同步上料旋转升降系统的设计.doc

1、摘 要同步上料旋转升降系统是用于真空熔炼设备中进行金属重熔精炼的一个重要部件，在金属重熔精炼中起着重要作用。它具有快速上升和慢速下降的功能，在升降的同时具备了旋转功能。快速上升，能有效提高其工作效率；慢速下降及旋转，对净化金属、搞高金属纯度、改善晶体结构起着重要的作用。本文设计选用双滚珠丝杠副作为升降系统，传动方式为丝杠回转运动螺母移动；通过螺母移动带动中间轴升降的同时，用交流伺服电机驱动中间轴旋转。本文对该机构的主要组成部件：滚珠丝杠副、减速器、齿轮传动、交流伺服电机等进行了设计计算或选型。此外, 本文还对各个零部件进行了设计及其说明，并绘制了零件图以及该机构的装配图。整个机构设计合理，结构

2、紧凑，运动平稳，定位精度和传动效率高，能有效实现其同步旋转升降的功能。关键词：传动设计； 升降机构； 旋转机构AbstractRotating synchronous lifting system of feeding is an important component which is used in vacuum equipment for metal remelting and refining. It plays an important role in metal remelting and refining. It has rapidly increased and slow de

3、cline simultaneously revolved in function. When it rises fast, it can effectively improve the work efficiency. When it is slow down and rotate, it plays an important role in making high purity of metal, improving crystal structure and purification of metal. Therefore it is meaningful to design of th

4、is mechanism. The article selected as a double Ball guide screw vice lifting system. The type of drive is that ball screw is rotation movement and the nuts move; the nuts drive the intermediate shaft to rise and fall, and at the same time, the intermediate shaft driven by AC servo motor rotating. In

5、 this paper, the main components of the mechanical components: Ball guide screw vice, speed reducer, gear drives, AC servo motor etc. has been designed, such as computing or selection. In addition, the article has also carried out in various parts of the design and description, and has drawn up the

6、detail drawing as well as this organization assembly drawing. The design is reasonable. The entire machine structure is compact and smooth movement. The positioning accuracy and the transmission efficiency are so high. It can also effectively achieve the function of synchronous rotation movements.Ke

7、y word：transmission design；lift-fall mechanism；rotation mechanism目 录引言11 概论11.1 课题的主要内容11.2 总体方案的设计12 旋转系统的设计32.1 电机的选择32.1.1电动机类型和结构型式选择32.1.2电动机转速选择32.2 传动装置的运动和动力参数计算32.2.1传动比计算和传动比的分配32.2.2 各轴转速、输入功率、转矩计算42.3 减速器的设计52.3.1 减速器类型的确定52.3.2 传动零件的设计计算52.3.3轴的设计计算及校核112.4 齿轮传动的设计173 升降系统的设计213.1 电机的选择

8、213.2 传动零件的设计213.3 滚珠丝杠副的确定243.3.1滚珠丝杠副的选择243.3.2 滚珠丝杠副的计算与选型284 零件的设计和计算334.1轴承的选择和计算334.2键连接的选择和计算344.3 联轴器的选择和计算355 润滑和密封的选择365.1 润滑的选择365.2 密封的选择376 附近的选择387 结论39谢 辞40参考文献41引言同步上料旋转升降系统是用于真空熔炼设备中进行金属重熔精炼的一个重要部件。它具有快速上升和慢速下降的功能。快速上升时，可将熔炼材料的底锭快速送进水冷结晶坩埚上部，在熔炼材料不断被熔化进入结晶坩埚的过程中，该机构的中间轴带着底锭慢速地边旋转边下降

9、，使得被熔炼的金属材料在水冷结晶坩埚中不断结晶，逐渐形成了一根金属锭。可见，同步上料旋转升降系统对金属重熔精炼有重要意义，对净化金属、改善晶体结构起着重要的作用。所以设计本课题具有实际意义，能将该机构运用到实际工作中，做好本系统的设计，意义重大。1 概论1.1 课题的主要内容本课题的内容是设计一套同步上料旋转升降系统。具体内容如下：(1) 减速机构、精密滚珠丝杠传动、齿轮传动等的结构形式、特点，实现方法；(2) 精密滚珠丝杠副的工作原理，精密传动的基本方法；(3) 设计一套同步上料旋转升降系统，能实现在同步上升下降同时旋转的功能，对各种可能实现的方案进行分析、比较与优选；(4) 进行本装置的总

10、体设计、动力系统的选择与设计、传动系统的设计、机械结构设计及主要零部件设计与计算、进行必要的校核计算；(5) 绘制装配图、零件图。1.2 总体方案的设计(1) 方案设计方案1：升降系统的设计：选用滑动丝杠副作升降系统，传动方式为丝杠回转运动螺母移动；旋转系统：在两丝杠之间用螺母连接一根轴，通过电机，齿轮传动，驱动中间轴旋转。方案2：升降系统的设计：选用滚珠丝杠副做升降系统，传动方式为丝杠回转运动螺母移动；旋转系统：在两丝杠之间用螺母连接一根轴，通过电机，齿轮传动，驱动中间。(2) 方案的确定方案1：滑动丝杠副的特点是结构紧凑，刚度较大、工作行程较长。但其摩擦阻力大，传动效率低，其效率为，螺纹中

11、有侧身间隙，故反向时有空行程，由于动静摩擦系数差别大，低速时可能出现爬行现象1。方案2：特点是具有很高的传动效率，当双螺母预紧后，轴向刚度高，传动副的爬行小，具有较高的定位精度和随动精度；启动力矩小，传动灵敏，同步性。方案对比：上述两个方案，主要是升降系统有所不同，将滑动丝杠改成滚珠丝杠，通过上述各自的特点，进行比较，虽然滚珠丝杠不能自锁，但是蜗轮蜗杆能自锁。确定选用方案二最为合适。2 旋转系统的设计2.1 电机的选择2.1.1电动机类型和结构型式选择按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。其具有高效节能，振动小，噪声小和运行安全可靠的特点2.1.2电动机转速

12、选择查表可知蜗杆的传动比在一般的动力传动中：i=740(常用值)，最大值为80。该传动方案为单级传动，则其相应电动机的转速的范围应为：初步选定中间轴的转速为20，齿轮的传动比为3，则输出轴的转速为所以电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速为750、1000和1500 r/min三种，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1500 r/min的电机，其型号为Y160M-42。表2-1 Y160M-4型电机主要性能电动机型号额定功率同步转速满载转速额定转矩Y160M-4111500146022表2-2 Y160M-4型电动机外形尺寸中心高度

13、H长宽高安装尺寸轴伸尺寸平键尺寸1602.2 传动装置的运动和动力参数计算2.2.1传动比计算和传动比的分配(1) 总传动比为 (2-1)(2) 各级传动比的分配： 由于为单级蜗杆传动，传动比都集中在蜗杆上，其他部分不分配传动比，其传动比就为总传动比：i =24.5，经验算，取i =25。2.2.2 各轴转速、输入功率、转矩计算选则所需电动机功率为8.5，查表得：滚动轴承效率：；蜗杆传动效率：（双头）；联轴器效率：（弹性联轴器）(1) 0轴（0即电动机轴）： (2) 轴（轴即蜗杆所在轴）： (3) 轴（轴即蜗轮所在轴）：表2-3 各轴运动及动力参数汇总轴序号功率Pkw转速nr/min转矩T传动

14、形式传动比效率08.51460556蜗杆传动250.808.4414605526.6858.41092.4联轴器10.99252.3 减速器的设计2.3.1 减速器类型的确定(1) 减速机的作用主要有：降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比减速同时降低了负载的惯量(2) 蜗杆传动及其特点蜗杆传动是用来传递空间交错轴之间的运动和动力的。最常用的是两轴交错角为90度的减速传动。当使用单头蜗杆（相当于单线螺纹）时，蜗杆每旋转一周，蜗轮只转过一个齿距，因而能实现大的传动比。由于传动比大，零件数目又少，因而结构很紧凑。 在蜗杆传动中，由于蜗杆的轮齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮齿是逐渐进进入啮合及逐渐退出啮合，同时啮合的齿对又较多，故蜗杆传动平稳，震动、冲击和噪声均很小。当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁性。在此情况下，只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。磨损较大，效率较低，发热较大，故常采用减磨耐磨材料，所以成本较高(3) 单级蜗杆减速器传动比大，结构紧凑，外输入与输出轴垂直交错传动，冲击载荷小，传动平稳，可有自锁能力，传动精度高，价格相对便宜。适合在工作温度较高、潮湿、多粉尘、易爆、易燃场合适用。其传动效率低，无过载保护等缺点，仅适用于中小功率传动3。本装置的工作功率不大，自锁装置的必要性，综合考虑，选用单级蜗杆减速