基于Solidworks的減速器的虛擬設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計

1、基于Solidworks的減速器的虛擬設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計 第一章 引言.1 1.4各個章節(jié)的安排.4 2.1傳動方案的選定.5 2.8減速器箱體、箱蓋及附件的設(shè)計計算.22 3.1 SolidWorks軟件介紹.25 3. 1.2對箱體、箱蓋的三維建模30 3. 1.3對軸承的三維建模.37 3.1.4對端蓋、油標尺、觀察蓋及通氣器的三維建模.39 第四章 減速器的裝配和仿真42 4.1.2小齒輪軸的裝配.42 4.1.5箱蓋、端蓋、觀察蓋等的裝配44 4.1.7銷、螺栓、起蓋螺釘?shù)难b配46運動仿真.49 畢業(yè)設(shè)計(論文)原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾:所呈交的畢業(yè)設(shè)計(論文)

2、,是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知,除文中特別加以標注和致謝的地方外,不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果,也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過奉獻的個人或集體,均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作 者 簽 名: 日 期: 指導(dǎo)教師簽名: 日 期: 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(論文)的規(guī)定,即:按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(論文)的印刷本和電子版本;學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(論文)的印刷本和電子版,并提供目錄檢索與閱覽效勞;學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文

3、;在不以贏利為目的前提下,學(xué)?？梢怨颊撐牡木植炕蛉績?nèi)容。作者簽名: 日 期: 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明:所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要奉獻的個人和集體,均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承當(dāng)。 作者簽名: 日期:年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定,同意學(xué)校保存并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版,允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的

4、全部或局部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名:日期:年 月 日 導(dǎo)師簽名:日期:年 月 日指導(dǎo)教師評閱書 指導(dǎo)教師評價: 一、撰寫(設(shè)計)過程 1、學(xué)生在論文(設(shè)計)過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 優(yōu) 良 中 及格 不及格 4、研究方法的科學(xué)性;技術(shù)線路的可行性;設(shè)計方案的合理性 優(yōu) 良 中 及格 不及格 5、完成畢業(yè)論文(設(shè)計)期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格

5、 二、論文(設(shè)計)質(zhì)量 1、論文(設(shè)計)的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫標準? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的論文(設(shè)計)任務(wù)(包括裝訂及附件)? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 三、論文(設(shè)計)水平 1、論文(設(shè)計)的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、論文的觀念是否有新意?設(shè)計是否有創(chuàng)意? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、論文(設(shè)計說明書)所表達的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格 建議成績: 優(yōu) 良 中 及格 不及格 (在所選等級前的內(nèi)畫“) 指導(dǎo)教師: (簽名)單位: (蓋章) 年月日 評閱教師評閱書 評閱教師評價: 一、論文(設(shè)計)質(zhì)量 1、論文(設(shè)計)的整

6、體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫標準? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的論文(設(shè)計)任務(wù)(包括裝訂及附件)? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 二、論文(設(shè)計)水平 1、論文(設(shè)計)的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、論文的觀念是否有新意?設(shè)計是否有創(chuàng)意? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、論文(設(shè)計說明書)所表達的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格 建議成績: 優(yōu) 良 中 及格 不及格 (在所選等級前的內(nèi)畫“) 評閱教師:(簽名) 單位: (蓋章) 年月日 教研室(或辯論小組)及教學(xué)系意見 教研室(或辯論小組)評價: 一、辯論過程 1、畢業(yè)論文(設(shè)計)的根本要點和見解的表達

7、情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、對辯論問題的反響、理解、表達情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、學(xué)生辯論過程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格 不及格 二、論文(設(shè)計)質(zhì)量 1、論文(設(shè)計)的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫標準? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的論文(設(shè)計)任務(wù)(包括裝訂及附件)? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 三、論文(設(shè)計)水平 1、論文(設(shè)計)的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、論文的觀念是否有新意?設(shè)計是否有創(chuàng)意? 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、論文(設(shè)計說明書)所表達的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格 評定成績: 優(yōu) 良 中 及格 不及

8、格 (在所選等級前的內(nèi)畫“) 教研室主任(或辯論小組組長):(簽名) 年月日 教學(xué)系意見: 系主任:(簽名) 年月日第一章 引言 減速器原理減速器是指原動機與工作機之間獨立封閉式傳動裝置。此外,減速器也是一種動力傳達機構(gòu),利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器,將馬達的問轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù),并得到較大轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。降速同時提高輸出扭矩,扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比,但要注意不能超出減速器額定扭矩。 減速器的作用減速器的作用就是減速增矩,這個功能完全靠齒輪與齒輪之間的嚙合完成,比擬容易理解。 減速器的種類很多,按照傳動類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星減速器以及它們互相組合起來的減速器;按照傳動的級數(shù)可分

9、為單級和多級減速器;按照齒輪形狀可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;按照傳動的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。 1蝸輪蝸桿減速器的土要特點是具有反向自鎖功能,可以有較大的減速比,輸人軸和輸出軸不在同一軸線上,也不在同一平面上。但是一般體積較大,傳動效率不高,精度不高。 2諧波減速器的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的,體積不大、精度很高,但缺點是柔輪壽命有限、不耐沖擊,剛性與金屬件相比擬差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。 3行星齒輪減速器行星減速器一般用于在有限的空間里需要較高的轉(zhuǎn)矩時,即小體積大轉(zhuǎn)矩,而且它的可靠性和壽命都比正齒輪減速器要好。 4

10、展開式兩級圓柱齒輪減速器展開式兩級圓柱齒輪減速器是兩級減速器中最簡單、應(yīng)用最廣泛的一種。 5兩級圓錐-圓柱齒輪減速器單級圓錐齒輪減速器及兩級圓錐-圓柱齒輪減速器用于需要輸人軸與輸出軸成90D配置的傳動中。 6同軸式兩級圓柱減速器同軸式兩級圓柱減速器的徑向尺寸緊湊,但徑向尺寸較大。 減速器的種類繁多,如今應(yīng)用于各個領(lǐng)域,總體的開展趨勢如下: 高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒,承載能力提高4倍以上,體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。 積木式組合設(shè)計。根本參數(shù)采用優(yōu)先數(shù),尺寸規(guī)格整齊,零件通用性和互換性強,系列容易擴充和把戲翻新,利于組織批量生產(chǎn)和降低本錢。 型式多樣化,變型設(shè)

11、計多。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式,增添了空心軸懸掛式、浮動支承底座、電動機與減速器一體式聯(lián)接,多方位安裝面等不同型式,擴大使用范圍。 齒輪減速器應(yīng)用范圍廣泛,例如,內(nèi)平動齒輪傳動與定軸齒輪傳動和行星齒輪傳動相比具有許多優(yōu)點,能夠適用于機械、冶金、礦山、建筑、輕工、國防等眾多領(lǐng)域的大功率、大傳動比場合,能夠完全取代這些領(lǐng)域中的圓柱齒輪傳動和蝸輪蝸桿傳動,因此,內(nèi)平動齒輪減速器有廣泛的應(yīng)用前景。 計算機輔助設(shè)計(CAD short for Computer Assisted Design)始于五十年代末期,至今已經(jīng)有四十年的歷史。從七十年代以來,CAD產(chǎn)品逐漸成熟,紛紛作為商品進入市場。由于

12、CAD在產(chǎn)品設(shè)計以及工業(yè)與產(chǎn)品的競爭中起越來越重要的作為,因而是目前計算機應(yīng)用中最活潑的領(lǐng)域。 CAD技術(shù)的開展與應(yīng)用已經(jīng)使設(shè)計過程發(fā)生了革命性的變化,它為設(shè)計者提供了更有效的分析、優(yōu)化、仿真以及繪圖手段,成倍地提高了設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。目前,CAD技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機械、電子、航空航天、建筑、造船、輕工、紡織等部門的工業(yè)設(shè)計與產(chǎn)品設(shè)計中,從中機械、造船、輕工、紡織等部門的工業(yè)設(shè)計與產(chǎn)品設(shè)計中,其中機械、造船、汽車等行業(yè) CAD普及率為 20%,電子行業(yè) CAD普及率為 80%,并取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟效率。 CAD技術(shù)作為產(chǎn)品開展和設(shè)計的重要手段已在機械工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。在美國、日本及

13、歐洲等興旺國家中、機械 CAD技術(shù)主要是把人們從丁字尺中解放出來,同時也可利用 CAD技術(shù)解決眾多繁瑣的設(shè)計和分析計算。因而機械CAD系統(tǒng)已逐漸成為圖形系統(tǒng)為根底,以數(shù)據(jù)庫為核心,以工具系統(tǒng)為支撐和以計算機為應(yīng)用的集成化系統(tǒng)。同興旺國家相比我國的 CAD技術(shù)起步較晚,70年代末期和 80年代初期,在 CAD/CAM方面才有了較大的開展。但作為一個開展中國家,我國的機械設(shè)計水平和質(zhì)量遠遠趕不上西方興旺國家,大多數(shù)工廠還停留在手工計算和手工繪圖工作,使設(shè)計人員不能投入到創(chuàng)造性工作的集成化的機械CAD系統(tǒng)。因此,通過引進小花國外先進的 CAD/CAM技術(shù),并且立足于國內(nèi)研究開發(fā)集成化的 CAD/CA

14、M系統(tǒng),將成為國內(nèi)機械行業(yè)推廣應(yīng)用 CAD/CAM技術(shù)的開展放向。 計算機輔助設(shè)計(CAD),利用計算機強大的計算功能和高效率的圖形處理能力,輔助設(shè)計人員進行工程和產(chǎn)品的設(shè)計與分析,以到達理想的目的或取得創(chuàng)新成果的技術(shù)。計算機輔助設(shè)計技術(shù)的開展與計算機軟硬件技術(shù)的開展與工程設(shè)計方法的革新密切相關(guān)。 計算機輔助設(shè)計是利用計算機的快速、準確、靈活的運算能力,以及它的邏輯判斷功能,幫助人們:在設(shè)計中少出錯誤;形成概念設(shè)計,進行分析和證明;進行思考,選擇最正確方案:進行創(chuàng)造性的活動。計算機圖形的輸入、生成、顯示、修改和輸出是計算機輔助設(shè)計中最突出的特點和最重要的功能。它極大地改變了設(shè)計工作的環(huán)境和方式

15、,設(shè)計者不僅可以用他們最熟悉的圖形方式表達設(shè)計思想,而且可以通過交互式圖形使用軟件和各種圖形輸入輸出設(shè)備,隨意地插入、刪除、移動、拼裝圖形,進行旋轉(zhuǎn)、裁剪、縮放、消除隱線等圖形處理。 CAD技術(shù)被越來越多的應(yīng)用到各類機械設(shè)計,見到成效。齒輪減速器也是CAD注重的對象之一,如此提高了設(shè)計的質(zhì)量和速度,降低了減速器的制造本錢,降低設(shè)計勞動,適合減速器的研究和更新設(shè)計。 畢業(yè)設(shè)計主要完成以虛擬設(shè)計中的特征建模技術(shù)為核心,以 SolidWorks為三維設(shè)計平臺,實現(xiàn)一級圓柱齒輪減速器的虛擬設(shè)計,并通過基于特征建模的虛擬設(shè)計和高效虛擬裝配實現(xiàn)減速器的虛擬仿真。 解決方案: (1)設(shè)計一級減速器,完成電動

16、機的選擇,傳動裝置運動學(xué)動力學(xué)計算,傳動零件計算、軸、軸承、鍵的校核計算,聯(lián)軸器選擇。 (2)SolidWorks軟件設(shè)計局部 .零件三維建模 軸的設(shè)計:利用插入中旋轉(zhuǎn)命令設(shè)計軸,建立基準面。用切除拉伸銑出鍵槽,然后對軸倒圓角和倒角。 箱體設(shè)計:通過利用拉伸、抽殼、拉伸切除和鏡像的方法構(gòu)造箱體以及窺視窗,之后進行鉆孔。 齒輪設(shè)計:利用 geartrax自動生成齒輪對。 標準件設(shè)計:從 SolidWorks中的 toolbox中導(dǎo)入標準件。 非標準件設(shè)計:利用拉伸和拉伸切除命令構(gòu)造端蓋等。 、將各個模塊裝配,并檢查干預(yù)情況。利用配合關(guān)系約束裝配零件,之后進行干預(yù)檢查,修改尺寸或配合以消除干預(yù)。

17、、利用 Cosmosmotion實現(xiàn)齒輪的仿真,插入模擬馬達,選擇旋轉(zhuǎn)方向和速度,觀察齒輪的嚙合情況,最后導(dǎo)出齒輪運動的動畫。 為了符合設(shè)計流程,章節(jié)主要分為四局部:前言、機械設(shè)計、Solidworks建模、裝配和仿真、總結(jié)和展望。前言主要介紹計算機輔助設(shè)計,減速器的介紹,以及課題要求內(nèi)容。機械設(shè)計主要圍繞機械說明書,從設(shè)計要求到尺寸的計算,零件的選 定校核都包含在內(nèi)。SolidWorks建模:利用該軟件及插件對各個零件的建模方法步驟上介紹,詳述建模過程,并且插入各個零件三維圖。裝配和仿真:主要介紹裝配的過程,以及消除干預(yù),cosmosmotion軟件介紹,和運用插件運動仿真,直至最后出數(shù)據(jù)圖

18、和仿真動畫的過程。 第二章 減速器設(shè)計 設(shè)計帶式輸送機傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器,如圖 2.1。1.工作條件:使用年限 10年,工作為 1班制,載荷平穩(wěn),單向傳動,室內(nèi)工作。2.原始數(shù)據(jù):運輸帶曳引力 F1500N,運輸帶速度 v1.1m/s,滾筒直徑D220mm。 圖2.1 帶式輸送機傳動裝置簡圖 1.電動機類型選擇:Y系列三相異步電動機。 (1)傳動裝置總效率總, 式中,軸承 ?V帶輪效率,聯(lián)軸器 ?齒輪效率,滾筒 ?滾筒效率。2.電動機功率選擇: 式中,Pd?電動機所需工作效率.3.確定電動機轉(zhuǎn)速: 式中,n滾筒?滾筒轉(zhuǎn)速。 根據(jù)【1】P69 表2-5 中提供的合理的傳動比范圍,取V

19、 帶傳動比I24,一級圓柱齒輪傳動比Ic36,那么合理傳動比i624,故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為ndi*n滾筒5732292 r/min。 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min,1000r/min,1500r/min。 那么由【1】P171 表2.11 查出三種適合的電動機型號。表1.1 電動機選擇方案電動機型號額定功率電動機轉(zhuǎn)速1Y100L2-42.214302Y112M-62.29403Y132S-82.2710 綜合考慮電動機的轉(zhuǎn)速、價格等,2、3 方案的轉(zhuǎn)速低,價格較高,應(yīng)選取方案1。2.3 計算總傳動比及分配各級的傳動比 式中,i總?總傳動比,n電動機?電動機轉(zhuǎn)速。 齒輪傳動比i齒

20、輪,V 帶輪傳動比i帶,取i齒輪4,2.4 運動參數(shù)及動力參數(shù)計算2.5 傳動零件的設(shè)計計算2.5.1 皮帶輪傳動的設(shè)計計算1.確定計算功率 由【2】P137 表7-4 查得KA 1.2。 式中, Pca?計算功率。2.確定V 帶截型 根據(jù)PCA及N1查【2】P137 圖7-11 確定用Z 型帶。 (1)查【2】P138 表7-5 取小帶輪直徑dd175mm。1 (2)驗算帶速v 3計算大帶輪直徑dd2 查【2】表7-5 dd2280mm。 4實際傳動比 傳動比誤差 (1)初取中心距a0 (2)確定帶長Ld 式中, Ld0?初選帶長。 查【2】P127 表7-2 取Ld 1600mm。 (3)

21、計算實際中心距6.確定V 帶的根數(shù) 查【3】表14.1-13 Ka 0.91,查【3】表14.1-15 Kl1.16,查【3】表14.1-17b P10.35 P10.03。2.5.2 齒輪傳動的設(shè)計計算 設(shè)計的齒輪傳動是閉式傳動,通常采用軟齒面。 (1)小齒輪45 鋼調(diào)質(zhì),齒面平均硬度260HBS 。 (2)大齒輪45 鋼正火,齒面平均硬度200HBS 。精度等級:運輸機是一般機器,速度不高,應(yīng)選8 級精度,初選v 2m / s 。 (1)小齒輪齒數(shù)Z122,大齒輪齒數(shù)Z2i*Z188,齒輪傳動比u4。 (2)計算傳動誤差i 0%。 (3)查【2】P75 表5-13 取?d1(對稱布置)。

22、中,P ?軸功率。 (1)使用系數(shù)KA查【2】P66 表5-11 。KA 1 A (2)動載系數(shù) Kv 查【2】P66 圖5-10a Ka1.05。 (3)齒向載荷分布系數(shù) K 查【2】P68 圖5-13 取。K1.29 (4)齒間載荷分配系數(shù)Ka 查【2】P69 圖5-15 取Ka1.22。 (5)載荷系數(shù)K (1)求許用接觸應(yīng)力H 查【2】P76 圖5-23 取接觸疲勞極限H im1 700MPa,Him2 560MPa, 查【2】P77 表5-15 取平安系 S H im1 S H im21。 (2)彈性系數(shù) 查【2】P71 表5-12 取Z E 189.8。 (4) 重合度系數(shù)Z (5

23、) 所需小齒輪直徑d1 (6) 驗算圓周速度 (7)修正小齒輪直徑 查【2】P66 圖5-10(a) 取K v1.02 (1)確定模數(shù)m 查【2】P56 表5-3 取m 2mm。 (2)分度圓直徑 (3)中心距a (4)確定齒寬(4)確定齒寬b1 b2 (1)求許用彎曲應(yīng)力F 查【2】P79 圖5-26 取壽命系數(shù)YN1YN21, 查【2】P78 圖5-25 取彎曲疲勞極限 F lim1290MPa,F lim2 220MPa,查【2】P79 圖5-27 取尺寸系數(shù) YX1 YX2 1 , 查【2】P77 表5-15 取平安系數(shù)S F lim1 SF lim1 1.5。 (2)齒型系數(shù)Y Fa

24、1 Y Fa2 查【2】P73 圖5-21 取Y Fa12.75, Y Fa2 2.75。 (3)應(yīng)力修正系數(shù)Y Sa1,Y Sa2 , 查【2】P74 圖5-22 取,Y Sa1 1.57, Y Sa2 1.78. (4)重合度系數(shù)Y (5)校核齒根彎曲疲勞強度F 故彎曲強度足夠。2.6 軸的設(shè)計計算2.6.1 從動軸設(shè)計 軸的材料為45 鋼,調(diào)制處理,查【2】P165 表9-1。 抗拉強度極限b MPa,抗拉屈服極限s 650 MPa,彎曲疲勞極限b-1 b 60 MPa。 一級齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸,從結(jié)構(gòu)上考慮,輸出端軸徑應(yīng)最小,最小軸徑為。查【2】P170 表9-2 取C118。

25、考慮鍵槽影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標準,取d32mm。 式中,T ?齒輪作用力, Ft?圓周力, Fr?徑向力 (1)聯(lián)軸器的選擇 可采用彈性圓柱銷聯(lián)軸器,查【1】P130 表2-83,取型號為HL2 聯(lián)軸器:32X82GB5014-85。 (2)確定軸上零件的位置與固定方式 在一級減速器中,將齒輪置于箱體中央,軸承對稱分布,軸外伸端安裝聯(lián)軸器,齒輪靠軸肩和套筒實現(xiàn)軸向定位,靠平鍵以及過盈配合實現(xiàn)周向固定,軸靠軸承蓋實現(xiàn)軸向定位,聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過盈配合實現(xiàn)軸向和周向定位。 (3)確定各段軸的直徑 估算軸d 30mm作為外伸端直徑與聯(lián)軸器相配。聯(lián)軸器靠軸肩實現(xiàn)軸向1 d定位,第二段直徑取d 23

26、5mm, d 3 應(yīng)大于d 2,取d 340mm,為了便于齒輪裝卸和齒輪配合處軸徑d 4 應(yīng)大于d 3,取d 4 50mm。齒輪用套筒和軸肩定位,軸肩直徑d 5 60mm 。滿足另一側(cè)軸承的安裝要求,根據(jù)選定軸承的型號,設(shè)置階梯軸d6 45mm ,兩側(cè)軸承相同。 (4)選擇軸承型號 查【1】P111 表2-58 初選深溝球軸承,代號為6208,查得軸承寬度為B18mm,安裝尺寸為D40mm,那么d 7 40mm 。 (5)確定軸各段直徑和長度 段:d 1 32mm,長度為。L1 50mm 。 段:d 2 35mm,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,取L

27、2 60mm 。 段:d 3 40mm, L3 40mm 。 段:考慮齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小,L4 42mm。 段:d5 60mm,取L 5 10mm。 段:階梯軸段,考慮到箱體的距離,取L6 10mm 。 段:安裝軸承,初選6208,B18mm,那么L 7 18mm 。 算得軸承支撐跨距L120mm。 (6)按彎矩復(fù)合強度計算 1).求分度圓直徑:d2 176mm 2.求轉(zhuǎn)矩:Tw 175N ?M 3.求圓周力: 4.求徑向力: 5.繪制軸受力簡圖如圖2.2 a。 6.軸承支反力: 兩邊對稱,截面C 的彎矩對稱。 截面C 在垂直面彎矩為 截面C 在水平面的彎矩 7.繪垂直面彎矩圖如圖2.2

28、 b,水平面彎矩圖如圖2.2 c。 8.繪制合彎矩圖如圖2.2 d。 10.繪制當(dāng)量彎矩圖如圖2.2 f 。 取a 0.2, 截面C 處的當(dāng)量彎矩: 11).校核危險截面C 的強度 該軸強度足夠圖2.2 受力簡圖、彎矩圖等2.6.2 主動軸的設(shè)計 軸的材料為45 鋼,調(diào)制處理,查【2】P165 表9-1 b 650 MPa , s 360 MPa, -1 b 60MPa 。 一級齒輪減速器的高速軸,輸入軸與皮帶輪相連,從結(jié)構(gòu)上考慮,最小軸徑為查【2】P170 表9-2 取C118。 考慮鍵槽影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標準,取d 20mm 。3.齒輪作用力計算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩: 式中,T ?齒輪作用力

29、,Ft ?圓周力, Fr?徑向力 (1)確定軸上零件的位置與固定方式齒輪安置在箱體中央,軸承對稱布置在齒輪兩邊,兩端軸承靠套筒和軸肩實現(xiàn)軸向定位,軸通過兩端端蓋實現(xiàn)軸向定位。 (2)確定各段軸直徑 將d 20mm 作為外伸端直徑d主120mm,第二段取d主223mm , d主3d主2 ,該段為軸承內(nèi)徑,小齒輪右側(cè)設(shè)置階梯軸, d主436mm , d主530mm 5,第六段安裝軸承,那么與第三段直徑相同。 (3)選擇軸承型號查【1】P111 表2-58 初選深溝球軸承,代號為6205,查得軸承寬度為B15mm,安裝尺寸為D52mm,那么d 主3d主625mm 。 (4)確定軸各段直徑和長度。 段

30、:d主1 20mm,長度為L主150mm 。段:d主2 23mm ,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,取L主260mm 。 段:d 主225mm L主3 34mm。 段:小齒輪寬L主4 50mm 。 段:d主536mm,取。L主5 10mm。 段:階梯軸段,考慮到箱體的距離,取L主6 10mm 。 段:安裝軸承,初選6205,B15mm,那么L主715mm。 算得軸承支撐跨距L120mm。 5)按彎矩復(fù)合強度計算 1).求分度圓直徑:d 1 44mm 2).求圓周力:T 46.5 N ?m 3).求徑向力: 兩邊對稱,截面C 的彎矩對稱。 4.截面C

31、在垂直面彎矩為 5.截面C 在水平面的彎矩: 6.合彎矩: 該軸強度足夠2.6.3 滾動軸承的校核計算一、從動軸軸承 6208 查【1】P111 表2-58 初選深溝球軸承,查得軸承寬度為B18mm,安裝尺寸為D40mm,根本額定動載荷Cr 22.8KN ,根本靜載荷, C0 r 15.8KN極限轉(zhuǎn)速10000r/min。 :n w 95.5r min,兩軸承徑向反力: F R 1 F R 2 1058 N 軸承內(nèi)部軸向:任取一端為壓緊端。3.求系數(shù)x,y 查【2】P194 表10-4 取e 0.68。4.計算當(dāng)量載荷P 1、P2 查【2】P195 表10-5 傳動裝置取fp1.5。預(yù)期壽命足

32、夠。二、主動軸軸承L h103008 24000 h 6205 查【1】P111 表2-58 初選深溝球軸承,查得軸承寬度為B15mm,安裝尺寸為D52mm,根本額定動載荷C r 14.2KN ,根本靜載荷, C0 r 10.2 KN, 極限轉(zhuǎn)速14000r/min。 :n 382.4r min ,兩軸承徑向反力: 。 F R1 F R 2 1121 N 軸承內(nèi)部軸向力: 任取一端為壓緊端。 3.求系數(shù)x,y 查【2】P194 表10-4 取e 0.68。4.計算當(dāng)量載荷P 1、P2 查【2】P195 表10-5 傳動裝置取fp1.5。 預(yù)期壽命足夠2.7 鍵聯(lián)接的選擇和校核計算2.7.1 選

33、定鍵 查【1】P105 表2-54 取:1.高速軸和V 帶輪聯(lián)接鍵為:鍵8X28 GB1096-79,2.大齒輪與軸聯(lián)接的鍵為:鍵10X32 GB1096-79,3.軸與聯(lián)軸器的鍵為:鍵8X36GB1096-79。2.7.2 鍵的強度校核.大齒輪與軸上的鍵:10X32 GB1096-79。b h 108, L 32 mm, 那么L s L?b 32 ?10 22 mm 1.圓周力: 2.擠壓強度: 擠壓強度足夠。 3.剪切強度: 擠壓強度足夠,鍵10X32 GB1096-79 符合要求。.高速軸和V 帶輪聯(lián)接鍵為:鍵8X28 GB1096-79。b h 87, L 28 mm, 那么L s L

34、 ?b28?10 18 mm 。 1).圓周力: 2.擠壓強度: 擠壓強度足夠。 3.剪切強度: 擠壓強度足夠,鍵8X28 GB1096-79 符合要求。.軸與聯(lián)軸器的鍵為:鍵8X36 GB1096-79。bh 87,L 36 mm,那么L s L? b 36 ?10 26mm。 1.圓周力: 2.擠壓強度: 擠壓強度足夠 3.剪切強度: 擠壓強度足夠,鍵8X36 GB1096-79 符合要求。2.8 減速器箱體、箱蓋及附件的設(shè)計計算 本文的一級圓柱齒輪減速器附件的使用如下: 通孔器:在室內(nèi)使用,選用通氣器,采用M121.25油面指示器。 油標尺:M12。 起吊裝置:采用箱蓋吊耳、箱座吊耳。

35、放油螺塞:M 201.5。 查【1】P89 表2-37 選擇適當(dāng)型號: 起蓋螺釘型號:GB/T5780 M16X1.5X100,材料Q235。 高速軸軸承蓋螺釘:GB578386 M8X25,材料Q235。 低速軸軸承蓋螺釘:GB578386 M8X25,材料Q235。 螺栓:GB578386 M12X25,材料Q235。 觀察蓋螺釘:GB578386 M6X16,材料Q235。 箱體主要尺寸: (1)箱座壁厚 0.025a +1 0.025110 +1 3.75 mm(2-49) 取 8。 (2)箱蓋壁厚10.02a+10.02*110+13.2mm (2-50) 取1 8。 (3)箱蓋凸緣

36、厚度b1 1.51 1.58 12mm (2-51) (4)箱座凸緣厚度b 1.5 1.58 12 mm (5)箱座底凸緣厚度b2 2.5 2.5820 mm(2-52) (6)地腳螺釘直徑d f 0.036 a +12 0.036110 +12 15.96 mm (2-53) 取d f mm18 。 (7)落地螺釘數(shù)目n 4,因為a 250 mm。 (8)軸承旁連接螺栓直徑d 1 0.75 d f 0.7518 13.5mm (2-54) 取d1 14mm。 (9)蓋與座連接螺栓直徑d 2 0.5 ?0.6 df 0.55 18 9.9 mm(2-55) 取d2 10mm 。 (10)連接螺

37、栓d2的間距L150-200mm。 (11)軸承蓋螺釘直徑d3 0.40.5d f 0.4187.2 mm 2-56 取d 3 8mm 。18 5.4mm 2-57 取d 4 6mm 。 (13)定位銷直徑d 0.70.8 d 2 0.810 8 mm2-58 (14)齒輪定圓與內(nèi)壁間的距離:9.6mm。 (15)齒輪端面與內(nèi)箱壁間的距離:20mm。 (16)箱蓋,箱座肋厚:m1 8mm,m2 8mm。 2.9 潤滑與密封 采用浸油潤滑,由于是一級圓柱齒輪減速器,當(dāng)速度m 20m / s 時,浸油深度h 為一個齒高,但是不小于10mm,所以浸油高度為65mm。 開設(shè)油溝、飛濺潤滑。 齒輪和軸承

38、用同種潤滑油較為適宜,小型設(shè)備,選用GB443-89 全損耗系統(tǒng)用油L-AN15 潤滑油。 選用凸緣式端蓋易于調(diào)整,采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為GB894.1-86-25 軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。 2.10 設(shè)計小結(jié) 本章節(jié)完成了一級圓柱齒輪減速器的機械設(shè)計,對軸、齒輪、V 帶輪、聯(lián)軸器、鍵、螺釘?shù)鹊倪x擇,以及對軸、軸承、鍵等進行了校驗,整體滿足設(shè)計要求,符合設(shè)計標準。第三章 基于SolidWorks 的三維建模3.1 SolidWorks 軟件介紹 SolidWorks 軟件是由SolidWorks 公司開發(fā)的,SolidWo

39、rks 公司是一家專門從事開發(fā)三維機械設(shè)計軟件的高科技公司,從1993 年,PTC 公司與CV 公司成立SolidWorks 公司,并于1995 年推出該軟件,引起設(shè)計相關(guān)領(lǐng)域的一片驚嘆?，F(xiàn)在SolidWorks 最新版為2021 SP0 多國語言版, 本次畢業(yè)設(shè)計用的是SolidWorks2021 SP0 版本。 SolidWorks 軟件集三維建模、裝配、工程圖于一身,功能強大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新,使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD 解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計方案、減少設(shè)計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。具有零件建模、曲面建模、鈑金設(shè)計、有限元分析

40、、注塑分析、消費產(chǎn)品設(shè)計工具、模具設(shè)計工具、焊件設(shè)計工具和裝配設(shè)計等功能。 該軟件將各個專業(yè)領(lǐng)域的世界級頂尖產(chǎn)品連接到一起,具備全面的實體建模功能,可快速生成完整的工程圖紙,還可以進行模具制造及計算機輔助工程分析、虛擬裝配、動態(tài)仿真等一些其他CAD 軟件無法完成的工作。 該軟件本身集成了較多的插件,方便設(shè)計者利用,降低了設(shè)計勞動,本次畢業(yè)設(shè)計用到如下的插件:GearTrax 主要用于精確齒輪的自動設(shè)計和齒輪副的設(shè)計,通過指定齒輪類型、齒輪的模數(shù)和齒數(shù)、壓力角以及其它相關(guān)參數(shù),GearTrax 可以自動生成具有精確齒形的齒輪。 toolbox 提供了如iso、din 等多標準的標準件庫。利用標準

41、件庫,設(shè)計人員不需要對標準件進行建模,在裝配中直接采用拖動操作就可以在模型的相應(yīng)位置裝配指定類型、指定規(guī)格的標準件。 3.1.1 對齒輪、軸及小齒輪軸的三維建模、齒輪三維模型的形成 SolidWorks 的插件GearTrax 用以生成各種齒輪模型,如圖3.1。根據(jù)機械設(shè)計數(shù)據(jù),選擇直齒,輸入齒輪的模數(shù)m 2,大小齒輪齒數(shù)88和22,點擊齒面厚,鍵入大小齒輪的齒輪寬度b 50mm , 。分別點1 b 44mm 2 擊激活大小齒輪后,點擊完成,插件自動將成型的齒輪導(dǎo)入SolidWorks 中,從而完成齒輪建模,如圖3.2 和圖3.3。圖3.1 GearTrax2021 操作 圖3.3 大齒輪的大

42、體建模 圖3.3 大齒輪的大體建模得到了大齒輪的大體建模,然后修改大齒輪: 通過【拉伸切除】命令構(gòu)造輪轂直徑為50mm,鍵槽高、寬分別為5mm、10mm。如圖3.5。 修改大齒輪,按工程圖畫減重槽和減重孔,利用【拉伸切除】命令,先畫減重槽,深度為10mm,如圖3.6,利用基準面通過【鏡像】命令,畫出另一側(cè)。 通過【拉伸切除】命令打一個減重孔,孔徑為36mm,如圖3.7,【插入】-【參考幾何體】-【基準軸】命令,選擇圓心為基準軸,如圖3.8,通過【圓周陣列】命令,選擇基準軸和陣列的數(shù)目,完成多個減重孔成型如圖3.9。 通過【倒角】命令倒角,最后成型,如圖3.10。圖3.4 齒輪的工程圖 圖3.5

43、 加工輪轂和鍵糟 圖3.6 加工減重槽 圖3.7 加工減重孔 圖3.8 插入基準軸 圖3.9 減重孔圓周整列 圖3.10 大齒輪的三維建模、小齒輪軸的三維建模在中GearTrax 導(dǎo)入小齒輪的根底上,按照二維工程圖進行建模,如圖3.11。 依次用【拉伸】命令構(gòu)造小齒輪軸,完成小齒輪軸的大體建模,如圖3.12。 然后利用【插入】-【參考幾何體】-【基準面】命令,在小齒輪軸的外伸端建立基準平面1,如圖3.13,再在該基準平面上利用【拉伸切除】命令,按照高速軸和V 帶輪聯(lián)接鍵的尺寸:高速軸和V 帶輪聯(lián)接鍵為:鍵8X28 GB1096-79b h 87,L 28,繪制草圖,選擇切除厚度,完成鍵槽的成型

44、,如圖3.14。 利用【倒角】和【倒圓角】命令修改小齒輪軸,完成建模如圖3.15。圖3.11 小齒輪軸工程圖3.12 齒輪拉伸圖3.13 建立基準面1 圖3.14 拉伸鍵 圖3.15 小齒輪軸的三維建模、軸的三維建模 用【拉伸】命令,選擇任意基準平面,按照設(shè)計尺寸依次拉伸成型,如圖3.16。 通過【插入】-【參考幾何體】-【基準面】命令,在齒輪安裝段和外伸端建立兩個根底平面,如圖3.17,依次用【拉伸切除】命令切出大齒輪與軸的鍵槽和低速軸(如圖3.18)和聯(lián)軸器的聯(lián)接鍵鍵槽(如圖3.19)。 用【倒角】和【倒圓角】命令修改軸,完成建模,如圖3.20。圖3.16 軸的工程圖 圖3.17 軸的拉伸圖 3.18 建立兩個基準面 圖3.19 齒輪鍵拉伸 圖3.20 聯(lián)軸器的鍵拉伸圖3.21 軸的三維建模3.1.2 對箱體、箱蓋的三維建模、箱體三維建模 根據(jù)箱體的二維圖,如圖3.22,圖3.23,圖3.24,用【拉伸】命令,選擇任意基準面,構(gòu)造箱體大體立方體,如圖3.25 用【圓角】命令將立方體四個棱邊倒R20mm 的圓角。 利用【抽殼