減速器設(shè)計(jì)及其三維建模有限元分析

1、重慶工商大學(xué)畢業(yè)論文機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)（本科）06 級(jí)機(jī)制一班課題名稱：某螺旋式物料運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)減速器設(shè)計(jì)與建模分析畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）起止時(shí)間：2010年 3 月 22 日_5月 30 日（共 10 周）學(xué)生姓名：許偉麗學(xué)號(hào)：2006003119同組學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師:王立存（職稱副教授 ）（職稱）-緒 論 4-帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)分析 4第一部分傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 7一選擇電動(dòng)機(jī) 7二各級(jí)傳動(dòng)比分配 8第二部分帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置計(jì)算 9 2.1V帶的設(shè)計(jì) 9 1確定計(jì)算功率 9 2選擇V帶的類型 9 3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速 V 9 4確定V帶中心距及基準(zhǔn)長(zhǎng)度 9 5計(jì)算帶的

2、根數(shù) 10 2.2齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 12 1選擇齒輪類型，材料，齒數(shù)及精度等級(jí) 12 2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 12 3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 14 2.3軸的設(shè)計(jì) 18 1減速器高速軸的設(shè)計(jì) 18 2減速器低速軸設(shè)計(jì) 18 2.4強(qiáng)度校核 19 1低速軸的強(qiáng)度校核 19 2軸承校核 21 3鍵的校核 22 2.5減速器箱體結(jié)構(gòu)的尺寸確定 23-第三部分傳動(dòng)裝置三維建模分析 24 3.1Solidworks 簡(jiǎn)介 24 3.2 零件建模 26 3.2.1軸三維建模的形成 26 3.2.2 箱體的三維建模形成 30 3.2.3箱蓋的三維建模形成 31 3.2.4其他零件的三維模型造型 32 3.3零件裝配

3、 35 3.4三維向二維的轉(zhuǎn)換 38第四部分傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)仿真分析 40 4.1 SolidWorks motion介紹 40 4.2兩齒輪嚙合的運(yùn)動(dòng)仿真 41 4.3裝配體的運(yùn)動(dòng)仿真 45-第五部分傳動(dòng)裝置關(guān)鍵部件有限元分析 45 5.1 SolidWorks Simulation Professio nal介紹 45 5.2 嚙合齒輪的有限元分析 46 5.3低速軸應(yīng)力有限元分析 52-第六部分結(jié)論與展望 55致謝 60-參考文獻(xiàn) 61第3 頁(yè)，共61頁(yè)帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)分析1.1帶式輸送機(jī)的應(yīng)用帶式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)的一種，連續(xù)運(yùn)輸機(jī)是固定式或運(yùn)移式起重運(yùn)輸機(jī) 中主要類型之一，其運(yùn)輸特點(diǎn)是形成

4、裝載點(diǎn)到裝載點(diǎn)之間的連續(xù)物料流，靠連續(xù)物料流的整體運(yùn)動(dòng)來完成物流從裝載點(diǎn)到卸載點(diǎn)的輸送。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各企業(yè)中，連續(xù)運(yùn)輸機(jī)是生產(chǎn)過程中組成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線不可缺少的組 成部分。連續(xù)運(yùn)輸機(jī)可分為：1.11具有撓性牽引物件的輸送機(jī)，如帶式輸送機(jī)，板式輸送機(jī)，刮板輸送機(jī)，斗 式輸送機(jī)、自動(dòng)扶梯及架空索道等；1.12不具有撓性牽引物件的輸送機(jī)，如螺旋輸送機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)等；1.13管道輸送機(jī)(流體輸送),如氣力輸送裝置和液力輸送管道。其中帶輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)中是使用最廣泛的，帶式輸送機(jī)運(yùn)行可靠，輸送 量大，輸送距離長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)便，適應(yīng)于冶金煤炭，機(jī)械電力，輕工，建材，糧食 等各個(gè)部門。1.2帶

5、式輸送機(jī)的分類帶式輸送機(jī)分類方法有多種，按運(yùn)輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類，一類是普 通型帶式輸送機(jī)，這類帶式輸送機(jī)在輸送帶運(yùn)輸物料的過程中，上帶呈槽形，下帶 呈平形,輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均為平面；另外一類是特種結(jié)構(gòu) 的帶式輸送機(jī)，各有各的輸送特點(diǎn)其簡(jiǎn)介如下：各種帶式輸送機(jī)的特點(diǎn).QD80輕型固定式帶輸送機(jī) QD80輕型固定式帶輸送機(jī)與 TD U型相比，其 帶較薄、載荷也較輕，運(yùn)距一般不超過100m,電機(jī)容量不超過22kw。它屬于高強(qiáng)度帶式輸送機(jī)，其輸送帶的帶芯中有平行的細(xì)鋼繩，一臺(tái)運(yùn)輸 機(jī)運(yùn)距可達(dá)幾公里到幾十公里.(3).U形帶式輸送機(jī)它又稱為槽形帶式輸送機(jī)，其明顯特點(diǎn)是將普通

6、帶式輸送 機(jī)的槽形托輥角由提高到使輸送帶成 U形.這樣一來輸送帶與物料間產(chǎn)生擠壓，導(dǎo) 致物料對(duì)膠帶的摩擦力增大，從而輸送機(jī)的運(yùn)輸傾角可達(dá)25°管形帶式輸送機(jī)U形帶式輸送帶進(jìn)一步的成槽，最后形成一個(gè)圓管狀，即 為管形帶式輸送機(jī)，因?yàn)檩斔蛶П痪沓梢粋€(gè)圓管，故可以實(shí)現(xiàn)閉密輸送物料，可明 顯減輕粉狀物料對(duì)環(huán)境的污染，并且可以實(shí)現(xiàn)彎曲運(yùn)行。氣墊式帶輸送機(jī)其輸送帶不是運(yùn)行在托輥上的，而是在空氣膜(氣墊)上運(yùn) 行，省去了托輥，用不動(dòng)的帶有氣孔的氣室盤形槽和氣室取代了運(yùn)行的托輥,運(yùn)動(dòng) 部件的減少，總的等效質(zhì)量減少，阻力減小，效率提高,并且運(yùn)行平穩(wěn)，可提高帶速.但 一般其運(yùn)送物料的塊度不超過 300m

7、m.增大物流斷面的方法除了用托輥把輸送帶 強(qiáng)壓成槽形外，也可以改變輸送帶本身，把輸送帶的運(yùn)載面做成垂直邊的，并且?guī)?有橫隔板.一般把垂直側(cè)擋邊作成波狀，故稱為波狀帶式輸送機(jī)，這種機(jī)型適用于 大傾角，傾角在30°以上，最大可達(dá)90°(6).壓帶式帶輸送機(jī)它是用一條輔助帶對(duì)物料施加壓力.這種輸送機(jī)的主要 優(yōu)點(diǎn)是:輸送物料的最大傾角可達(dá)90°,運(yùn)行速度可達(dá)6m/s,輸送能力不隨傾角的變 化而變化，可實(shí)現(xiàn)松散物料和有毒物料的密閉輸送.其主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大。（7）.鋼繩牽引帶式輸送機(jī)它是無際繩運(yùn)輸與帶式運(yùn)輸相結(jié)合的產(chǎn)物，既具有鋼繩的高強(qiáng)度、牽引靈

8、活的特點(diǎn)，又具有帶式運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)、柔性的優(yōu)點(diǎn)。1.3帶式輸送機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r目前帶式輸送機(jī)已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，近年來在露天礦和地下礦的聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)中帶式輸送機(jī)又成為重要的組成部分.主要有:鋼繩芯帶式輸送機(jī)、鋼繩牽引膠帶輸送機(jī)和排棄場(chǎng)的連續(xù)輸送設(shè)施等。這些輸送機(jī)的特點(diǎn)是輸送能力大（可達(dá)30000t/h）,適用范圍廣（可運(yùn)送礦石， 煤炭,巖石和各種粉狀物料，特定條件下也可以運(yùn)人），安全可靠，自動(dòng)化程度高，設(shè)備 維護(hù)檢修容易，爬坡能力大（可達(dá)16°經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低，由于縮短運(yùn)輸距離可節(jié)省基建 投資。目前，帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是：大運(yùn)輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機(jī)長(zhǎng) 度和水平轉(zhuǎn)彎，合理使用

9、膠帶張力，降低物料輸送能耗，清理膠帶的最佳方法等.我 國(guó)已于1978年完成了鋼繩芯帶式輸送機(jī)的定型設(shè)計(jì).鋼繩芯帶式輸送機(jī)的適用范 圍：適用于環(huán)境溫度一般為° °C;在寒冷地區(qū)驅(qū)動(dòng)站應(yīng)有采暖設(shè)施；可做水平運(yùn)輸, 傾斜向上（16 °和向下運(yùn)輸，也可以轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸；運(yùn)輸距離長(zhǎng),單機(jī)輸送可達(dá)15km;可 露天鋪設(shè),運(yùn)輸線可設(shè)防護(hù)罩或設(shè)通廊；輸送帶伸長(zhǎng)率為普通帶的1/5左右;其使 用壽命比普通膠帶長(zhǎng)；其成槽性好；運(yùn)輸距離大。1.4帶式輸送機(jī)的工作原理帶式輸送機(jī)又稱膠帶運(yùn)輸機(jī)，其主要部件是輸送帶，亦稱為膠帶，輸送帶兼作 牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu).帶式輸送機(jī)組成及工作原理如圖 1-1所示

10、,它主要包括一下 幾個(gè)部分:輸送帶（通常稱為膠帶）、托輥及中間架、滾筒拉緊裝置、制動(dòng)裝置、 清掃裝置和卸料裝置等。輸送帶1繞經(jīng)傳動(dòng)滾筒2和機(jī)尾換向滾筒3形成一個(gè)無極的環(huán)形帶.輸送帶 的上、下兩部分都支承在托輥上.拉緊裝置5給輸送帶以正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的拉緊 力.工作時(shí),傳動(dòng)滾筒通過它和輸送帶之間的摩擦力帶動(dòng)輸送帶運(yùn)行.物料從裝載點(diǎn)裝到輸送帶上，形成連續(xù)運(yùn)動(dòng)的物流，在卸載點(diǎn)卸載.一般物料是裝載到上帶（承 載段）的上面，在機(jī)頭滾筒（在此，即是傳動(dòng)滾筒）卸載,利用專門的卸載裝置也可在 中間卸載。普通型帶式輸送機(jī)的機(jī)身的上帶是用槽形托輥支撐，以增加物流斷面積，下帶 為返回段（不承載的空帶）一般下托輥為平托

11、輥.帶式輸送機(jī)可用于水平、傾斜和垂 直運(yùn)輸.對(duì)于普通型帶式輸送機(jī)傾斜向上運(yùn)輸，其傾斜角不超過18°,向下運(yùn)輸不超 過15°輸送帶是帶式輸送機(jī)部件中最昂貴和最易磨損的部件.當(dāng)輸送磨損性強(qiáng)的物 料時(shí)，如鐵礦石等，輸送帶的耐久性要顯著降低。提高傳動(dòng)裝置的牽引力可以從以下三個(gè)方面考慮：（1） 增大拉緊力。增加初張力可使輸送帶在傳動(dòng)滾筒分離點(diǎn)的張力增加，此 法提高牽引力雖然是可行的。但因增大必須相應(yīng)地增大輸送帶斷面， 這樣導(dǎo)致傳 動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸加大，是不經(jīng)濟(jì)的。故設(shè)計(jì)時(shí)不宜采用。但在運(yùn)轉(zhuǎn)中由于運(yùn)輸 帶伸長(zhǎng)，張力減小，造成牽引力下降，可以利用拉緊裝置適當(dāng)?shù)卦龃蟪鯊埩?，?而增大，以提

12、高牽引力。（2） 增加圍包角對(duì)需要牽引力較大的場(chǎng)合，可采用雙滾筒傳動(dòng)，以增大圍包(3) 增大摩擦系數(shù)其具體措施可在傳動(dòng)滾筒上覆蓋摩擦系數(shù)較大的襯墊，以增大摩擦系數(shù)。通過對(duì)上述傳動(dòng)原理的闡述可以看出， 增大圍包角是增大牽引力的有效方法。 故 在傳動(dòng)中擬采用這種方法。1.5 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)和布置形式帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)帶式輸送機(jī)主要由以下部件組成：頭架、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)滾筒、尾架、托輥、 中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護(hù)裝置等。輸送帶是帶式輸送機(jī)的承載構(gòu)件，帶上的物料隨輸送帶一起運(yùn)行，物料根據(jù)需要 可以在輸送機(jī)的端部和中間部位卸下。輸送帶用旋轉(zhuǎn)的托棍支撐，運(yùn)行阻力小。 帶式輸送機(jī)可沿

13、水平或傾斜線路布置。第6 頁(yè)，共61頁(yè)-第一部分 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)一.選擇電動(dòng)機(jī)已知工作機(jī)的轉(zhuǎn)矩T (N'm) =780,和轉(zhuǎn)速nw (人jn )=145，則工作機(jī)所需的有效功率為：PwT m9550780 145 =ii.843kw 9550第7 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)求出工作機(jī)的有效功率，則電動(dòng)機(jī)所需功率 pd為:Pd = Pw (kw)為傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率，按下式計(jì)算:n =n n n n123nn = nmmm滾筒總 V帶 軸承 齒輪 軸承 聯(lián)軸器 軸承= 0.95 0.985 0.97 0.985 0.99 0.985 0.96 =0.837則 pd 二R = 11.

14、843 二 14.15( kw)d 沖 0.837總查手冊(cè)選電動(dòng)機(jī)額定功率 Ped = 15kw。初選同步電機(jī)為1500r/min和1000r/min的電動(dòng)機(jī)，對(duì)應(yīng)于額定功率為15kw 的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y160L-4和丫180L-6，現(xiàn)將丫160L-4和Y180L-6型電動(dòng)機(jī)有關(guān) 技術(shù)數(shù)據(jù)及相應(yīng)算得的總傳動(dòng)比列下表：萬案號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功 率/kw同步轉(zhuǎn) 速/(r/mi n)滿載轉(zhuǎn) 速/(r/mi n)總傳動(dòng)比i外伸軸 直 徑D/mm軸外伸 長(zhǎng)度E/mm1Y160L-4151500146010.07421102Y180L-41510009706.6948110方案比較可知，方案一選用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

15、速高，質(zhì)量輕，價(jià)格低，總傳動(dòng)比10.07,因其算V帶的傳動(dòng)比，故其不算大，選方案一比較合理。E=110mmY160L-4 pe=15kw nm =1460r/mi n H=160mm D=42mm 二各級(jí)傳動(dòng)比分配nm _1460= 10.07i = |v帶i齒輪查取閉式圓柱齒輪的傳動(dòng)比為35,取4。V帶傳動(dòng)比和帶=1007 =2.5175 （皮帶推薦傳動(dòng)比24）-第二部分帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置計(jì)算 2.1 V帶的設(shè)計(jì)已知電機(jī)功率P=15kw，轉(zhuǎn)速n1=1460r/min,傳動(dòng)比i =2.5175,每天工作16小 時(shí)。 1確定計(jì)算功率Pca由表8-7查得工作情況系數(shù) KA=1.1，故 Pca =

16、kAP =1.1*15 = 16.5。 2選擇V帶的類型根據(jù)pca ，n1，由圖8-11選用B型。 3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速V1初選小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1。由表8-6和表8-8取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1=160mm。2驗(yàn)算帶速V。按式（8-13）驗(yàn)算帶速：兀 d1n1"160 1460V1 112.23m/s60 1000 60 1000因?yàn)?5m/sV30m/s。3計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑。根據(jù)式（8-15a）計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑：dd2 = i dd1=2.5175 160=402.8mm根據(jù)表8-8,圓整為400mm。 4確定V帶中心距及基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld1根據(jù)式（8-20）初定中

17、心距a800mm。2由式（8-22）計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：2Ld0=2a° pdd1 ddJ (dd?dd1)24a。2=2 80 0(1 6 04 00= 2 4 9H9m24 漢8 0 0由表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld = 2500mm3按式8-23計(jì)算實(shí)際中心距a :a aoLd - Ld02=800.2502498 800mm24驗(yàn)算小帶輪上的包角：00只7 2i 180 (ddddi)57a00180-240 57 38000 0163 -120-5計(jì)算帶的根數(shù)1計(jì)算單根V帶的額定功率Pr由 dd1=160mm 和 6=146/min 差得 8-4a 得 p0=3.62 kw

18、 ,根據(jù) 山=1460r/min,i =2.5175和 B 型帶，查得表 8-4b得丄 p 0.46 kw。查表8-5得 乙-0.956 （插值法求得）。表8-2得K l = 1.03于是：Pr® P。）K： Kl=（3.62+0.46） 0.956 1.03=4.0175kw2計(jì)算V帶根數(shù)Z:z= Pca 16.54.11 根，取五根。Pr4.0175確定帶的初拉力= 500= 50025 - ka PcaKaZV2qv2.5-0.95616.50.956 5 12.2320.18 12.23=245N新安裝V帶卩0".5匚嚴(yán)67.53.壓軸力F potp =2z f s

19、in p02=2 5 367.5 si2傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力和動(dòng)力參數(shù) ：傳動(dòng)系統(tǒng)的各軸轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下:0軸（電機(jī)軸）：nnm=1460r/minPo 二 Pd=14-15kwQ14 15TO=9550955092.56(N m)1 n。1460軸（減速器高速軸）：n 01460 580r/minn1 i012.5175Pl二 p°01 二 p。V帶二 14.15 0.95 =13.4425kwTi= 95502軸（減速器低速軸）：P1 _ 134425 9550 = 221.34N m580壓亠580i 12= 145r /min4第12 頁(yè)，共61頁(yè)P(yáng)2T2i134425 O

20、'985 0.97 =12.844臥Pc12 8442 =9550846 N mm1453軸（j減速器高速軸）n° = n145r /mini 23P3 二 P2 23 = 12.844 0.985 0.99 0.985 0.96 =11.84kw11 84T3 =9550匕=9550780N m13n3145-2.2齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算： 1選擇齒輪類型，材料，齒數(shù)及精度等級(jí)1選用直尺圓柱齒輪傳動(dòng)。2運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，精度要求不高，選8級(jí)精度。3材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1選擇小齒輪為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS,大齒輪材 料45鋼（正火），硬度為200HB

21、S，二者材料硬度差為40HBS。4選小齒輪齒數(shù)24，大齒輪齒數(shù)乙=4 24=96。 2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)公式dit =2.323KTiVdu±1Ze第13 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)確定公式內(nèi)各數(shù)值：1試選載荷系數(shù)Kt=1.3。2計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩：P114.155T9550 P 95502.2134 N mn15803由表10-7選取齒寬系數(shù)二=1。d4由表10-6得材料的彈性系數(shù) Ze =189.8Mpa。5由圖10-21d按齒面接觸硬度差得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim=550MPa，大齒輪的接觸疲勞極限c Hlim 510Mpa。6由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

22、：N60n1j Lh=60 580 12 8 300 89= 1.336 10 次第14 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)N291.336 103.28、,= 4.175 10 次第# 頁(yè)，共61頁(yè)HN 4 二 0.937由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1K HN 2=°.958計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力。取失效概率為1%,安全系數(shù)1,由式（10-12）得:I- H 1 二.KHN；：lim1 =0.93 550=511.5Mpa!- H 2 -Kh2 皿=0.95 510 =484.5Mpa S2計(jì)算。1試計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t，帶入t H 中較小的值:d1t第15 頁(yè)，共61

23、頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)52 '1.2.213105 “89.8 ) =2.32江3 I14<484.5 丿=88.3mm2>計(jì)算圓周速度V:二 dm60 1000二 88.3 58060 1000=2.68m/s第# 頁(yè)，共61頁(yè)b=d d1t =1 匯88.3 = 88.3mm模數(shù)：dk _ 883 m_z云=3.68m m第# 頁(yè)，共61頁(yè)齒高:88.38.28= 10.66h = 2.25mt = 2.25 3.68 = 8.28mm第# 頁(yè)，共61頁(yè)5就算載荷系數(shù)。1.16。根據(jù)V=2.68m/s.,8級(jí)精度，由圖10-8差得動(dòng)載荷系數(shù) Kv直齒輪Kh二二1。由表10

24、-2查得使用系數(shù)Ka=1。由表10-4用插值法得8級(jí)精度，小齒輪，相對(duì)支撐對(duì)稱布置Kh=.357由-=10.66 , khT.357查圖 10-13 得 k< =1.3。 故載荷系數(shù)K -KaKvKKh：=1 1.16 1 1.357=1.5746>按實(shí)際載荷校正分度圓直徑，由式（10-10a）得ccc ）1.574“d1t=d1t#瓦=88.3 呻-百=94亦7計(jì)算模數(shù)心爭(zhēng)詈3.92亦YFaYsa-3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式2K2dZ1(1)確定公式內(nèi)各數(shù)值。第16 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)1由10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1380Mpa大齒輪的彎

25、曲第# 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)KFN廣091Kfn0.93疲勞強(qiáng)度極限360MpaFE22由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)3計(jì)算彎曲疲勞應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4。第# 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)K fnF FE1S0.91 3801.4=247MpaKFN2二 FE20.93 3601.4=239Mpa第# 頁(yè)，共61頁(yè)4計(jì)算載荷系數(shù)KK 二 KaKvKd Kf -1 1.14 1 匚3"508YFa =2.655查取齒形系數(shù)，由表10-5查得 FY Fa2 = 21886查取應(yīng)力校正系數(shù)。第17 頁(yè)，共61頁(yè)由表10-5查得丫 SaYsa"7計(jì)算大小

26、齒輪的丫!必產(chǎn)。Y FaY Sa2.65 1.58247-0.0169522第18頁(yè)，共61頁(yè)22第#頁(yè)，共61頁(yè)Y Fa? YFa20.0 1 69 5d1943312.188 1.7860.01635239大齒輪數(shù)值大(2)設(shè)計(jì)計(jì)算P5T1YFaYsakz12I 1 Jm _ 352 1.508 2.2 1 341021 24=2.7mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)。由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞素決定的承載能力僅與齒輪直徑 (即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關(guān)，可 取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.7mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)

27、值m=3mm,接觸疲勞算得的 分度圓直徑d94mm,算出小齒輪齒數(shù)：22第#頁(yè)，共61頁(yè)22第#頁(yè)，共61頁(yè)大齒輪齒數(shù)Z2 4幾何尺寸計(jì)算1計(jì)算分度圓直徑：dr 二乙山=31 3 = 93mm d2 =z2m =124 3 = 372mm2計(jì)算中心距： 31= 124。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度, 并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。22第#頁(yè)，共61頁(yè)22第19頁(yè)，共61頁(yè)a=d1 d2空竺=232.5mm22第#頁(yè)，共61頁(yè)3計(jì)算齒輪寬度：b 二 d dr 二 1 93 二93mmh = 100mm取b1b2 =93mm 5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及草圖繪制圖1小齒輪結(jié)構(gòu)草圖

28、(m=3mm, Z=31)第20 頁(yè)，共61頁(yè)圖2大齒輪結(jié)構(gòu)草圖(m=3mm, Z=124)第21 頁(yè)，共61頁(yè)-2.3軸的設(shè)計(jì) 1減速器高速軸的設(shè)計(jì)二心二460580r/mini01 2.5175jpl二 Po01=Po V帶二 14.15 0.95=13.4425kw第22 頁(yè)，共61頁(yè)13.4425 9550=221.34N m580P1Ti= 9550 匸2估算軸的最小直徑先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑，周材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，A。"25 于是dm.=A0=12138r=35-6mm考慮到高速軸最小直徑處應(yīng)與大皮帶輪相連接， 而采用平鍵鏈接，則軸的直 徑在最小直徑的基

29、礎(chǔ)上還應(yīng)擴(kuò)大 5%,并就近圓整得40mm。046,0065圖3高速軸草圖20第# 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)-2減速器低速軸設(shè)計(jì)邙二口 二邙=145r/mini 23p3 = p 23=12.844 0.985 0.99 0.985 0.96 = 11.84kwT3 二 9550P3n311 84= 9550780N145最小直徑處取 Ao = 105與聯(lián)軸器相連，有平鍵槽，擴(kuò)大 5%,即：46.8 1.05=49.14mm,找到與其相配的聯(lián)軸器(彈性柱銷聯(lián)軸器)，查(GB/T5014-1985)選HL4型聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器的孔徑 di=50mm，故此軸最小直 徑處去50mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度1

30、12mm,半聯(lián)軸器與軸配合的輪轂長(zhǎng)度 84mm。根據(jù)軸肩的確定方法，非定位軸肩增加12mm,定位軸肩增加0.070.1d確定軸的徑向尺寸。軸向尺寸根據(jù)位置關(guān)系確定9?5384?318I.090,00 070,00065.000500060,00065.110第23 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)圖4低速軸草圖 2.4強(qiáng)度校核-1低速軸的強(qiáng)度校核3= 4193N2T 2 x 780漢10Ft 一 d 一 372FF ttan： =4193 tan200 =1526N載荷水平面垂直面支反力F NH1 = F NH 2 =2096.5NFnvi = Fnv2 =763N彎矩MM H =170865N

31、 mmM v =62185N mm總彎矩I122M FMv +Mh=J612852 +1708652= 181523N mm扭矩T=780000N mmMHFr = 1526NF 忖 vl763Nl-'Nv2=703N7S0Q0N.nn汀3 21815232 0.6 78000030.1 67=16.7Mpa軸材料45岡H,調(diào)質(zhì)處理,= 60Mpa，因二ca:：!4 故此低速軸安全。軸校核完畢。-2軸承校核2 2F r - F NV F NH=2096.52 763=2231NFaP = f P XFr yFa （ x=1,y=0）則 P 二 fp Fr （ f p 取=2）=1.2

32、2231=26776 嚴(yán) 、巴6嚴(yán)31121304 h則I =10_Q =/0_5Z型】 Lh 60n Ip ,60045 <2677 丿球軸承 =3，滾子軸承=03軸承的預(yù)期壽命 |h' =300 8 2 =4800h|h |h'，故軸承安全，驗(yàn)算完畢-3鍵的校核鍵的選擇b h 丨=16 10 80b h 丨=20 12 90聯(lián)軸器處鍵選擇 齒輪處鍵的選擇 校核3聯(lián)軸器處"先嚴(yán)32 780 105 64 50=97.5MPa<110MPa 此處安全。3齒輪處匚廠2T 10p k I d32 780 106 70 65=57.14MPa<110MPa

33、 此處安全。鍵校核完畢。經(jīng)校核，零件強(qiáng)度都滿足設(shè)計(jì)要求-2.5減速器箱體結(jié)構(gòu)的尺寸確定名稱尺寸(mm)箱體壁厚8箱蓋壁厚8箱體凸緣厚度12箱蓋凸緣厚度12箱體底凸緣厚度20地腳螺栓直徑20軸承旁聯(lián)接螺栓直徑16箱蓋與箱體聯(lián)接螺栓直徑12軸承端蓋螺釘直徑10窺視孔蓋螺釘直徑8地腳螺栓數(shù)目4定位銷直徑8大齒輪頂圓距內(nèi)壁距離10箱蓋箱體肋厚8軸承端蓋外徑D+(55.5)軸承旁端蓋螺釘直徑螺栓 扳手 空間 與凸 緣寬 度安裝 螺栓 直徑dxM8 mmM10mmM12mmM16mmM20mmM24mm至外 箱壁 距離1 min131618222634至凸 緣邊 距離2min111416202428沉頭

34、座自 徑cmin202426324048表1-第三部分傳動(dòng)裝置三維建模分析 3.1 Solidworks 簡(jiǎn)介SolidWorks軟件是世界上第一個(gè)基于 Windows開發(fā)的三維 CAD系統(tǒng)，該系統(tǒng)在 1995-1999年獲得全球微機(jī)平臺(tái) CAD系統(tǒng)評(píng)比第一名，從1995年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七 項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)Windows平臺(tái)的三維機(jī)械CAD軟件 FeatureManager特征管理員的設(shè)計(jì)思想Win dows平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)的自頂向下的設(shè)計(jì)方法CAD軟件CAD公 司FeatureWorks的軟件公司In ternet 的電子圖板發(fā)布工具(eDrawi ng)的CAD公司由于SolidWorks出色的

35、技術(shù)和市場(chǎng)表現(xiàn)，不僅成為 CAD亍業(yè)的一顆耀眼的 明星，也成為華爾街青睞的對(duì)象。終于在 1997年由法國(guó)達(dá)索公司以三億一千萬 的高額市值將SolidWorks全資并購(gòu)。公司原來的風(fēng)險(xiǎn)投資商和股東，以原來一 千三百萬美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，獲得了高額的回報(bào)，創(chuàng)造了 CAD亍業(yè)的世界紀(jì)錄。并 購(gòu)后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術(shù)隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作，成為CAD亍業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司。功能描述1、Top Down(自頂向下)的設(shè)計(jì)自頂向下的設(shè)計(jì)是指在裝配環(huán)境下進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)子部件的能力， 不僅做到尺 寸參數(shù)全相關(guān)，而且實(shí)現(xiàn)幾何形狀、零部件之間全自動(dòng)完全相關(guān)，并且為設(shè)計(jì)者 提供完全一致的界面和命令進(jìn)

36、行全自動(dòng)的相關(guān)設(shè)計(jì)環(huán)境。用戶可以在裝配布局圖做好的情況下，進(jìn)行設(shè)計(jì)其它零部件，并保證布局圖、 零部件之間全自動(dòng)完全相關(guān)，一旦修改其中一部分，其它與之相關(guān)的模型、尺寸 等自動(dòng)更新，不需要人工參與。2、Down Top （自下向上）的設(shè)計(jì)自下向上的設(shè)計(jì)是指在用戶先設(shè)計(jì)好產(chǎn)品的各個(gè)零部件后，運(yùn)用裝配關(guān)系把 各個(gè)零部件組合成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力， 在裝配關(guān)系定制好之后，不僅做到尺寸參數(shù) 全相關(guān)，而且實(shí)現(xiàn)幾何形狀、零部件之間全自動(dòng)完全相關(guān)，并且為設(shè)計(jì)者提供完 全一致的界面和命令進(jìn)行全自動(dòng)的相關(guān)設(shè)計(jì)環(huán)境。用戶可以在產(chǎn)品的裝配圖做好后，可以設(shè)計(jì)其它零部件、添加裝配關(guān)系，并 保證零部件之間全自動(dòng)完全相關(guān)，一旦修改其

37、中一部分，其它與之相關(guān)的模型、 尺寸等自動(dòng)更新，不需要人工參與。3、配置管理在SolidWorks中，用戶可利用配置功能在單一的零件和裝配體文檔內(nèi)創(chuàng)建 零件或裝配體的多個(gè)變種（即系列零件和裝配體族），而其多個(gè)個(gè)體又可以同時(shí)顯 示在同一總裝配體中。其它同類軟件無法在同一裝配體中同時(shí)顯示一個(gè)零件的多 個(gè)個(gè)體，其它同類軟件也無法創(chuàng)建裝配體族。具體應(yīng)用表現(xiàn)在：3. 1.設(shè)計(jì)中經(jīng)常需要修改和重復(fù)設(shè)計(jì)， 并需要隨時(shí)考查和預(yù)覽同一零部件 的不同設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)階段，或者記錄下零部件在不同尺寸時(shí)的狀態(tài)或不同的部 件組合方案，而不同的狀態(tài)和方案又可同時(shí)在一張工程圖或總裝配體內(nèi)同時(shí)顯示 出來，因而SolidWork

38、s利用配置很好地捕捉了實(shí)際設(shè)計(jì)過程中的修改和變化， 滿足了各種設(shè)計(jì)需求。3. 2.特定的設(shè)計(jì)過程如鈑金折彎的狀態(tài)和零件的鑄造毛坯還是加工后的狀 態(tài)可從單一零件文檔中瀏覽或描述在同一工程圖中，其它同類軟件只有通過使用派生零件的方法才能實(shí)現(xiàn)。3. 3.圖形顯示和性能方面，利用配置功能SolidWorks可通過隱藏/顯示和壓縮等手段實(shí)現(xiàn)同一部件的不同個(gè)體顯示在同一總裝配體中，而其它同類軟件是無法做到的，即在其它同類軟件的裝配體內(nèi)，一個(gè)部件的所有實(shí)例必須是相同 的。這將大大降低顯示性能。3. 4.配置提供了便于創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)化平臺(tái)， 幫助工程師擴(kuò)充功能達(dá)到了新的 高度。SolidWorks的管道設(shè)計(jì)模塊就

39、是利用配置管理的功能，工程師只要通過 簡(jiǎn)單的拖拉操作即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)找出與已有管接頭尺寸完全配合的管道規(guī)格，而無須事先指定相應(yīng)尺寸規(guī)格的管道， 也正是基于配置；SolidWorks方便地實(shí)現(xiàn)了 有孔時(shí)自動(dòng)從標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)中找到合適尺寸的螺栓與之配合，同時(shí)又找到相應(yīng)規(guī)格的 螺母和墊圈與螺栓配合；SolidWorks之模具模塊也是利用了配置來管理其模架 庫(kù)；SolidWorks還利用配置技術(shù)創(chuàng)建了一基于INTERNET勺三維產(chǎn)品目錄管理和 交付服務(wù)的實(shí)時(shí)在線3D網(wǎng)站(Partstream.Net);SolidWorks中所提供高級(jí)功能如Smartparts,柔性化的子裝配以及交替位置視圖等也都是因?yàn)橛辛伺渲?/p>

40、才有 了實(shí)現(xiàn)的可能。其它同類軟件的固有結(jié)構(gòu)決定他們不能支持功能強(qiáng)大的配置管 理。SolidWork，是一套優(yōu)秀的CAD /CAE /CAM集成軟件，采用了用戶熟悉 的windows操作界面，以功能強(qiáng)大、技術(shù)創(chuàng)新、易學(xué)易用、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)吸 引了越來越多的工程技術(shù)人員和高等院校師生。SolidWorks2009基礎(chǔ)教程以SolidWorks2009為基礎(chǔ)，詳細(xì)介紹了 SolidW01 . ks的基本功能與工程應(yīng)用，內(nèi) 容主要包括SolidWorks基礎(chǔ)知識(shí)、環(huán)境設(shè)置、操作風(fēng)格、草圖繪制、特征造型、 裝配體設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、工程圖設(shè)計(jì)以及一些工程中常用的功能，如質(zhì)量屬性、 干涉檢查、爆炸圖等。Sol

41、idWorks減速器零件三位建模 3.2零件建模 3.2.1軸三維建模的形成在SolidWorks中，階梯軸的形成比較容易實(shí)現(xiàn)，可以逐節(jié)拉伸形成，也可 以完成界面的縱截面草圖，然后一次旋轉(zhuǎn)完成，軸的三維模型如圖。方式一，通過逐步完成草圖繪制及凸臺(tái)拉伸1畫第一節(jié)的直徑，R20第31 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)2 特征拉伸凸臺(tái)第# 頁(yè)，共61頁(yè)第32 頁(yè)，共61頁(yè)3 第二節(jié)的直徑第# 頁(yè)，共61頁(yè)4 拉伸凸臺(tái)方式二，通過草圖旋轉(zhuǎn)而得，此方法簡(jiǎn)單實(shí)用第33 頁(yè)，共61頁(yè)2.2草圖沿基準(zhǔn)軸旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)xI II -圖112.3 生成零件圖12拉伸切除，以鍵槽為例根據(jù)鍵的位置，建一個(gè)新的基準(zhǔn)面圖13第3

42、5頁(yè)，共61頁(yè)在新的基準(zhǔn)面上畫鍵投影圖，注意此時(shí)的草圖應(yīng)為閉合，否則不能拉伸曾 louxiG書啟? 2S6655第36 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)圖14通過拉伸切除，造出鍵的特征sra回Ldlififfiffiww呻-、耳唯軸1回嵐竝伸t- 2E 準(zhǔn) BP-X悲準(zhǔn)臨第# 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)圖15 322箱體的三維建模形成由于箱體的三維模型比較復(fù)雜，首先運(yùn)用了拉伸，切除，筋板，鏡像，陣列等特征，形成下箱體的三維模型。如圖異型孔的添加實(shí)例在指定位置，插入異型孔特征。第37 頁(yè)，共61頁(yè)I 也 sa FEW囲迴III151畫固B5岡凹冬B問】如啖 £7*魁范諱第38 頁(yè)，共

43、61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)圖16通過多組拉伸切除，拉伸，筋板，鏡像，造型出箱體模型第# 頁(yè)，共61頁(yè)IHeLleE EEEB 草'5更+UL第39 頁(yè)，共61頁(yè)圖18 324其他零件的三維模型造型游標(biāo)，視孔蓋，等都很簡(jiǎn)單，都是可以拉伸，切除等特征，在此不贅述。另外，SolidWorks里toolbox里包含了各種傳動(dòng)件，螺栓，螺母，螺釘, 軸承等數(shù)據(jù)，可直接調(diào)用輸入自己參數(shù)即可。軸承的建模，從toolbox中選擇軸承，滾動(dòng)軸承第# 頁(yè)，共61頁(yè)設(shè)計(jì)庠翅一：總凸線外圈微型向心 球軸承GB/172.推力球軸母：GE/T301-1335UJ聊君和埠筍i?i -密封件 申“ J幣和矗 自型軸華

44、空了滾動(dòng)軸承.!. H ISTi 0 ISQlOQltww目前安漩在讀計(jì)算機(jī)上.盡慄溝球軸雨GB/T276-19M第40 頁(yè)，共61頁(yè)圖19輸入軸承的型號(hào)，6210,02系列第# 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)3自壬甬埜封配合止何侔的尢小探羯球軸祇由772托飆頂(甘口按爭(zhēng)件與列舉01)按児明列軟也尺寸爭(zhēng)削代號(hào):外徑： 內(nèi)逵：3E0T：文件名稱IRcKnfl b«nhqf 銘】Q 5 2?6-?4 備莊；第41 頁(yè)，共61頁(yè)圖20圖21齒輪的建模，從toolbox中選擇動(dòng)力傳動(dòng)，齒輪。輸入齒輪模數(shù)3,齒數(shù)124, 內(nèi)孔直徑，有鍵槽起蓋螺釘?shù)慕］斎肼葆斨睆降?2 頁(yè)，共61頁(yè)歸.fiJ

45、T4JUifeo-c# lj j_| XnntttL ocns 甲 A lL£h.txr CM4tr-i.-K. arid._ Jj EquatioF in柯扈侏撐足 0 TrtiXk l 怒Tpp 蛛 KLftht 1十 Qrapn.Lj j.1 UfttelfftriMices1+ 傘血 直 n«n«l Q, Loftliirx*白el.©ITillitl11 Extfc-uxkLlj 國(guó) Cui-EKtndfl Q, L&ft2旺6 1冰門 色 Fillft?0 FLs2 |+丐百斤邱*叭歯TLll«t3(+ 1 CuiSSI U

46、iii<ralO 基Am圖22從toolbox中選GB螺栓和螺母建模，輸入螺栓螺母直徑第43 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)-3.3零件裝配裝配通過一個(gè)中心線重合，面重合或給定距離來配合圓弧曲面的零件第# 頁(yè)，共61頁(yè)插入零件后，選擇兩圓弧曲面的基準(zhǔn)軸，使其重合卜HDjIK臺(tái)對(duì)皋lUdE 理國(guó)Sk第44 頁(yè)，共61頁(yè)圖24在選中兩個(gè)平面，重合或者給定距離。可通過配合方向調(diào)整方向、腎*眾輛|圖25第# 頁(yè)，共61頁(yè)第# 頁(yè)，共61頁(yè)對(duì)于非圓弧面的零件，用三個(gè)面重合或給定距離來裝配第# 頁(yè)，共61頁(yè)¥ I LJ I E |代15訓(xùn)護(hù)曲|圖26圖2

47、7第45 頁(yè)，共61頁(yè)配合僉I *盹:重平垂|H|模型運(yùn)動(dòng)篤洌-第46 頁(yè)，共61頁(yè)圖28此兩種方式最為基本，也最為常用。其他零件均可通過這兩種方式來配合。 再次不再詳細(xì)。 3.4三維向二維的轉(zhuǎn)換SolidWorks作為一套功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助繪圖和設(shè)計(jì)軟件，可以建立零 件的三維實(shí)體圖，三維裝配體圖及二維工程圖，且大多數(shù)生產(chǎn)一線的工程技術(shù)人 員對(duì)二維繪圖軟件，如autocad，caxa電子圖版，等更加熟悉，而且二維軟件在 繪制，尤其是標(biāo)注裝配體，零件圖時(shí)，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。所以，充分利用 SolidWorks和二維圖之間的轉(zhuǎn)換，把SolidWorks自動(dòng)生成的工程視圖與二維軟 件的標(biāo)注結(jié)合起來，

48、達(dá)到“以二維之長(zhǎng)補(bǔ)三維之短”的目的。一下是三維建模生 成二維工程圖的詳細(xì)過程。在SolidWorks中生成二維工程圖。在SolidWorks中的新建模板中，新建一 個(gè)工程圖模板，打開工程圖工具條，在工程圖工具條中點(diǎn)擊“新建”按鈕，并在 作圖區(qū)域中單擊右鍵，“從文件中選擇”，確認(rèn)要生成工程圖的三維模型，并選擇 要形成工程圖的視圖方向；在繪制區(qū)域內(nèi)單擊左鍵，以確定圖形位置，單擊“確定，完成工程圖的繪制，并將其保存為“dwg/dxf ”格式的文件»|總慕配體I零;認(rèn)媼示+注解&上視且唯面 蛙右機(jī)豆唯面L原點(diǎn)(固走)牯體<1()油標(biāo)尺VL(-J W16KI1O-Cflf> t-J H1BKI1O-C<3>(-)wiaxiia-c<fl> W16Kllti-C5>tr) H16KltQ-C<t>(-)maxiio-cr>(-J iSL6E35-C<2> h netta<i> () HJE墊閩爛ME塑圄腹W I1B*E<5>hHn止塑圄燈(-J mr.a母 <8£|£E-|£圖29選用標(biāo)準(zhǔn)圖紙，或自定義圖紙大小覘因布局|癥廠草圖匚gafgl囲工程劭預(yù)隱;向向冋向向向粗 慣蟻13懂悵樸丄 « -