基于solidworks的雙級圓柱齒輪減速器機械實體造型設(shè)計

1、基于solidworks的雙級圓柱齒輪減速器機械實體造型設(shè)計摘要11緒論31.1 減速器及其研究方法的現(xiàn)狀和進(jìn)展趨勢31.2 SolidWorks及其在工程中的應(yīng)用61.3 課題的提出和研究意義71.4 課題的要緊內(nèi)容82雙級圓柱齒輪減速器的設(shè)計運算及分析92.1 減速器的結(jié)構(gòu)92.2 設(shè)計的條件及要求92.3 方案設(shè)計及電機選擇92.4 設(shè)計V帶和帶輪122.5 5齒輪的設(shè)計142.6 6減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸162.7 軸的設(shè)計172.8 高速軸大齒輪的設(shè)計282.9 聯(lián)軸器的選擇錯誤!未定義書簽。2.10 10潤滑方式的確定292.11 11其他附件293減速器的三維實體建模303.1 三維

2、建模原理312.12 2零件模型的建立313.2.1典型零件建模過程分析323.2.2小結(jié)343.3虛擬裝配353.3.1虛擬裝配的意義353.3.2裝配過程361.1 4干涉分析383.5 物理模擬及動畫制作393.6 導(dǎo)出工程圖404全文總結(jié)與展望41謝辭42參考文獻(xiàn)43基于SoIidWorks的雙級圓柱齒輪減速器機械實體造型設(shè)計摘要：機械I：業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)提供設(shè)備，它的技術(shù)和現(xiàn)代化程度極大的阻礙著整個國民經(jīng)濟(jì)的技術(shù)水平?，F(xiàn)代化的1：業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各個部門的進(jìn)展要求設(shè)計出更多生產(chǎn)效率高，性能良好的機械設(shè)備。為此，必將對機械設(shè)計或機構(gòu)設(shè)計提出更高的要求。目前，我國的機械L：業(yè)水平和世界一流技

3、術(shù)還存在許多的差距，甚至某些行業(yè)仍舊存在著仿制和類比設(shè)計，缺乏自主的創(chuàng)新性，關(guān)鍵問題之一確實是設(shè)計水平落后。要改變這一現(xiàn)狀，就必須要重視現(xiàn)代設(shè)計方法的研究、推廣和應(yīng)用,在此背景下，基于運算機的虛擬技術(shù)，虛擬產(chǎn)品開發(fā)就越來越顯出其專門的優(yōu)勢。本課題的要緊目的確實是把虛擬技術(shù)與傳統(tǒng)減速據(jù)相結(jié)合，基于SolidWorks虛擬環(huán)境，對雙級圓柱齒輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模、裝配,然后對其虛擬模型進(jìn)行運動仿真，實現(xiàn)了運算機和傳統(tǒng)機械的結(jié)合分析，對傳統(tǒng)減速器的設(shè)計、改進(jìn)提供一個方便有利的研究平臺。本文從雙級圓柱齒輪減速器入手，分析雙級圓柱齒輪減速結(jié)構(gòu)的組成及作過程，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、L作方式和原理做一個比較詳細(xì)的論述,

4、分析應(yīng)用虛擬設(shè)”方法到達(dá)快速開發(fā)傳統(tǒng)減速器的可行性和優(yōu)越性。并對虛擬建模技術(shù)在今后的機械行業(yè)中將能起到的龐大推動作用，進(jìn)行r展望。通過研究和分析，能夠說虛擬裝配技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的檢驗零部件及裝配的合理性，縮短設(shè)”周期，而且能夠更方便、更準(zhǔn)確的進(jìn)行部分優(yōu)化設(shè)十，并能夠與其他的現(xiàn)代技術(shù)相接軌，實現(xiàn)科學(xué)研究的與時俱進(jìn)。這項技術(shù)的廣泛合理應(yīng)用，將會給機械行業(yè)的進(jìn)展帶來龐大的飛躍。關(guān)鍵詞：SolidWorks,雙級圓柱齒輪減速器Double-cylinderGearReducerDesignBasedonSolidWorksAbstract：MachineryIndustryprovidesequip

5、mentforthenationaleconomy.Itstechnologyandmodernizationgreatlyimpactonthenationaleconomyasawholelevelofskills.Themodernizationofindustry,agriculture,transportationandotherrequirementsforthedevelopmentofvariousdepartmentsneedtodesignmoreefficientproduction,thegoodperformanceofthemechanicalequipment.S

6、oitisboundtomechanicaldesignorinstitutionsdesignedtohigherrequiremenls.Alpresent.China'smachineryindustr)rstandardandworld-classtechnologytherearestillmanygaps,evensomeindustriestherearestillimitationandanalogdesign,lackofindependentinnovation.Tochangethissituation,itisnecessarytoattachimportanc

7、etomoderndesignmethodsofresearch,extensionandapplication.Inthiscontexl,computer-basedvirtualtechnology,virtualproductdevelopmentontheincreasinglyshowitsuniqueadvantages.Tliemainpurposeofthistaskistovirtualtechnologycombinedwithtraditionalreducer,basedonSolidWorksvirtualenvironment,thedual-classstruc

8、tureofGear3-Dmodeling,assemblyandmovementoftheirvirtualmodelsimulation,acomputerrealizethecombinationoftraditionalmechanicalanalysis,thedesignofthetraditionalreducer,improvedtoprovideaconvenientfavourableresearchplatform.Thisarticlefromthedouble-cylindergearreducerstartofdouble-cylindergearslowdowni

9、nthecompositionandstructureoftheworkprocess,itsinternalstructure,workingmethodsandprinciplestodoamoredetailedexpositionoftheapplicationofvirtualdesignmethodatRapidDevelopmentTraditionalreducerthefeasibilityandsuperiority.Andvirtualmodelingtechnologyofthemachineryindustryinthefuturewillbeabletoplayat

10、remendousroleinpromoting,forthefuture.Afterresearchandanalysis,itcanbesaidofthevirtualassemblytechnologycanbeeffectivelyappliedthetestofcomponenlsandassemblyisreasonabletoshortenthedesigncycle,butalsomoreconvenientandmoreaccuratepart-optimizeddesign,andwithothermoderntechnologyconvergence.andscienti

11、ficresearchtoadvancewiththelimes.Thetechnologyoftheextensiveapplicationofreasonable,tothemachineryindustrywillbethedevelopmentofhugeleap.Keywords：SolidWorks.double-cylindergearreducer1緒論1.1 減速器及其研究方法的現(xiàn)狀和進(jìn)展趨勢減速器是一種動力傳達(dá)機構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(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)。減速器的作用有以下兩點：一是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，

12、但要注意不能超出減速器額定扭矩；二則降速同時降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。減速器的種類專門多，按照傳動類型能夠分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星減速器以及它們相互組合起來的減速器：按照傳動的級數(shù)能夠分為單級和多級減速器：按照齒輪形狀能夠分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐-圓柱齒輪減速器；按照傳動的布置形式又能夠分為展開式、分流式和同軸式減速器。20世紀(jì)末的20多年，世界齒輪技術(shù)有了專門大的進(jìn)展。產(chǎn)品進(jìn)展有5大趨勢：高速化、小型化、低噪聲、高效率、高可靠度。技術(shù)進(jìn)展3大趨勢引人注目：硬齒而技術(shù)、功率分支技術(shù)、模塊化設(shè)計技術(shù)。其他技術(shù)的進(jìn)展，例如：加工檢測、修形、材料和熱處理的質(zhì)

13、量操縱、精度提高、設(shè)計方法和手段等也令人驚喜。這些技術(shù)的應(yīng)用和日趨成熟，使齒輪產(chǎn)品的性能價格比大大提高，產(chǎn)品越來越完美，齒輪在傳動領(lǐng)域中仍牢牢地占據(jù)著不可替代的位置。我國20世紀(jì)70年代至90年代初，高速齒輪技術(shù)經(jīng)歷了測繪仿制、技術(shù)引進(jìn)（和技術(shù)攻關(guān)）、到能獨立設(shè)計制造三個時期?，F(xiàn)在我國自己的設(shè)計制造能力差不多上可滿足國內(nèi)生產(chǎn)的需要，南高齒設(shè)計制造的最高參數(shù)為：最大功率41MW（正制造55MW）,最高線速度168m/'s,最高轉(zhuǎn)速67000r/min。低速重載齒輪技術(shù)，專門是硬齒而齒輪技術(shù)也是經(jīng)歷了測繪仿制等時期，從無到有逐步進(jìn)展起來。除了摸索撐握制造技術(shù)外，在推廣硬齒面技術(shù)過程中，還作

14、了解決“斷軸”、“選用”等一系列有意義的工作。在七八十年代一直認(rèn)為國內(nèi)重載齒輪兩大難題“水泥磨減速器”和“軌鋼機減速器”，現(xiàn)在能夠說已完全解決。八十年代末至九十年代初，相伴著滲碳淬火硬齒面齒輪減速器技術(shù)的推廣，我國的通用齒輪減速器曾經(jīng)歷了一次大的進(jìn)展，相繼制訂了幾個硬齒而減速器的系列標(biāo)準(zhǔn)，如幾個硬齒面減速器標(biāo)準(zhǔn)：ZBJ19004-88.ZBJ19026-90.YB/T050-93。我國有自己知識產(chǎn)權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)，如''三環(huán)”，行成了以南京高速齒輪箱廠為代表的能夠生產(chǎn)硬齒面減速器的一批企業(yè)，對推進(jìn)我國齒輪技術(shù)的進(jìn)步，縮短與國外先進(jìn)水平的差距，對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展作出了重要奉獻(xiàn)。八十年代

15、，僅有FLENDER等少數(shù)國外公司進(jìn)入了中國市場，盡管他們在技術(shù)上占有優(yōu)勢，但關(guān)于迅猛進(jìn)展起來的中國硬齒而減速器行業(yè)來說，尚構(gòu)不成太大的威逼。九十年代中期以來，隨著國門越來越放開，國外公司開始大舉搶占中國市場，僅在天津就有德國的SEW亞洲制造中心、芬蘭圣坦撒羅、德國FLENDER、日本的住友、德國佐輪、日本三木等多家國外公司獨資辦廠，美國的?？?、比利時的HANSEN等許多知名公司也紛紛把自己的通用減速器往中國市場上打（國外公司在中國爭的差不多上通用減速器這一塊的市場，專用減速器他們成本高，不占優(yōu)勢）。這些公司不僅是全球經(jīng)營，而且是全球制造，它們憑裝備、技術(shù)、資金和規(guī)模的優(yōu)勢大有把中國企業(yè)一舉打

16、垮之勢。有的為了占據(jù)中國市場，甚至亳不掩飾地宣傳自己在中國奉行5年內(nèi)不扁利的傾銷方針。九十年代，國外的通用減速器普遍都經(jīng)歷了一次新的更新的更新?lián)Q代，它們不斷推出的新的更新?lián)Q代的硬齒面通用減速器標(biāo)準(zhǔn)，不但在承載能力等要緊技術(shù)指標(biāo)上又有大的提高，而且在模塊化設(shè)計方而都作了新的努力，相比之下，我們的標(biāo)準(zhǔn)都已落后，而且已逐步失去了價格上的優(yōu)勢。能夠說，從1995年開始，我國的硬齒面通用減速器就沒有能與國外相抗衡產(chǎn)品了，致使我們的企業(yè)在與國外公司的競爭中連連失利，僅幾年的時刻，眼睜睜看著中國需求高檔通用減速器的市場差不多上已全被國外公司一個一個地占去，中國的通用減速器行業(yè)已面臨嚴(yán)峻的危機。國內(nèi)通用減速器

17、的市場份額示意圖如下。圖1-1簡而言之，我國原有減速器與國外的差距要緊表現(xiàn)在兩個方面：技術(shù)水平的差距和生產(chǎn)規(guī)模的差距。現(xiàn)結(jié)合介紹國外技術(shù)的進(jìn)展，著重講技術(shù)水平的差距。（1）承載能力又大幅度提高。以FLENDER公司為例，同樣（或差不多接近）的中心距1995年樣本的額定功率比1988年樣本提高1020%,1997年樣本又比1995年樣本提高了約20席,1999年樣本又比1997年樣本提高了約10機除個別公司外，國外聞名公司產(chǎn)品樣本的承載能力大致在同一條水平線上。承載能力能提高的要緊緣故，是技術(shù)的成熟、質(zhì)量操縱水平的提高和穩(wěn)固，部分公司采納了修形技術(shù)等。而我國現(xiàn)在仍舊一直在唱主角的ZBJ19004

18、-88和TB/T050-93減速器的額定功率僅分別和FLENDER1985,1988年樣本值相當(dāng)，即使能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的水平（專門多廠達(dá)不到），也比人家落后16年，且差距越來越大。同時，由于國外質(zhì)量操縱水平的提高和穩(wěn)固，選用系數(shù)減小。實際選下來，有時國外的減速器可能比我們國產(chǎn)的輕一半左右，就造成選國外的報價會比國產(chǎn)的廉價。質(zhì)量不如人家，價格上的優(yōu)勢又喪失，國產(chǎn)減速器就壓根沒法與國外競爭。（2）模塊化設(shè)計方而作了新的努力。比利時HANSEN公司最早在減速器設(shè)計中成功地應(yīng)用了模塊化技術(shù)，開發(fā)出HPP系列。住友公司引進(jìn)HANSEN技術(shù)，推廣了HPP產(chǎn)品。80年代國外大多公司的產(chǎn)品（FLENDER、SEW、

19、Thyssen-）的中心距等要緊參數(shù)都采納了R20優(yōu)先數(shù)，大大減少了要緊件的品種規(guī)格，部分實現(xiàn)了模塊化設(shè)計，我國的幾個標(biāo)準(zhǔn)差不多上都以此為母型開發(fā)的。這類方法總地說仍是模塊化程度不高，零件難以形成大的批量。90年代FLENDER完全甩掉原先的系列體制，按模塊化的思路開發(fā)出方形的H-B系列。HANSEN又丟棄了多而安裝的HPP的長方外形，開發(fā)出P4系列，其小規(guī)格仍繼承了HPP的中心距。Sew（Santasalo）在連續(xù)保留原優(yōu)先數(shù)中心距的產(chǎn)品外，又在中小常用規(guī)格開發(fā)出X、MC系列。住友公司仍是采納HPP的外形，采納25°齒形角，2、3、4級用同樣的箱體的方法，開發(fā)出8000系列，200

20、1年又開發(fā)出9000系列。各公司的模塊化設(shè)計各有特色，共同點幾乎差不多上把輸入錐齒輪軸部分作成單獨模塊組裝到圓柱齒輪箱體上，使兩類產(chǎn)品的箱體通用。（3）進(jìn)一步采取降噪措施。FLENDER、HANSEX差不多上通過改進(jìn)齒輪的參數(shù)和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計來降低噪聲。按HANSEN公司標(biāo)準(zhǔn)，P4的噪聲比HPP低2.5-9dB（A）o（4）進(jìn)一步改進(jìn)密封和外觀。密封是各國外公司的重點改進(jìn)點之一，既要無滲漏，又要摩擦磨損少，功耗發(fā)熱少。HANSEN,FLENDER,SEW,FALK等公司都研制了自己的密封結(jié)構(gòu)。高速軸多為非接觸的迷宮式。許多公司越來越重視減速器的外觀造型設(shè)計，如HANSEN的P4減速器的外型確實

21、是請專業(yè)人員設(shè)計的。許多減速器都像工藝品一樣漂亮。而國產(chǎn)減速器不但外形差，漏油等現(xiàn)象仍專門普遍，難以根制。國產(chǎn)減速器技術(shù)水平的差距還表現(xiàn)在傳動效率低，熱功率低，可靠性差等方面。國外公司的通用減速器生產(chǎn)都已形成相當(dāng)?shù)囊?guī)模，因而可有效地降低成本，增強競爭力。如日本住友公司的一個制造所就月產(chǎn)齒輪電機25000分：月產(chǎn)模塊化通用減速器850臺。而我國生產(chǎn)齒輪減速器的專業(yè)廠雖高達(dá)近200家，但能生產(chǎn)硬齒面齒輪減速器且有一定量的也確實是30家左右。硬齒面齒輪通用減速器這一塊，差不多上單件小批生產(chǎn)，產(chǎn)量最高的年產(chǎn)數(shù)百臺，產(chǎn)值不超過5000萬元，低的也確實是幾百萬。把所有竹干企業(yè)加到一起，產(chǎn)值產(chǎn)量也或許敵不上

22、國外公司的一個廠。（5） ISO開始著手制訂減速器的技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)。截止目前為止，除AGMA外，世界各公司的產(chǎn)品差不多上按各自的體會和條件生產(chǎn)自己的產(chǎn)品，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使得工況系數(shù)的選用不一致，使用壽命沒有統(tǒng)一的規(guī)定，熱功率運算不準(zhǔn)，某些商業(yè)炒作因素難以排除，給用戶的選用帶來專門大的不便。90年代ISO開始起草IS0/WD13593工業(yè)閉式齒輪傳動裝置“EnclosedGearDrivesforIndustrialApplications”的技術(shù)報告草案，其內(nèi)容包含：直齒、斜齒輪裝置、承載能力，運算規(guī)則，應(yīng)用范疇的通則。其中的工況系數(shù)KSF值采納AGMA的值，給出了兩種詳細(xì)運算熱功率的方法，并

23、首次提出按滿足100%的載荷運行10000小時加上200%的載荷運行10000次的循環(huán)次數(shù)來確定額定功率的方法。ISO標(biāo)準(zhǔn)的制訂，必將進(jìn)一步規(guī)范世界減速器行業(yè)的行為，促進(jìn)減速器技術(shù)的進(jìn)展。（6）工況系數(shù)的新變化。工況系數(shù)減小的趨勢：以皮帶機為例，過去載荷分類為比H,對應(yīng)于每天工作lOh以上時的工況系數(shù)KA為1.5、2.0,現(xiàn)在按AGMA標(biāo)準(zhǔn)已降至1.251.5。減速器仍按每天工作小時數(shù)劃分（W3h,310h,>10h）o以往不同時刻檔次之間KA的差值為0.25。（7）熱功率運算。普遍開始考慮海拔高度對散熱的阻礙，增加海拔高度系數(shù)。淡化或不再考慮功率利用率的阻礙。FLENDER1993年前

24、的樣本都采納功率利用系數(shù)，1997年后修改了熱功率運算方法，不再采納功率利用系數(shù)。ISO舉薦的兩種熱功率運算方法尚未被采納。FLENDER從型式上改變了以往的熱功率運算方法，比起SEW、往友來，F(xiàn)LENDER不論是老方法，依舊新方法熱功率運算都細(xì)得多。國內(nèi)通用齒輪減速器技術(shù)的新進(jìn)展表現(xiàn)在下面幾個方面。由于產(chǎn)品不能及時更新，一直停留在國外八十年代的水平上，致使和國外差不多縮得專門小的差距又在逐年拉大?，F(xiàn)在，總的情形是我們的產(chǎn)品已落后十六年以上，面對國門的放開，已無力對抗國外的挑戰(zhàn)。企業(yè)在爭市場，打低價位戰(zhàn)。研究所已企業(yè)化。然而，在市場經(jīng)濟(jì)大潮的沖擊中，在體制變革的陣痛中，我國齒輪界的科研和新產(chǎn)品

25、開發(fā)的格局正在悄悄地發(fā)生著全然性變化，許多企業(yè)正在成為新產(chǎn)品開發(fā)和科研的主力軍。例如，南高齒從90年代中期就開始了困難的努力，瞄準(zhǔn)國外最先進(jìn)的水平，通過困難的努力，開發(fā)出可與國外強手一比高低的世界一流產(chǎn)品。現(xiàn)在成果出來了，這些成果的問世，意味著我們無力抗衡國外挑戰(zhàn)的局面的終I匕到了我們應(yīng)戰(zhàn)的時候了。形勢：軟齒面和中硬齒而在中國仍占據(jù)專門大巾場，在相當(dāng)長時刻內(nèi)不可能被取代。形勢逼迫采納這類減速器的企業(yè)必須進(jìn)行改造，但又無力升級到硬齒而，迫切需要制造成本低、技術(shù)附加值高的產(chǎn)品。減速器由軟齒面改成中硬齒面后，由于性能價格比反而降低，沒有生命力，推廣不開（如ZDZ、QJ系列），致使軟齒面減速器禁而不止

26、，嚴(yán)峻制約了配套主機的技術(shù)水平的提高。我國在圓弧齒面方而作了專門多工作，到90年代，雙圓弧齒輪技術(shù)差不多專門成熟，但由于認(rèn)識等方面的緣故,推廣得專門不夠，專門長時刻沒有形成通用系列產(chǎn)品。九十年代，一項新成果“點線嚙合齒輪傳動技術(shù)”的顯現(xiàn)引起了我們高度的重視，它兼具漸開線和圓弧兩種齒輪的特點，專門是加工簡便、承我能力高、噪聲低等優(yōu)點極具特色。盡管，當(dāng)時只是在軟齒而獲得應(yīng)用，也沒真正形成系列，然而我們看準(zhǔn)了它有生命力，我們決定通過我們的努力把它轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力。點線嚙合傳動是一種全新的傳動型式，是武漢交通科技大學(xué)經(jīng)十多年的研窕獲得的科技成果，1999年9月被列為“九五”重點科技推廣項目。DNK系列點線

27、嚙合齒輪減速器，是在國內(nèi)外首次將點線嚙合傳動技術(shù)應(yīng)用到中硬齒面領(lǐng)域，成功地研制開發(fā)出的上規(guī)模、上檔次、高技術(shù)附加值的標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品。1.2 SolidWorks及其在工程中的應(yīng)用SolidWorks是生信國際推出的基于windows的機械設(shè)計軟件,是微機版全參數(shù)化特點造型軟件,圖形界而簡捷友好，用戶上手快。只要熟悉Windows,不論有無CAD的使用體會，都差不多上能用SolidWorks進(jìn)行設(shè)計。SolidWorks具有全面的零件實體建模功能、全相關(guān)的鍍金設(shè)計能力、裝配設(shè)計功能、從三維模型自動轉(zhuǎn)換成二維工程圖的功能，還具有動畫和渲染的功能等。既能滿足工程師的需要。又能滿足藝術(shù)家的向往。Soli

28、dWorks有豐富的零件實體建模功能。變量化的草圖輪廓繪制，并能自動進(jìn)行動態(tài)約束檢查。通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特點、抽殼、特點陣列以及打孔等操作更簡便地實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計。通過帶操縱線的掃描、放樣、填充以及拖動可控的相關(guān)操作能生成形狀復(fù)雜的構(gòu)造曲而，能夠直觀地對曲面進(jìn)行修剪、延伸、倒角和縫合等操作。所有特點都能夠用拖動手柄改變尺寸，并有動態(tài)的形狀變化預(yù)覽。可實現(xiàn)變半徑倒圓、指定區(qū)域倒圓、填角和圓角過渡。在屏幕左側(cè)顯示的特點樹，可直觀有效地治理整個設(shè)計過程，能夠隨意地改變零件的形狀和設(shè)計意圖：能夠進(jìn)行特點的拖動、剪貼和換序；能夠把一個窗口零件上的某些特點剪切、復(fù)制到另一窗口的零件上。當(dāng)設(shè)計完成的零件被其

29、他設(shè)計人員調(diào)用時，能夠?qū)ｉT快地通過特點樹了解此設(shè)計意圖和設(shè)計過程，并能夠趕忙按自己的設(shè)計思想進(jìn)行修改。SolidWorks能夠?qū)ｉT方便地生成裝配體，提供基于裝配關(guān)系和運動特點的裝配設(shè)計功能，支持多重的子裝配。利用特點樹，能夠像在零件設(shè)計中那樣對裝配體中的零件進(jìn)行任意修改。在裝配模型中，可進(jìn)行前后關(guān)聯(lián)的設(shè)計。有嚴(yán)密的幾何和尺寸約束治理，清晰地區(qū)分欠約束、全約束和過約束。零件實體圖、裝配圖和工程圖全程共享關(guān)聯(lián)性約束，任一環(huán)節(jié)中的修改會自動反映到其他兩個環(huán)節(jié)的圖形上。在調(diào)用大裝配時，“輕化”零部件的功能極大地減小了儲備空間，提高了運行速度。在SolidWorks中有一個插件Animator。即動畫功

30、能。利用這一功能，給定運動方式和運動路徑，能夠使裝配體產(chǎn)生運動，從運動過程能夠看出各零件是否會產(chǎn)生運動干涉，以便及時修改。Animator能夠把運動過程生成AVI動畫文件，儲存后能夠脫離軟件環(huán)境獨立運行。SolidWorks可進(jìn)行不同數(shù)據(jù)各式的輸入輸出，支持的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)有：IGES、DXF、DWG、SAT(ACSI).STEP、STL,ASCII,或二進(jìn)制格式VDAFS(VDA)、VRML、Parasolid。SolidWorks軟件包括零件設(shè)計建模、裝配設(shè)計建模、工程圖紙繪制三個差不多環(huán)境，同時具有全相關(guān)的鍍金設(shè)計功能。在工程設(shè)計中，軟件在零件和裝配的三維設(shè)計中，可方便地檢查質(zhì)量特性,檢查靜態(tài)

31、和動態(tài)干涉，了解零件的空間關(guān)系，同時方便地與運動分析和有限元分析建立接口。為了充分發(fā)揮軟件的功用，應(yīng)注意以下設(shè)計技巧：正確的設(shè)計思路：確定差不多體特點和合理標(biāo)注尺寸，以及規(guī)范特點和參數(shù)名稱。利用設(shè)計表，利用特點庫：包括特點庫的應(yīng)用和建立特點庫。1.3課題的提出和研究意義在許多世界級大企業(yè)中被廣泛應(yīng)用的運算機輔助三維設(shè)計(CAD)的高端主流軟件SolidWorks的裝配模塊就采納了虛擬裝配技術(shù)，即便是在產(chǎn)品設(shè)計的初期時期，所產(chǎn)生的最初模型也可放人虛擬環(huán)境進(jìn)行實驗，可在虛擬環(huán)境中創(chuàng)建產(chǎn)品模型，使產(chǎn)品的外表、形狀和功能得到模擬，而且有關(guān)產(chǎn)品的人機交互性能也能得到測試和校驗，產(chǎn)品的缺陷和問題在設(shè)計時期

32、就能被及時發(fā)覺并加以解決。在傳統(tǒng)的二維設(shè)計中其差不多設(shè)計流程是在已有的減速器的基礎(chǔ)上進(jìn)行，設(shè)計中存在以下問題:(1)難以對所設(shè)計的產(chǎn)品進(jìn)行裝配檢驗、力學(xué)分析、運動分析、有限元分析等工作：(2)設(shè)計工作一樣是在已有減速器基礎(chǔ)上進(jìn)行的變型設(shè)計，設(shè)計人員依照所需設(shè)計的系列，在該系列中找到最相似的減速器樣機，再調(diào)出相應(yīng)的零部件二維工程圖紙，在該圖紙上進(jìn)行變型設(shè)計。由于減速器種類太多，因此設(shè)計人員花費大量時刻在查找相似產(chǎn)品上，造成不必要的人力白費，加長了產(chǎn)品的開發(fā)周期，使得一個新產(chǎn)品的設(shè)汁開發(fā)周期一樣達(dá)到6個月以上：(3)在設(shè)計時容易忽略有些零部件已改動，而相應(yīng)的其他零部件卻沒有改動或改動有錯，導(dǎo)致裝配

33、時裝配不上。由于不能進(jìn)行裝配檢驗，產(chǎn)品要到裝配時才能發(fā)覺有錯，易造成專門大的白費：(4)盡管在零件圖的繪制上采納現(xiàn)有的二維參數(shù)驅(qū)動，然而關(guān)于零件的構(gòu)造、裝配、組合等一系列產(chǎn)品級的設(shè)計工作，仍舊專門復(fù)雜而繁瑣；(5)減速耕產(chǎn)品的治理采納傳統(tǒng)的治理方法，圖紙治理專門大程度上依舊手工形式，隨著系列產(chǎn)品的增加和不斷開發(fā)新產(chǎn)品，治理越來越苦惱，專門是治理工程圖紙時傳統(tǒng)治理費時費勁且技術(shù)人員查找專門不方便，而且修改時又必須重新繪制新的圖紙存檔，造成紙張的不必要白費。綜上所述，使用SolidWorks進(jìn)行減速器設(shè)計，同時為減速器的性能分析、運動分析、有限元分析提供三維實體模型和依照三維實體模型生成各零部件的

34、工程圖紙和裝配圖紙，并把減速器的各種圖文檔治理起來是專門有效的。本課題的開展在減速器的設(shè)計、性能分析、圖文檔和系統(tǒng)化治理，縮短減速器的開發(fā)周期，減少設(shè)計人員的工作強度，提高設(shè)計效率，減少設(shè)計差錯具有重要意義。1.4課題的要緊內(nèi)容本設(shè)計是基于SolidWorks軟件平臺對雙級圓柱齒輪減速器進(jìn)行實體造型的，第一介紹減速器國內(nèi)外進(jìn)展現(xiàn)狀，分析相關(guān)領(lǐng)域的最新研究成果。以及SolidWorks介紹和在工程中的應(yīng)用。然后設(shè)計分析運罷了雙級圓柱齒輪減速器的參數(shù)。介紹了SolidWorks的設(shè)計原理，典型零件建模，虛擬裝配及干涉分析。最后是全文總結(jié)與展望。2雙級圓柱齒輪減速器的設(shè)計運算及分析2.1減速器的結(jié)構(gòu)

35、減速器一樣由機箱、傳動件、軸系部件及附件組成的。使設(shè)計中的雙級圓柱齒輪減速器分別由連軸器、輸入軸、傳動軸、輸出軸、斜齒輪、直齒輪、軸承、箱體等一些附件組成的。它們的各尺寸參數(shù)按照給定的條件進(jìn)行設(shè)計。下而以給定任務(wù)和要求進(jìn)行設(shè)沖作為實例進(jìn)行設(shè)計和分析。2.2設(shè)計的條件及要求（1）要求：擬定傳動關(guān)系：由電動機、V帶、減速器、聯(lián)軸器、工作機構(gòu)成。（2）工作條件：雙班工作，有輕微振動，小批量生產(chǎn)，單向傳動，使用5年，運輸帶承諾誤差5%o（3）已知條件：運輸帶卷筒轉(zhuǎn)速19r/min,減速箱輸出軸功率馬力P=4.25馬力。2.3方案設(shè)計及電機選擇2.3.1方案簡圖圖2-1減速器裝置筒圖2.3.2電動機的選

36、擇（1）運算電機所需功率H：查機械設(shè)計課程設(shè)計表2-47一帶傳動效率：0.96小一每對軸承傳動效率：0.99773一圓柱齒輪的傳動效率：0.96名一聯(lián)軸器的傳動效率：0.993依一卷筒的傳動效率：0-96一電機至工作機之間的傳動裝置的總效率P“=Px%X/P.=3.67KW7(2)確定電機轉(zhuǎn)速°查指導(dǎo)書第7頁表L取V帶傳動比i=24二級圓柱齒輪減速器傳動比三840因此電動機轉(zhuǎn)速的可選范疇是：電機二挎軸xi©=19x(24)x(840)=3043。4。，力加符合這一范疇的轉(zhuǎn)速有：750、1000、1500、3000總傳動比:96019= 50.53依照電動機所需功率和轉(zhuǎn)速查手

37、冊機械設(shè)計課程設(shè)計表8-167,有4種適用的電動機型號,因此有4種傳動比方案如表2-1o表2-1方案電動機型號額定功率同步轉(zhuǎn)速r/min額定轉(zhuǎn)速r/min重量總傳動比1Y112M-24KW3000289045Kg152.112Y112M-44KW1500144043Kg75.793Y132M1-64KW100096073Kg50.534Y160M1-84KW750720118Kg37.89綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、和帶傳動、減速器的傳動比，可見第3種方案比較合適，因此選用電動機型號為Y132M1-6,其要緊參數(shù)如表2-2。表2-2額定功率kW滿載轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速質(zhì)量ADEFGHLAB4

38、960100073216388010331325152802.3.3確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比分配傳動比：取，尸3.05則Gxiz=50.53/3.05=16.49ii=(1.3-1.5)i2取ii=1.3i2/2=3.56/i=4.56注：涼為帶輪傳動比，力為高速級傳動比，心為低速級傳動比。2.3.4運算傳動裝置的運動和動力參數(shù)將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為1軸、2軸、3軸、4軸。如，小3，34一一依次為電機與軸L軸1與軸2,軸2與軸3,軸3與軸4之間的傳動效率。(1)各軸轉(zhuǎn)速n9607L=314.86r/min33.05n2='t,n=6877min-ii，否3x4.6

39、3小nm960n.=19.1r/mini23小(3x4.63x3.56(2)各軸輸入功率Pi=pd=3.67x0.96=3.52kWp2=PiTn=pdri。、e/7i2=3,67xO.96xO.99xO.96=3.21W3=Pi123=Pd小ie7i2Yu=3-67x0.96x0.99x0.96x0.99x0.96=3.05Z:VVp4=P3如=”九7；23<734=3.67x0.96x0.99x0.96x0.99x0.96x0.99x0.993=3kW(3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩Td=9550-=9550x-=36.5./nnw960T1=Td7,j./)=36.5x3.05x0.96=06.

40、9N.m4=1&ijl2=Td帶oiViz=36,5x3.05x4.63x0.96x0.99x0.96=470.3Nj=心小3=4帶M如h3=36,5x3.05x4.63x3.56x0.96x0.99x0.96x0.99x0.96=159L5N.m4%U/27oi小%加=36.5x3,O5x4.63x3.56x0.96x0.99x0.96x0.99x0.96x0.99x0.993=1575.6N.m表2-3軸名功率PKW轉(zhuǎn)矩TNm轉(zhuǎn)速r/min輸入輸出輸入輸出電動機軸3.6736.59601軸3.523.48106.9105.8314.862軸3.213.18470.3465.6683

41、軸3.053.021591.51559.619.14軸32.971575.61512.619.12.4設(shè)計V帶和帶輪設(shè)計V帶確定V帶型號查機械設(shè)計805表13設(shè)得:Ka=1.2則p=K1=1.2x3.67=4.4kW依照P,=4.4,o=960M由兒由機械設(shè)計尸如圖13-5,選擇A型V帶，取小=125。小=，小x(1-8)=3.05x125x0.98=373.63112查機械設(shè)計第206頁表13-7取力=375。£為帶傳動的滑動率£=0.010.02。驗算帶速. ndn V =60x1000乃x 125x96060x1000=6.28m/ s帶速在525?/s范疇內(nèi)，合適。

42、取V帶基準(zhǔn)長度Ld和中心距a初步選取中心距a：=1.5(1+J2)=1.5(125+375)=750,取a=750。由機械設(shè)計第195頁式(13-2)得：L=2305.8查機24«i>械設(shè)計第202頁表13-2取乙=2500,由機械設(shè)計第206頁式13-6運算實際中心距:乙一乙Iax6/1iH=847.1G2驗算小帶輪包角a由機械設(shè)計第195頁式13-1得:。=180°x57.3°=163>120a求V帶根數(shù)Z由機械設(shè)計第204頁式13-15得z-P，(P0+AP°)KaK查機械設(shè)計第203頁表13-3由內(nèi)插值法得凡=1.38AP(>=

43、0.108oEF_AFEF=O.1%=1.37+0.1=1.38EF_AFEF=0.08AA=0.10+0.108查機械設(shè)計第202頁表13-2得K=1.09.查機械設(shè)計第204頁表13沒由內(nèi)插值法得K=0.9590。產(chǎn)163.0EFAFEF=0.009K.=0.95+0.009=0,959則 z =(P“ + AP“)KaA7= 2.844.4AW(1.38+0.108)x0.959x1.09取Z=3根,求作用在帶輪軸上的壓力Fq查機械設(shè)計201頁表13-1得q=0.10kg/m,故由機械設(shè)計第197頁式13-7得單根V帶的初拉力：1) + 0.10x6.282 = 190.9;V5OOP2

44、.5八，500x4.4z2.5=L(1)+叱=(zvKa3x6.280.959作用在軸上壓力F=2ZE.sin-=2x3xl90.9xsin=1132.82V.，。222.5齒輪的設(shè)計(1)高速級大小齒輪的設(shè)計材料高速級小齒輪選用45#鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。高速級大齒輪選用45#鋼正火，齒面硬度為220HBS。查機械設(shè)計第166頁表11-7得b加n=550Mpa.2=540Mpa0查機械設(shè)計第165頁表11-4得：=4=1.3。.yribHUmI550Afp”uccajt故=-=500的NISh1.1r1bhm2540Mpa/ca*/>J=:=490Mpa。Sh1.1查機械設(shè)計

45、第168頁表11-10C圖得bFhin!=bFtai2=150A?4oi200Mpari皿150M/W故<TfiJ=154MpacTrij=；=115Mpa。Sf1.3Sr1.3按齒而接觸強度設(shè)計9級精度制造，查機械設(shè)計第164頁表11-3得：載荷系數(shù)K=1.2取齒寬系數(shù)e=0.4運算中心距由機械設(shè)計第165頁式11沒得/.f335KT./.f335V1.2xl.069xl056/>(Wi+1)3-=(4.63+1)=179.4巾叵口口如'71490；0.4x4.63考慮高速級大齒輪與低速級大齒輪相差不大取a=210m=2.5則Zi+Z?='=168取Z=29Z：=

46、139mB9實際傳動比：=4.7929479-463傳動比誤差：x100%=3.5%<5%4.63齒寬：=0a=0.4x210=84取。2=848=90高速級大齒輪：方=84乙=139高速級小齒輪：歷=90Z.=29驗算輪齒彎曲強度Kt = 2.6= 2.2查機械設(shè)計第167頁表11-9得:jHrA.I04、e2KT：Yn2x1.2x106.9x2.6x103c.rn按最小齒寬"=84運算：6、=-=；=435監(jiān)川vb6bmZ84x2.52x29l匕2ri(Ta2=一X<7/1=36.SMpa<cTri因此安全。Yf齒輪的圓周速度1Z7rdnx29x2.5x314.

47、8一八,V=1.19m/s60x100060x1000查機械設(shè)計第162頁表11-2知選用9級的的精度是合適的。(2)低速級大小齒輪的設(shè)計材料低速級小齒輪選用45#鋼調(diào)質(zhì)，齒而硬度為250HBS。低速級大齒輪選用45#鋼正火，齒而硬度為220HBS。查機械設(shè)計第166頁表11-7得bum3=550Mpacrhm4=540Mpa查機械設(shè)計第165頁表11-4得：S/=l.l4=1.3,rI6s3550Mparb4540Mpa彳八八故=-=500Mpab=-=490吸Sil1.1Sil1.1查機械設(shè)計第168頁表11Toe圖得：bg=200Mpa6鵬=1500。1bi3200Mpa-"r

48、1I.m450Mpa故<Trj=54Mpa9川=-=115MpuSf1.3Sf1.3按齒而接觸強度設(shè)計9級精度制造，查機械設(shè)計第164頁表11-3得：載荷系數(shù)K=1.2,取齒寬系數(shù)8=0.5=（3.56+1）3運算中心距，由機械設(shè)計第165頁式11-5得：= 241.3335Y1.2x470.3xl0349oJ0.4x3.56取。=250m=4則Za+Z4=125IUZ.=27Z4=9898o“3.5o運算傳動比誤差:x 100% = 1.9% <5% 合適273.56齒寬：b=(pa=。,5x250=125則取"=125/?3=/?4+(510)=130低速級大齒輪：員

49、=125乙=98低速級小齒輪：兒=130Z,，=27驗算輪齒彎曲強度查機械設(shè)計第167頁表11-9得:匕-=2.65匕4=2.25按最小齒寬4= 125運算:2KTh63 =；bm2Z.2xL2x159L5x2.65x103125x42x27=41.9Mpa < cpj=40.7Mpavb1安全,齒輪的圓周速度TTchni4x27x4x68八一，V=0A2m/s60x100060x1000查機械設(shè)計第162頁表11-2知選用9級的的精度是合適的。2.6減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸表2-4名稱符')運算公式結(jié)果箱座厚度aa=0.02S+3>810箱蓋厚度62=0.02a+3>89

50、箱蓋凸緣厚度打4=1.5(7,12箱座凸緣厚度bb=.5a15箱座底凸緣厚度b、一=2.5a25地腳螺釘直徑%dt=0.036a+12M24地腳螺釘數(shù)目11查手冊6軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑4d、=0.72%M12蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑d2d,二（0.50.6）d,MIO釉承端蓋螺釘直徑d3二（0.40.5）dfM810視孔蓋螺釘直徑（d4=（0.30.4）df8定位銷直徑dd二（0.70.8）/8乙，乙至外箱壁的距離G查手冊表11-2342218%,小至凸緣邊j/緣距離c2查手冊表11-22816外箱壁至軸承端而距離h/尸G+C?+（510）50大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離A,>1.2（715齒輪端面與

51、內(nèi)箱壁距離a2A2>cr10箱蓋，箱座肋厚mA、0.85b,？士0.85b98.5軸承端蓋外徑d2D2=D+（5-5.5）d3120（1軸）125（2軸）150（3軸）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離sSxD,一120（1軸）125（2軸）150（3軸）2.7軸的設(shè)計2.7.1 高速軸設(shè)計材料選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理.查機械設(shè)計第230頁表14-2取口=35防%C=1OO.各軸段直徑的確定依照機械設(shè)計第230頁式14-2得：d.>C后=1°O言=22.4又因為裝小帶輪的電動機軸徑d=38,又因為高速軸第一段軸徑裝配大帶輪，且力=(0.81.2)x38因此查手冊第9頁表1-16取di=36。

52、Lj=l.75/1-3=60o乩=40因為大帶輪要靠軸肩定位，且還要配合密封圈，因此查手冊85頁表7-12取力=40,L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。小段裝配軸承且乩>小，因此查手冊62頁表6-1取&=45。選用6009軸承。Ly=B+Aj+2=16+10+2=28。九段要緊是定位軸承，取乩=500L依照箱體內(nèi)壁線確定后在確定。心裝配齒輪段直徑，判定是不是做成齒輪軸。J_(e=-tx<2.5m查手冊51頁表4-1得：乙=3.3mm2得：e=5,9<6.25o小段裝配軸承因此0,=a=45U=L3=28o校核該軸和軸承：Li=73L2=211L3=96作

53、用在齒輪上的圓周力為：Ft=-=2X106-9X1()-=2948/V'429x2.5徑向力為年=Fjgd=2984xtg200=1073N作用在軸1帶輪上的外力：/=&=1132.8N求垂直面的支反力Fw=-=211-xl073=800/,+/,73+211勺=4一Fw=1073-800=273N求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖Mav=FJ2=273x21lx10'3=57.6N.mMav=800x73x10-3=57.4N刀7求水平而的支承力由耳(/+/2)=與2得x2948 = 2197N73 + 211F2H=Ft-FlH=2948-2197=751N求并繪制水平面

54、彎矩圖=2197x73x10-3=158.2NjM°h=F1Hl2=751x211x10"=158.4Nj96x1132.873 + 211求F在支點產(chǎn)生的反力=384.37VF1f=Fxf+F=384.3+1132.8=1517.1/V求并繪制F力產(chǎn)生的彎矩圖M2F=F/3=1132.8x96x10-3=108.7/VMaF=FxfIx=384.3x73x10-3=21.1NF在a處產(chǎn)生的彎矩Mah.=FJ=384.3x73xIO-3=27.7/Vw求合成彎矩圖考慮最不利的情形，把與+M3直截了當(dāng)相加。Ma=M»-+M%=27.7+，576+158.2?=196

55、.IN."?Ma=MaF+京=27.7+J57.4?+158.4?=196.2N加求危險截面當(dāng)量彎矩從圖可見，m-m處截而最危險，其當(dāng)量彎矩為：(取折合系數(shù)6=0.6)Mc=Jl96.2、+(0.6x106.9)2=206.4N運算危險截而處軸的直徑因為材料選擇45”調(diào)質(zhì)，查機械設(shè)計225頁表14-1得6,=650MP，查機械設(shè)計231頁表14-3得許用彎曲應(yīng)力b_M=6OMR7,則心斗二=產(chǎn)加"=325皿V0.1x60因為4>=4=5。>d,因此該軸是安全的。軸承壽命校核軸承壽命可由式4=*（餞）”，進(jìn)行校核，由于軸承要緊承擔(dān)徑向載荷的作用，因此尸="，查機械設(shè)計259頁表16-9,10取/；=1,/=1.2,取£=3按最不利考慮，則有：%=J卑+號,+耳.=48(X)2+21972+384.3=2722.4NFrl=4fL+Fih+F2f=V2732+7512+1517.1=2316.2N10660x314.8zlx29.5xl03x(1.2x2316.2）3=6.3年因此所該軸承符合要求。