減速器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書論文題目：基于Pro/E的一級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真系 部： 機(jī)械工程系 專 業(yè):起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)與制造班 級(jí)： 起機(jī)121 學(xué)生姓名： 毛慶陽(yáng) 學(xué) 號(hào)： 110125146 指導(dǎo)教師： 崔紀(jì)超 2015年4月20日河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是基于Pro/E的一級(jí)圓柱齒輪減速器三維裝配建模及運(yùn)動(dòng)仿真，研究的主要方向是機(jī)械工程及自動(dòng)化。在各個(gè)基本零件運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，引入創(chuàng)新的思維和概念，對(duì)零件進(jìn)行組合以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。齒輪減速器是日常生產(chǎn)加工中非常普遍的機(jī)械，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)過(guò)程較長(zhǎng)，采用Pro/E進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)較為方便。在對(duì)

2、一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的參數(shù)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用Pro/E進(jìn)行三維的實(shí)體模型建立，并對(duì)三維實(shí)體模型進(jìn)行虛擬的裝配以及運(yùn)動(dòng)仿真，從而驗(yàn)證該模型的有效性和可行性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，綜合運(yùn)用三維設(shè)計(jì)課程及選修課程，如制圖、機(jī)械制造工藝、機(jī)械制造基礎(chǔ)等，運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過(guò)的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題，使理論知識(shí)更充分地融入實(shí)踐中，并得到更好的發(fā)揮！ 通過(guò)設(shè)計(jì)，可以培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握常用三維圖的繪制和基本零件的加工工藝的方法和步驟，并能綜合地考慮經(jīng)濟(jì)、工藝等方面的設(shè)計(jì)要求，確定合理的設(shè)計(jì)方案。并能熟練的應(yīng)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊(cè)、圖集、規(guī)范和有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)

3、鍵詞：一級(jí)圓柱齒輪減速器； Pro/E； 三維建模； 運(yùn)動(dòng)仿真 AbstractThe topic of this graduation design is level of cylindrical gear reducer based on Pro/E 3 d motion simulation, assembly modeling and research is the main direction of the mechanical engineering and automation. On the basis of the movement characteristics of th

4、e basic parts, the introduction of innovative thinking and concepts, combination of parts so as to meet the design requirements. Gear reducer is very common in daily production and processing machinery, because of its complex structure, production process is longer, using Pro/E to aided design is mo

5、re convenient. At level 1 straight tooth cylindrical gear reducer, on the basis of parametric design, use of Pro/E to establish 3 d entity model and the three-dimensional entity model of virtual assembly and motion simulation, so as to verify the feasibility and effectiveness of the model.In the pro

6、cess of design, the integrated use of 3 d design courses and elective courses, such as drawing, mechanical manufacturing technology, mechanical manufacturing base, etc. Has studied the theory and knowledge of the production practice to analyze and solve practical engineering problems, make theory kn

7、owledge more fully into practice, and better play!By design, can train the ability of engineering design work independently, set up the correct design ideas, to master the commonly used three-dimensional graph drawing and basic components of the methods and steps of machining process, and can compre

8、hensively consider the design requirements of economy, technology and so on, to determine the reasonable design scheme. And proficient in the application of relevant resources, computing diagrams, manuals, atlas, specification and the relevant national standards.Keywords：Cylindrical gear reducer； Pr

9、o/E； 3D modeling； Motionsimulation 目 錄摘要. I目錄.III第1章 緒論.1第2章 一級(jí)圓柱齒輪減速器參數(shù)化計(jì)算22.1引用數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)化模.22.2 電動(dòng)機(jī)的選擇.22.3 計(jì)算總傳動(dòng)比.42.4 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算. 42.5皮帶輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算. 42.6齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算. .62.7軸的設(shè)計(jì)計(jì)算. .72.8鍵連接的選擇及校核計(jì)算. 132.9箱體、箱蓋及附件的設(shè)計(jì)計(jì)算. 14第3章 一級(jí)圓柱齒輪減速器三維模型的創(chuàng)建.163.1漸開(kāi)線圓柱齒輪的三維模型創(chuàng)建. 163.2軸的三維模型創(chuàng)建. .163.3箱體的三維模型創(chuàng)建. .173.4油標(biāo)的三

10、維模型創(chuàng)建. .183.5小軸承的三維模型創(chuàng)建. 193.6其他零件的三維模型創(chuàng)建. 193.7一級(jí)圓柱齒輪減速器三維模型的虛擬裝配.19第4章一級(jí)圓柱齒輪減速器的運(yùn)動(dòng)仿真. 214.1對(duì)齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)仿真. 214.2總傳動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)仿真. 21總結(jié). . . . . . 23致謝.24參考文獻(xiàn).25 第1章 緒 論1.1 齒輪減速器的概述減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)或齒輪蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件。常用在動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)之間作為減速的傳動(dòng)裝置；在少數(shù)場(chǎng)合下也用作增速的傳動(dòng)裝置，這時(shí)就稱為增速器。齒輪減速器由于具有固定的傳動(dòng)比、結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)體密封、使用維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)成為工程

11、應(yīng)用中普遍使用的機(jī)械傳動(dòng)裝置，被廣泛的應(yīng)用于建材、運(yùn)輸、冶金、化工等行業(yè)。減速器類型很多，按傳動(dòng)級(jí)數(shù)主要分為：?jiǎn)渭?jí)、二級(jí)、多級(jí)；按傳動(dòng)件類型又可分為：齒輪、蝸桿、齒輪-蝸桿、蝸桿-齒輪等。1.2 齒輪減速器進(jìn)行三維建模的意義由于齒輪減速器的種類很多，一些類型的減速器已有系列標(biāo)準(zhǔn)，并由專門的廠家進(jìn)行生產(chǎn)，但對(duì)于傳動(dòng)布置、結(jié)構(gòu)尺寸、功率、傳動(dòng)比有特殊要求的、標(biāo)準(zhǔn)一時(shí)間無(wú)法確定的，就需要自己另行設(shè)計(jì)與制造了。由于有特殊要求的減速器的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)過(guò)程麻煩，效率低，任務(wù)大，因而在整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程中如若可以將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與一般的機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，這樣可以縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期、提高生產(chǎn)效率、減少勞動(dòng)

12、強(qiáng)度、節(jié)約資源、減少人力資源的浪費(fèi)。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和受力的分析，可以進(jìn)一步的驗(yàn)證設(shè)計(jì)的結(jié)果，得出最優(yōu)的方案，有效避免原材料的浪費(fèi)，最大限度的節(jié)約人力資源，降低生產(chǎn)的成本，創(chuàng)造更高的效益，因此采用軟件對(duì)減速器的模型進(jìn)行三維的建模和運(yùn)動(dòng)仿真的優(yōu)勢(shì)很明顯，進(jìn)行此項(xiàng)工作顯得非常的重要。1.3 對(duì)一級(jí)齒輪減速減速器的研究過(guò)程與方法對(duì)于一級(jí)圓柱齒輪減速的三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真的研究，首先應(yīng)該建立數(shù)據(jù)的模型，在數(shù)據(jù)支持的基礎(chǔ)上，初步計(jì)算出減速器各個(gè)零部件的基本結(jié)構(gòu)和大小，然后利用Pro/E畫出各個(gè)零部件的基本機(jī)構(gòu)，再利用各個(gè)零部件的關(guān)系進(jìn)行虛擬的裝配，最后施加虛擬外力，看減速器能否運(yùn)動(dòng)，驗(yàn)證前邊

13、參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程的正確性。第2章 一級(jí)圓柱齒輪減速器參數(shù)化計(jì)算齒輪減速器的三維模型的創(chuàng)建是本次設(shè)計(jì)過(guò)程的重要部分，同時(shí)也是后續(xù)的運(yùn)動(dòng)仿真分析的基礎(chǔ)，仿真分析的結(jié)果與理論計(jì)算的結(jié)果的吻合程度依賴于三維建模的正確性與可行性，三維建模的參數(shù)化創(chuàng)建是在對(duì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行優(yōu)化分析參數(shù)相關(guān)手冊(cè)的基礎(chǔ)上確定參數(shù)關(guān)系然后創(chuàng)建的。2.1 引用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)化建模1.數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶線速度v = 1.40 （m/s） 運(yùn)輸帶牽引力F = 1700 （N） 驅(qū)動(dòng)滾筒直徑D = 220 （mm）2.工作條件：使用期10年，雙班制工作，單向傳動(dòng)；載荷有輕微振動(dòng)；運(yùn)送煤、鹽、砂、礦石等松散物品。2.2 電動(dòng)機(jī)的選擇1、電動(dòng)機(jī)類型

14、和結(jié)構(gòu)型式的選擇：按已知的工作要求和 條件，選用 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。2、確定電動(dòng)機(jī)的功率：（1）傳動(dòng)裝置的總效率：總=帶2軸承齒輪聯(lián)軸器滾筒=0.960.9920.970.990.95=0.86（2）電機(jī)所需的工作功率：Pd=FV/1000總=17001.4/10000.86 =2.76KW3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速：Nw=601000V/D=6010001.4/220=121.5r/min根據(jù)推薦的合理傳動(dòng)比范圍，取V帶傳動(dòng)比Iv=24，單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍Ic=35，則合理總傳動(dòng)比i的范圍為i=620，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=inw=（620）121.5=729243

15、0r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有960 r/min和1420r/min。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)附錄查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)、如下表表2-1 電動(dòng)機(jī)的參數(shù)方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功 率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比帶齒輪同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y132s-6310009607.9332Y100L2-431500142011.6833.89綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，比較兩種方案可知：方案1因電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，傳動(dòng)裝置尺寸較大，價(jià)格較高。方案2適中。故選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y100L2-4。4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型

16、號(hào)為Y100L2-4。電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸圖2-1 電動(dòng)機(jī)的外形及安裝尺寸表2-2電動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安裝尺寸 AB地腳螺栓孔直徑 K軸 伸 尺 寸DE裝鍵部位尺寸 FGD1003802823245160140122860841其主要性能：額定功率：3KW，滿載轉(zhuǎn)速1420r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.2。2.3 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比1、總傳動(dòng)比：i總=n電動(dòng)/n筒=1420/121.5=11.682、分配各級(jí)傳動(dòng)比（1） 取i帶=3（2） 因?yàn)閕總=i齒i 帶 所以i齒=i總/i帶=11.68/3=3.892.4運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1、計(jì)算各

17、軸轉(zhuǎn)速（r/min） nI=nm/i帶=1420/3=473.33(r/min) nII=nI/i齒=473.33/3.89=121.67(r/min)滾筒nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min)2、 計(jì)算各軸的功率（KW） PI=Pd帶=2.760.96=2.64KW PII=PI軸承齒輪=2.640.990.97=2.53KW3、 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩 Td=9.55Pd/nm=95502.76/1420=18.56N?m TI=9.55p2入/n1 =9550x2.64/473.33=53.26N/m TII =9.55p2入/n2=9550x2.53/121.67=19

18、8.58N/m2.5 皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇普通V帶截型由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P158表8-10得：kA=1.2 P=2.76KWPC=KAP=1.22.76=3.3KW據(jù)PC=3.3KW和n1=473.33r/min由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P145 表8-1得：選用A型V帶2、確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P153表8-6，取dd1=95mmdmin=75dd2=i帶dd1(1-)=395(1-0.02)=279.30 mm由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P153表8-6，取dd2=280帶速V：V=dd1n1/601000=951420/601000 =7.06m/s在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適。d0dH

19、L3、確定帶長(zhǎng)和中心距初定中心距a0=500mmLd=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0=2500+3.14(95+280)+(280-95)2/4450=1605.8mm根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P146 表8-2選取相近的Ld=1600mm確定中心距aa0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2=497mm4、驗(yàn)算小帶輪包角1=1800-57.30 (dd2-dd1)/a=1800-57.30(280-95)/497=158.6701200（適用）5、確定帶的根數(shù)單根V帶傳遞的額定功率.據(jù)dd1和n1，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P153表8-6得 P1=1.4KW

20、i1時(shí)單根V帶的額定功率增量.據(jù)帶型及i查表8-7得 P1=0.17KW查表8-8，得K=0.94；查表8-9得 KL=0.99Z= PC/(P1+P1)KKL=3.3/(1.4+0.17) 0.940.99=2.26 (取3根)帶輪的示意圖如下：圖2-2 帶輪示意圖6、計(jì)算軸上壓力由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P145表8-1查得q=0.1kg/m，由單根V帶的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K）-1+qV2=500x3.3/3x7.06(2.5/0.94-1)+0.10x7.062 =134.3kN則作用在軸承的壓力FQFQ=2ZF0sin(1/2)=23134.3sin(158.67o/2)=7

21、91.9N2.6 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇齒輪材料與熱處理：所設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)屬于閉式傳動(dòng)，通常齒輪采用軟齒面。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P190 表10-2，選用價(jià)格便宜便于制造的材料，小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度260HBS；大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為215HBS；精度等級(jí)：運(yùn)輸機(jī)是一般機(jī)器，速度不高，故選8級(jí)精度。2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比i齒=3.89取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1= 20=77.8取z2=78則d=1.13、轉(zhuǎn)矩T1 T1=9.55106P1/n1=9.551062.

22、61/473.33=52660N*mm4、載荷系數(shù)k :取k=1.25、許用接觸應(yīng)力HH= Hlim ZN/SHmin 由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P305表14-7查得：Hlim1=610Mpa Hlim2=500Mpa接觸疲勞壽命系數(shù)Zn：按一年300個(gè)工作日，每天16h計(jì)算，由公式N=60njtn 計(jì)算:N1=60473.331030018=1.36x109N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4108查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P193圖10-3的曲線，得 ZN1=1 ZN2=1.05按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SHmin=1.0H1=Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 MpaH2=H

23、lim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa故得：d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3=49.04mm 模數(shù)：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm取機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P89表5-2標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)第一數(shù)列上的值，m=2.56、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 bb=2KT1YFS/bmd1確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mZ1=2.520mm=50mm d2=mZ2=2.578mm=195mm齒寬：b=dd1=1.150mm=55mm取b2=55mm b1=60mm7、復(fù)合齒形因數(shù)YFs 由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P202表10-7得：YFS1=4.35,YFS2=3.958、許用彎曲

24、應(yīng)力bb根據(jù)復(fù)合齒形因數(shù)P116：bb= bblim YN/SFmin由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 復(fù)合齒形因數(shù)得彎曲疲勞極限bblim應(yīng)為： bblim1=490Mpa bblim2 =410Mpa由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖10-4得彎曲疲勞壽命系數(shù)YN：YN1=1 YN2=1彎曲疲勞的最小安全系數(shù)SFmin ：按一般可靠性要求，取SFmin =1計(jì)算得彎曲疲勞許用應(yīng)力為bb1=bblim1 YN1/SFmin=4901/1=490Mpabb2= bblim2 YN2/SFmin =4101/1=410Mpa校核計(jì)算bb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa bb1bb2=2kT1YFS2/ b2md1

25、=72.61Mpa bb2故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠9、計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩aa=(d1+d2)/2= (50+195)/2=122.5mm10、計(jì)算齒輪的圓周速度V計(jì)算圓周速度：V=n1d1/601000=3.14473.3350/601000=1.23m/s因?yàn)閂6m/s，故取8級(jí)精度合適2.7軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、確定軸上零件的定位方式和固定方式圖2-3 軸零件示意圖1，5滾動(dòng)軸承2軸 3齒輪軸的輪齒段 4套筒 6密封蓋 7軸端擋圈 8軸承端蓋 9帶輪 10鍵2、從動(dòng)軸設(shè)計(jì)（1）、選擇軸的材料 確定許用應(yīng)力 選軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖10-1可知： b=650Mpa,s

26、=360Mpa,查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-1可知：b+1bb=216Mpa，0bb=102Mpa,-1bb=59Mpa（2）、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑 單級(jí)齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接， 從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端軸徑應(yīng)最小，最小直徑為： dA 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P289表14-2可得，45鋼取C=118 則d118(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm 考慮鍵槽的影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標(biāo)準(zhǔn)，取d=35mm（3）、齒輪上作用力的計(jì)算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩：T=9.55106P/n=9.551062.53/121.67=198582 N*mm 齒輪作用力： 圓周力：Ft=2T/d=2

27、198582/195N=2036N 徑向力：Fr=Fttan200=2036tan200=741N（4）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式。 、聯(lián)軸器的選擇 可采用彈性柱銷聯(lián)軸器，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表17-2可得聯(lián)軸器的規(guī)格為3582聯(lián)軸器.、確定軸上零件的位置與固定方式單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對(duì)稱布置在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯(lián)軸器，齒輪靠油環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定 ，軸通過(guò)兩端軸承蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位，聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過(guò)盈配合分別實(shí)現(xiàn)軸向定位和周向

28、定位、確定各段軸的直徑 將估算軸d=35mm作為外伸端直徑d1與聯(lián)軸器相配，考慮聯(lián)軸器用軸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑為d2=40mm。齒輪和左端軸承從左側(cè)裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d3應(yīng)大于d2，取d3=4 5mm，為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d4應(yīng)大于d3，取d4=50mm。齒輪左端用用套筒固定,右端用軸環(huán)定位,軸環(huán)直徑d5。滿足齒輪定位的同時(shí),還應(yīng)滿足右側(cè)軸承的安裝要求,根據(jù)選定軸承型號(hào)確定.右端軸承型號(hào)與左端軸承相同,取d6=45mm. 、選擇軸承型號(hào).由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表12-3初選深溝球軸承,代號(hào)為6209,查手冊(cè)可得:軸承寬度B=19,安裝尺寸D=52,故軸環(huán)直徑

29、d5=52mm. 、確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 段：d1=35mm 長(zhǎng)度取L1=50mm II段:d2=40mm 初選用6209深溝球軸承，其內(nèi)徑為45mm,寬度為19mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長(zhǎng)為20mm，通過(guò)密封蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長(zhǎng)為55mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長(zhǎng)：L2=（2+20+19+55）=96mmIII段直徑d3=45mmL3=L1-L=50-2=48mm段直徑d4=50mm長(zhǎng)度與右面的套筒相同，即L4=20mm段直徑d5=52mm. 長(zhǎng)度L5=19mm由上述

30、軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=96mm按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知d1=195mm求轉(zhuǎn)矩：已知T2=198.58N*m求圓周力：FtFt=2T2/d2=2198.58/195=2.03N求徑向力FrFr=Ft/tan=2.03tan200=0.741N因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱，所以：LA=LB=48mm軸承支反力：FAY=FBY=Fr/2=0.74/2=0.37NFAZ=FBZ=Ft/2=2.03/2=1.01N由兩邊對(duì)稱，知截面C的彎矩也對(duì)稱。截面C在垂直面彎矩為MC1=FAyL/2=0.37962=17.76N*m截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=1.01962=48.48N

31、*m(5)算出和彎矩MC=(MC12+MC22)1/2=（17.762+48.482)1/2=51.63N*m(6)計(jì)算轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩：T=9.55（P2/n2）106=198.58N*m(7)計(jì)算當(dāng)量彎矩轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取=0.2，截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec=MC2+(T)21/2=51.632+(0.2198.58)21/2=65.13N*m(8)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由e=65.13/0.1d33=65.13x1000/0.1453=7.14MPa -1b=60MPa所以該軸強(qiáng)度足夠。2、主動(dòng)軸的設(shè)計(jì) (1)、選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 選軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計(jì)

32、基礎(chǔ)圖10-1可知： b=650Mpa,s=360Mpa,查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-1可知：b+1bb=215Mpa 0bb=102Mpa,-1bb=60Mpa (2)、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑單級(jí)齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接，從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端軸徑應(yīng)最小，最小直徑為： dA 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P289表14-2可得，45鋼取C=118則d118(2.64/473.33)1/3mm=20.92mm 考慮鍵槽的影響以系列標(biāo)準(zhǔn)，取d=22mm (3) 齒輪上作用力的計(jì)算 齒輪所受的轉(zhuǎn)矩:T=9.55106P/n=9.551062.64/473.33=53265 N 齒輪作用力： 圓周

33、力：Ft=2T/d=253265/50N=2130N 徑向力：Fr=Fttan200=2130tan200=775N 確定軸上零件的位置與固定方式 單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對(duì)稱布置在齒輪兩邊。齒輪靠油環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn) 軸向定位和固定 ，靠平鍵和過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定 ，軸通過(guò)兩端軸承蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位， (4) 確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 初選用6206深溝球軸承，其內(nèi)徑為30mm,寬度為16mm.。考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長(zhǎng)為20mm，則該段長(zhǎng)36mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度為輪轂寬度為2mm。彎扭復(fù)合

34、強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知d2=50mm求轉(zhuǎn)矩：已知T=53.26N*m求圓周力Ft： Ft=2T3/d2=253.26/50=2.13N求徑向力Fr Fr=Ft/tan=2.130.36379=0.76N因?yàn)閮奢S承對(duì)稱說(shuō)以LA=LB=50mm求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=0.76/2=0.38NFAZ=FBZ=Ft/2=2.13/2=1.065N 截面C在垂直面彎矩為MC1=FAxL/2=0.38100/2=19N/m截面C在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=1.065100/2=52.5N/m計(jì)算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2=（192+52.

35、52）1/2=55.83N/m計(jì)算當(dāng)量彎矩：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)得=0.4Mec=MC2+(T)21/2=55.832+(0.453.26)21/2=59.74N*m校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（10-3）e=Mec/（0.1d3）=59.74x1000/(0.1303)=22.12Mpa-1b=60Mpa所以此軸強(qiáng)度足夠(5) 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 從動(dòng)軸上的軸承的選擇校核計(jì)算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命Lh=1030016=48000h 由初選的軸承的型號(hào)為: 6209, 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P200可知:d=45mm,外徑D=85mm,寬度B=19mm,基本額定動(dòng)載荷C=31.5KN, 基本靜載

36、荷CO=20.5KN,可知極限轉(zhuǎn)速7000r/min 已知nII=121.67(r/min)兩軸承徑向反力：FR1=FR2=1083N根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表12-9得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1083=682N 因?yàn)镕S1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端FA1=FS1=682N FA2=FS2=682N求系數(shù)x、yFA1/FR1=682N/1038N =0.63FA2/FR2=682N/1038N =0.63根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表12-9得e=0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248000h 所以預(yù)期壽命足

37、夠 主動(dòng)軸上的軸承選擇校核計(jì)算由初選的軸承的型號(hào)為:6206 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P200可知:d=30mm,外徑D=62mm,寬度B=16mm,基本額定動(dòng)載荷C=19.5KN,基本靜載荷CO=111.5KN,查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P200可知極限轉(zhuǎn)速13000r/min根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命 Lh=1030016=48000h 已知nI=473.33(r/min)兩軸承徑向反力：FR1=FR2=1129N根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1129=711.8N 因?yàn)镕S1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端FA

38、1=FS1=711.8N FA2=FS2=711.8N求系數(shù)x、yFA1/FR1=711.8N/711.8N =0.63FA2/FR2=711.8N/711.8N =0.63根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表12-9得e=0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248000h 所以預(yù)期壽命足夠2.8 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算1根據(jù)軸徑的尺寸，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P300高速軸(主動(dòng)軸)與V帶輪聯(lián)接的鍵為：鍵836 GB1096-79大齒輪與軸連接的鍵為：鍵 1445 GB1096-79軸與聯(lián)軸器的鍵為：鍵1040 GB1096-792鍵的強(qiáng)度校核 大齒輪與軸上的鍵 ：鍵1445 GB1096-79bh=149

39、,L=45,則Ls=L-b=31mm圓周力：Fr=2TII/d=2198580/50=7943.2N擠壓強(qiáng)度： =56.93125150MPa=p因此擠壓強(qiáng)度足夠剪切強(qiáng)度： =36.60120MPa因此剪切強(qiáng)度足夠鍵836 GB1096-79和鍵1040 GB1096-79根據(jù)上面的步驟校核，并且符合要求。2.9 減速器箱體、箱蓋及附件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過(guò)濾），采用M181.5油面指示器選用游標(biāo)尺M(jìn)12起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳.放油螺塞選用外六角油塞及墊片M181.5根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表5.3選擇適當(dāng)型號(hào)：起蓋螺釘型號(hào)：GB/T5780

40、M1830,材料Q235高速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M8X12,材料Q235低速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M820,材料Q235螺栓：GB578286 M14100，材料Q235箱體的主要尺寸：(1)箱座壁厚z=0.025a+1=0.025122.5+1=4.0625取z=8(2)箱蓋壁厚z1=0.02a+1=0.02122.5+1= 3.45 取z1=8(3)箱蓋凸緣厚度b1=1.5z1=1.58=12(4)箱座凸緣厚度b=1.5z=1.58=12(5)箱座底凸緣厚度b2=2.5z=2.58=20(6)地腳螺釘直徑df =0.036a+12=0.036122.5+12=

41、16.41(取18)(7)地腳螺釘數(shù)目n=4 (因?yàn)閍250) (8)軸承旁連接螺栓直徑d1= 0.75df =0.7518= 13.5(取14)(9)蓋與座連接螺栓直徑 d2=(0.5-0.6)df =0.5518=9.9 (取10)(10)連接螺栓d2的間距L=150200(11)軸承端蓋螺釘直d3=(0.4-0.5)df=0.418=7.2(取8) (12)檢查孔蓋螺釘d4=(0.3-0.4)df=0.318=5.4 (取6)(13)定位銷直徑d=(0.7-0.8)d2=0.810=8(14)df.d1.d2至外箱壁距離C1(15) Df.d2至外箱壁距離C2(16)凸臺(tái)高度：根據(jù)低速級(jí)

42、軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)。(17)外箱壁至軸承座端面的距離C1C2（510）(18)齒輪頂圓與內(nèi)箱壁間的距離：9.6 mm (19)齒輪端面與內(nèi)箱壁間的距離：=12 mm (20)箱蓋，箱座肋厚：m1=8 mm,m2=8 mm (21)軸承端蓋外徑D（555）d3 D軸承外徑(22)軸承旁連接螺栓距離：盡可能靠近，以Md1和Md3 互不干涉為準(zhǔn)，一般取SD2第3章 一級(jí)圓柱齒輪減速器三維模型的創(chuàng)建一級(jí)圓柱齒輪減速器的三維模型的建立，是基于前邊對(duì)減速器參數(shù)的計(jì)算基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，沒(méi)有前邊的參數(shù)化計(jì)算就無(wú)法進(jìn)行后續(xù)的建模，以及運(yùn)動(dòng)仿真。一級(jí)圓柱減速器三維零件的建立過(guò)程如下：3.1 漸開(kāi)線

43、直齒圓柱齒輪的三維模型的創(chuàng)建根據(jù)前邊計(jì)算出的漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)：齒數(shù)Z、模數(shù)m、以及分度元的直徑。利用Pro/E編輯程序及齒輪的參數(shù)化關(guān)系，以形成齒輪草圖和漸開(kāi)線，再利用拉伸、投影、旋轉(zhuǎn)、掃描、陣列等方法完成漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪模型的創(chuàng)建如下圖所示：a) b)圖3-1 漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的創(chuàng)建a) 齒輪輪廓及漸開(kāi)線創(chuàng)建草圖 b) 齒輪三維實(shí)體模型另一個(gè)齒輪的三維建模設(shè)計(jì)及創(chuàng)建過(guò)程如這一個(gè)一樣不再貼出。3.2 軸的三維模型的創(chuàng)建不論是從動(dòng)軸還是輸出軸，在Pro/E中的創(chuàng)建過(guò)程是一樣的，在Pro/E草圖模式中先畫出其縱刨面的大致形狀，然后利用Pro/E尺寸驅(qū)動(dòng)的方法確定各個(gè)段軸向尺寸的大小

44、，形成各種軸的結(jié)構(gòu)草圖，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)和倒角等各種指令形成軸的基本模型然后拉伸去除材料形成軸上的鍵槽完成本軸的三維模型的創(chuàng)建。a)b)圖3-2 軸的三維模型創(chuàng)建a) 軸的基本結(jié)構(gòu)草圖 b) 軸的三維實(shí)體模型3.3 箱體模型的創(chuàng)建根據(jù)前邊的參數(shù)化的計(jì)算得到上下箱體模型的基本參數(shù)。然后利用Pro/E工具進(jìn)行實(shí)體三維模型的創(chuàng)建，箱體模型的創(chuàng)建需要綜合運(yùn)用Pro/E中三維模型創(chuàng)建的拉伸增加材料、拉伸切除材料、倒圓角、筋特征、鉆圓孔、沉孔、陣列等方法完成箱體三維模型的創(chuàng)建。箱體三維模型的創(chuàng)建過(guò)程需要先繪制草繪平面,然后雙向?qū)ΨQ拉伸,生成箱體的基礎(chǔ)特征.然后選取兩側(cè)垂直面進(jìn)行拔膜處理,隨后進(jìn)行箱蓋基礎(chǔ)特征倒

45、圓角,創(chuàng)建箱體裝配凸緣,建立抽殼特征,選取箱體的實(shí)體面移除曲面,完成殼體的創(chuàng)建,建立軸承座的創(chuàng)建.然后完成軸承安裝孔的創(chuàng)建,打圓孔,為了箱體的強(qiáng)度支持,繪制加強(qiáng)筋,箱體的基礎(chǔ)工作已經(jīng)完成.為了上箱蓋工作的平穩(wěn),要在上箱蓋的頂端創(chuàng)建通氣孔.a) b) 圖3-3 減速器箱體的三維實(shí)體模型a)減速器上箱體的三維模型 b)減速器下箱體的三維模型3.4 油標(biāo)的創(chuàng)建根據(jù)箱蓋所留下來(lái)的油標(biāo)孔的大小，及其箱體的深度，利用Pro/E的旋轉(zhuǎn)、拉伸、倒圓角等命令建立油標(biāo)的三維圖像。圖3-4 油標(biāo)的三維實(shí)體圖3.5 小軸承的創(chuàng)建利用前邊參數(shù)化的計(jì)算數(shù)據(jù)，得出小齒輪的參數(shù)，利用Pro/E再利用拉伸、投影、旋轉(zhuǎn)、掃描、陣

46、列等方法完成小軸承三維模型的創(chuàng)建。圖3-5軸承的三維實(shí)體圖3.6 其他零件的創(chuàng)建根據(jù)上述的計(jì)算過(guò)程，利用Pro/E對(duì)其他零件的創(chuàng)建的過(guò)程可以用上述的方法進(jìn)行創(chuàng)建。螺栓、螺母、滾動(dòng)軸承等標(biāo)準(zhǔn)件可以利用Pro/E直接做出來(lái)，可以下載最新的Pro/E標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)零件，做好Pro/E標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)，標(biāo)準(zhǔn)零件可以從其中進(jìn)行查找添加，找到模板后利用Pro/E的再生指令創(chuàng)建所需的零件三維圖。說(shuō)以剩余的零件不在一一列舉創(chuàng)建的過(guò)程。3.7 對(duì)一級(jí)齒輪減速的三維模型進(jìn)行虛擬的裝配一級(jí)齒輪減速器的三維模型虛擬裝配是將前面所創(chuàng)建好的各個(gè)零件模型進(jìn)行組裝在一起?？梢酝ㄟ^(guò)“插入”、“原件”、“裝配”指令進(jìn)行元件的裝配，也可以直接單擊右

47、鍵“插入元件”按鈕依次選擇所要裝備的元件進(jìn)行插入按照一定的約束關(guān)系進(jìn)行零件間的裝配，最終完成對(duì)一級(jí)齒輪減速器的三維模型的裝配。為了方便觀看，以及美觀裝配的時(shí)候?qū)α慵M(jìn)行著色，這樣的顯示效果更佳的好看。a)b)圖3-7 一級(jí)齒輪減速器的裝配圖a) 一級(jí)齒輪減速器虛擬裝配圖 b）著色后的一級(jí)圓柱齒輪減速器裝配圖第4章 一級(jí)齒輪圓柱減速器的運(yùn)動(dòng)仿真利用前邊參數(shù)化的設(shè)計(jì)和三維模型的創(chuàng)建以及虛擬化的模型裝配，將一級(jí)齒輪減速器的各個(gè)零件虛擬化的表現(xiàn)了出來(lái)，現(xiàn)在將虛擬化的裝配加上一個(gè)受力使這個(gè)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，更加直觀的表現(xiàn)出參數(shù)的過(guò)程的成敗。通過(guò)在計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)下對(duì)整套裝置的設(shè)計(jì)仿真分析，能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的缺陷，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)改進(jìn)。4.1 對(duì)齒輪傳