可以根據(jù)聯(lián)接結構的特點，使用要求和工作條件來選擇鍵的類型，再根據(jù)軸徑從標準件中選出鍵的截面尺寸，并參考轂長選出鍵的長度，然后用適當?shù)男：擞嬎愎阶鰪姸刃：恕?lt;/p><p>　　對于平鍵聯(lián)接，如果忽略摩擦，則當聯(lián)接傳遞轉矩時鍵軸一體時可能的失效形式有：較弱零件的工作面被壓潰或磨損和鍵的剪斷等。對于實際采用的材料

94、組合和標準尺寸來說，壓潰或磨損常是主要失效形式。因此，通常只做聯(lián)接的擠壓強度或耐磨性計算，但在重要場合，也要驗算鍵的強度。</p><p>　　鍵標準考慮了聯(lián)接中的各個零件的強度，按照等強度的設計觀點，視轂材料的不同，規(guī)定鍵在軸和轂中的高度也不同。</p><p>　?。?）螺母與蝸輪聯(lián)接處鍵的選擇</p><p>　　參考輪轂及軸徑，選擇為的鍵，取鍵長L=30mm

95、；</p><p><b>　　由剪切強度條件：</b></p><p><b>　　許用扭矩</b></p><p>　　=>T1（54059）</p><p>　　（2）螺桿與聯(lián)軸器處鍵的選擇</p><p>　　參考輪轂及軸徑，選擇為的鍵，取鍵長L=25mm；&l

96、t;/p><p><b>　　許用轉矩</b></p><p>　　= >T3(4352) 合格</p><p>　　4.3聯(lián)軸器的設計與計算</p><p>　　聯(lián)軸器是用于連接不同機構中兩軸，使他們在傳遞運動和動力過程中一起回轉而不脫開。聯(lián)軸器主要有機械式，液力式和電磁式三種。機械式連軸器是應用最廣泛的連軸器，它

97、借助于機械構件相互間的機械作用力來傳遞轉矩。液力式好電磁式是借助于液力和電磁力來傳遞轉矩。</p><p>　　聯(lián)軸器廣泛用于船舶，機車，汽車，冶金礦山，石油化工，其重運輸，紡織，輕工，農(nóng)業(yè)機械，印刷機械和泵，風機，機床等各類機械設備傳動系統(tǒng)中。</p><p>　　聯(lián)軸器的種類很多，按其性能分為：</p><p><b>　?。?） 剛性聯(lián)軸器</

98、b></p><p><b>　　1）套筒聯(lián)軸器</b></p><p><b>　　2）凸緣聯(lián)軸器</b></p><p><b>　　3）夾殼聯(lián)軸器</b></p><p>　　4）緊箍咒夾殼聯(lián)軸器</p><p><b>　?。?）

99、撓性聯(lián)軸器</b></p><p>　　1）無彈性元件撓性聯(lián)軸器</p><p>　　2）非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器</p><p>　　3）金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器</p><p>　　聯(lián)軸器選擇應考慮的問題：</p><p>　　在深知所設計產(chǎn)品的工況及技術要求的情況下，選擇聯(lián)軸器應考慮以下問題：（1）所需

100、傳遞轉矩大小、載荷性質及產(chǎn)品對緩沖和減振方面的要求；（2）軸的轉速高低和引起的離心力大?。唬?）兩軸對位移大?。◤较蛭灰?、軸向位移、角位移）；（4）聯(lián)軸器的制造、安裝、維修、成本。</p><p>　　在本設計中，選擇聯(lián)軸器的基本決定因素是聯(lián)軸器所受扭矩的大小。（也即電機軸的扭矩）</p><p><b>　　求得，電機軸的扭矩</b></p><

101、p>　　由于聯(lián)軸器已標準化，只需根據(jù)其所受最大扭矩及軸徑大小選擇聯(lián)軸器，因此，綜合考慮，選擇YL1型凸緣聯(lián)軸器，其基本參數(shù)見表4-2。</p><p>　　表4-2YL1型凸緣聯(lián)軸器基本參數(shù)</p><p>　　圖4-2YL1型凸緣聯(lián)軸器</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計是

102、大學所學知識的全面應用和檢測，它使我對產(chǎn)品的先期調研、設計方案的提出、到最終設計的完成有了比較理性的認識，為以后的工作打下了基礎，積累了經(jīng)驗。</p><p>　　本次設計的起升機構具有結構緊湊、體積小、重量輕、動力源廣泛、無噪音、安裝方便、使用靈活、功能多、配套形式多、可靠性高、使用壽命長等許多優(yōu)點?？梢詥闻_或組合使用，能大致控制調整提升的高度，可以用電動機或其他動力直接帶動，也可以手動。比如說如果用液壓馬達代

103、替電動機，則可以實現(xiàn)液壓的遠程控制；也可以用柴油機代替電動機，在沒有電的時候使用。</p><p>　　在設計的時候，把起升的最大載荷和起升的速度作為設計的原始數(shù)據(jù)，因此，可以根據(jù)使用的場合不同、起升的最大載荷不同設計出相應的產(chǎn)品。</p><p>　　通過這次比較完整的起升機構設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際工程問題的能

104、力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。</p><p>　　順利如期的完成本次畢業(yè)設計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，但也存在一

105、定的不足，這新不足在一定程度上限制了我們的創(chuàng)造力。比如我的設計在蝸輪和螺母的材料選擇上有一定的不足，我選擇的材料是鑄鋁青銅，這種材料比較昂貴，以后必須研制出一種新型的低成本的減磨材料，這樣產(chǎn)品才有推向市場，得到廣泛推廣的可能。在這個能源、原材料緊缺的社會中，這無疑是很讓我自身感到遺憾的，可這些不足正是我們?nèi)ジ玫难芯扛玫膭?chuàng)造的最大動力，只有發(fā)現(xiàn)問題面對問題才有可能解決問題，不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關注新技

106、術新設備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進的知識。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　到今天我的畢業(yè)設計已經(jīng)圓滿的完成了。在此，我要特別感謝我的指導老師，在這段時間內(nèi)他給了我莫大的幫助，對于我的每一個問題都耐心的講解和指導。正由于他的熱心地幫助和指導，我的畢業(yè)設計才能夠順利的完成。老師嚴謹治學的態(tài)度和精神也是我在這次設計過程中學到的

107、寶貴的財富。指導老師不僅關心我的設計，還在找工作方面給了我無微不至的關懷和正確的建議，這些都是我不斷前進的動力，必將對我今后的學習和生活受益匪淺，我將終生學習和銘記。在此，謹向指導老師的培育之恩表示最深的謝意！</p><p>　　大學四年的學習和生活即將告別。感謝這四年各位任課老師對我的教誨，各位同學給我的幫助！</p><p>　　感謝與我共同走過大學的朋友們、同學們！</p&g

108、t;<p>　　感謝所有幫助過我的老師、同學、朋友，同時祝愿你們在以后的日子里，開心、快樂！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 邱宣懷.機械設計.第四版. 高等教育出版社, 2003.4</p><p>　　[2] 龔湘義. 機械設計課程設計指導書. 第二版.高等教育出版社, 2004.4

109、</p><p>　　[3] 張建中. 機械設計基礎課程設計. 中國礦業(yè)大學出版社, 2005.2</p><p>　　[4] 哈爾濱工業(yè)大學 龔湘義. 機械設計課程設計圖冊.第三版. 高等教育出版社, 2004.1 </p><p>　　[5] 實用機械設計手冊編寫組編。實用機械設計手冊 第二版 機械工業(yè)出版社</p><p>　　[6]

110、范思沖等編著《畫法幾何及機械制圖》. 機械工業(yè)出版社</p><p>　　[7] 李洪、曲中謙. 實用軸承手冊. 遼寧科學技術出版社</p><p>　　[8] 楊黎明. 傳感器技術. 國防工業(yè)出版社</p><p>　　[9] (德)尼曼，溫特爾著.機械零件.第2版.第1卷，余夢生，倪文馨譯，1985；第2卷，余夢生，王成燾，高建華譯；1989；第3卷，張海明譯，