基于Pro_E的減速器參數(shù)化設(shè)計-裝配及其運(yùn)動仿真【二級展開式圓柱斜齒輪減速器】【F=2000N V=1.3m-s D=210mm】【說明書+CAD+PROE+仿真】,二級展開式圓柱斜齒輪減速器,F=2000N V=1.3m-s D=210mm,說明書+CAD+PROE+仿真,基于Pro_E的減速器參數(shù)化設(shè)計-裝配及其運(yùn)動仿真【二級展開式圓柱斜齒輪減速器】【F=2000N,基于 基于Pro_E的減速器參數(shù)化設(shè)計、裝配 及其運(yùn)動仿真  摘 要 在迅猛發(fā)展的當(dāng)今社會，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的循環(huán)化，市場競爭白熾化，產(chǎn)品高速率的更新?lián)Q代，使得人們對高技術(shù)含量和高質(zhì)量設(shè)計制造的產(chǎn)品也有越來越多的期待，所以企業(yè)只有低成本高效率地研發(fā)新產(chǎn)品，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。目前各行各業(yè)的生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的傳動裝置——減速器的設(shè)計逐漸暴露出很多弊端，如設(shè)計花費(fèi)的時間太多，耗資較大，重復(fù)性的操作較多等。這些都限制了減速器的結(jié)構(gòu)和性能的發(fā)展，不能滿足企業(yè)生產(chǎn)的新需求。本文主要就是針對出現(xiàn)的以上問題，通過對常用的圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的闡釋，利用現(xiàn)代化的手段如特征建模、參數(shù)化技術(shù)等，來進(jìn)行減速器的三維參數(shù)化設(shè)計研究。作為各種 CAD 軟件核心技術(shù)的參數(shù)化技術(shù)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于當(dāng)今社會各行各業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計中，獲得的社會效益也是顯而易見的。 在該論文中，主要的研究內(nèi)容包括以下幾個方面: 1、對減速器的結(jié)構(gòu)特點及其各組成零部件的功能要求進(jìn)行了詳細(xì)分析，得出了減速器及其各零件的主要參數(shù)、一般參數(shù)以及參數(shù)之間的相互聯(lián)系。 2、通過 Pro/E 軟件建立了斜齒圓柱輪、直齒圓柱齒輪、齒輪軸、軸承、套筒、上箱體、下箱體等特征的參數(shù)化實體模型，設(shè)計者只需提供有關(guān)的參數(shù)，Pro/E 就能自動建立新的實體模型。 關(guān)鍵詞：圓柱齒輪，減速器，Pro/E，特征建模 ABSTRACT In the development of the current society, with the development of economic mode of circulation, the market competition of the incandescent, product the high rate of renewal and to make the people with high technology content and high quality design and manufacture products also have more and more looking forward to, so the enterprise only low cost high efficiency of research and development of new products, to the fierce market competition. At present people from all walks of life widely applied in production of transmission device--the design of the speed reducer gradually revealed some shortcomings, such as design cost so much of their time, cost is larger, repeatability of operation more, etc. These limits the speed reducer structure and performance of development, can not meet the new demands of enterprise production. This paper is mainly for the above problems appear, through to the common cylindrical gear reducer structure of comprehensive explanation, use of modern means such as characteristic modeling, parametric technology, etc, to reducer 3D parametric design research. As different kinds of CAD software core technology of parametric technology, has been widely used in today's society all walks of life in the design of the product, get social benefits is obvious. In this paper, the main research contents include the following aspects: （1）According to the general requirements of speed reducer design, structural features and reducer each composition parts of the function requirement on detailed analysis, it is concluded that the reducer and the main parameters of the parts, and the general parameters and the relationship between the parameters. (2) through the Pro/Engineer software established a helical wheel, spur gears, the gear axis, bearing, box, the case on the lower case, characteristics of the solid model parameter, designers need to offer the related parameters, Pro/Engineer can be set up new entity model. Keywords: cylindrical gears，reducer， Pro/Engineer，feature modeling.  目 錄 摘 要 2 ABSTRACT 3 第一章 緒論 6 1.1選題背景及意義 6 1.2減速器的研究現(xiàn)狀 6 第二章 傳動裝置的總體設(shè)計 8 2.1分析和確定傳動方案 8 2.2電動機(jī)的選擇 9 2.3 確定傳動裝置總傳動比和分配傳動比 10 2.4計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 10 1. 各軸的轉(zhuǎn)速 10 2.各軸的輸入功率 10 3.各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 11 第三章 減速器的齒輪設(shè)計 12 3.1高速級齒輪的設(shè)計 12 3.1.1齒輪材料及齒數(shù)初步確定 12 3.1.2按齒面強(qiáng)度設(shè)計 12 3.1.2按齒根強(qiáng)度設(shè)計 14 3.1.3幾何尺寸計算 16 3.2低速級齒輪的設(shè)計 16 3.2.1齒輪材料及齒數(shù)初步確定 16 3.2.2 按齒面強(qiáng)度設(shè)計 17 3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 19 3.2.4 幾何尺寸計算 20 3.3 滾動軸承和傳動軸的設(shè)計 21 3.3.1.輸出軸的設(shè)計 21 3.2.輸入軸的設(shè)計 23 3.3 軸的強(qiáng)度校核 25 3.4 鍵聯(lián)接設(shè)計 27 3.5箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 28 第四章 Pro/E 軟件介紹和減速器參數(shù)設(shè)計方法 31 4.1 Pro/E 軟件介紹 31 4.1.1 Pro/E 建模功能簡介 31 4.2減速器參數(shù)設(shè)計方法 32 4.2.1 參數(shù)化設(shè)計技術(shù)及總體思路 32 4.2.2 Pro/E 中參數(shù)化建模的方法 33 總 結(jié) 34 參考文獻(xiàn) 35 致 謝 36 第一章 緒論 1.1選題背景及意義 隨著社會的高速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨于模式化，生產(chǎn)制造趨于機(jī)械化，產(chǎn)品的更新?lián)Q代加快，機(jī)械設(shè)備優(yōu)化更新加速。而減速器在在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛，在原動機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的重要作用。其中斜齒輪減速機(jī)，是新穎減速傳動裝置在工業(yè)上得到了廣泛的運(yùn)用。 然而運(yùn)用廣泛的斜齒輪減速器的設(shè)計存在著花費(fèi)時間長，耗資較大的問題。一般手工繪制，程序復(fù)雜，耗時巨大，難于修改。運(yùn)用CAD等二維軟件能夠加快設(shè)計速度，可是一旦數(shù)據(jù)變化則要重頭再來，不利于優(yōu)化更新?，F(xiàn)在的二維軟件已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代工業(yè)的腳步，無法完成運(yùn)動仿真模擬等功能。 利用Pro/E軟件可以很好的解決這一問題，通過建立減速器的重要部件，可以通過修改其參數(shù)改變其模型尺寸形狀，快速模擬變化后的運(yùn)動規(guī)律。為減速器的設(shè)計提供了極大地便利，加快了設(shè)計的進(jìn)程。Pro/E軟件完成減速器的三維繪制后，可以利用其強(qiáng)大的功能快速的得到二維工程圖，有利于工件的加工制造。并且通過Pro/E軟件的三維運(yùn)動仿真，能夠把減速器的運(yùn)動規(guī)律逼真的展現(xiàn)出來，并且能夠進(jìn)行干涉檢測，這樣能讓設(shè)計者盡早的發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題的所在。這樣可以顯著縮短了設(shè)計工期，減少人力投入，降低了成本，有利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。 1.2減速器的研究現(xiàn)狀 減速器是國民生產(chǎn)各行各業(yè)中使用最為廣泛的設(shè)備之一，在各種機(jī)械設(shè)備尤其是交通運(yùn)輸工具上幾乎都有應(yīng)用。 世界上各主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家普遍對減速器的先進(jìn)設(shè)計與制造技術(shù)十分重視，技術(shù)水平也非常高，大量采用參數(shù)化、模塊化設(shè)計、系列化等設(shè)計方法，大大提高了減速器的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，生產(chǎn)出高性能、低噪聲、低成本、易生產(chǎn)的減速器，并引領(lǐng)著減速器技術(shù)的發(fā)展趨勢。 我國的減速器技術(shù)基本都是從前蘇聯(lián)技術(shù)的基礎(chǔ)上逐步形成的，在多年發(fā)展后，目前已經(jīng)形成較大規(guī)模，但技術(shù)發(fā)展水平相對落后，僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家 80 年代的水平。減速器設(shè)計的新技術(shù)在我過的普及率還比較低，減速器生產(chǎn)方式落后，生產(chǎn)周期長、成本高，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后與國際先進(jìn)水平。因此，減速器設(shè)計、制造等技術(shù)的改進(jìn)是我國目前急需解決的問題之一  第二章 傳動裝置的總體設(shè)計 2.1分析和確定傳動方案 機(jī)器一般由原動機(jī)、傳動裝置、工作機(jī)和控制系統(tǒng)四部分。如圖２－１所示的帶式運(yùn)輸機(jī)，其原動機(jī)為電動機(jī)，傳動裝置為二級展開式圓柱齒輪減速器，工作機(jī)為卷筒與輸送帶，各部件用聯(lián)軸器連接并安裝在機(jī)架上。傳動裝置在原動機(jī)與工作機(jī)之間傳遞運(yùn)動和動力，并改變運(yùn)動的形式、速度大小和轉(zhuǎn)矩大小。傳動裝置一般包括傳動件和支撐件兩部分。合理的傳動方案，要滿足工作機(jī)的性能要求，適應(yīng)工作條件。工作可靠。此外傳動裝置還應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方 便、成本低廉、傳動效率高和使用維護(hù)方便。 如圖2-1 所示帶式運(yùn)輸機(jī)傳動方案，已知輸送帶的有效拉力F=2000N，輸送帶線速度v=1.3m/s,卷筒直徑d=210mm,載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，工作環(huán)境有灰塵，電源為三相交流電，電壓380V。①選擇合適的電動機(jī)；②計算傳動裝置的總傳動比，并分配各級傳動比；③計算傳動裝置各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)。 圖2-1 傳動裝置簡圖 2.2電動機(jī)的選擇 （1）選擇電動機(jī)類型 按已知工作要求和條件選用臥式全封閉的Y系列鼠籠型三相異步交流電動機(jī)。 （2）確定電動機(jī)的功率 工作裝置所需功率的計算 式中，,，工作裝置的效率。代入上式得： 電動機(jī)的輸入功率的計算 式中，為電動機(jī)軸至卷筒軸的轉(zhuǎn)動裝置總效率。； 取滾動軸承效率，7級精度齒輪傳效率0.96，聯(lián)軸器的效率，傳動滾筒的效率則 故 電動機(jī)額定功率=（1～1.3）=3.218～4.183kw （3）確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒軸作為工作軸，其轉(zhuǎn)速為： 按表推薦的傳動比合理范圍，二級圓柱齒輪減速器傳動比i′Σ= 8～40可見電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為： 根據(jù)電動機(jī)類型、容量、轉(zhuǎn)速，由《機(jī)械設(shè)計——課程設(shè)計指導(dǎo)書》表10.2.1或有關(guān)于手冊，選定電動機(jī)型號為Y112M-4，選用同步轉(zhuǎn)速1500 r/min，額定功率4KW，轉(zhuǎn)速1440 r/min 將計算結(jié)果匯總表： 表2-1 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 電動機(jī)型號 額定功率/kw 滿載轉(zhuǎn)速/(r/min) Y112M-4 4 1440 2.2 2.2 2.3 確定傳動裝置總傳動比和分配傳動比 傳動裝置的總傳動比iΣ由電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主軸轉(zhuǎn)速nw確定，即 ｉΣ＝nm/ｎw = 1440/118.29=12.17 對展開式二級圓柱齒輪減速器，可取iⅠ=（1.3～1.5）iⅡ，為使兩極大齒輪直徑相近，取 iⅠ=1.4iⅡ 所以 iⅡ= iΣ/ iⅠ= 12.17/4 = 3.04 2.4計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 1. 各軸的轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸 nⅠ=　nm　= 1440r /min Ⅱ軸 nⅡ= nⅠ/iⅠ=1440 r/min/4= 360 r/min Ⅲ軸 nⅢ= nⅡ/iⅡ=360r/min/3.04 =118.42 r/min 卷筒軸 nw= nⅢ=118.42 r/min 2.各軸的輸入功率 Ⅰ軸 PⅠ= Pdη1=3.218KW×0.99=3.186KW Ⅱ軸 PⅡ= pⅠη2η3=3.186KW×0.98×0.97=3.028KW Ⅲ軸 PⅢ= pⅡη2η3=3.028KW×0.98×0.97=2.88KW 卷筒軸 P卷= pⅢη2η1=2.88KW×0.98×0.99=2.793KW 3.各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩Td為 Td=9.55×106Pd/nm=9.55×106×(3.218KW/1440r/min)=2.1341×104 N·mm 所以：Ⅰ軸 TⅠ= Tdη1=21341N·mm×0.99=2.1128×104 N·mm Ⅱ軸 TⅡ= TⅠη2η3 iⅠ=21128 N·mm×0.98×0.97×4=8.0337×104 N·mm Ⅲ軸 TⅢ= TⅡη2η3 iⅡ=8.0337×104 N·mm×0.98×0.97×3.04=2.32×105 N·mm 卷筒軸 T卷= TⅢη1η2=2.32×105 N·mm×0.98×0.99=2.25×105 N·mm 將計算結(jié)果匯總表： 表2-2 傳動裝置各軸的運(yùn)動和動力參數(shù) 軸名 功率P/kw 轉(zhuǎn)矩T/(N·mm) 轉(zhuǎn)速n/(r/min) 傳動比 效率 電機(jī)軸 3.218 2.1341×104 1440 1 0.99 I軸 3.186 2.1128×104 1440 4 0.98 II軸 3.028 8.0337×104 360 3.04 0.97 III軸 2.88 2.32×105 118.42 1 0.96 卷筒軸 2.793 2.25×105 118.42 第三章 減速器的齒輪設(shè)計 3.1高速級齒輪的設(shè)計 ，，， 3.1.1齒輪材料及齒數(shù)初步確定 材料：大小齒輪采用的材料為45號鋼，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)和表面淬火，硬度為，閉式傳動，由于起重機(jī)的小車運(yùn)行速度不高，則精度選為7級，初選材料螺旋角使用期15年，每年工作300天，每天16小時。 選用小齒輪齒數(shù) 得 3.1.2按齒面強(qiáng)度設(shè)計 ①試選。 ②小齒輪傳遞扭矩。 ③查《機(jī)械設(shè)計》表10.7 取齒寬系數(shù)。 ④查《機(jī)械設(shè)計》表10.6， 材料的彈性影響系數(shù)。 ⑤查《機(jī)械設(shè)計》圖10.30 選取區(qū)域系數(shù)。 ⑥查《機(jī)械設(shè)計》圖10.26 ⑦查《機(jī)械設(shè)計》圖10.21e得，大小齒輪。 ⑧應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （ ⑨查《機(jī)械設(shè)計》圖10.19 得接觸疲勞壽命系數(shù) ⑩計算疲勞許用應(yīng)力 取失效率為1%，安全系數(shù)S=1。 許用接觸應(yīng)力 ，取 計算 ① = ②計算圓周速度 ③計算齒寬及模數(shù) ④計算縱向重合度 ⑤計算載荷系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計》表10.2得 根據(jù)，7級精度，查《機(jī)械設(shè)計》圖10.8[5] 得動載系 查《機(jī)械設(shè)計》表10.4[5]得，7級精度 考慮齒輪為7級精度，取 查《機(jī)械設(shè)計》圖10.13 得 由于，查《機(jī)械設(shè)計》表10.3[5]得 ⑥= ⑦計算模數(shù) 3.1.2按齒根強(qiáng)度設(shè)計 ①計算載荷系數(shù) ②根據(jù)縱向重合度，查《機(jī)械設(shè)計》圖10.28查得螺旋角影響系數(shù) ③計算當(dāng)量齒數(shù) ④取齒形系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計》表10.5得 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10.5[5]查得 ⑤計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查《機(jī)械設(shè)計》圖10.20d得 查《機(jī)械設(shè)計》圖10.18得彎曲疲勞壽命系數(shù) ⑥取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 ⑦計算大小齒輪的 ，并加以比較。 小齒輪的數(shù)值大 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值，取分度圓直徑 。 取 3.1.3幾何尺寸計算 ①計算中心距 圓整取 ②按圓整后中心距修正螺旋角 角改變不多，故參數(shù)不必修正。 ③計算大小齒輪的分度圓直徑 ④計算齒寬 圓整后 3.2低速級齒輪的設(shè)計 3.2.1齒輪材料及齒數(shù)初步確定 ，，， 材料：大小齒輪采用的材料為45號鋼，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)和表面淬火，硬度為 閉式傳動，精度7級，初選材料螺旋角使用期15年，每年工作300天，每天16小時。 選用小齒輪齒數(shù) ，得，取 3.2.2 按齒面強(qiáng)度設(shè)計 參數(shù)查詢 ①試選載荷系數(shù)。 ②小齒輪傳遞扭矩。 ③查《機(jī)械設(shè)計》表10.7 取齒寬系數(shù)。 ④查《機(jī)械設(shè)計》表10.6 得材料的彈性影響系數(shù)。 ⑤查《機(jī)械設(shè)計》圖10.30 選取區(qū)域系數(shù)。 ⑥查《機(jī)械設(shè)計》圖10.26 得 ⑦查《機(jī)械設(shè)計》圖10.21e 得大小齒輪 ⑧應(yīng)用循環(huán)系數(shù) ⑨查《機(jī)械設(shè)計》圖10.19 得接觸疲勞壽命系數(shù) ⑩計算疲勞許用應(yīng)力 取失效率為1%，安全系數(shù)S=1 許用接觸應(yīng)力 ，取 計算 ① ②計算圓周速度 ③計算齒寬及模數(shù) ④計算載荷系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計》表10.2 得 根據(jù)V=0.678m/s，7級精度，查《機(jī)械設(shè)計》圖10.8 得動載系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計》表10.4得，7級精度 考慮齒輪為7級精度，取 查《機(jī)械設(shè)計》圖10.13 得 由于 ，查《機(jī)械設(shè)計》表10.3 得 ⑤計算縱向重合度 ⑥ ⑦計算模數(shù) 3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 ①計算載荷系數(shù) ②根據(jù)縱向重合度，查《機(jī)械設(shè)計》圖10.28 得螺旋角影響系數(shù) ③計算當(dāng)量齒數(shù) ④查取齒形系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計》表10.5查得 查取應(yīng)力校正系數(shù)《機(jī)械設(shè)計》表10.5查得 ⑤計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查《機(jī)械設(shè)計》圖10.20e 得 查《機(jī)械設(shè)計》圖10.18 得彎曲疲勞壽命系數(shù) ⑥取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 ⑦計算大小齒輪的 ，并加以比較。 小齒輪的數(shù)值大 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值，取分度圓直徑 。 取 取 3.2.4 幾何尺寸計算 取 ②按圓整后中心距修正螺旋角 角改變不多，故參數(shù)不必修正。 ③計算大小齒輪的分度圓直徑 ④計算齒寬 圓整后 3.3 滾動軸承和傳動軸的設(shè)計 3.3.1.輸出軸的設(shè)計 Ⅰ.輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由上可知，， Ⅱ.初步確定軸的最小直徑 材料為45鋼，正火處理。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》表11.3，取，于是 ， 由于鍵槽影響，故取 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(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(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查《機(jī)械設(shè)計》表10.1，取，則： 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查《機(jī)械設(shè)計——課程設(shè)計手冊》P188頁，選用GY7型聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 400N.m 。半聯(lián)軸器的孔徑 ，故取，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度82mm 圖3-1 軸 III.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1).根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1).為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑；左端用端蓋定位?，F(xiàn)取。 2).初步選擇滾動軸承。由于是斜齒輪，工作時有軸向力，按照工作要求并根據(jù)，查《機(jī)械設(shè)計——課程設(shè)計手冊》P203頁表7.3.1選取角接觸球軸承7208AC，其尺寸為，故。取, 3).取安裝齒輪處的軸端6-7的直徑。已知齒輪輪轂的跨度為50mm，齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度，故取，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取。 4).軸承端蓋的總寬度為(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故。 至此，已初步確定了軸的各段和長度。 (2).軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。由《機(jī)械設(shè)計手冊》表6.2.2查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配額為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。 (3).確定軸上圓角和倒角尺寸 參考《機(jī)械設(shè)計》表1-27，取軸端圓角。 3.2.輸入軸的設(shè)計 Ⅰ.輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由上可知，， Ⅱ.初步確定軸的最小直徑 材料為45鋼，正火處理。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》表11.3，取，于是，由于鍵槽的影響，故,輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(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(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查《機(jī)械設(shè)計》表10.1，取，則： 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查《機(jī)械設(shè)計——課程設(shè)計手冊》P188頁，選用GY3型聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為。半聯(lián)軸器的孔徑 ，故取，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 圖3-2 軸 Ⅲ.齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1).根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1). 為了滿足辦聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一軸肩，故取 2-3段的直徑；半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，現(xiàn)取。 2).初步選擇滾動軸承。按照工作要求并根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計手冊表6-1選取角接觸球軸承7204AC，其尺寸為，故，暫取。 3).根據(jù)軸承的定位要求取， 。為了保證輸入軸和Ⅱ軸齒輪相對位置，參考輸出軸尺寸，暫取。 4).軸承端蓋的總寬度為(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故。 5).由小齒輪尺寸可知，齒輪處的直徑，。至此，已初步確定了軸的各段和長度。 (2).軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按由《機(jī)械設(shè)計設(shè)計手冊》表4-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。同時為了保證半聯(lián)軸器與軸配合有良好的對中性，故選擇半聯(lián)軸器與軸的配額為；滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。 (3).確定軸上圓角和倒角尺寸 參考《機(jī)械設(shè)計手冊》表1-27，取軸端圓角。 3.3 軸的強(qiáng)度校核 高速軸上的參數(shù) 軸上的功率,轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 求作用在齒輪上的力 已知齒輪1的直徑 而 圖：4.1 減速器高速軸力矩圖 ,,,的值如下 表4.2軸上各處受力明細(xì)表 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F FNH1=1930N FNV1=457N FNV2=863N 彎矩M M=144900 MNV1=41000Pa MNV2=56000Pa 總彎矩 M1=150588 M2=15534 扭矩T 71005 抗彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中數(shù)據(jù)以及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時取a=0.6，軸的計算應(yīng)力 前面選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，計算得出，查得，因此，故軸是安全的。 3.4 鍵聯(lián)接設(shè)計 Ⅰ.輸入軸與聯(lián)軸器間鍵的選擇及校核 軸徑，輪轂長度，查手冊，選A型平鍵，其尺寸為 ，，(GB/T 1095-2003) 現(xiàn)校核其強(qiáng)度： ,， 查手冊得，因為，故鍵符合強(qiáng)度要求。 Ⅱ.輸出軸與齒輪間鍵的選擇及校核 軸徑，輪轂長度，查手冊，選A型平鍵，其尺寸為 ，，(GB/T 1095-2003) 現(xiàn)校核其強(qiáng)度： ,， 查手冊得，因為，故鍵符合強(qiáng)度要求。 Ⅲ.輸出軸與聯(lián)軸器間鍵的選擇及校核 軸徑，輪轂長度，查手冊，選A型平鍵，其尺寸為 ，，(GB/T 1095-2003) 現(xiàn)校核其強(qiáng)度： ,， 查手冊得，因為，故鍵符合強(qiáng)度要求。 3.5箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，大端蓋分機(jī)體采用配合。 1 機(jī)體有足夠的剛度 在機(jī)體為加肋，外輪廓為長方形，增強(qiáng)了軸承座剛度 2. 考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤滑，密封散熱。 因其傳動件速度小于12m/s，故采用侵油潤油，同時為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH大于40mm;為保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為6.3。 3. 機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性. 鑄件壁厚為10mm，圓角半徑為R=6。機(jī)體外型簡單，拔模方便. 4. 對附件設(shè)計 A 視孔蓋和窺視孔 在機(jī)蓋頂部開有窺視孔，能看到 傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作，窺視孔有蓋板，機(jī)體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機(jī)械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強(qiáng)密封，蓋板用鑄鐵制成，用M4緊固 B 油螺塞： 放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，由機(jī)械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。 C 油標(biāo)： 油標(biāo)位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處; 油尺安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出. D 通氣孔： 由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機(jī)蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達(dá)到體內(nèi)為壓力平衡. E 位銷： 為保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)結(jié)凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度. F 吊鉤： 在機(jī)蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運(yùn)較重的物體. 減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸如下： 表3-3 箱體參數(shù)統(tǒng)計表 名稱 符號 計算公式 結(jié)果 箱座壁厚 8 箱蓋壁厚 8 箱蓋凸緣厚度 12 箱座凸緣厚度 12 箱座底凸緣厚度 20 地腳螺釘直徑 M10 地腳螺釘數(shù)目 查手冊 6 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 M8 機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑 =（0.5~0.6） M8 軸承端蓋螺釘直徑 =（0.4~0.5） M4 視孔蓋螺釘直徑 =（0.3~0.4） M4 定位銷直徑 =（0.7~0.8） 6 ，，至外機(jī)壁距離 查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》表11-2 26 24 22 ，至凸緣邊緣距離 查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》表11-2 25 15 外機(jī)壁至軸承座端面距離 =++（8~12） 56 大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 >1.2 14 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 > 16 機(jī)座肋厚 、m1 軸承端蓋外徑 +（5~5.5） 95 75 63 40 第四章 Pro/E 軟件介紹和減速器參數(shù)設(shè)計方法 4.1 Pro/E 軟件介紹 Pro/E 是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)開發(fā)的 CAD/CAM/CAE 一體化的三維軟件Pro/Engineer 的簡稱。它以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，也是現(xiàn)今主流的 CAD/CAM/CAE 軟件之一。它是一套由設(shè)計至生產(chǎn)的機(jī)械自動化軟件，采用面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和全參數(shù)化造型技術(shù)，為三維實體造型提供了一個優(yōu)良的平臺。Pro/E 的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念已經(jīng)作為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。基于此概念，Pro/E軟件很好地把從設(shè)計到生產(chǎn)的全部過程高度集成在一起，使大量的設(shè)計者可以同時參與一個產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)等工作，即實現(xiàn)了所謂的“并行工程。 4.1.1 Pro/E 建模功能簡介 1)、三維實體模型 Pro/E 制作出來的零件均為三維實體模型，不會有破孔現(xiàn)象。因此，能在計算機(jī)上做出來的三維零件就保證能進(jìn)行模具設(shè)計與加工，而且加工出來的工件與原先在計算機(jī)上看到的零件幾何形狀是一致的，因而能夠充分展現(xiàn)使用者的設(shè)計概念，充分掌握產(chǎn)品設(shè)計與制造的組織；另一方面，由于實體零件有材料的觀念，使我們能對個別的零件作 CAE 分析以及在動態(tài)機(jī)構(gòu)模擬時能檢測零組件之間的干涉情況，可直接從創(chuàng)建的幾何模型計算質(zhì)量、體積、表面積等屬性，而且處理實體模型時，模型自身仍然是一個真正的實體，不是由傳統(tǒng)面架構(gòu)、線模擬出來的，避免了很多傳統(tǒng)架構(gòu)之不足。 2)、單一數(shù)據(jù)庫 Pro/E 中，若已完成了三維零件設(shè)計、組立件設(shè)計、2D 工程圖、模具設(shè)計、NC 加工程式制作等，此時，設(shè)計者在其中任一環(huán)節(jié)作的設(shè)計變更，那么對于其它所有相關(guān)的資料，Pro/E 系統(tǒng)都會自動加以更新，而不需要設(shè)計者逐一調(diào)入所有相關(guān)的文件進(jìn)行變更。這也是現(xiàn)代工業(yè)中所謂的同步工程技術(shù)當(dāng)中最基本也最重要的一環(huán)。 3)、以特征為基本單位 利用 Pro/E 進(jìn)行零件設(shè)計時，就是使用三維幾何特征的構(gòu)思來進(jìn)行三維模型的建立，而非是想象線條的繪制。比如可以在模型中建立拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角、圓角、槽特征以及孔等特征，也可以隨時進(jìn)行以下的修正動作：可操作地調(diào)整特征順序、在已建立的特征之間插入新特征、刪除特征、編輯特征、編輯定義等。這正是以最自然的思考方式從事設(shè)計工作，必然使設(shè)計者感到非常親切。并且包含更多的工程信息和數(shù)據(jù)。其特征是指具有一定的設(shè)計功能和制造形狀的、可以按一定原則加以分類的產(chǎn)品描述信息。因此在建立模型應(yīng)每次增加一個單獨的特征，并盡量使用簡單的特征。 4)、參數(shù)化設(shè)計 所謂參數(shù)化設(shè)計就是將設(shè)計要求、設(shè)計原則、設(shè)計方法和設(shè)計結(jié)果用靈活可變的參數(shù)來表示，在設(shè)計過程中可以根據(jù)實際情況隨時對設(shè)計加以更改。參數(shù)化設(shè)計具有用輪廓體現(xiàn)設(shè)計思想、尺寸驅(qū)動及合理性檢查三個特點。設(shè)計者在參數(shù)化設(shè)計中修改模型十分便捷，還可以方便地建立各尺寸與參數(shù)、參數(shù)與參數(shù)間的關(guān)系，這樣以來模型便可以自動按照關(guān)系和參數(shù)的新值修改成準(zhǔn)確的外形，從而保證修改一致性，保證零件準(zhǔn)確的相對關(guān)系。 4.2減速器參數(shù)設(shè)計方法 4.2.1 參數(shù)化設(shè)計技術(shù)及總體思路 速構(gòu)建和修改幾何模型的方法，其主要特點是全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改。在已經(jīng)建立的基準(zhǔn)模型的基礎(chǔ)上，改動其中一個或多個設(shè)計參數(shù)數(shù)值，系統(tǒng)將依據(jù)數(shù)據(jù)自動重新生成對應(yīng)模型，從而實現(xiàn)對模型的驅(qū)動。參數(shù)化設(shè)計的基本原理是采用三維模型與程序控制相結(jié)合的方式，采用交互方式而不是程序創(chuàng)建三維原始模型。因而首先根據(jù)產(chǎn)品實際設(shè)計需要，在充分了解和分析模型參數(shù)關(guān)系的基礎(chǔ)上，區(qū)分出零件模型的設(shè)計輸入?yún)?shù)、中間計算參數(shù)以及系統(tǒng)輸出參數(shù)，其中設(shè)計輸入?yún)?shù)是一組能控制三維模型形狀和拓?fù)潢P(guān)系的設(shè)計參數(shù)，也同時是最終由人機(jī)交互界面輸入的設(shè)計參數(shù)。通過變量或簡單的數(shù)學(xué)表達(dá)定義各參數(shù)的約束關(guān)系，在交互對話框修改設(shè)計參數(shù)值，生成新的三維模型。 參數(shù)化設(shè)計現(xiàn)在己成為計算機(jī)輔助設(shè)計領(lǐng)域中最常用的技術(shù)之一，因為它非常符合現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中的概念設(shè)計、并行設(shè)計思想。設(shè)計者在設(shè)計過程的開始階段，先定義一個結(jié)構(gòu)草圖作為原型，再通過對產(chǎn)品形狀、大小、位置、裝配等的約束精確成圖。以參數(shù)作為驅(qū)動的參數(shù)化設(shè)計方式，能讓設(shè)計者隨時、方便地修改自己的設(shè)計。參數(shù)化設(shè)計的方法，極大的改善了圖形修改的繁瑣情況，增加了設(shè)計的靈活性，使設(shè)計過程更加人性化、智能化，在概念設(shè)計、實體造型、裝配、自動化設(shè)計、自動化組裝、公差分析、模擬仿真、優(yōu)化設(shè)計等領(lǐng)域起到越來越重要的作用，具有很高的實用價值。 4.2.2 Pro/E 中參數(shù)化建模的方法 現(xiàn)代優(yōu)秀的 CAD 軟件，最大優(yōu)點是能夠自動記錄建模詳細(xì)的全過程，它們不僅能夠記錄幾何形體本身，更重要的是同時記錄下了設(shè)計者的設(shè)計的元素間的形狀、位置等幾何關(guān)系。改變這些各元素尺寸的數(shù)值時，幾何關(guān)系保持不變，而幾何形體自動根據(jù)數(shù)值進(jìn)行變化，與這些幾何形體有關(guān)系的其他元素也一并跟隨變化。Pro/E 軟件是典型的基于特征的設(shè)計類軟件，可通過約束來實現(xiàn)對形狀、位置關(guān)系和尺寸的驅(qū)動，設(shè)計者能夠方便地首先定義好各個變量，然后加入所需的一些表達(dá)式來定義幾何尺寸，表達(dá)式中也可以包含有幾何尺寸，從而以表達(dá)式來驅(qū)動尺寸。工程圖的制作不再主要依靠手工繪制，Pro/E 能夠根據(jù)模型自動繪制出工程圖。而產(chǎn)品三維模型的制作則需要通過復(fù)雜的多種操作才能實現(xiàn)，如繪制草圖、選擇與建立基準(zhǔn)、繪制曲面和建立實體等多種特征操作，直接通過程序建立三維模型會成為一項龐大而繁瑣的工作，若再對程序進(jìn)行參數(shù)化便會更見困難。鑒于上述原因，在對于外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜的減速器進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計時，不僅僅依靠參數(shù)化的程序，而通過一種更加適合三維參數(shù)化建模的綜合方法。 三維參數(shù)化建模的基本方法是通過三維模型跟程序控制綜合在一起的方法。三維模型并不是通過程序來創(chuàng)建的，而是通過交互方式來創(chuàng)建的，模型創(chuàng)建后再根據(jù)產(chǎn)品的各種結(jié)構(gòu)、尺寸、性能等的要求建立相應(yīng)的所有參數(shù)，并且建立參數(shù)和這些要求之間的關(guān)系，從而建立能夠完全控制模型形狀和大小約束，從而實現(xiàn)對模型的驅(qū)動。 總 結(jié) 大學(xué)四年學(xué)習(xí)生涯即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)的一個重要的環(huán)節(jié)，是我們步入社會參與實際的減速器零件設(shè)計一次極好的演示，此次我設(shè)計的二級斜齒輪減速器，從最初的選題，撰寫開題報告到減組成部分的設(shè)計計算、繪圖直到完成設(shè)計。期間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改圖紙等等，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。?在學(xué)校提供的實驗設(shè)備和實驗條件下，我反復(fù)的做了幾次減速器的拆裝實驗，再結(jié)合查找的資料，讓自己更深層次的了解了減速器的用途和工作原理，熟悉了減速器的非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計步驟，鍛煉了自己獨立成功完成實驗的能力，培養(yǎng)了獨立設(shè)計的能力。此次畢業(yè)設(shè)計是對我所學(xué)公共基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的一次實際檢驗和鞏固，同時也為我走向現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的工作崗位前的一次熱身。? 在設(shè)計中也碰到了很多問題，剛開始并不是很透徹地明白減速器三維建模的思維，讓設(shè)計很難進(jìn)行；還有減速器齒輪的設(shè)計參數(shù)的選定以及選用碰到了一些困難，但是經(jīng)過查閱圖書館的資料和網(wǎng)上信息來熟悉零件的特點，再比較所選定零件的優(yōu)劣性以及安裝和調(diào)整難易程度來選用最合適的零件。每攻克一個難題都讓我欣喜的同時也受益匪淺。?在完成畢業(yè)設(shè)計的過程中也收獲了很多，比如學(xué)會了查找相關(guān)資料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，也初步學(xué)會分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經(jīng)驗公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果。同時，仍然有很多課題需要后輩去努力完善。也學(xué)會了做事應(yīng)有的態(tài)度和心態(tài)，對出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要童富國正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅持下去就可以找到思路去解決問題的。在工作中要學(xué)會與人合作的態(tài)度，認(rèn)真聽取別人的意見，這樣做起事情來就可以事半功倍。在收獲很多的同時也暴露了自身的不足，對專業(yè)知識學(xué)得不夠深不夠透徹，只從表面去理解，缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解等等。這次設(shè)計是對自己大學(xué)四年所學(xué)知識的一次大檢閱，使我明白自己的只是還很淺薄，雖然馬上就要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長，以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個對社會有所貢獻(xiàn)的人。 參考文獻(xiàn) [1] 劉昆民．圓柱齒輪減速器的快速設(shè)計技術(shù)[D]． 太原：太原理工大學(xué)，2006．5 [2]肖剛，李學(xué)志．機(jī)械 CAD 原理與實踐[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2003 [3]文福安．最新計算機(jī)輔助設(shè)計[M]．北京：北京郵電大學(xué)出版社，2000 [4]張鵬．走進(jìn) CAD 應(yīng)用 50 年[J]．軟件世界，2002，(9)：17-18 [5]樂美豪．中國齒輪制造業(yè) 50 年Ⅰ[J]．機(jī)電產(chǎn)品市場，2000(5)：5-9 [6]崔鳳奎．Pro/Engineer 機(jī)械設(shè)計[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004，3 [7]狄子建．基于 Pro/E 的減速器產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計[D]．大連：大連理工大學(xué)， 2009 [8]吳清華，黎華，王重華．漸開線圓柱齒輪減速器三維參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)的研究 [9]張展．齒輪減速器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[M]．水利電力機(jī)械，2001(2)：58-59 [1]濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計[M]．北京：高等教育出版社，2001[J] .港門裝卸，2005(5)：27-30 [11]馮瑋，周啟來．齒輪參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J]．制造業(yè)自動化，2011， 4(33)：103-104 [12]S.Brown，C.Drayton，B.Mittman.A Design Iption of theAPT-Lanugage.CACM， 1963,11(6): 649-658. 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