毕业设计开题报告 设 计 题 目: 基于准平行环面蜗杆的舞台灯具架提升 机装置设计院 系 名 称: 机电工程学院 专 业 班 级: 学 生 姓 名: 导 师 姓 名: 开 题 时 间: 2012年 月 日 指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日21研究的目的和意义 基于准平行环面蜗杆的舞台灯具架提升机是在舞台广泛应用的一种提升设备，国内外在舞台灯光的升降调节中都广泛地采用这种设备，为了提高提升机的使用效果国内外均对发展其相关技术予以重视。目前，在环面蜗轮蜗杆减速器的设计、制造以及应用上，国内与国外先进水平相比仍有较大差距。国内在设计制造环面蜗轮蜗杆减速器过程中存在很大程度上的缺点，国外提升机设计比较先进的国家如瑞典、德国、法国等，他们的提升机总体十分完美，安全保护系统完善，但价格昂贵。我国所用的提升机不少为五、六十年代的仿原苏联的产品，使用年限过长，存在的问题较多，其安全性存在较大隐患。为确保灯光的安全升降调节，减轻劳动强度，提高生产效率，因此，我们研究和设计准平行环面蜗杆提升机具有很大的使用价值和现实意义，这样我们也可以为该方面的研究与设计积累经验，为缩短与国外先进国家的差距做努力。 通过设计能过掌握设计计算的基本原理和方法，提高设计计算的能力，加深领会计算的基本理论和深化所学的理论知识，树立正确的设计思想，为以后在工作中遇到相关问题提供解决依据。通过毕业设计，能把先修的基础和专业基础课程中所获得的理论知识在实际的设计工作中综合地应用，并能熟练应用有关参考资料、计算图标、手册；熟悉有关国家标准和部颁标准，为以后成为优秀的工程技术人员打下良好的基础。2文献综述 提升机的作用是将一定的质量的重物以一定的速度提起或落下，在提升过程中必须保证安全性。近年来广泛应用于各个生产部门中，在国民经济中占有较重要的地位。它可以完成靠人力无法完成的物料吊装工作，减轻人们的体力劳动，提高劳动生产率，在工厂，矿上，建筑工地，仓库，舞台等多个领域和部门中得到了广泛的应用。随着生产规模日益扩大，特别是现代化，专业化生产的要求，各种专门用途的提升机相续产生，在许多重要的部门中，应用极为广泛，它的发展对国民经济起着积极的促进作用。2.1提升机的发展历史 提升机具有输送量大，提升高度高，运行平稳可靠，寿命长显著优点，在工业生产中被大量使用。提升机的种类虽多，但是工作原理却比较相似，多数都是以动力驱动牵引装置，功率较大、提升能力较强的大型机械设备。随着工业的发展,输送机产品也得到了逐步的完善输送机。中国古代的高转筒车和提水的翻车，是现代提升机和刮板输送机的雏形。1880年德国一家公司开发出由蒸汽驱动的带式输送，之后英国人和德国人又推出了惯性输送机。1887年美国人制造出了螺旋输送机。若从输送机原理的应用上来讲，一般都是以链条等作牵引，以人力、水力等力量驱动。进入二十世纪以后各种结构的输送机相继出现。1905年瑞士人生产出了钢斗式提升机，美国人鲁宾斯在18年经申请成为了提升机的发明人，现已成为工业生产中不可或缺的一部分。2.2提升机的发展现状 国外提升机技术的发展很快，其主要表现在以下几个个方面。一方面是式提升机的功能多元化、应用范围扩大化；另一方面是提升机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是高距离、大运量、高提升速等大型提升机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用了提升机动态分析与监控技术，提高了式提升机的运行性能和可靠性。 目前，我国生产制造的提升机的品种、类型较多。主要特点： 1.驱动功率小，采用流入式喂料、诱导式卸料、大容量的料斗密集型布置。在物料提升时几乎无回料和挖料现象，因此无效功率少.。 2 .提升范围广，这类提升机对物整机运行的可靠性，无故障时间超过2万小时。提升高度高。提升机运行平稳，因此可达到较高的提升高度。料的种类、特性要求少，不但能提升一般粉状、小颗粒状物料，而且可提升磨琢性较大的物料。密封性好，环境污染少。 3.运行可靠性好，先进的设计原理和加工方法。 4.使用寿命长，提升机的喂料采取流入式，无需用斗挖料，材料之间很少发生挤压和碰撞现象。本机在设计时保证物料在喂料、卸料时少有撒落，减少了机械磨损。但与国外一些先进技术还存在不小的差距。2.3提升机的发展趋势 评价提升机产品性能高低的指标主要有以下这些：运输高度、提升速、输送量、驱动总功率。随着提升机的不断发展，为了适应高产高效集约化生产的需要，提升机的输送能力要加大。高效节能、高提升速、加大提升量是今后发展的必然趋势，也是高产高效谷物提升机的发展方向。在今后的5年内，提升机提升量要提高到1200m/h，对于可伸缩提升机输送高要达到100m。2.4舞台灯具提升机 本次毕业设计的主要任务是设计舞台上用于提升灯具的小型提升机，国内外在舞台灯光的升降调节中都广泛地采用这种设备，为了提高提升机的使用效果，国内外均对其发展技术予以重视。小型提升机的主要部分是原动机和工作机之间的减速机构，多采用齿轮传动，齿轮传动分为圆柱齿轮，圆锥齿轮和蜗杆传动。圆柱齿轮传动具有传动速度和功率范围大，传动效率高，对中心距的敏感性小，装配和维修简单；可以进行变位切削及各种修行、修缘，以适应提高传动质量的要求；易于进行精确加工等特点。但它不具有自锁性。圆锥齿轮传动具有轴向力小，制造容易，成本低等优点，但其承载能力低，噪声大，多用于低速、轻载而稳定的传动。蜗杆传动用于交错轴间传递运动及动力。它的主要优点是：传动比大，工作较平稳，噪声低，结构紧凑，可以自锁。根据设计要求采用蜗杆传动。目前，蜗杆传动中应用最为广泛的是平面二次包络环面蜗杆，它是用平面盘状铣刀或平面砂轮在专用机床上按包络原理加工蜗杆的螺旋面，以此螺旋面作为母面，按包络原理加工出蜗轮齿面，用此蜗轮与上述蜗杆组成的传动。这种蜗杆齿面可淬硬磨削，可保证传动的精度和提高传动的性能。这种传动都是多齿啮合和双接触线接触，形成油膜条件好，当量曲率半径达，因而承载能力大，效率很高，可达97%。小型提升机结构简单，安全可靠。各种不同型号的提升机，虽经长期实践不断改进，但其工作原理和结构大同小异，而其工作性能的好坏却相差较大。小型提升机的技术性能主要取决于减速器的性能，电动机的选择和滚筒的选择。 减速器在原动机和工作机之间起匹配转速和传递转矩的作用，也是舞台灯具提升机的主体部分。减速器在现代机械中应用极为广泛。70到80年代，世界减速器技术有了很大发展。2.4.1减速器体现以下发展趋势1.高水平、高性能。2.积木式组合设计。基本参数采取优先数，尺寸规格整齐、零件通用性和互换性强、系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。3.形式多样化、变型设计多。摆脱了传统的单一底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速机一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。2.4.2促进减速器水平提高的主要因素有 1.硬齿面技术的发展和完善，如大型磨齿技术、渗碳淬火工艺、齿轮强度计算方法、修形技术、变形及三、优化设计方法、齿根强化及其元化过渡、新结构等。2.用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平高。3.结构设计更合理。4.加工精度提高到ISO5-6级。5.轴承质量和寿命提高。6.润滑油质量提高。2.4.3齿轮减速器的特点 齿轮传动是机械传动中重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递的功率可达近十万千瓦，圆周速率可达200m/s。齿轮传动的特点主要有： 1. 效率高 在常用的机械传动中，以齿轮传动效率最高。如一级圆柱齿轮传动的效率可达99。2. 结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸一般比较小。3. 工作可靠，寿命长 设计制造正确合理，使用维护良好的齿轮传动，工作可靠，寿命可长达一，二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。4. 传动比稳定 传动比稳定是对传动性能的基本要求。齿轮传动能广泛应用，也是因为具有这一特点。但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格昂贵，且不宜用于传动距离过大的场合。 2.4.4蜗杆减速器的特点 蜗杆传动是在空间交错的两轴之间传递运动和动力的一种机构，两轴交错的夹角可为任意值，常用的为90度，这种传动由于具有下述特点，故应用颇为广泛。1. 当使用单头蜗杆时，蜗杆旋转一周，蜗轮只转过了一个齿距，因而能实现大的传动比。在动力传动中，一般传动比I=5-80；在分度机构或手动机构中，传动比可达300；若只传递运动，传动比可达1000。由于传动比大，零件数目又少，因而结构很紧凑。2. 在杆蜗传动中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿对又较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪声低。3. 当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动更具有自锁性。4. 蜗杆传动与螺旋齿轮传动相似，在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大，工作条件不够良好时，会产生较严重的磨擦和磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化。因此磨损较大，效率低；当蜗杆传动具有自锁性时，效率仅为0.4左右。同时由于摩擦与磨损严重，常需耗用有色金属制造蜗轮，以便与钢制的蜗杆配对组合成减磨性良好的滑动摩擦剂。 根据蜗杆分度曲面的形状，蜗杆传动可以分成三大类：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动。 蜗杆分度曲面是圆环内表面的一部分，蜗杆轴线平面内理论齿廓为直线的蜗杆传动称为直廓环面蜗杆传动，俗称“球面蜗轮传动”。它始于1921年的美国造船业，其代表产品是美国CONE DRIVE，50年代起在我国得到推广应用。与普通圆柱蜗杆传动相比，这种蜗杆同时包容齿数多，双线接触线形成油膜条件好，两齿面接触线诱导法曲率半径大。因此，承载能力是相同中心矩普通蜗杆的1.53倍（小值适应于小中心矩，大值适应于大中心矩）。在传递同样功率时，中心矩可缩小20%40%。由于性能优良，美国、日本、俄罗斯等国都将这种传动作为动力传动中的主要形式之一广泛使用。美国生产产品系列中心矩为151320；速比为5343000；最高传动效率可达97%。我国经过40年的研究和发展，目前这种蜗杆的生产品种也十分可观，最大中心矩可达到1200；最少齿数比为5；蜗杆头数达6；最高传动效率可达94%。这种蜗杆传动分为“原始型”和“修整型”两种。“原始型”直廓环面蜗杆的螺旋齿面的形成为：一条与成形圆相切、位于蜗杆轴线平面内的直线，在绕成形圆的圆心作等角速的旋转运动的同时，又与成形圆一起围绕蜗杆的轴线作等角速的旋转运动，这条直线在空间形成的轨迹曲面，就是直廓环面蜗杆的齿面。由于蜗杆齿面的发生线是直线刀刃，蜗杆螺旋面是直线刀刃形成的不可展直纹面而不是由包络产生的，难以实现磨削，这种蜗杆制造钢筋工艺比较复杂，不易获得高精度的传动，这是直廓环面蜗杆传动的主要缺点。“修整型”直廓环面蜗杆螺旋面的形成，基本上与“原始型”相同，不同之处在于加工时根据设计要求的修形曲线，将加工参数加以改变。一般常用的有：变位异速修形和变速比修形两种工艺方法。变位异速修形方法就是在加工蜗杆时，刀具位置及固定传动比不同于蜗杆副工作时的位置及速比。变速比修形方法则是加工时瞬时传动比按一定规律变化。用修形加工方法加工的蜗杆与由修形滚刀加工成的蜗轮组成“