螺旋传动工作台_设计计算说明书
17页1、设计计算说明书课 题:螺旋传动工作台时 间:2009年6月 目 录一、设计任务1二、总体设计方案2三、各零件设计方案33.1 丝杆螺纹的设计与校核33.2 螺母及配合制的设计与校核73.3电机的选择83.4其他轴段设计83.5 轴承的尺寸与润滑设计93.6 直线滚珠导轨的设计与校核103.7 端盖、轴承盖与机座11四、设计心得12参考资料:13一、设计任务1.设计课题:螺旋传动工作台的设计3.设计要求:设计一个用于传输装置上的螺旋传动工作台。工作台由电动机驱动,自行选择选择电机各项参数。在此基础上,计算传动装置的运动参数,完成丝杆传动的设计计算,以及轴承、联轴器、润滑、联接件的选择及校核计算。最后,绘制出装配工作图及零件工作图,并编写出设计计算说明书。设计的具体数据要求如下:(1)工作台水平行程20mm(2)重复精度0.05mm(3)承重1.5Kg(4)运行速度5mm/s3学生任务:(1)螺旋传动工作台装配图一张(2)零件工作图两张(轴、端盖)(3)设计计算说明书一份二、总体设计方案1.传动工作台的总体工作情况传动装置基于螺旋传动的原理,利用螺杆与螺母间的相对运动,将旋转运动变为直线运
2、动。装置位于原动机之后,主要是利用原动机提供的有效转矩,借以实现工作台的精确定位和移动。2. 装置特点(1)装置结构紧凑,传动链长度大为缩短。同时,设计简单、便于制造、维护方便。(2)介于螺旋传动的特点,可以在传动链中精确的传递相对运动和位移,可以方便的控制螺母的移动速度,传动精度较高。(3)装置具有有自锁功能,可以实现传动中的“稳定刹车”。(4)因为存在载重要求,必须考虑轴向载荷和转矩作用下的螺杆变形,以及其引起螺距变化对传动精度造成的影响,即必须要进行螺杆的刚度校核。在设计中,发现这是接影响螺纹精度等级的最主要因素,必须格外注意。 3.装置传动方案确定初步确定丝杆为滑动螺旋传动模式,主要存在以下两种基本类型。【1】(1)螺母固定,螺杆转动并移动(见图1)。这时螺母本身就起着支撑作用,从而简化了结构。虽然精度较高,但轴向尺寸往往很大,刚性较差。(2)螺杆转动,螺母移动(见图2)。这种传动形式存在独立的支撑件,结构紧凑(所占轴向尺寸取决于螺母高度及行程大小),刚度较大。 图1 图2综合考虑后,本设计选用后一种方案,即螺杆转动、螺母移动。传动方案的结构如图3图4所示。其中所包含主要零部件
3、如下:1-轴承盖,2-调整垫片,3-机座,4-轴承,5-工作台,6-端盖,7-套筒,8-螺杆,9-密封圈,10滚珠导轨,11-滚珠。图3 图4三、各零件设计方案3.1 丝杆螺纹的设计与校核1.滑动螺旋传动特点(1)螺杆转动一周,螺母移动一个螺距(弹头螺纹)。因为螺距一般很小,所以在转角很大的情况下,能获得很小的直线位移量,可大大缩短机构的传动链,故装置结构紧凑。(2)具有较好的增力作用。只要给主动件一个较小的转矩,从动件即能获得较大的转矩。(3)由于工作台采用滑动螺旋设计,存在较大的滑动摩擦,致使其效率偏低,磨损较快。2.螺杆材料、热处理及精度所有轴的制造材料均为45号钢。螺纹部分采用表面淬火处理,保证硬度达到45HRC,使螺纹具有较好的强度和韧性。考虑传动工作台的技术要求和安装限制,选取公差等级为h7级的基轴制配合。3.螺纹数据的初步设计与校核考虑到实际中轴向力的影响较大,选取梯形螺纹作为基本齿形。根据GB/T 5796.3-2005,。试取(外螺纹)公称直径,对应的中径,小径,螺距。由GB/T5796.4-2005,对于h7的梯形外螺纹,中径的极限尺寸,。现实中,滑动螺旋传动的失效
4、性是主要是螺纹的磨损、螺杆的变形或螺纹的断裂等。因此,滑动螺旋传动的校核通常包括耐磨性、刚度、稳定性及强度等方面。根据使用需要,还需进行驱动力矩、效率与自锁等其他方面的计算。(1)螺旋升角及诱导摩擦角,得查表【1】,钢的摩擦系数,因而其中,梯形螺纹的牙型半角(2)轴向力的确定根据要求,载重。设计中留出预留量,即考虑径向力,取,则。根据力的合成原理,得 (3)耐磨性校核因为磨损的速度与螺纹工作表面大小有直接关系,所以为了提高螺旋传动寿命,必须限制螺纹工作表面压强,即:这里,取梯形螺纹螺纹工作高度。试选用整体式螺母(),因而。这里初步确定螺纹材料为45号钢,为兼顾螺纹的硬度和韧性要求,进行比表面淬火处理,保证HRC在4050。查表【1】得45号钢的许用压强 。显然,有成立,合格。又螺母螺纹扣数,合格。(4)驱动力矩、传动效率及自锁性校核对于单线螺杆,。视螺旋副克服摩擦力的力矩为其驱动力矩,即 传动效率 显然,故当驱动力矩去除后,螺旋将会自锁,实现“稳定刹车”。(5)刚度校核在长度为1m的螺纹上,因轴向载荷和转矩作用而产生的螺距累计变化量查表1【1】可知,精度等级合格。 表1精度等级5678
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