基于PROE的單級直齒齒輪減速器

1、學(xué) 號：畢業(yè)設(shè)計說明書GRADUATE DESIGN設(shè)計題目：基于PROE的單級直齒齒輪減速器 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 學(xué) 院： 指導(dǎo)教師： 2017年06月09日摘 要本次畢業(yè)設(shè)計的課題是基于Pro/E的一級圓柱齒輪減速器三維裝配建模及運動仿真，研究的主要方向是機(jī)械工程及自動化。在各個基本零件運動的特點的基礎(chǔ)上，引入創(chuàng)新的思維和概念，對零件進(jìn)行組合以達(dá)到設(shè)計要求。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)過程較長，采用Pro/E進(jìn)行輔助設(shè)計較為方便。在對一級直齒圓柱齒輪減速器的參數(shù)化設(shè)計的基礎(chǔ)上，利用Pro/E進(jìn)行三維的實體模型建立，并對三維實體模型進(jìn)行虛擬的裝配以及運動仿

2、真，從而驗證該模型的有效性和可行性。在設(shè)計過程中，綜合運用三維設(shè)計課程及選修課程，如制圖、機(jī)械制造工藝、機(jī)械制造基礎(chǔ)等，運用已經(jīng)學(xué)過的理論和生產(chǎn)實際知識去分析和解決工程實際問題，使理論知識更充分地融入實踐中，并得到更好的發(fā)揮！ 通過設(shè)計，可以培養(yǎng)工程設(shè)計的獨立工作能力，樹立正確的設(shè)計思想，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)計要求，確定合理的設(shè)計方案。并能熟練的應(yīng)用有關(guān)參考資料、計算圖表、手冊、圖集、規(guī)范和有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：減速器；Pro/E；三維造型；模型裝配AbstractThe topic of this graduation de

3、sign 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 the basic parts, the introduction of innovative thinking and concepts, co

4、mbination 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 more convenient. At level 1 straight tooth cylindrical gear reducer, on t

5、he 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 process of design, the integrated use of 3 d design courses and elective c

6、ourses, 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 knowledge more fully into practice, and better play!By design, can train

7、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 comprehensively consider the design requirements of economy, technology and s

8、o 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 Automatic tensioning device; belt conveyor; dynamic control 目 錄摘 要IABSTRACTII第一章 緒論11.1 齒輪減速器的概述11.

9、2減速器的工作原理及應(yīng)用11.3 PRO/E在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用21.4單級圓柱齒輪減速器三維模型的設(shè)計概的優(yōu)勢21.5 齒輪減速器進(jìn)行三維建模的意義31.6對一級齒輪減速減速器的研究過程與方法3第二章 一級圓柱齒輪參數(shù)化計算42.1引用設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)化建模42.2電動機(jī)的選擇42.3 計算總傳動比及分配各級的傳動比62.4運動參數(shù)及動力參數(shù)計算62.5皮帶輪傳動的設(shè)計計算62.6齒輪傳動的設(shè)計計算82.7軸的設(shè)計計算102.8鍵聯(lián)接的選擇及校核計算162.9減速器箱體、箱蓋及附件的設(shè)計計算16第三章 一級圓柱齒輪減速器三維模型的創(chuàng)建183.1 漸開線直齒圓柱齒輪的三維模型的創(chuàng)建183.2 軸

10、的三維模型的創(chuàng)建183.3 箱體模型的創(chuàng)建193.4 油標(biāo)的創(chuàng)建203.5 小軸承的創(chuàng)建213.6 其他零件的創(chuàng)建213.7 對一級齒輪減速的三維模型進(jìn)行虛擬的裝配21第四章 一級齒輪圓柱減速器的運動仿真234.1 對齒輪傳動運動仿真234.2總傳動部分運動仿真23總 結(jié)25參考文獻(xiàn)26謝 辭27第一章 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、蝸桿傳動或齒輪蝸桿傳動所組成的獨立部件。常用在動力機(jī)與工作機(jī)之間作為減速的傳動裝置；在少數(shù)場合下也用作增速的傳動裝置，這時就稱為增速器。齒輪減速器由于具有固定的傳動比、結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)體密封、使用維護(hù)簡單等特點成為工程應(yīng)用中普遍

11、使用的機(jī)械傳動裝置，被廣泛的應(yīng)用于建材、運輸、冶金、化工等行業(yè)。減速器類型很多，按傳動級數(shù)主要分為：單級、二級、多級；按傳動件類型又可分為：齒輪、蝸桿、齒輪-蝸桿、蝸桿-齒輪等。1.2減速器的工作原理及應(yīng)用 減速器是一種動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)（馬達(dá)）的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所需要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。在目前用于傳遞動力與運動的機(jī)構(gòu)中，減速機(jī)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。幾乎在各式機(jī)械的傳動系統(tǒng)中可以見到它的蹤跡。從交通的船舶，汽車，機(jī)車，建筑用的重型機(jī)具，機(jī)械工業(yè)所用的加工機(jī)具及自動化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活中常見的家電，鐘表等等。其應(yīng)用從大動力的傳輸工作，到小負(fù)荷，精確的角度傳輸都可以

12、見到減速器的應(yīng)用，且在工業(yè)應(yīng)用上，減速器具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能。因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備。在目前用于傳遞動力和運動的機(jī)構(gòu)中，減速器的應(yīng)用范圍非常廣泛。減速器的作用主要有： （1）降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出成減速比，但要注意不能超出減速器的額定扭矩。 （2）減速同時降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。減速器一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動設(shè)備，把電動機(jī)，內(nèi)燃機(jī)或其他高速運轉(zhuǎn)的動力通過減速器的輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達(dá)到減速的目的，普通的減速器也會有幾對相同原理齒輪達(dá)到理想的減速效果，大小齒輪的齒數(shù)之比，就是傳動比。減速器是一種

13、相對精密的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。它的種類繁多，型號各異，不同種類用不同的用途。減速器的種類繁多，按照傳動類型可以分為齒輪減速器，蝸桿減速器和行星齒輪減速器；按照傳動級數(shù)不同可以分為單級和多級減速器；按照齒輪形狀可以分為圓柱齒輪減速器，圓錐齒輪減速器和圓錐一圓柱齒輪減速器；按照傳動的布置又可以分為展開式，分流式和同軸式減速器 1.3 PRO/E在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用經(jīng)過漫長的發(fā)展歲月，產(chǎn)品設(shè)計手段在不斷地提高，不斷進(jìn)步，不斷成熟。從最早的手工繪圖，到現(xiàn)在的廣泛的使用計算機(jī)輔助設(shè)計來進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計，并且以后還會有更先進(jìn)的設(shè)計手段出現(xiàn)。為了提高計算機(jī)輔助設(shè)計的效果和節(jié)約設(shè)計成

14、本和加工時間，我們做了這個關(guān)于PRO/E技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)中的應(yīng)用的畢業(yè)設(shè)計，主要從PRO/E的參數(shù)化設(shè)計，有限元分析，動態(tài)仿真，逆向工程等方面闡述了PRO/E在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)中的應(yīng)用價值及應(yīng)用前景。本文介紹與應(yīng)用了PRO/E造型設(shè)計中的參數(shù)化設(shè)計方式，涉及到了孔特征、倒圓角、螺旋掃描、陣列特征等的設(shè)計方法。然后通過PRO/E的組件的應(yīng)用程序里的機(jī)構(gòu)功能實現(xiàn)動態(tài)仿真，實現(xiàn)了產(chǎn)品的設(shè)計，模擬裝配，模擬運行等過程，充分體現(xiàn)了PRO/E在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計當(dāng)中的應(yīng)用價值及應(yīng)用前景，并且結(jié)合了相關(guān)的資料討論了一下三維設(shè)計的發(fā)展趨勢。1.4單級圓柱齒輪減速器三維模型的設(shè)計概的優(yōu)勢1.參數(shù)化設(shè)計和特征功能:PRO

15、/E是采用參數(shù)化設(shè)計的，基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型。 2.單一數(shù)據(jù)庫:PRO/E具有一下特點和優(yōu)勢： (1)參數(shù)化設(shè)計和特征功能 PRO/E是采用參數(shù)化設(shè)計的，基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型。 (2)單一數(shù)據(jù)庫PRO/E是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂的單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，

16、亦可以前后反應(yīng)在整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。 (3)全相關(guān)性:PRO/E的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體，設(shè)計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵在開發(fā)周期的任一點進(jìn)行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 (4)基于特征的參數(shù)化造型PRO/E使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要求. (5)數(shù)據(jù)管理加速投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實現(xiàn)這種效率，必須允許多個學(xué)科的工程師同時對同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模

17、塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時進(jìn)行的各項工作，由于使用了PRO/E獨特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。針對產(chǎn)品設(shè)計的不同階段，Pro/E將產(chǎn)品分為工業(yè)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計，功能模擬，生產(chǎn)制造等幾個大的方面，分別提供了完整的產(chǎn)品設(shè)計解決方案。在這里我們將利用Pro/E的機(jī)械設(shè)計及模具設(shè)計的功能進(jìn)行三維的建模。是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂的單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。&#

18、160;1.5 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)，但對于傳動布置、結(jié)構(gòu)尺寸、功率、傳動比有特殊要求的、標(biāo)準(zhǔn)一時間無法確定的，就需要自己另行設(shè)計與制造了。由于有特殊要求的減速器的設(shè)計周期長，設(shè)計過程麻煩，效率低，任務(wù)大，因而在整個的設(shè)計過程中如若可以將計算機(jī)輔助設(shè)計與一般的機(jī)械設(shè)計進(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、減少勞動強(qiáng)度、節(jié)約資源、減少人力資源的浪費。同時在設(shè)計的過程中進(jìn)行運動仿真和受力的分析，可以進(jìn)一步的驗證設(shè)計的結(jié)果，得出最優(yōu)的方案，有效避免原材料的浪費，最大限度的節(jié)約人力資源，降低生產(chǎn)

19、的成本，創(chuàng)造更高的效益，因此采用軟件對減速器的模型進(jìn)行三維的建模和運動仿真的優(yōu)勢很明顯，進(jìn)行此項工作顯得非常的重要。1.6對一級齒輪減速減速器的研究過程與方法對于一級圓柱齒輪減速的三維建模和運動仿真的研究，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，初步計算出減速器各個零部件的基本結(jié)構(gòu)和大小，然后利用Pro/E畫出各個零部件的基本機(jī)構(gòu)，再利用各個零部件的關(guān)系進(jìn)行虛擬的裝配，最后施加虛擬外力，看減速器能否運動。第2章 一級圓柱齒輪參數(shù)化計算齒輪減速器的三維模型的創(chuàng)建是本次設(shè)計過程的重要部分，同時也是后續(xù)的運動仿真分析的基礎(chǔ)，仿真分析的結(jié)果與理論計算的結(jié)果的吻合程度依賴于三維建模的正確性與可行性，

20、三維建模的參數(shù)化創(chuàng)建是在對設(shè)計要求進(jìn)行優(yōu)化分析參數(shù)相關(guān)手冊的基礎(chǔ)上確定參數(shù)關(guān)系然后創(chuàng)建的。2.1 引用設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)化建模1.數(shù)據(jù)：運輸帶線速度v = 1.40 （m/s） 運輸帶牽引力F = 1700 （N） 驅(qū)動滾筒直徑D = 220 （mm）2.工作條件：使用期10年，雙班制工作，單向傳動；載荷有輕微振動；運送煤、鹽、砂、礦石等松散物品。2.2 電動機(jī)的選擇1、電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇：按已知的工作要求和 條件，選用 Y系列三相異步電動機(jī)。2、確定電動機(jī)的功率：（1）傳動裝置的總效率：總=帶×2軸承×齒輪×聯(lián)軸器×滾筒=0.96×0.

21、992×0.97×0.99×0.95=0.86（2）電機(jī)所需的工作功率：Pd=FV/1000總=1700×1.4/1000×0.86 =2.76KW3、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速：滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速：Nw=60×1000V/D=60×1000×1.4/×220=121.5r/min根據(jù)推薦的合理傳動比范圍，取V帶傳動比Iv=24，單級圓柱齒輪傳動比范圍Ic=35，則合理總傳動比i的范圍為i=620，故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=i×nw=（620）×121.5=7292430r/min符合這一范圍的

22、同步轉(zhuǎn)速有960 r/min和1420r/min。由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計附錄查出有三種適用的電動機(jī)型號、如下表表2-1 電動機(jī)的參數(shù)方案電動機(jī)型號額定功 率電動機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）傳動裝置的傳動比帶齒輪同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y132s-6310009607.9332Y100L2-431500142011.6833.89綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，比較兩種方案可知：方案1因電動機(jī)轉(zhuǎn)速低，傳動裝置尺寸較大，價格較高。方案2適中。故選擇電動機(jī)型號Y100L2-4。4、確定電動機(jī)型號根據(jù)以上選用的電動機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機(jī)型號為Y100L2-4。電動

23、機(jī)主要外形和安裝尺寸圖2-1 電動機(jī)的外形及安裝尺寸表2-2電動機(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 A×B地腳螺栓孔直徑 K軸 伸 尺 寸D×E裝鍵部位尺寸 F×GD100380×2823×245160×1401228×608×41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 計算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比：i總=n電動/n筒=1420/121.5=11.682、分配各級傳動比（1） 取i帶=3（2） 因為i總=i

24、齒×i 帶 所以i齒=i總/i帶=11.68/3=3.892.4運動參數(shù)及動力參數(shù)計算1、計算各軸轉(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、 計算各軸的功率（KW） PI=Pd×帶=2.76×0.96=2.64KW PII=PI×軸承×齒輪=2.64×0.99×0.97=2.53KW3、 計算各軸轉(zhuǎn)矩 Td=9.55Pd/nm=9550×

25、2.76/1420=18.56N?m TI=9.55p2入/n1 =9550x2.64/473.33=53.26N/m TII =9.55p2入/n2=9550x2.53/121.67=198.58N/m2.5 皮帶輪傳動的設(shè)計計算1、選擇普通V帶截型由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P158表8-10得：kA=1.2 P=2.76KWPC=KAP=1.2×2.76=3.3KW據(jù)PC=3.3KW和n1=473.33r/min由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P145 表8-1得：選用A型V帶2、確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗算帶速由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P153表8-6，取dd1=95mm>dmin=75dd2=i帶dd1(1-)=3

26、×95×(1-0.02)=279.30 mm由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P153表8-6，取dd2=280帶速V：V=dd1n1/60×1000=×95×1420/60×1000 =7.06m/s在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適。d0dHL3、確定帶長和中心距初定中心距a0=500mmLd=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0=2×500+3.14(95+280)+(280-95)2/4×450=1605.8mm根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P146 表8-2選取相近的Ld=1600mm確定中心距aa0+(Ld-Ld0)

27、/2=500+(1600-1605.8)/2=497mm4、驗算小帶輪包角1=1800-57.30 ×(dd2-dd1)/a=1800-57.30×(280-95)/497=158.670>1200（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)計基礎(chǔ)P153表8-6得 P1=1.4KWi1時單根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) ×0.94×0.99=2.26 (取3根)帶輪的示

28、意圖如下：6、計算軸上壓力由機(jī)械設(shè)計基礎(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)=2×3×134.3sin(158.67o/2)=791.9N2.6 齒輪傳動的設(shè)計計算1、選擇齒輪材料與熱處理：所設(shè)計齒輪傳動屬于閉式傳動，通常齒輪采用軟齒面。查閱機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P190 表10-2，選用價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

29、也為45鋼，正火處理，硬度為215HBS；精度等級：運輸機(jī)是一般機(jī)器，速度不高，故選8級精度。2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計由d1 (6712×kT1(u+1)/duH2)1/3確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比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=9.55×106×P1/n1=9.55×106×2.61/473.33=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)計基礎(chǔ)P305表14-7查得：Hl

30、im1=610Mpa Hlim2=500Mpa接觸疲勞壽命系數(shù)Zn：按一年300個工作日，每天16h計算，由公式N=60njtn 計算:N1=60×473.33×10×300×18=1.36x109N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4×108查機(jī)械設(shè)計基礎(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=Hlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa故得：d1 (6712×kT1

31、(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=2.5×20mm=50mm d2=mZ2=2.5×78mm=195mm齒寬：b=dd1=1.1×50mm=55mm取b2=55mm b1=60mm7、復(fù)合齒形因數(shù)YFs 由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P202表10-7得：YFS1=4.35,YFS2=3.958、許用彎曲應(yīng)力bb根據(jù)復(fù)合齒形因數(shù)P116：bb= bblim

32、YN/SFmin由機(jī)械設(shè)計基礎(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計算得彎曲疲勞許用應(yīng)力為bb1=bblim1 YN1/SFmin=490×1/1=490Mpabb2= bblim2 YN2/SFmin =410×1/1=410Mpa校核計算bb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa< bb1bb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa&l

33、t; bb2故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠9、計算齒輪傳動的中心矩aa=(d1+d2)/2= (50+195)/2=122.5mm10、計算齒輪的圓周速度V計算圓周速度：V=n1d1/60×1000=3.14×473.33×50/60×1000=1.23m/s因為V6m/s，故取8級精度合適2.7軸的設(shè)計計算 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、從動軸設(shè)計（1）、選擇軸的材料 確定許用應(yīng)力 選軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)圖1

34、0-1可知： b=650Mpa,s=360Mpa,查機(jī)械設(shè)計基礎(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）、齒輪上作用力的計算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.5

35、3/121.67=198582 N*mm 齒輪作用力： 圓周力：Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N 徑向力：Fr=Fttan200=2036×tan200=741N（4）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時，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)計課程設(shè)計表17-2可得聯(lián)軸器的規(guī)格為35×82聯(lián)軸器.、確定軸上零件的位置與固定方式單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯(lián)軸器，齒輪靠油環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒

36、實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位，聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實現(xiàn)軸向定位和周向定位、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,還應(yīng)滿足右側(cè)軸承的安裝要求,根據(jù)選定軸承型號確定.右端軸承型號與左端軸承相同,取d6=45mm. 、選擇軸承型

37、號.由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表12-3初選深溝球軸承,代號為6209,查手冊可得:軸承寬度B=19,安裝尺寸D=52,故軸環(huán)直徑d5=52mm. 、確定軸各段直徑和長度 段：d1=35mm 長度取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。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應(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，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長：L2=（2+20+19+55）=96mmIII段直徑d3=45mmL3=L1-L=50-

38、2=48mm段直徑d4=50mm長度與右面的套筒相同，即L4=20mm段直徑d5=52mm. 長度L5=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=96mm按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計算求分度圓直徑：已知d1=195mm求轉(zhuǎn)矩：已知T2=198.58N*m求圓周力：FtFt=2T2/d2=2×198.58/195=2.03N求徑向力FrFr=Ft/tan=2.03×tan200=0.741N因為該軸兩軸承對稱，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由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C

39、在垂直面彎矩為MC1=FAyL/2=0.37×96÷2=17.76N*m截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=1.01×96÷2=48.48N*m(5)算出和彎矩MC=(MC12+MC22)1/2=（17.762+48.482)1/2=51.63N*m(6)計算轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩：T=9.55×（P2/n2）×106=198.58N*m(7)計算當(dāng)量彎矩轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動循環(huán)變化，取=0.2，截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec=MC2+(T)21/2=51.632+(0.2×198.58)21/2=65.13N*m(8)校核危險截

40、面C的強(qiáng)度由e=65.13/0.1d33=65.13x1000/0.1×453=7.14MPa< -1b=60MPa所以該軸強(qiáng)度足夠。2、主動軸的設(shè)計 (1)、選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 選軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)圖10-1可知： b=650Mpa,s=360Mpa,查機(jī)械設(shè)計基礎(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)計基礎(chǔ)P289表14-2可得，45鋼取C=118則

41、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) 齒輪上作用力的計算 齒輪所受的轉(zhuǎn)矩:T=9.55×106P/n=9.55×106×2.64/473.33=53265 N 齒輪作用力： 圓周力：Ft=2T/d=2×53265/50N=2130N 徑向力：Fr=Fttan200=2130×tan200=775N 確定軸上零件的位置與固定方式 單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊。齒輪靠油環(huán)和套筒實現(xiàn) 軸向定位和固定 ，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定，

42、兩端軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位， (4) 確定軸的各段直徑和長度 初選用6206深溝球軸承，其內(nèi)徑為30mm,寬度為16mm.?？紤]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，則取套筒長為20mm，則該段長36mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。彎扭復(fù)合強(qiáng)度計算求分度圓直徑：已知d2=50mm求轉(zhuǎn)矩：已知T=53.26N*m求圓周力Ft： Ft=2T3/d2=2×53.26/50=2.13N求徑向力Fr Fr=Ft/tan=2.13×0.36379=0.76N因為兩軸承對稱說以LA=LB=50mm求支反力FAX

43、、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=0.38×100/2=19N/m截面C在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=1.065×100/2=52.5N/m計算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2=（192+52.52）1/2=55.83N/m計算當(dāng)量彎矩：根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)得=0.4Mec=MC2+(T)21/2=55.832+(0.4×53.26)21/2=59.74N*m校核危險截面C的強(qiáng)度由式（10-3）e=Mec/（0.1d3

44、）=59.74x1000/(0.1×303)=22.12Mpa<-1b=60Mpa所以此軸強(qiáng)度足夠(5) 滾動軸承的選擇及校核計算 從動軸上的軸承的選擇校核計算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命L'h=10×300×16=48000h 由初選的軸承的型號為: 6209, 查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計P200可知:d=45mm,外徑D=85mm,寬度B=19mm,基本額定動載荷C=31.5KN, 基本靜載荷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)計基礎(chǔ)表12-9得軸承內(nèi)

45、部軸向力FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1083=682N 因為FS1+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)計基礎(chǔ)表12-9得e=0.68FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1y1=0 y2=0計算當(dāng)量載荷P1、P2根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表12-11取f P=1.5P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×1083+0

46、)=1624NP2=fp(x2FR1+y2FA2)= 1.5×(1×1083+0)=1624N軸承壽命計算因為P1=P2 故取P=1624N說以深溝球軸承=3根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計得6209型的Cr=31500N則LH=106(ftCr/P)/60n=106(1×31500/1624)3/60X121.67=998953h>48000h 所以預(yù)期壽命足夠 主動軸上的軸承選擇校核計算由初選的軸承的型號為:6206 查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計P200可知:d=30mm,外徑D=62mm,寬度B=16mm,基本額定動載荷C=19.5KN,基本靜載荷CO=111.5KN,查機(jī)

47、械設(shè)計基礎(chǔ)P200可知極限轉(zhuǎn)速13000r/min根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命 L'h=10×300×16=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 因為FS1+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=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)

48、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表12-9得e=0.68FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1y1=0 y2=0計算當(dāng)量載荷P1、P2根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表12-11取f P=1.5則P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×1129+0)=1693.5NP2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×1129+0)= 1693.5N軸承壽命計算因為P1=P2 故取P=1693.5N所以深溝球軸承=3根據(jù)手冊得6206型的Cr=19500N則LH=106(ftCr/P)/60n=106(1×19500/1693.5)3/6

49、0X473.33=53713h>48000h 所以預(yù)期壽命足夠2.8 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算1根據(jù)軸徑的尺寸，由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P300高速軸(主動軸)與V帶輪聯(lián)接的鍵為：鍵8×36 GB1096-79大齒輪與軸連接的鍵為：鍵 14×45 GB1096-79軸與聯(lián)軸器的鍵為：鍵10×40 GB1096-792鍵的強(qiáng)度校核 大齒輪與軸上的鍵 ：鍵14×45 GB1096-79b×h=14×9,L=45,則Ls=L-b=31mm圓周力：Fr=2TII/d=2×198580/50=7943.2N擠壓強(qiáng)度： =56.93<1

50、25150MPa=p因此擠壓強(qiáng)度足夠剪切強(qiáng)度： =36.60<120MPa因此剪切強(qiáng)度足夠鍵8×36 GB1096-79和鍵10×40 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)計計算1、減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾），采用M18×1.5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M18×1.5根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表5.3選擇適當(dāng)型號：起蓋螺釘型號：GB/T5780 M18×30,材料Q235高速軸軸承蓋上的螺釘：GB5783

51、86 M8X12,材料Q235低速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M8×20,材料Q235螺栓：GB578286 M14×100，材料Q235箱體的主要尺寸：(1)箱座壁厚z=0.025a+1=0.025×122.5+1=4.0625取z=8(2) 箱蓋壁厚z1=0.02a+1=0.02×122.5+1= 3.45 取z1=8(3)箱蓋凸緣厚度b1=1.5z1=1.5×8=12(4)箱座凸緣厚度b=1.5z=1.5×8=12(5)箱座底凸緣厚度b2=2.5z=2.5×8=20(6)地腳螺釘直徑df =0.036a+12=

52、0.036×122.5+12=16.41(取18)(7)地腳螺釘數(shù)目n=4 (因為a<250) (8)軸承旁連接螺栓直徑d1= 0.75df =0.75×18= 13.5(取14)(9)蓋與座連接螺栓直徑 d2=(0.5-0.6)df =0.55×18=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=0.4×18=7.2(取8) (12)檢查孔蓋螺釘d4=(0.3-0.4)df=0.3×18=5.4 (取6)(13)定位銷直徑d=(0.7-0.8)d2=0.8×10

53、=8(14)至外箱壁距離C1(15) Df.d2至外箱壁距離C2(16)凸臺高度：根據(jù)低速級軸承座外徑確定，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第三章 一級圓柱齒輪減速器三維模型的創(chuàng)建一級圓柱齒輪減速器的三維模型的建立，是基于前邊對減速器參數(shù)的計算基礎(chǔ)上建立起來的，沒有前邊的參數(shù)化

54、計算就無法進(jìn)行后續(xù)的建模，以及運動仿真。一級圓柱減速器三維零件的建立過程如下：3.1 漸開線直齒圓柱齒輪的三維模型的創(chuàng)建根據(jù)前邊計算出的漸開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線，再利用拉伸、投影、旋轉(zhuǎn)、掃描、陣列等方法完成漸開線直齒圓柱齒輪模型的創(chuàng)建如下圖所示：a) b)圖3-1 漸開線直齒圓柱齒輪的創(chuàng)建a) 齒輪輪廓及漸開線創(chuàng)建草圖 b) 齒輪三維實體模型另一個齒輪的三維建模設(shè)計及創(chuàng)建過程如這一個一樣不再貼出。3.2 軸的三維模型的創(chuàng)建不論是從動軸還是輸出軸，在Pro/E中的創(chuàng)建過程是一樣的，在Pro/E

55、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)動的方法確定各個段軸向尺寸的大小，形成各種軸的結(jié)構(gòu)草圖，然后通過旋轉(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)行實體三維模型的創(chuàng)建，箱體模型的創(chuàng)建需要綜合運用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)建過程需要先繪制草繪平面,

56、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)特征倒圓角,創(chuàng)建箱體裝配凸緣,建立抽殼特征,選取箱體的實體面移除曲面,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)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)的三維實體圖3.5 小軸承的創(chuàng)建利用前邊參數(shù)化的計算數(shù)據(jù)，得出小齒輪的參數(shù)，

57、利用Pro/E再利用拉伸、投影、旋轉(zhuǎn)、掃描、陣列等方法完成小軸承三維模型的創(chuàng)建。圖3.5軸承的三維實體圖3.6 其他零件的創(chuàng)建根據(jù)上述的計算過程，利用Pro/E對其他零件的創(chuàng)建的過程可以用上述的方法進(jìn)行創(chuàng)建。螺栓、螺母、滾動軸承等標(biāo)準(zhǔn)件可以利用Pro/E直接做出來，可以下載最新的Pro/E標(biāo)準(zhǔn)庫零件，做好Pro/E標(biāo)準(zhǔn)庫，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。說以剩余的零件不在一一列舉創(chuàng)建的過程。3.7 對一級齒輪減速的三維模型進(jìn)行虛擬的裝配一級齒輪減速器的三維模型虛擬裝配是將前面所創(chuàng)建好的各個零件模型進(jìn)行組裝在一起。可以通過“插入”、“原件”、“裝配”指令進(jìn)行元件的裝配，也可以直接單擊右鍵“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，最終完成對一級齒輪減速器的三維模型的裝配。為