機械設計課程設計二級齒輪減速器實體造型

1、 課程設計說明書目錄第1章 設計內容參數(shù)11.1設計目的11.2電動機的選擇11.3 傳動比分配11.4 軸參數(shù)21.4.1輸入軸參數(shù)21.4.2 中間軸參數(shù)31.4.3 輸出軸參數(shù)31.5 齒輪參數(shù)31.5.1高速級齒輪參數(shù)31.5.2低速級齒輪參數(shù)4第2章 模型實體化設計42.1 展開式二級圓柱齒輪減速器輸入軸實體設計42.1.1建立新文件夾42.1.2 建立軸的拉伸實體42.1.3創(chuàng)建鍵槽52.2 展開式二級圓柱齒輪減速器中間軸實體設計62.2.1建立新文件夾62.2.2創(chuàng)建旋轉軸62.2.3創(chuàng)建鍵槽72.3 展開式二級圓柱齒輪減速器輸出軸實體設計7第3章 高速級、低速級斜齒輪實體化設計

2、83.1 高速級斜齒輪實體化設計83.1.1 高速級大齒輪實體設計83.2 低速級斜齒輪實體化設計133.2.1 低速級大齒輪實體設計133.3軸承設計14第4章 模型實體裝配184.1輸入軸裝配164.2總體裝配17第五章 仿真設計195.1導入模型195.2修改材質205.3添加約束215.4添加驅動235.5仿真24參考文獻29致謝29課程設計任務書 課程設計名稱：二級齒輪減速器實體造型課程設計要求：培養(yǎng)學生通過運用所學相關理論知識和技能解決生產(chǎn)工程中問題的能力，同樣也是學生綜合能力的具體體現(xiàn)。要求學生根據(jù)設計的主要任務獨立完成有關實體造型資料的學習，全面理解減速器的工作原理、工程使用情

3、況要求；全面掌握傳動系統(tǒng)的工作原理及其工程應用方法。 原始參數(shù)參照機械設計這門課的課程設計 課程設計具體內容 完成二級減速器傳動裝置中各個零部件的實體造型； 完成各個零部件的實體裝配； 使用動態(tài)仿真軟件（adams）檢驗輸入與輸出的關系。日期：2011/11/1528第1章 設計內容參數(shù) 1.1設計目的機械設計課程設計目的是培養(yǎng)學生機械設計能力的技術的基礎，是機械設計課程的重要實踐教學環(huán)節(jié)。1、通過課程設計，綜合運用機械設計課程和其他先修課程的理論和實際知識，培養(yǎng)分析和解決實際問題的能力，掌握機械設計的一般規(guī)律，樹立正確的設計思想；2、通過課程設計，增加對機械設計專業(yè)性軟件的掌握能力，如pro

4、/e，solidworks，auto cad等；3、通過課程設計，學習運用標準、范圍、手冊、圖冊和查閱科技文獻資料以及計算機應用等，培養(yǎng)機械設計的基本技能和獲取有關信息的能力。1.2電動機的選擇根據(jù)工作條件，應選擇鼠籠式三相異步電動機，封閉式結構，工作時所需電動機功率 計算得電動機功率為5.42kw,電機應選y132s4，額定功率5.5kw，同步轉速1440r/min1.3 傳動比分配總傳動比i=21.46（各軸輸入輸出功率和轉矩總結為下表）軸名p(kw)t(nm)n(r/min)傳動比效率電動機軸5.536.48144020.96軸5.2870.037203.70.96軸5.07248.81

5、952.90.96軸4.87693.167.10210.98卷筒軸4.77678.8767.102表1-11.4 軸參數(shù)1.4.1輸入軸參數(shù)（1）軸的最小直徑由式，確定軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，查標準gb/t5014-2003，選用lx4型彈性注銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為63nm，半聯(lián)軸器的孔徑d=20故取=25mm，預設裝帶輪處軸長為（2）根據(jù)軸向定為要求選取軸段直徑和長度，-軸段右端需制出一軸肩，故取-段的直徑=32mm，軸承端蓋總寬度40mm,，句句端蓋拆裝及軸承潤滑要求取=50

6、mm；（3） 初步選取滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)=32mm ，選取0基本游隙組、標準精度級的單列圓錐滾子軸承30307，其尺寸為,故取=35mm；而=22,75mm.。左端采用軸肩定位h=4.5mm，則=44mm；（4） 取安裝齒輪處的軸段-的直徑=37m。已知齒輪輪轂的寬度為60mm，故取=66mm。齒輪右段軸肩定位，則取軸環(huán)處直徑=45mm,=10mm；（5） 取軸承距箱體內壁之距離s=5mm，兩圓柱齒輪之間的距離c=20mm，齒輪端面距內壁距離a1=13mm，a2=16mm低速級大齒輪寬度b=70mm,滾動軸承寬度t=22.75m

7、m，則=s+a1+t+4=48.25mm，=b+c+a2+s-12=126.5mm；（6） 軸上零件的周向定為軸的周向定位采用平鍵連接。按由表6-1查得選用平鍵為mm,t1=3.5，t2=2.8mm；=37mm查得選用平鍵為mm，t1=5，t2=3.3mm。（7） 確定軸上圓角和倒角尺寸。取軸端倒角為（輸入軸各段長度與直徑如下表）-d(mm)25323544453735l(mm)655022.75126.5106648.25表1-21.4.2 中間軸參數(shù)-d(mm)3550604535l(mm)22.759222.756222.75鍵b*h*lt1/t214*9*805/3.314*9*505

8、/3.3表1-31.4.3 輸出軸參數(shù)-d(mm)55626577827065l(mm)828136102128664鍵b*h*lt1/t216*10*705/3.320*12*707.5/4.9表1-41.5 齒輪參數(shù)1.5.1高速級齒輪參數(shù)名稱齒數(shù)z模數(shù)m螺旋角bta/壓力角alpha/節(jié)圓db/mm分度圓d/mm齒輪厚b/mm小齒輪30213.49432061.761.770大齒輪111228.3228.365表1-51.5.2低速級齒輪參數(shù)名稱齒數(shù)z模數(shù)m螺旋角bta/壓力角alpha/節(jié)圓db/mm分度圓d/mm齒輪厚b/mm小齒輪29314.40272089.82389.82395

9、大齒輪84260.177260.17790表1-6第2章 模型實體化設計2.1 展開式二級圓柱齒輪減速器輸入軸實體設計2.1.1建立新文件夾打開pro/e軟件，建立一個新文件，文件類型設置為零件，子類型設定為實體。2.1.2 建立軸的拉伸實體（1）單擊右側工具欄“拉伸”按鈕，彈出拉伸工具控制面板，選擇“實體”，單擊“放置”按鈕，彈出放置上滑面板，單擊“定義”按鈕，彈出草繪對話框，選front面作為草繪面,其他選擇默認形式，單擊確定按鈕，進入草繪。（2）在右側工具欄單擊“創(chuàng)建圓”按鈕，繪制一個圓，然后修改圓直徑為d12=25mm。單擊草繪確定按鈕，退出草繪。（3）在拉伸深度中填寫l12=65mm

10、，生成拉伸特征1，單擊確認按鈕，退出拉伸特征，生成拉伸特征1。（4）重復上述步驟，單擊拉伸按鈕，選擇拉伸1的圓面為草繪平面，其他步驟一樣生成拉伸特征2。依次生成拉伸特征3、4、5，如圖1-1 。圖2-1（5）最后生成完整軸。單擊倒角按鈕，彈出倒角控制面板。在屬性面板中，設定標注方式為45*d，d的值為2mm。按ctrl鍵選擇臺階軸兩端圓截面的端線，單擊確認按鈕，完成倒角特征操作。2.1.3創(chuàng)建鍵槽（1）單擊基準面按鈕，彈出基準平面對話框，選擇front面作為參照面，在平移處輸入平移距離10mm，單擊確認按鈕插入基準平面dtm1；重復上述步驟創(chuàng)建基準平面dtm2。（2）單擊右側工具欄拉伸工具按鈕

11、，彈出拉伸工具控制面板，選擇“實體”，單擊“放置”按鈕，彈出放置上滑面板，單擊“定義”按鈕，彈出草繪對話框，選dtm1面作為草繪面，單擊確定按鈕，進入草繪。（3）在草繪區(qū)繪制鍵的草圖，單擊確定完成草繪。在屬性面板中，設定拉伸方式為“指定深度”，深度為3.5mm。去除材料，注意鍵的方向。單擊確認按鈕，完成鍵1特征。（4）重復2、3步驟，創(chuàng)建鍵2特征，完成臺階軸的創(chuàng)建。（5）輸入軸實體化設計完成。圖2-22.2 展開式二級圓柱齒輪減速器中間軸實體設計 2.2.1建立新文件夾打開pro/e軟件，建立一個新文件，文件類型設置為零件，子類型設定為實體。2.2.2創(chuàng)建旋轉軸（1）單擊右側工具欄“基準軸”按

12、鈕，出現(xiàn)基準軸對話框。選取front和top面，將兩面的交線作為基準軸，單擊確定，創(chuàng)建基準軸a-1。2.2.3利用旋轉工具建立臺階軸實體（1）單擊旋轉工具按鈕，打開旋轉工具控制板，單擊面板上的“位置”按鈕，彈出“位置”上滑面板，單擊面板上“定義”按鈕，彈出草繪對話框，選top面作為草繪面，其余接受默認設置，單擊確定按鈕，進入草繪模式。（2）繪制如下圖1所示的草繪截面，單擊草繪器中的確認按鈕，推出草繪模式。（3）在屬性面板的軸收集器中選擇基準軸a-1作為旋轉軸，設置旋轉方式為“可變”，旋轉角度為360度。單擊確認按鈕，完成旋轉特征。（4）單擊旋轉工具按鈕倒角按鈕，彈出倒角控制面板。在屬性面板中，

13、設定標注方式為45*d，d的值為2mm。（5）按ctrl鍵選擇臺階軸兩端圓截面的端線，單擊確認按鈕，完成倒角特征操作。2.2.3創(chuàng)建鍵槽（1）單擊基準面按鈕，彈出基準平面對話框，選擇front面作為參照面，在平移處輸入平移距離20mm，單擊確認按鈕插入基準平面dtm1。（2）單擊右側工具欄拉伸工具按鈕，彈出拉伸工具控制面板，選擇“實體”，單擊“放置”按鈕，彈出放置上滑面板，單擊“定義”按鈕，彈出草繪對話框，選dtm1面作為草繪面，單擊確定按鈕，進入草繪。（3）在草繪區(qū)繪制鍵的草圖，單擊確定完成草繪。在屬性面板中，設定拉伸方式為“指定深度”，深度為5mm。去除材料，注意鍵的方向。單擊確認按鈕，完

14、成鍵特征。完成臺階軸的創(chuàng)建。 圖2.32.3 展開式二級圓柱齒輪減速器輸出軸實體設計 以上述方法繪制輸出軸如下圖所示：（1）半成軸圖2-4（2）完整軸圖2-5（3）軸加鍵槽圖2-6第3章 高速級、低速級斜齒輪實體化設計3.1 高速級斜齒輪實體化設計3.1.1 高速級大齒輪實體設計（1） 創(chuàng)建齒輪參數(shù)及關系式。1）選擇“工具”菜單中“參數(shù)”，彈出參數(shù)對話框。2）單擊添加參數(shù)按鈕“+”，添加齒數(shù)z，將類型設置為“整數(shù)”，值為111，同樣添加模數(shù)m（值為2），分度圓壓力角alpha（值為20度），螺旋角bta（值為13.4943度），齒面寬度fw（值為65mm），齒根圓直徑df,齒頂圓直徑da，基圓

15、直徑db分度圓直徑d。單擊“確定”按鈕，完成參數(shù)。3）選擇“工具”菜單中“關系”，彈出關系對話框。輸入如圖3-1所示關系式。圖3-14）單擊 按鈕，校驗關系式，出現(xiàn)成功校驗對話框，單擊確定按鈕。然后單擊關系對話框中的“確定”按鈕，完成關系式的設定。（2） 創(chuàng)建各圓基準曲線1）單擊草繪按鈕，彈出草繪對話框。選擇front面作為草繪面，其余接受默認設置。2）不考慮直徑，繪制3個同心圓。然后按ctrl鍵選中3 個尺寸，單擊草繪工具欄中“修改尺寸”鍵，將sdo的尺寸修改為df，sd1的尺寸修改為d，sd2的尺寸修改為da，單擊“確定”按鈕回到草繪界面。單擊草繪界面的“確認”按鈕，完成草繪。（3）創(chuàng)建輪

16、齒1）單擊基準曲線按鈕，彈出曲線選項下拉菜單，選擇“從方程”，“完成”。彈出“得到坐標系”下拉菜單，選擇prt-csys-def坐標系。彈出“設置坐標類型”下拉菜單，選擇“笛卡爾”。彈出如圖3-2所示記事本，輸入圖示方程關系式。最后保存記事本內容，關閉記事本。圖3-22）單擊“曲線：從方程”對話框中的“確定”按鈕，生成曲線。如圖3-3所示。3）單擊基準軸按鈕，出現(xiàn)基準軸對話框。選取top和right面作為參照，單擊確定按扭，創(chuàng)建基準軸a-1。4）單擊基準點按鈕，彈出基準點對話框。按ctrl鍵，選擇漸開線和分度圓直徑曲線，單擊確定按鈕，生成基準點按鈕pnt 0。 5）單擊基準面按鈕，彈出基準平面

17、對話 框，選擇基準軸a-1和基準點pnt 0作為參照，單擊確定按鈕，生成dtm1基準平面。6）創(chuàng)建第二個基準平面，選擇dtm1基準平面和基準軸a-1作為參照，旋轉角度為90/z,回車后單擊確定按鈕，生成dtm2基準平面。注意控制方向，使dtm2和漸開線在dtm1的同側。7）選擇漸開線曲線，單擊鏡像工具按鈕，彈出鏡像工具控制面板，選擇dtm2作為鏡像平面，單擊鏡像確認按鈕，生成鏡像特征。8）單擊草繪曲線按鈕，彈出草繪對話框。選擇front面作為草繪面，其余接受默認設置。單擊“草繪”按鈕，進入草繪截面。繪制如圖3-4所示剖面，單擊確認按鈕生成草繪特征。9）選擇主菜單中的“編輯” ,“特征操作”,“

18、復制”，彈出“復制特征”下拉菜單。 選擇“移動”,“選取”,“獨立”,“完成”。 彈出“選取特征”下拉菜單，選擇創(chuàng)建的草繪圖形曲線，選擇“完成”。彈出“移動特征”對話框，選擇“平移”，“平面”。選擇front面作為方向參照，選擇“正向”，接受系統(tǒng)默認的平移方向。10）在圖形窗口下方的文本框中，輸入默認的偏移距離fw*cos(bta)/3 ,回車。重新出現(xiàn)“移動特征”下拉菜單，選擇“旋轉”，“坐標軸z”。選擇prt-csys-def坐標系，選擇“z軸”，“正向”作為方向參考。在圖形截面下方輸入旋轉角度為bta/3。然后單擊“完成移動”，彈出“組元屬”對話框，生成特征曲線截面2。11）以剛剛創(chuàng)建的

19、第二個截面為原特征，按照和上面相同的步驟，移動旋轉得到第三個曲線截面。同上面步驟，以第三條草繪曲線作為原特征，移動旋轉得到第四個曲線截面。 12）單擊草繪曲線按鈕，彈出草繪對話框。選擇right面作為草繪面，其余接受默認設置。單擊“草繪”按鈕，進入草繪截面。繪制剖面，單擊確認按鈕完成草繪。13）單擊“插入”，“掃描混合”，在屬性面板中選擇“創(chuàng)建實體”特征。單擊“參照”按鈕，彈出“參照”上滑面板，選擇剛剛創(chuàng)建的草繪直線作為軌跡，選擇“垂直于軌跡”，“自動”和“缺省”。14）在單擊控制面板中的剖面按鈕，彈出“剖面”上滑面板，選擇“所選截面”，選擇本步創(chuàng)建的第1個曲線截面，單擊“ 插入”按鈕，選擇第

20、2個曲線截面，依次選擇第3，4個曲線截面。單擊控制面板的確認按鈕，生成掃描混合特征。 15）選擇主菜單中的“編輯”，“特征操作”，“復制”，彈出“復制特征”下拉菜單。選擇“移動”，“選取”，“獨立”，“完成”。彈出“選取特征”下拉菜單，選擇創(chuàng)建的齒輪曲面，選擇“完成”。彈出“移動特征”下拉菜單，選擇旋轉。彈出“選取方向”下拉菜單，選擇“曲線/邊/軸”，選擇基準軸a-1作為旋轉軸，單擊“正向”，在圖形窗口下方的文本輸入框輸入旋轉角度0度。16）選擇“完成移動”按鈕，彈出“組可變尺寸”下拉菜單，單擊完成按鈕。在彈出組元屬對話框中單擊“確定”按鈕。生成的特征和掃描混合特征重合，但是具有了角度尺寸，如

21、圖3-6所示。17）選擇剛剛創(chuàng)建的旋轉特征，單擊陣列工具按鈕，彈出陣列工具控制面板。單擊“尺寸”按鈕，彈出尺寸上滑面板，選擇上步完成的尺寸角度，增量設為360/z。18）在屬性面板中設定第一方向的陣列成員數(shù)為111。單擊確認，生成陣列特征。 19）單擊右側工具欄拉伸工具按鈕，彈出拉伸工具控制面板，選擇“實體”，單擊“放置”按鈕，彈出放置上滑面板，單擊“定義”按鈕，彈出草繪對話框，選擇front面作為草繪面，其余接受默認設置。單擊“草繪”按鈕，進入草繪模式。繪制一個圓，直徑為df，單擊確認按鈕，完成草繪。20）然后，在屬性面板中，設定拉伸方式為“可變”，拉伸長度為fw*cos（bta)，單擊確認

22、按鈕，完成拉伸特征。如圖3-5所示。21）單擊孔特征工具按鈕，彈出孔工具控制面板。在屬性面板中設定孔徑為45mm，孔深為“穿透”。22）在“放置”上滑面板中設定front為主參照，參照方式為“同軸”，選擇基準軸a-1為參照。單擊確認按鈕， 完成孔特征。 23）單擊右側工具欄拉伸工具按鈕，彈出拉伸工具控制面板，選擇“實體”，單擊“放置”按鈕，彈出放置上滑面板，單擊“定義”按鈕，彈出草繪對話框，選齒面作為草繪面，單擊確定按鈕，進入草繪。24）在草繪區(qū)繪制鍵的草圖，單擊確定完成草繪。在屬性面板中，設定拉伸方式為“穿透”，去材料。單擊確認按鈕，完成鍵特征。至此，完成輸入軸大斜齒輪。圖3-63.1.2

23、高速級小齒輪實體設計（1）畫出三個圓，建立齒截面 圖3-7（2）根據(jù)齒截面圖形采用掃描方法建立單齒 圖3-8（3）陣列單齒 ，建立實體齒面模型 （4）填充實體根據(jù)軸尺寸拉伸孔鍵，完成齒輪 圖3-9 圖3-103.2 低速級斜齒輪實體化設計3.2.1 低速級大齒輪實體設計 齒輪建模過程比較復雜，這里通過調用齒輪庫齒輪，然后對齒輪參數(shù)進行修改。要注意的是齒輪庫齒輪分為右旋和左旋，需要按實際情況使用。下面以低速級大齒輪為例：低速級大齒輪為右旋齒輪，打開齒輪庫選擇“helical_right_gear.prt”并打開。點擊“工具”菜單，選擇“參數(shù)”選項。修改參數(shù)如下：點擊“確定”完成參數(shù)的修改。最后點

24、擊“編輯”菜單，選擇“再生”選項，在跳出的菜單中得選擇“當前值”。這樣完成齒輪的參數(shù)修改。接著，對齒輪進行修改。新建旋轉特征和拉伸特征。并做好倒角完成建模。如圖： 3.3軸承設計軸承是一個部件，但是為了保證導圖的時候不出問題。這里選擇將軸承的各個部分作為零件放入裝配圖中。其中軸承的內圈和外圈均為旋轉特征，軸承滾珠則為整列特征。下面以輸出軸軸承為例：創(chuàng)建軸承內外圈，創(chuàng)建旋轉特征。完成建模，保存模型。創(chuàng)建軸承滾珠。這里為了導入模型到adams里面方便，將滾珠和支撐圈做一起，并簡化。創(chuàng)建滾珠，并陣列。創(chuàng)建支撐圈。 完成模型。保存模型。如下圖：第4章 模型實體裝配41新建組件（1） 在工具欄中單擊按鈕

25、，彈出“新建”對話框。圖4-1（2） 在“類型”選項組中選“零件”在子類型中選“實體”不使用缺省模板。圖4-2（3） 在“新建”對話框中單擊“確定”按鈕，彈出“新文件選項”對話框。（4） 在“模板”選項組中，選擇mmns_part_solid選項。（5） 單擊“確定”按鈕，進入零件設計模式。創(chuàng)建三根軸，分別作為作為裝配時的輸入軸、中間軸和輸出軸。 4.2 總體裝配（1） 單擊按鈕，添加一個元件，選擇中間軸，點擊“確定”彈出元件放置對話框。（2）單擊按鈕，將元件固定。（3）單擊“確定”，完成軸的放置。（4）單擊按鈕，添加另一個元件，選擇輸出軸，點擊“確定”彈出元件放置對話框，在裝配區(qū)域合適位置放

26、置，單擊確定按鈕。（5）如（4）插入輸入軸（6）單擊左邊區(qū)域中輸入軸，右擊出現(xiàn)下拉菜單，選擇編輯定義。進入輸入軸的編輯中，單擊放置按鈕，在類型中選擇約束方式為對齊，然后選擇輸入軸齒輪面和中間軸相應的大齒輪面，然后完成兩齒輪面的裝配。注意螺旋角方向。用同樣方法，完成輸出軸和中間軸齒輪的裝配。完成圖所示。第五章 仿真設計5.1導入模型打開adams軟件，選擇“create a new model”新建一個仿真模型。打開“file”菜單，選擇“import”導入模型。在彈出的菜單中將“file type”修改為“x_t”格式，右擊“file to read”點擊“browse”選擇之前保存的x_t文

27、件，右擊“model name”選擇“model”-“pick”點擊adams工作窗口空白處。最后點擊“ok”完成模型的導入。5.2修改材質作為導入模型，每個模型都沒有材質，需要先給每個模型都添加材質。點擊選中模型，右擊選擇“part：shuchu_ad”-“modify”。這是跳出一個對話框，將“define mass by”修改為“geometry and material type”，右擊“material type”選擇“material”-“guesses”-“steel”。最后點擊“ok”完成材質的修改。通過相同的方式將所有的模型材質都進行修改。5.3添加約束我們把每個模型的約束加

28、到該模型的中心坐標上，這樣整個模型美觀大方，需要修改的時候容易找到相應的約束。首先添加轉動副，點擊“setting”菜單選擇“working grid”。跳出菜單，點擊“set location”下拉選項中選擇“pick”點擊part2中心坐標點。這樣柵格點就調整到了shuchu_ad的中心坐標上。接下來添加約束，點擊轉動約束，在工作窗口中點擊“shuchu_ad”,再點擊空白處“ground”，最后點擊柵格點中心將約束添加到柵格點中心。這樣完成約束的添加。同樣的方式添加其他轉動約束和固定約束。添加完轉動約束之后，開始添加齒輪約束。添加齒輪約束的時候，首先要在ground上面添加一個marke

29、r點。將柵格點調整到輸出軸齒輪中心坐標上，設置柵格點的距離為125.26mm，開始添加這樣直接將marker點添加到柵格點上就行。接下去添加齒輪副。點擊齒輪副，跳出的菜單中右擊“joint name”選擇中間軸和輸出軸的轉動副“joint_2”和“joint_3”，右擊“common velocity marker”選擇之前添加的marker點“marker_122”點擊“ok”完成齒輪約束的添加。同樣的方式添加輸入軸和中間軸的齒輪約束，這樣所有約束添加完畢。5.4添加驅動在輸入軸上添加驅動模擬點擊輸入。點擊“motion”然后點擊輸入軸上的轉動約束“joint_1”這樣就將驅動添加到了輸入軸上。修改驅動速度，選中驅動“motion_1”右擊選擇“modify”修改