鏈式輸送機傳動裝置與三維實體造型設(shè)計-圓柱圓錐齒輪減速器傳動【三維PROE】【6張CAD圖紙+文檔】

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畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 課題名稱 鏈式輸送機傳動裝置與三維實體造型設(shè)計 系/專 業(yè) 機械工程學(xué)院/機械制造自動化 班 級 機自1216 學(xué) 號 129f033113 學(xué)生姓名 孔祥宇 指導(dǎo)教師： 龔曉群 2015年 4 月 15 日 摘 要 減速器是應(yīng)用于原動機和工作機之間的獨立傳動裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、傳遞運動準確可靠、使用維護方便和成批生產(chǎn)等特點。傳統(tǒng)的減速器手工設(shè)計通常采用二維工程圖表示三位實體的做法，這種做法不僅不能以三位實體模型直觀逼真地顯現(xiàn)減速器的結(jié)構(gòu)特征而且對于一個視圖上某一個尺寸的修改，不能自動反映在其他對應(yīng)視圖上。 齒輪傳動是應(yīng)用極為廣泛和特別重要的一種機械傳動形式，它可以用來在空間的任意軸之間傳遞運動和動力，目前齒輪傳動裝置正逐步向小型化，高速化，低噪聲，高可靠性和硬齒面技術(shù)方向發(fā)展，齒輪傳動具有傳動平穩(wěn)可靠，傳動效率高（一般可以達到94%以上，精度較高的圓柱齒輪副可以達到99%），傳遞功率范圍廣（可以從儀表中齒輪微小功率的傳動到大型動力機械幾萬千瓦功率的傳動）速度范圍廣（齒輪的圓周速度可以從0.1m/s到200m/s或更高，轉(zhuǎn)速可以從1r/min到20000r/min或更高），結(jié)構(gòu)緊湊，維護方便等優(yōu)點。因此，它在各種機械設(shè)備和儀器儀表中被廣泛使用，本課題就是齒輪傳動的一個典型應(yīng)用。 關(guān)鍵詞:減速器,齒輪傳動,三維實體 62 Abstract The speed reducer is independent transmission device applied between the prime mover and work machine, has the advantages of compact structure, high transmission efficiency, accurate and reliable transmission of motion, the characteristics of convenient use and mass production and maintenance. The traditional manual design reducer usually means a three bit entity uses the two-dimensional engineering practice, this approach not only can not take three solid model visually show the structure characteristics of reducer and for a view in a certain size changes, can not be automatically reflected in the corresponding view he. Gear transmission is applied to a mechanical transmission widely and particularly important, motion and force transfer between arbitrary axis and it can be used in space, the gear is gradually to the miniaturization, high speed, low noise, high reliability and hard surface technology development, gear transmission has the advantages of stable and reliable transmission, the transmission efficiency is high (generally can reach more than 94%, high precision cylindrical gear pair can reach 99%), transmission power range (from the instrument with little power to drive gear drive for large power machinery several million kilowatts of power) speed range (circumferential speed of gear can be from 0.1m/s to 200m/s or higher, speed from 1r/min to 20000r/min or higher), compact structure, convenient maintenance and so on. Therefore, it is widely used in all kinds of mechanical equipment and instruments, a typical application is the topic of gear transmission. Key words: reducer, gear, 3D 目　　錄 1 設(shè)計任務(wù)書 4 2 選擇電動機 5 2.1 電動機類型和結(jié)構(gòu)型式 5 2.2 電動機容量 5 2.3 電動機的轉(zhuǎn)速 5 2.4 電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形,安裝尺寸 6 3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 7 4 帶輪的計算 9 4.1 帶傳動設(shè)計 9 4.2選擇帶型 10 4.3確定帶輪的基準直徑并驗證帶速 10 4.4 確定中心距離、帶的基準長度并驗算小輪包角 11 4.5確定帶的根數(shù)z 12 4.6 確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 12 4.7 確定帶的張緊裝置 13 4.8 計算壓軸力 13 4.9 傳動件的設(shè)計計算 15 5 圓柱斜齒輪設(shè)計 19 5.1 選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù) 19 5.2 按齒面接觸強度設(shè)計 19 5.3 校核齒根彎曲疲勞強度 22 5.4 軸及軸承的設(shè)計與選擇 23 5.4.1求作用在齒輪上的力 23 5.4.2 初步確定軸的最小直徑 24 5.4.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 25 5.4.4 求軸上的載荷 26 5.4.5 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 28 5.5箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 28 5.6 潤滑方式及密封件選擇 30 6 三維建模 32 6.1輸入、輸出軸的三維建模 32 6.1.1輸入軸的三維建模 32 6.1.2輸出軸的三維建模 34 6.2 輸入、輸出軸上錐齒輪的參數(shù)化建模 35 6.2.1輸入軸上錐齒輪的參數(shù)化建模 35 6.2.2輸出軸上錐齒輪的三維建模 41 6.3減速器箱體的三維建模 42 6.3.1減速器上箱體的建模 42 6.3.2減速器下箱體的三維建模 46 6.4軸承端蓋及其它零部件的三維建模 47 7 圓錐齒輪減速器的裝配與運動仿真 49 7.1零件裝配基本流程 49 7.2裝配過程中常用的方法 49 7.3裝配齒輪減速器 50 總 結(jié) 58 參考文獻 59 1 設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計一鏈式輸送機傳動裝置的圓錐減速器，已知鏈式輸送機傳動裝置 1、 設(shè)計條件 （1） 原始數(shù)據(jù) 已知條件：輸送帶拉力2700N，帶速0.9m/s，滾筒直徑150mm （2） 傳動裝置簡圖 （3）工作條件 1）工作情況：三班制，間歇工作，載荷變動小 2） 工作環(huán)境：室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度35°C左右 3） 使用期限：折舊期15年，每三年一次大修 4） 制造條件及生產(chǎn)批量：專門工廠制造，小批量生產(chǎn) 圓錐減速器 計算驅(qū)動卷筒的轉(zhuǎn)速 選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min的電動機作為原動機由圖可知，該設(shè)備原動機為電動機，傳動裝置為減速器，減速器為式 2 選擇電動機 2.1 電動機類型和結(jié)構(gòu)型式 按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（IP44）系列三相異步電動機。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。 2.2 電動機容量 (1)卷筒的輸出功率 (2)電動機輸出功率 傳動裝置的總效率 查表2-1，取一對軸承效率軸承=0.99，錐齒輪傳動效率錐齒輪=0.96，聯(lián)軸器效率聯(lián)=0.99（位輸送鏈與減速器之間的），V帶傳動帶=0.96得電動機到工作機間的總效率為 故 (3)電動機額定功率 由《機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計》表20-1選取電動機額定功率。 2.3 電動機的轉(zhuǎn)速 推算電動機轉(zhuǎn)速可選范圍，由《機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計》表2-1查得圓錐齒輪傳動比范圍，V帶傳動一般 i=2～5，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為： 其中750r/min的電動機不常用，初選同步轉(zhuǎn)速分別為1000r/min和1500r/min的兩種電動機進行比較，如下表： 方案 電動機型號 額定功率 （KW） 電動機轉(zhuǎn)速(r/min) 電動機質(zhì)量(kg) 總傳動比 同步 滿載 1 Y132S-6 3 1000 960 45 8.37 2 Y100L2-4 3 1500 1420 34 12.385 兩方案均可行，選定方案一 ，結(jié)構(gòu)尺寸相對較小，能適合卷筒的工況，選定電動機的型號為Y132S-6 2.4 電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形,安裝尺寸 由《機械設(shè)計（機械設(shè)計基礎(chǔ)）課程設(shè)計》表20-1、表20-2查得主要數(shù)據(jù)，并記錄備用。 3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 1）傳動裝置總傳動比 2）分配各級傳動比 根據(jù)V帶傳動一般 i=2～5，課程設(shè)計要求：錐齒輪速比不適宜過大，圓柱齒輪速比不宜過小，帶傳動速比也不適宜過大。初取，那么圓錐圓柱二級減速器的傳動比為 3）各軸轉(zhuǎn)速（軸號見圖） 4）各軸輸入功率 按電動機所需功率計算各軸輸入功率，即 5）各軸轉(zhuǎn)矩 4 帶輪的計算 4.1 帶傳動設(shè)計 輸入功率P=3kW,轉(zhuǎn)速n1=960r/min,帶傳動比i=3 表3-1 工作情況系數(shù) 工作機 原動機 ⅰ類 ⅱ類 一天工作時間/h 10~16 10~16 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機；離心式水泵；通風(fēng)機和鼓風(fēng)機（）；離心式壓縮機；輕型運輸機 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷 變動小 帶式運輸機（運送砂石、谷物），通風(fēng)機（）；發(fā)電機；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機床；剪床；壓力機；印刷機；振動篩 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 變動較大 螺旋式運輸機；斗式上料機；往復(fù)式水泵和壓縮機；鍛錘；磨粉機；鋸木機和木工機械；紡織機械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷 變動很大 破碎機（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機；棒磨機；起重機；挖掘機；橡膠輥壓機 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 取KA＝1.1。即 4.2選擇帶型 普通V帶的帶型根據(jù)傳動的設(shè)計功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機械設(shè)計》P297圖13－11選取。 圖3-1 帶型圖 根據(jù)算出的Pd＝3.3kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝960r/min ，查圖得：dd=80～100可知應(yīng)選取A型V帶。 4.3確定帶輪的基準直徑并驗證帶速 由《機械設(shè)計》P298表13－7查得，小帶輪基準直徑為80～100mm 則取dd1=90mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得） 表3-2 V帶 帶輪最小基準直徑 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 由《機械設(shè)計》P295表13-4查“V帶輪的基準直徑”，得=280mm 誤差驗算傳動比： （為彈性滑動率） 誤差 符合要求 ② 帶速 滿足5m/s300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。 總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。 帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。 4.7 確定帶的張緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。 4.8 計算壓軸力 由《機械設(shè)計》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝133.46N，上面已得到=153.36o，z=3，則 對帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時要進行動平衡，對于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°（按帶的型號及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。 表3-5 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 項目 符號 槽型 Y Z A B C D E 基準寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準線下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽間距 e 8 ± 0.3 12 ± 0.3 15 ± 0.3 19 ± 0.4 25.5 ± 0.5 37 ± 0.6 44.5 ± 0.7 第一槽對稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 f ? z —輪槽數(shù) 外徑 d a 輪 槽 角 32° 對應(yīng)的基準直徑 d d ≤ 60 - - - - - - 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36° 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38° - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 極限偏差 ± 1 ± 0.5 V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式： （1） 實心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時)，如圖3-2a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時)，如圖3-2b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時)，如圖3-2c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時)，如圖3-2d。 （a） （b） （c） （d） 圖3-2 帶輪結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)設(shè)計結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇孔板帶輪如圖（b） 4.9 傳動件的設(shè)計計算 圓錐直齒輪設(shè)計 已知輸入功率，小齒輪轉(zhuǎn)速960r/min，齒數(shù)比u=2.79，由電動機驅(qū)動，工作壽命10年（設(shè)每年工作300天），一班制，輸送機工作經(jīng)常滿載，空載起動，工作平穩(wěn)。 選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù) 圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用7級精度(GB10095-88) 材料選擇 由《機械設(shè)計（第八版）》表10-1選擇小齒輪材料為(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，取整。則 按齒面接觸強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式進行試算，即 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 試選載荷系數(shù) 計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩 選齒寬系數(shù) 4）由《機械設(shè)計（第八版）》圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限 5）由《機械設(shè)計（第八版）》表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) 6） 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 7) 由《機械設(shè)計（第八版）》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) 8) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 （2） 計算 1） 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 2） 計算圓周速度v 3） 計算載荷系數(shù) 根據(jù)，7級精度，由《機械設(shè)計（第八版）》圖10-8查得動載系數(shù) 直齒輪 由《機械設(shè)計（第八版）》表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)大齒輪兩端支撐，小齒輪作懸臂布置，查《機械設(shè)計（第八版）》表得軸承系數(shù)，則 接觸強度載荷系數(shù) 4） 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得 5） 計算模數(shù)m 取標準值 6） 計算齒輪相關(guān)參數(shù) 7） 圓整并確定齒寬 圓整取， 1、 校核齒根彎曲疲勞強度 1） 確定彎曲強度載荷系數(shù)　 2） 計算當(dāng)量齒數(shù) 3） 由《機械設(shè)計（第八版）》表10-5查得齒形系數(shù) 　 應(yīng)力校正系數(shù) 　 4） 由《機械設(shè)計（第八版）》圖20-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的彎曲疲勞強度極限 5） 由《機械設(shè)計（第八版）》圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)　 6） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，得 7） 校核彎曲強度 根據(jù)彎曲強度條件公式進行校核 滿足彎曲強度，所選參數(shù)合適。 5 圓柱斜齒輪設(shè)計 已知輸入功率，小齒輪轉(zhuǎn)速108.68r/min，齒數(shù)比u=3.77，由電動機驅(qū)動，工作壽命10年（設(shè)每年工作300天），一班制，帶式輸送機工作經(jīng)常滿載，空載起動，工作平穩(wěn)。 5.1 選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù) 1） 圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用7級精度(GB10095-88) 2） 材料選擇 由《機械設(shè)計（第八版）》表10-1選擇大小齒輪材料均為45鋼（調(diào)質(zhì)），小齒輪齒面硬度為250HBS，大齒輪齒面硬度為220HBS。 3） 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，大小齒輪一般取互質(zhì)數(shù)，故取 4） 選取螺旋角。初選螺旋角 5.2 按齒面接觸強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式進行試算，即 (1) 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1） 試選載荷系數(shù) 2） 計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩 3） 選齒寬系數(shù) 4） 由《機械設(shè)計（第八版）》圖10-30選取區(qū)域系數(shù) 5） 由《機械設(shè)計（第八版）》圖10-26查得，，則 6） 由《機械設(shè)計（第八版）》表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) 6） 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 7） 由《機械設(shè)計（第八版）》圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限 由《機械設(shè)計（第八版）》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) 10）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 （2）計算 1）試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得 2） 計算圓周速度v 3） 計算齒寬b及模數(shù) 4） 計算縱向重合度 5） 計算載荷系數(shù) 根據(jù)，7級精度，由《機械設(shè)計（第八版）》圖10-8查得動載系數(shù) 由《機械設(shè)計（第八版）》表10-3查得 由《機械設(shè)計（第八版）》表10-2查得使用系數(shù) 由《機械設(shè)計（第八版）》表10-13查得 由《機械設(shè)計（第八版）》表10-4查得 接觸強度載荷系數(shù) 6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得 7） 計算模數(shù) 取 8） 幾何尺寸計算 （1） 計算中心距 取得 （2） 按圓整后的中心距修正螺旋角 因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正 （3） 計算大小齒輪的分度圓直徑 （4）計算齒輪寬度 圓整后取　 5.3 校核齒根彎曲疲勞強度 1） 確定彎曲強度載荷系數(shù)　 2） 根據(jù)重合度，由《機械設(shè)計（第八版）》圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) 3） 計算當(dāng)量齒數(shù) 4）由《機械設(shè)計（第八版）》表10-5查得齒形系數(shù) 　 應(yīng)力校正系數(shù) 　 6） 由《機械設(shè)計（第八版）》圖20-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的彎曲疲勞強度極限 7） 由《機械設(shè)計（第八版）》圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 8） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，得 9） 校核彎曲強度 根據(jù)彎曲強度條件公式進行校核 滿足彎曲強度，所選參數(shù)合適。 5.4 軸及軸承的設(shè)計與選擇 5.4.1求作用在齒輪上的力 其齒輪受力如2.2圖所示： 圖2.2齒輪受力圖 輸出軸上的齒輪： 圓周力： 徑向力： 壓力角 軸向力： 其中由錐齒輪的受力分析可知; 且 (為輸入軸上的齒輪所受的力) 5.4.2 初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。查表得A0=110： 確定 輸出軸與聯(lián)軸器相連接，其輸出軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器出軸的直徑。為使所選的軸的最小直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要同時選取聯(lián)軸器的型號。 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩：,查表取。 則：=104.6Nm 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查表選用LX1型號的彈性柱銷聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩為250Nm，半聯(lián)軸器孔徑d1=24mm(j1型)。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L=38mm。 5.4.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1） 根據(jù)周向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 根據(jù)零件設(shè)計要求及裝配要求最終所確定的軸的各段直徑和長度如下圖所示： 輸出軸： 圖2.3輸出軸簡圖 輸入軸： 圖2.4輸入軸簡圖 （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。 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求查表選擇： 18的軸鍵：b×h×L=6×6×28 22的軸鍵：b×h×L=6×6×22 24的軸鍵：b×h×L=8×7×28 32的軸鍵：b×h×L=10×8×22 （3） 確定軸上的圓角和倒角尺寸 查表選擇，取軸端倒角為1×45，軸肩處的圓角半徑裝配圖 5.4.4 求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計算簡圖，并且根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖，如圖2.5和2.6所示。 其中軸的支反力可根據(jù)靜力平衡方程計算得出： 圖2.5輸出軸的彎扭圖 圖2.6輸入軸的彎扭圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面，現(xiàn)將危險截面 C處所受的支反力、彎矩、和扭矩列于表2.4。 表2.4輸入、輸出軸的彎扭和支反力 輸出軸 輸入軸 載荷 水平面 垂直面 水平面 垂直面 支反力/N 彎矩M 總彎矩/Nm 扭矩T/Nm 69.7 32.2 5.4.5 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，則： 輸出軸： 前面已選定軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，查表得： ， 因此， 故滿足強度校核。 輸入軸：同上， 故也滿足強度校核。 5.5箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1） 窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點和赤側(cè)間隙，了解嚙合情況。潤滑油也由此注入機體內(nèi)。窺視孔上有蓋板，以防止污物進入機體內(nèi)和潤滑油飛濺出來。 （2）放油螺塞減速器底部設(shè)有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞賭注。 （3）油標油標用來檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標有各種結(jié)構(gòu)類型，有的已定為國家標準件。 （4）通氣器減速器運轉(zhuǎn)時，由于摩擦發(fā)熱，使機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機體內(nèi)熱漲氣自由逸出，達到集體內(nèi)外氣壓相等，提高機體有縫隙處的密封性能。 （5）啟蓋螺釘機蓋與機座結(jié)合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結(jié)后結(jié)合較緊，不易分開。為便于取蓋，在機蓋凸緣上常裝有一至二個啟蓋螺釘，在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂起機蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對于需作軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上二個啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。 （6）定位銷 為了保證軸承座孔的安裝精度，在機蓋和機座用螺栓聯(lián)結(jié)后，鏜孔之前裝上兩個定位銷，孔位置盡量遠些。如機體結(jié)構(gòu)是對的，銷孔位置不應(yīng)該對稱布置。 （7）調(diào)整墊片調(diào)整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用一調(diào)整軸承間隙。有的墊片還要起調(diào)整傳動零件軸向位置的作用。 （8）環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤在機蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運或拆卸機蓋。 （9）密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進入機體內(nèi)。密封件多為標準件，其密封效果相差很大，應(yīng)根據(jù)具體情況選用。 箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表2.5： 表2.5箱體結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 符號 減速器的尺寸關(guān)系 箱座壁厚 δ 8 箱蓋壁厚 δ1 8 箱座凸緣厚度 b 12 箱蓋凸緣厚度 b 1 12 箱座底凸緣厚度 b 2 20 地腳螺釘直徑 df 20 地腳螺釘數(shù)目 n 4 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑 d1 10 蓋與座聯(lián)接螺栓直徑 d2 6 連接螺栓d2的間距 l 150-200 軸承端蓋螺釘直徑 d3 6 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 6 定位銷直徑 d 4.8 df，d1, d2至外機壁距離 C1 18，16，12 df， d2至凸緣邊緣距離 C2 16，10 軸承旁凸臺半徑 R1 10 凸臺高度 h 根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準 外機壁至軸承座端面距離 l1 33，97 大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離 △1 10 齒輪端面與內(nèi)機壁距離 △2 10 箱蓋、箱座肋厚 m1 ,m2 7， 7 軸承端蓋外徑 D2 93， 85 軸承端蓋凸緣厚度 t 21.5 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 S 盡量靠近，以Md1和Md2互不干涉為準，一般s=D2 5.6 潤滑方式及密封件選擇 （1）由于其為閉式齒輪傳動，其潤滑方式根據(jù)齒輪的圓周速度大小而定： 故應(yīng)將大齒輪侵入油池中進行侵油潤滑。 （2）滾動軸承的潤滑 輸出軸處滾動軸承： 輸入軸處滾動軸承： 對照脂潤滑和油潤滑的dn值界限表選擇其潤滑方式為：脂潤滑。 （3）密封件的選擇 由于滾動軸承為脂潤滑，并且滑動速度小于5m/s，故選用氈圈油封。 6 三維建模 6.1輸入、輸出軸的三維建模 6.1.1輸入軸的三維建模 利用PRE/E的拉伸命令或旋轉(zhuǎn)命令可進行輸入、輸出軸的基礎(chǔ)建模，在此選用PRO/E的拉伸命令進行基礎(chǔ)建模。 （1）新建文件，單擊工具欄新建工具，選擇公制模板mmns-part-solid，然后單擊“確定”。 （2）單擊拉伸命令，選擇草繪平面，并進入草繪界面，根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)要求，選擇工具菜單欄上的草繪命令，繪制如圖所示的草繪圖形，完成單擊確認如圖3.1所示。 圖3.1草繪 （3）草繪完成之后進入到三維界面以指定的深度值拉伸如： 。拉伸后生成的三維模型，如圖3.2所示。 圖3.2軸的一段模型 同樣操，作利用拉伸命令對軸的其它個段進行拉伸，拉伸后的三維模型如圖3.3所示 圖3.3軸的三維模型 （4）單擊基準平面工具，新建一個基準平面作為軸上鍵槽的草繪基準。選擇RIGHT平面作為參照，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求選擇參照平面的偏移距離為11.0，如圖3.4所示。 圖3.4基準平面對話框 （5）單擊拉伸命令，選擇草繪平面，并進入草繪界面，根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)要求，選擇工具菜單欄上的草繪命令，繪制如圖所示的圖形，完成單擊確認如圖3.5所示。 圖3.5草繪 同樣，草繪完成之后選擇拉伸深度為3.5。并且單擊去除材料工具，去除材料后如圖3.6所示。 圖3.6鍵槽的拉伸 同樣另建一個基準平面，選擇拉伸命令拉伸軸上的另一個鍵槽。 （6）單擊倒圓角命令對軸上的軸肩各處進行倒圓角 （7）單擊倒角命令對軸端處進行倒角。 最終輸入軸的三維模型就已建成。如圖3.7所示。 圖3.7軸的三維模型 6.1.2輸出軸的三維建模 同輸入軸的建模方式一樣，輸出軸的最終三維模型，如圖3.8所示。 圖3.8軸的三維模型 6.2 輸入、輸出軸上錐齒輪的參數(shù)化建模 6.2.1輸入軸上錐齒輪的參數(shù)化建模 齒輪的三維模型的建立主要難點是齒廓曲線的建立（漸開線齒廓），根據(jù)以往設(shè)計人員的設(shè)計經(jīng)驗，可以直接利用其設(shè)計結(jié)果，將其中的某些參數(shù)和關(guān)系式改變即可直接生成所需要的齒輪模型。 參數(shù)化設(shè)計模型是以約束來表達產(chǎn)品模型的形狀特征，以一組參數(shù)來控制設(shè)計結(jié)果，從而能通過變換一組參數(shù)值方便地創(chuàng)建一系列形狀相似的零件。參數(shù)化設(shè)計的基本手段有程序驅(qū)動與尺寸驅(qū)動。程序驅(qū)動法是通過分析圖形幾何模型的特點，確定模型的主參數(shù)以及各尺寸間的數(shù)學(xué)關(guān)系，將這種關(guān)系輸入程序中，進而在零件設(shè)計時只要輸入幾個參始值就可生成所要求的模型。尺寸驅(qū)動是對程序驅(qū)動的擴展，它的基本思想是由應(yīng)用程序生成所涉及的基圖，該圖的尺寸有一系列的標識，這些尺寸由用戶在編程時輸入或交互式輸入，從而生成用戶的模型。 此錐齒輪三維建模的一般步驟如下： （1）從齒輪零件庫中調(diào)取錐齒輪模型，將其打開。 （2）單擊菜單欄中的工具命令，出現(xiàn)如圖3.9的工具對話框。單擊參數(shù)，出現(xiàn)如圖3.10所示的參數(shù)對話框： 圖3.9工具對話框 3.10參數(shù)對話框 （3）根據(jù)所設(shè)計的齒輪尺寸參數(shù)，將上述參數(shù)對話框中的用戶定義的項目改成自己所設(shè)計的尺寸參數(shù)。如將齒數(shù)Z改成自己所設(shè)計的參數(shù)25。（3.10所示的參數(shù)對話框中的參數(shù)都是按照自己所設(shè)計的尺寸參數(shù)）改過之后單擊確定命令。 （4）在單擊菜單欄中的工具命令，然后單擊如圖3.9所示關(guān)系命令，出現(xiàn)如圖 3.11所示的關(guān)系對話框。 3.11關(guān)系對話框 其中關(guān)系對話框中的關(guān)系式是已經(jīng)輸入好的錐齒輪的關(guān)系式，不需要改變，可直接利用。若是其他類型的齒輪，則此關(guān)系式需要重新輸入其相對應(yīng)的關(guān)系式，方可。如下所示，為錐齒輪的關(guān)系式。 HA=(HAX+X)*M HF=(HAX+CX-X)*M H=(2*HAX+CX)*M DELTA=ATAN(Z/Z_ASM) D=M*Z DB=D*COS(ALPHA) DA=D+2*HA*COS(DELTA) DF=D-2*HF*COS(DELTA) HB=(D-DB)/(2*COS(DELTA)) RX=D/(2*SIN(DELTA)) THETA_A=ATAN(HA/RX) THETA_B=ATAN(HB/RX) THETA_F=ATAN(HF/RX) DELTA_A=DELTA+THETA_A DELTA_B=DELTA-THETA_B DELTA_F=DELTA-THETA_F BA=B/COS(THETA_A) BB=B/COS(THETA_B) BF=B/COS(THETA_F) D0=D/(2*TAN(DELTA)) D1=D/2 D2=DA/2 D3=DB/2 D4=DF/2 D5=B D6=90 D9=D/COS(DELTA) D10=DA/COS(DELTA) D11=DB/COS(DELTA) D12=DF/COS(DELTA) D14=(D-2*B*SIN(DELTA))/COS(DELTA) D15=(DA-2*BA*SIN(DELTA_A))/COS(DELTA) D16=(DB-2*BB*SIN(DELTA_B))/COS(DELTA) D17=(DF-2*BF*SIN(DELTA_F))/COS(DELTA) D19=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHA D20=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHA D21=360*COS(DELTA)/(4*Z) D25=0.8*H D26=H IF HAX<1 D37=0.31*M D49=0.31*M ENDIF IF HAX>=1 D37=0.2*M D49=0.2*M ENDIF D51=360/Z D75=360/Z P76=Z-1 D150=360/(2*Z) （5）錐齒輪漸開曲線的建立，其也主要是利用其漸開線方程的建立而直接生成的，如下圖所示的漸開線 錐齒輪大端的漸開線方程如下： /* 為笛卡兒坐標系輸入?yún)?shù)方程 /*根據(jù)t (將從0變到1) 對x, y和z /* 例如:對在 x-y平面的一個圓，中心在原點 /* 半徑 = 4，參數(shù)方程將是: /* x = 4 * cos ( t * 360 ) /* y = 4 * sin ( t * 360 ) /* z = 0 /*------------------------------------------------------------------- r=D11/2 theta=t*60 x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180 y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180 z=0 錐齒輪小端的漸開線方程如下： /* 為笛卡兒坐標系輸入?yún)?shù)方程 /*根據(jù)t (將從0變到1) 對x, y和z /* 例如:對在 x-y平面的一個圓，中心在原點 /* 半徑 = 4，參數(shù)方程將是: /* x = 4 * cos ( t * 360 ) /* y = 4 * sin ( t * 360 ) /* z = 0 /*------------------------------------------------------------------- r=D16/2 theta=t*60 x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180 y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180 z=0 當(dāng)將上述的參數(shù)改完之后及可生成所需的齒輪，如圖3.12所示： 3.12錐齒輪的基礎(chǔ)三維模型 （6）在錐齒輪的基礎(chǔ)模型建好之后，可利用拉伸和倒圓角命令對所生成的齒輪模型進行修改，使其滿足所設(shè)計的要求。如圖3.13所示： 、 3.13錐齒輪的模型 6.2.2輸出軸上錐齒輪的三維建模 輸出軸上的錐齒輪建模與輸入軸上的錐齒輪建模方式一樣，只需改一部分參數(shù)即可。 其參數(shù)如圖3.14所示： 圖3.14參數(shù)對話框 而其關(guān)系式和漸開線方程與輸入軸的一樣，其關(guān)系是和漸開線方程如上. 然后利用其它命令對所生成的錐齒輪進行進一步的修改或添加。最終的三維模型如圖3.15所示： 圖3.15錐齒輪模型 6.3減速器箱體的三維建模 6.3.1減速器上箱體的建模 （1）新建文件，單擊工具欄新建工具，選擇公制模板mmns-part-solid，然后單擊“確定”。 （2）單擊拉伸命令，選擇草繪平面，并進入草繪界面，根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)要求，選擇工具菜單欄上的草繪命令，繪制如圖所示的圖形，完成單擊確認如圖3.16所示： 圖3.16草繪 同上一樣根據(jù)結(jié)構(gòu)要求指定拉伸深度為100. 拉伸后的三維模型如圖3.17所示： 圖3.17上箱體壁拉伸模型 （3）同上一樣根據(jù)結(jié)構(gòu)要求利用拉伸命令，使之生成如圖3.18所示的三維模型。 圖3.18上箱體拉伸模型 （4）選中如下圖所示的圓柱部分 單擊鏡像命令選取PRONT平面做為鏡像平面，按滾輪中鍵確定。生成如圖3.19所示的三維模型： 圖 3.19上箱體拉伸模型 （5）利用拉伸和鏡像命令使之生成上箱體的其余部分如圖3.20所示： 圖3.20箱坐拉伸模型 （6）單擊筋工具選擇草繪平面，并進入草繪界面，根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)要求，選擇工具菜單欄上的草繪命令，繪制如圖3.21所示的圖形，完成單擊確認。 圖 3.21筋草繪 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求入筋厚度，按滾輪中鍵確定。生成如圖 3.22所示的模型： 圖3.22筋模型 （7）利用拉伸、鏡像、倒圓角命令使之生成上箱體的其余部分，如圖3.23所示： 圖3.23上箱體拉伸模型 （8）利用拉伸、倒圓角、拔模命令在生成最終的上箱體的三維模型，如圖3.24所示： 圖3.24下箱體的最終拉伸模型 6.3.2減速器下箱體的三維建模 同減速器下箱體的方法類似，也主要用到了拉伸、鏡像、倒角、拔模等命令。最終的模型如圖3.25所示： 3.25上箱體的最終模型 6.4軸承端蓋及其它零部件的三維建模 （1）新建文件，單擊工具欄新建工具，選擇公制模板mmns-part-solid，然后單擊“確定”。 （2）單擊旋轉(zhuǎn)命令，選擇草繪平面，并進入草繪界面，根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)要求，選擇工具菜單欄上的草繪命令，繪制如圖所示的圖形，完成單擊確認如圖3.26所示： 圖3.26草繪 在按滾輪中鍵確定。生成如圖3.27的三維模型： 圖 3.27軸承端蓋旋轉(zhuǎn)模型 （3）同上方法相似利用旋轉(zhuǎn)命令，再次生成如圖6.8所示的三維模型： 圖 3.28軸承端蓋旋轉(zhuǎn)模型 （4）利用旋轉(zhuǎn)、倒圓角、拔模命令，最終生成如圖3.29所示的三維模型： 圖3.29軸承端蓋最終模型 （5）其余的軸承端蓋與上述的建模方法類似 （5）對于減速器其它零部件的建模方法與上述零部件所用的到的建模方法相類似，在此不在繼續(xù)說明 7 圓錐齒輪減速器的裝配與運動仿真 在裝配的過程中，各部件是靠聯(lián)接關(guān)系或約束關(guān)系裝配在一起的，在裝配某個零部件時，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能確定它是固定件還是活動件。 7.1零件裝配基本流程 （1）進入裝配設(shè)計環(huán)境 （2）在零件裝配設(shè)計環(huán)境下，從插入零部庫中插入第一個零件到工作區(qū)中，該零件稱為基礎(chǔ)零件，系統(tǒng)對第一個插入的零件自動添加一個固定裝配關(guān)系。 （3)根據(jù)裝配關(guān)系，逐個插入其它零件，并在插入零件與當(dāng)前裝配件上，選擇相應(yīng)的裝配關(guān)系命令進行裝配。 (4)完成所有零件的裝配，進行干涉檢查，確認無誤后，保存文件。 以上步驟為自下而上的裝配方法。 在裝配過程中還可以根據(jù)需要隨時進行新零件的設(shè)計，新設(shè)計的零件在形狀和尺寸上可以與己有的零件和部件保持相關(guān)和協(xié)調(diào)，這個過程便體現(xiàn)自上而下的設(shè)計，因此兩種方法不是獨立不相干的，它們在裝配設(shè)計中是融合使用的 7.2裝配過程中常用的方法 （1）重合配合:該配合將會使所選擇的面、邊線及基準面(它們之間的相互組合或與單一頂點組合)重合在一條無限長的直線上，或?qū)蓚€點重合。定位兩個頂 點使 它們彼此接觸。 （2）軸心配合:該配合將會使所選擇的項目位于同一中心點。 （3）垂直配合:該配合將會使所選擇的項目以90度相互垂直。 （4）相切配合:該配合將會使所選擇的項目保持相切(至少有一個選擇項目為圓柱面、圓錐面或球面)。 （5）平行配合:該配合將會使所選擇的項目保持相同的方向，并且互相保持相同的距離。 （6）距離配合:該配合將會使所選擇的項目之間保持指定的距離。 （7）角度配合:該配合將會使所選擇的項目之間以指定的角度配合。 Pro/E的組件模塊為用戶提供了基于三維模型的裝配工具和手段,所謂的“組件”是指由多個零件或零部件按一定約束關(guān)系構(gòu)成的裝配件，組件中的零件在Pro/E中稱為“元件”，而零部件則稱為“子組件”(或稱子裝配)。在Pro/E的“組件”模式下，不但可以將元件和子組件裝配在一起以形成組件，并允許對該組件進行修改、分析或重新定向，而且可以在組件中根據(jù)零件的組合方式來設(shè)計零件。 減速器中的零件包括箱體，齒輪，軸，鍵，軸承，擋油環(huán)，端蓋等主要零件和螺釘，墊片等輔助零件。在裝配過程中為簡便起見，可先將齒輪、軸、鍵、擋油環(huán)等零件裝配成子組件，再將子組件與其他零件裝配成整體模型。這樣可方便零件在整體模型中的定位，簡化操作。 具體過程為： （1）新建一個裝配體文件。在“插入零部件”對話框中選擇上箱體零件，并將其定位在原點處，此時Pro/E將“下箱體”默認為“固定”狀態(tài)。在將上箱體的其它附件按照一定的配合關(guān)系插入到此組件之中，如油杯、視空蓋、通氣帽等。 （2）新建一個裝配體文件。在“插入零部件”對話框中選擇輸出軸，并將其定位在原點處，此時Pro/E將“輸出軸”默認為“固定”狀態(tài)。在將鍵、擋油環(huán)等零部件按照一定的配合關(guān)系插入到此組件之中。 （3）新建一個裝配體文件。在“插入零部件”對話框中選擇輸入軸，并將其定位在原點處，此時Pro/E將“輸入軸”默認為“固定”狀態(tài)。在將鍵、擋油環(huán)等零部件按照一定的配合關(guān)系插入到此組件之中。 （4）新建一個裝配體文件。在“插入零部件”對話框中選擇下箱體，將其定位在原點處，此時Pro/E將“下箱體”默認為“固定”狀態(tài)。在將上述所裝配的子組件按照一定的配合關(guān)系分別插入到此組件之中，最后將其余的零部件如軸承螺母、螺釘?shù)攘慵謩e按照一定的方式裝配到此組件之中。 至此減速器的裝配就已經(jīng)完成。 7.3裝配齒輪減速器 （1）新建一個裝配體文件，單擊按鈕，調(diào)入零件上箱體， 選擇固定在選定點，完全約束，完成后如圖4.1所示： 4.1插入上箱體 （2）單擊，調(diào)入調(diào)整墊片，如圖4.2所示。選擇墊片的一個外棱邊與上箱體視孔蓋的外棱邊用對齊約束使之對齊，同樣選擇其另外的兩條外棱邊使之對齊，最后選擇墊片的一個下平面和上箱體視孔蓋的上平面，用匹配約束使之重合，這樣就已經(jīng)將墊片按照結(jié)構(gòu)要求裝配到了上箱體之中。 4.2插入墊片 （3）單擊按鈕，調(diào)入視空蓋，與墊片的裝配方式相類似