一级涡轮蜗杆减速器的设计和仿真
摘要：本课题，主要研究对象为一级涡轮蜗杆减速器。蜗杆是本次的重要研究目标。因其本身的适用面较广，所以本次设计的要求比较严格。要对目标件本身进行分析，明白它的工作方式，运行原理。对减速器的设计需要用UG NX软件进行辅助。用UG NX的建模功能对所有的结构进行构建，然后再进行整体的装配。最后用UG NX软件的仿真功能对装配出来的成品进行运动仿真。通过UG NX软件来完美的展示设计的过程和结果，通过大量的表格和图片，更直观的表达。使数据更精确，确保了设计过程的连续性。
关键词：一级蜗杆减速器；UG NX软件；建模；运动仿真
Absrtact: The main research object of this subject is the first-order worm reducer. Worm is an important research goal of this time. Because of its wide application, the requirements of this design are more stringent. It is necessary to analyze the object itself and understand its working mode and operating principle. The design of reducer needs to be assisted by UG NX software. All structures are constructed with UG NX modeling function, and then assembled as a whole. Finally, the motion simulation of the assembled product is carried out with the simulation function of UG NX software. Through UG NX software to display the design process and results perfectly, through a large number of tables and pictures, more intuitive expression. It makes the data more precise and ensures the continuity of the design process.
Key words: first-class worm reducer; UG NX software; modeling; motion simulation
目录
绪论 1
1.1本课题的背景及意义 1
1.2国内外本行业的发展情况 1
1.3本设计的要求 2
第二章 减速器的原理分析与设计建模装配 6
2.1减速器的原理分析 6
2.2设计建模装配 7
2.2.1 前盖的三维建模 7
2.2.2 箱体建模 10
2.2.3主要零件的建模 12
2.2.4 附件建模视图 14
2.3 机构的装配 18
第三章 减速机运动仿真 24
第四章 仿真结果分析 32
4.1蜗杆的分析 32
4.2 涡轮和涡轮轴的分析 34
4.3 整体分析 34
总结 36
致谢 37
参考文献 38
绪论
1.1本课题的背景及意义
运用计算机的功能来辅助设计及制造的技术是我们这个年代的制造行业运用相对广泛的一种先进的科学技术。那么我这次设计的主题是一级蜗杆减速器，那么通过这次的课题的设计，我们将进一步的对这一门科学技术有着更深一步的理解，并学习到更多有关科学技术的知识。
通过学习我们知道整个的机械加工的一项重要的具体内容就是机械零件的设计。所以，我们必须从整体出发，通过一个机器的整体性能和这个机器所需要的什么规格的零件和多大功率的零件等等因素来考虑我们应该对这台机器采用怎样的零件的设计。我们所学到的对零件设计的常用的方法和步骤有这些：首先要选择什么类型的零件进行加工。因为一台机器所需要的零件基本是固定的，零件不能出差多，然后确定零件所具有多大的功能。第二点要对零件的寿命做一个分析，机器就好比人，零件就像人体的器官，要保证一台机器的运行就要定时更换机器里老损的零件，确定一个零件的寿命有助于提高机器的使用寿命。第三要选择正确的零件的尺寸，通过专业公式的计算选择正确尺寸的零件是机器正常运行的保证。然后需要做出图纸来给工程师去做出零件。不管什么样的公司都要严格按照国家标准来进行生产。
我们必须根据专业的设计标准，通过缜密的分析和计算，设计出合格的产品，这样既减少了工作时间和工作用料，还可以保证质量和安全，不然的话不仅会产生质量问题而且有可能工件根本无法使用遭到投诉，使得自己的公司没有了可信度。
1.2国内外本行业的发展情况
在我国，大多数减速器都是以蜗杆传动为主要的功能，一般是结合蜗轮一起来进行。那么二者的区别在哪里呢？第一蜗杆是一个长条状而蜗轮是齿轮状。蜗杆一般为主动工件，蜗轮用来辅助蜗杆的工作为从动件。并且二者的旋转方向也不是相同的。这就用到了我们所学的左右手法则。这种技术在我国还没有很有效的使用，因为在理论上们国家不够先进有很多不足的地方，对于这个的基本要求还没有达到更高的标准。
在国外处于领先地位的国家，像德国，日本这些国家对于这项技术已经很熟练了。并且在选材和制造上面更是占据着很大的天然优势，效果很好，寿命很长是最能体现他们成熟的特点。无论是以上哪一点 ，这些国家都要领先我们国家很多，所以我们要更加认真去研究这项技术，便于以后更好的发展和应用。
1.3本设计的要求
我所做的这个课题设计的设计要求相对比较困难。因为机械零件的设计相对来讲是整台机器所有的工作当中最为致命和重要的一项内容。因此，我们首先要从机器的结构来决定我们应该用什么样的零件来设计计算，如果我们所选用的零件的结构与机器的结构不能兼容，那么这样的工作不仅耗费精力还要好耗费材料，并且做的基本就是无用功。需要重新进行构思和筛选。
首先我们要了解什么是机器经济性。这指的是怎样能让一台机器既完美无缺又可以不过于废材费力，可以进行大规模生产。1.要采用当今世界最科学的设计理论，用最精密的公式和参数，再配合我们所学的CAD技术，更快的让生产顺利进行，并且降低这个设计所需要的成本。2.要严谨并合理的做出这方面的设计和如何制作的过程。3.尽可能去使用一些最标准化的零件来加工个组装机器。4.选择适当的材料也是不可缺少的一部分，用尽可能最好的材料，最新的科学结构和技术，制造出高质量低成本的机器是我们都要学习的。
那么我们提高这个性能的方式方法有哪些呢：1.我们要把制造零件的机器的生产速度和生产质量提高，也就是提高机器的精密度和速度。2.选用工作效率较高的传系统和支承装置，这样可以大概有效的降低所需要消耗的能源和和生产所需要的人力物力。3.在生产过程中对于机器的保护也是非常重要的项目，所以在做的过程中要做出适当的防护措施比如上润滑油等，在使用过程中要注意机器的防护，延长机器的使用寿命保证机器的运行和更新能够衔接，并且不要造成环境污染也是一项重点。
而且我们要注意的问题是我们生产出来的机器在保质期内要可靠的进行运作。把机器的可靠度提高的关键在于内部零件的可靠性。从机器的结构的角度来分析的话，机器相对来讲结构简单，零件的数量相对较少，零件的选用相对标准，设计合理。安全系数相对较高，是我们所能去学的标准机器，可靠度相对较高。
（1）涡轮蜗杆减速器的特点
我设计的题目只是一个小部分，这个题目的整体叫蜗轮蜗杆减速器，这个减速器主要以蜗杆为主动装置。在二者的共同运作下，机器才可以进行正常的运行工作。这个过程中采用我们的蜗杆传动可以更有效的克服利用传送带带来的摩擦的损耗。在蜗杆作为机器的制动的装置的时候，二者的啮合，能够使机器在处于正在运行的情况下停止下来，在这个过程中二者的啮合静摩擦达到能达到的最大值，可以令正在运行的机器及时停止运行。这样的装置既节省了工业生产的声音又可以大大增加生产的效率。这种装置深受各种工厂的赞美和喜爱，是目前世界范围内现代工业装备实现大小扭矩，运行速度快，噪音产生低，具有较高的高稳定性。属于最佳的选择。
2）制作合理的方案
那么我们要进行工件的制作，我们必须进行合理的设计，根据我们所学到的知识来设计一个总体的方案。这需要我们确定我们要做什么样的机器，从而去认定我们应该用该机器适用的零件。使用的零件必须是质量好并且容易得到使用寿命长的。举个例子：就好比我们买车，如果买一台用过三年的二手车和买一台最新出的车是同一个价格，在性能相同的情况下我们当然会选择新车，为什么呢，其中一点就是因为新车的配件 相比于二手车来说比较新，能保证使用寿命，你的新车的零件 够你用五年，可能二手车的装备只够你用几个月，所以想想看，新的零件使用寿命要比旧的使用寿命长，而且，要保证零件的合理合格。不适合这台机器的零件会对机器造成很大的损坏甚至直接使机器报废。这就是我们要制定最精密的方案的重要性。
一个合理的方案是一个工厂必须要有的东西，如果你的设计相对别的工厂的方案，并没有做的很好，哪怕你的设计会省工省料，但是质量和使用寿命不长的话，对方还是不会选择你们的设计，因为你们没办法保证自己产品的质量和使用寿命，所以按照对方的想法，宁可多花一些资金也要保证自己得到的东西会有质量和寿命，从而更加信任一些工厂，有可能会进行长期的合作，好的工程师也是商家值得信任的一部分，因为好的工程师每次都会给出更加合格的东西，还会不断的去研究创新，一旦新的研究成功了。就会给工厂带来更高的利润，会有更多的公司来跟你们签约进行长期的战略合作。所以我们通过学习，了解了这方面的基础的知识之后，我们要学会巩固和创新，不能只局限于已经学到的知识，毕竟知识是学不完的，还有很多东西值得我们去学习和研究。通过翻看更多的专业的书籍去了解更多的知识，会对我们有很大的帮助。这让我们在今后的工作中，会更加轻松。还可以通过我们所学到的知识，并且结合自己聪明的脑子。有可能我们就可以通过自己聪明的脑子，设计出更厉害的东西给国家或者世界造成很好的影响。所以，做出一个合理的方案是多么的重要和必要。
一级涡轮蜗杆减速器运用范围广泛，性能良好，在带式运输机上完好的体现了出来。带式运输机应用工业生产，冶炼厂。码头，粮食的装运，矿石煤矿的转运。这些大型的生产链一直都是高效率生产，一旦停机造成的损失是难以估算的，所以组成的零部件要求是特别严格的。本次设计的一级蜗杆减速器处于高速级的部位，零件的要求是及其严格的。为了拼装和日常维护以及维修的方便，设计的零部件都为标准件。零件损坏时，购买替换都是能快速完成的，降低成本，挽回企业的损失。
经过仔细的分析，及指导老师的建议，决定使用UG NX软件进行全部的辅助设计。因为UG软件的建模功能可以帮助快速完成组成零件的构建，装配。仿真功能可以直观的展示其运行方式。
蜗轮一般采用45钢。特点也有很多。比如容易得到更大的传动比。能承受的载荷的能力远大于其他的类似的结构。而且相对其他的同类型结构，它所制造的噪音非常小 ，而且工作起来非常稳定。还可以进行自锁和反向自锁，这个对于机器的保护是非常好一件事情，能够很有效的来保护机器的运行安全。但是，它的缺点也是非常明显。效率不够太高，消耗相对严重。所以，为了降低这些对机器造成伤害的因素，它需要采用非常先进的材料。所以总体来说成本很高，这是一点不好的因素。我们要通过不断地学习，和自己的理解，尽量更好地解决这些弊端。
蜗杆的分类也有很多很多，每一种的作用不同。选取合适的材料才会让机器有着很好的运行。那么蜗杆所进行的工作叫做蜗杆传动。意思是以它为主动作减速的运动，如果当这个工作反向进行的时候，同时蜗轮 也可以为主动。这是一个比较正常和基本的运作。一般的蜗杆与轴融为一体，分为三种不同的形式 ，每种形式的作用和制作各不相同，有各自的优点和缺点。特点比较明显，由于蜗轮和蜗杆基本属于绑定在一起的两种零件，所以就特点而言，其实基本那都是一样的。最大的缺点就是造价高。因为需要进行大量的材料损耗，所以需要的材料更多，需要的资金更多，不是一个很好的大批量生产的选择。而它所进行的最主要的工作是传动，也分为不同的三类。选材也相对比较苛刻。所以存在优点的同时，弊端也是不可忽略的。
端盖：这是一种属于控制和保护其他零件的东西。这一类的原件，有着很大的优势。首先是，它的所消耗的能源低，也就是成本低，对工厂来说是一个很好的信息。它的主要的功能就是作为其它零件的保护。它的工作形式是接触式密封。接触式密封就是把两个正在工作并且相互接触没有空当的零件进行紧密的封锁，这也是低速工作的最基本的条件之一。这种零件分为很多类型，功能各不相同，根据不同的需要要选取不同的方式。而我所说的这一种，只是我们所见到的最基本也是广泛使用的。这一种零件有很多的优点。像我们提到的成本较低，而且它所需要的空间也很小密封性很强，而且方便我们的摘取和安装。
涡轮轴：这个零件是轴类零件的一种，而轴类也是我们在所见过的生产的大多数的机械设备里面基本上都会找到的一种零件之一。从这方面也体现出这类零件对机械加工的重要性。所以这也是我们学习这门知识的过程中基本上都会遇到的一个类别。那么，这是一种轴类零件，它的形状呈现出一种长条状。它的主要的作用很简单。就是用来支持和承受传动零部件。用来传递发动机 在工作时产生的输出的力矩。并且还需要承受机器所产生的内力和外力等其他因素所造成的额外影响。所以这个部件的作用也是相对重要的。
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