蜗轮螺杆升降机的仿真设计.doc

1、 I 徐州工业职业技术学院 毕业论文（设计）任务书 课题名称： 蜗轮丝杠升降机的仿真设计 课题性质： 工程设计类 系 名 称： 机械系 专 业： 机械制造 班 级： 指导教师： 学生姓名： II 一、 课题 名称 ： 蜗轮丝杠升降机 的仿真设计 二、 毕业论文（设计）主要内容： 本课题要求根据给定参数先设计出一台蜗轮蜗杆升降机，蜗轮蜗杆升降机是利用蜗轮和蜗杆的大传动比的特点，尽可能的省力完成升降一定重量的机构 。升降机包括蜗轮蜗杆的减速部分和丝杠的升降部分。 要求学生根据参数设计 出 相应的蜗轮蜗杆升降机 各个部位 ，然后用 UG或 ProE 完成仿真造型，并作出运动仿真和爆炸图 。 三、计划

2、进度： 第 8 周：准备资料，查阅相关资料，完成准备工作； 第 9-10 周：完成机构的方案设计和工作原理设计； 第 11 周：完成整体装配图和主要零部件图所有图纸； 第 12 周：完 成仿真设计和论文初稿； 第 13 周：完成论文； 第 14 周： 论文答辩。 四、毕业论文（设计）结束应提交的材料： 1、图纸（零件图、部件图、装配图） 2、毕业论文 指导教师 教研室主任 年 月 日 年 月 日 I 摘要 本课题要求根据给定参数先设计出一台蜗轮蜗杆升降机， 蜗杆传动机构作 为一种典型的传动机构被广泛应用。 设计原理是电机带动蜗杆转动，利用蜗轮蜗杆的传动，使蜗轮旋转，蜗轮有内梯形螺纹，与丝杆配合

3、，蜗轮旋转带动丝杆做轴向运动。针对蜗轮蜗杆，先确定我所需求的传动比，跟据公式算出蜗轮蜗杆的各个数值，并对其强度，刚度等进行校核。针对丝杆，根据上升的速度，蜗轮的转速，算出螺距，公称直径等。最后还 对其进行仿真设计，利用 PROE 强大的三维建模功能来实现，其 所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以 及制造数据。 关键词 ： 升降机，蜗杆传动，仿真， II Abstract This issue demands according to the given parameters of the f

4、irst to design a worm lift Worm Drive institutions as a typical drive mechanism has been widely used. Design principle is the motor driven worm rotation, the use of worm gear transmission, so that worm wheel rotation, an inner trapezoidal thread worm, and screw co-rotating lead screw worm axial move

5、ment to do. Against the worm, first I need to determine the transmission ratio, calculated with the formula worm, according to various values, and its strength, stiffness etc. Check. For the screw, according to increase in speed, worm gear speed, calculate the pitch, nominal diameter. Finally the de

6、sign of their simulation, using PROE powerful 3D modeling capabilities to achieve all of its modules are all related. This means that in the product development process of a Department modifications, can be extended to the entire design, while automatically updating all engineering documentation, in

7、cluding assembly, design drawings, and manufacturing data. Key Words:Left, Worm Drive, Simulation III 目录 摘要 Abstract 第一章 绪论 . 1 1.1. 升降机的发展史及种类 . 1 1.2 本课题的研究任务 . 3 第二 章 蜗轮蜗杆的设计 . 5 2.1 蜗轮蜗杆材料的选取 . 5 2.2 蜗轮蜗杆尺寸的确定 . 6 2.3 蜗轮蜗杆参数表 . 9 2.4 校核齿根弯曲疲 劳强度 . 10 2.5 本章小结 . 10 第 三 章 螺纹的传动 . 11 3.1 材料的选取 . 11

8、 3.2 螺纹牙型的选取 . 11 3.3 耐磨性计算 . 12 3.4 验算丝杠自锁情况 . 13 3.5 计算螺杆驱动转矩 . 13 3.6 计算螺杆的强度 . 14 3.7 螺纹牙的强度计算 . 15 3.7.1 螺杆螺纹牙强度校核 . 15 3.8 螺纹牙稳定性的计算 . 15 3.9 传递效率的计算 . 16 3.10 本章小结 . 16 第四章 轴承的选择 . 17 4.1 滚动轴承的选择 . 17 4.2 本章小结 . 18 第五章 箱体的设计 . 19 5.1 箱体尺寸的确定 . 19 5.2 本章小结 . 19 第六章 仿真设计 . 20 6.1 蜗轮的仿真 . 20 6.2

9、 蜗杆的仿真 . 20 6.3 螺杆的仿真 . 21 6.4 箱体的仿真 . 21 6.5 本章小结 . 22 第七章 课题结论 . 24 总结 . 25 参考文献 . 26 IV 致谢 . 27 1 第一章 绪论 1.1. 升降机的发展史及种类 对垂直运送的需求与人类的文明一样久远，最早的升降机使用人力、畜力和水力来提升重量。升降装置直到工业革命前都一直依靠这些基本的动力方式。 1854 年，奥蒂斯把他的试验台设在纽约贸易展览会上。当有了大批观众后，他便跨入升降机，并邀请一位观众割断缆索。升降机仅仅下降了五六厘米。最后，安全升降机停了下来。 到 19 世纪末，升降机常见于办公室和套房公寓 里

10、。电动的和液压的 两种机械装置都用于推动升降厢。 经过上百年的发展，升降机技术已经相当成熟了。 升降机自由升降的特点目前已经广泛运用于市政维修，码头 、物流中心货物运输，建筑装潢等，升降机已经融入了人们的日常生活。 升降机的种类也变得多起来， 土木工程的升降机在土木工程施工中，常用的有钢丝绳或齿轮齿条驱动两种。 1 简易升降机 由钢丝绳驱动，大多用于运送货物。由塔架、吊篮、卷扬机等组成。塔架一般为桁架结构，用缆绳拉住，保持直立。吊篮用型钢焊成，是装载货物的容器。卷扬机固定在地面上，钢丝绳绕过塔架顶部的滑轮与 吊篮连接，牵引吊篮上下运行，操作人员在地面上控制。 2 齿轮齿条驱动升降机 可运送人和

11、货物。主要由塔架、围栏、机厢、驱动装置、控制系统、加节装置、安全装置和起重系统组成。 塔架 由若干标准节段组成的管子桁架结构。为了保证塔架的稳定，每隔一定高度（约 10 15米）用附着杆与建筑物连接一次。塔架节段上装有齿条和导轨架。 机厢和围栏 机厢是运载人或货物的容器，围栏是围护机厢和塔架的装置，设在塔架的底部。机厢门和围栏门用机械电气互锁。机厢降入围栏时，门自动打开，上升时门自动关闭。以确 保运行安全。围栏底部装有弹簧缓冲装置。使机厢着地时免受2 冲击，确保停机平稳。 驱动装置 设在机厢内，由电动机、减速器和齿轮齿条组成。减速器输出轴端的齿轮，伸出机厢，与固定在塔架上的齿条啮合，带着机厢上

12、下运行。机厢内设有控制系统，操作人员亦可随机运行。加节装置设在机厢的顶部，是一台手动或机动的小型动臂式起重机。加节时，机厢上升到离塔顶一定距离处，利用起重机把待加标准节段吊到塔顶，就位固定后，即完成加节工序。为了确保升降机的安全运行，设有限速制动装置，行程限位开关，行门保护开关等。 齿轮齿条驱动 的升降机与简易升降机相比，具有高度大，架设速度快，安全可靠，人货两用等特点，在建筑施工，特别是高层建筑施工中，广泛应用。 3 工业中的升降机 按照升降机构的不同分：剪叉式升降机、升缩式升降机、套筒式升降机、升缩臂式升降机、折臂式升降机。 按移动的方法不同分：固定式升降机、拖拉式升降机、自行式升降机、车

13、载式升降机、可驾驶式升降机。 （ 1） 固定式升降机 是一种升降稳定性好，适用范围广的货物举升设备主要用于生产流水线高度差之间货物运送；物料上线、下线；工件装配时调节工件高度；高处给料机送料；大型设备装 配时部件举升；大型机床上料、下料；仓储装卸场所与叉车等搬运车辆配套进行货物快速装卸等。 根据使用要求，可配置附属装置，进行任意组合，如固定式升降机的安全防护装置；电器控制方式；工作平台形式；动力形式等。各种配置的正确选择，可最大限度地发挥升降机的功能，取得最佳的使用效果。 固定式升降机的可选配置有人工液压动力、方便与周边设施搭接的活动翻板、滚动或机动辊道、防止轧脚的安全触条、风琴式安全防护罩、

14、人动或机动旋转工作台、液动翻转工作台、防止升降机下落的安全支撑杆、不锈钢安全护网、电动或液动升降机行走动力系统、 万向滚珠台面。 （ 2） 车载式升降机 车载式升降机是为提高升降机的机动性，将升降机固定在电瓶搬运车或货车上，它接取汽车引擎动力，实现车载式升降机的升降功能。以适应厂区内外的高空作业。 广泛应用于宾馆、大厦、机场、车站、体育场、车间、仓库等场所的高空作业；也可作为临时性的高空照明、广告宣传等。 （ 3） 液压升降机 液压升降机广泛适用于汽车、集装箱、模具制造，木材加工，化工灌装等各3 类工业企业及生产流水线，满足不同作业高度的升降需求，同时可配装各类台面形式（如滚珠、滚筒、转盘、转

15、向、倾翻、伸缩），配 合各种控制方式（分动、联动、防爆），具有升降平稳准确、频繁启动、载重量大等特点，有效解决工业企业中各类升降作业难点，使生产作业轻松自如。 （ 4） 曲臂式升降机 广泛用于车站、码头、公共建筑等需从事高空作业的行业和领域。具有移动方便、操作简单、作业面大、平衡性能好等特点，在路面不平的情况下，即能四腿同时支撑，也可单腿支撑，便于操作使用 套缸式液压升降机 套缸式液压升降机为多级液压缸直立上升，液压缸高强度的材质和良好的机械性能，塔形梯状护架，使升降台有更高的稳定性。即使身处 20 米高空，也能感受其优 越的平稳性能。 适用场合：厂房、宾馆、大厦、商场、车站、机场、体育场等主

16、要用途：电力线路、照明电器、高架管道等安装维护，高空清洁等单人工作的高空作业 1.2 本课题的研究任务 本设计是蜗轮丝杠升降机 的设计。设计主要针对执行机构的运动展开。为了达到要求的运动精度和生产率，必须要求传动系统具有一定的传动精度并且各传动元件之间应满足一定的关系，以实现各零部件的协调动作。该设计均采用新国标，运用模块化设计，设计内容 主要 包括 蜗轮 蜗杆传动部分、螺纹传动部分和箱体是设计。其主要工作原理是将蜗杆的圆周运动转变为丝杠的轴向运 动。简单地讲是外力驱动蜗杆转动，通过蜗轮蜗杆传动副将传动传递给蜗轮，蜗轮与丝杠旋合，从而带动丝杠做轴向运动。 按照上述的工作原理，从而确定其基本传动简图如图 1-1： 4 图 1-1 升降机原理图