【正文】 全性，經(jīng)濟(jì)性和燃油性也提出而來更高的要求。隨著微電子工業(yè)向機(jī)械工業(yè)的滲透，現(xiàn)代機(jī)械日益向智能化和機(jī)電一體化方向發(fā)展。自 20 世紀(jì) 90 年代以來，國外機(jī)械工業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，技術(shù)發(fā)展 的重點(diǎn)在于努力完善產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)高精度，多用途，超小型化是工業(yè)機(jī)械的發(fā)展趨勢。 齒輪機(jī)構(gòu)是在各種機(jī)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的一種傳動機(jī)構(gòu)。它可以用來傳遞空間任意兩軸件的運(yùn)動和動力，并具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比準(zhǔn)確，使用壽命長，工作安全可靠等特點(diǎn)。而作為齒機(jī)構(gòu)的最基本組成部分齒輪所起的作用是無可代替的，所以齒輪的設(shè)計(jì)尤為重要。齒輪是應(yīng)用最為廣泛的通用零件，廣泛用在各種傳動中，如機(jī)床的傳動裝置，汽車的變速箱和后橋，減速器和玩具等。齒輪傳動機(jī)構(gòu)中很重要 的應(yīng)用 機(jī)之間獨(dú)立的閉式機(jī)械傳動裝置用來降低原動機(jī)轉(zhuǎn)速或增大轉(zhuǎn)矩 ，以滿足工作機(jī)需要。而齒輪減速器作為一種重要的動力傳遞裝置，在機(jī)械化生產(chǎn)中起著不可替代的作用。圓柱圓錐齒輪減速器是最常用的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)之一。 縱觀國內(nèi)減速器行業(yè)的現(xiàn)狀，為保持行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展在充分肯定行業(yè)不斷發(fā)展、進(jìn)步的同時(shí)，更應(yīng)看到存在的問題，并積極研究對策，采取措施，力爭在較短時(shí)間內(nèi)能有所進(jìn)展。目前，同外減速器行業(yè)存在的比較突出的問題是，行業(yè)整體新產(chǎn)品開發(fā)能力弱、工藝創(chuàng)新及管理水平低，企業(yè)管理方式較為粗放，相當(dāng)比例的產(chǎn)品仍為中低檔次、缺乏有國際影響力的產(chǎn)品品牌、行業(yè)整體散、亂情況依然較為嚴(yán)重 當(dāng)今世 界各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總的趨勢是向六高、二低、三化方向發(fā)展。六高即指高承載能力、高齒面硬度、 高精度 、高速度、高可靠性和高傳動率 ；二低，即低噪聲、低成本 ； 三化，即標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化、通用化。減速器及齒輪的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上標(biāo)志著一個(gè)國家的工業(yè)水平，因?yàn)槠鋺?yīng)用非常廣泛，大到礦山機(jī)械中的傳動裝置，小到汽車變速箱等領(lǐng)域無不滲透著齒輪以及減速器的應(yīng)用。 當(dāng)今是要求人與自然和諧發(fā)展的社會，我們的齒輪加工也逐步往綠色環(huán)保的干式、半干式加工轉(zhuǎn)變，其中有高速和低溫冷風(fēng)干式加工兩個(gè)方向，從這一點(diǎn)上講，傳統(tǒng)的機(jī)加工 都將邁向一個(gè)新的臺階。 國際上，動力傳動齒輪裝置正沿著小型化、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展．特殊齒輪的應(yīng)用、行星齒輪裝置的發(fā)展、低振動、低噪聲齒輪裝置的研制是齒輪 減速器 設(shè)計(jì)方面的一些特點(diǎn)．為達(dá)到齒輪 減速器 裝置小型化目的，可以提高現(xiàn)有漸開線齒輪的承載推力。各國普遍采用硬齒面技術(shù)，提高硬度以縮小裝置的尺寸； 也可應(yīng)用以圓弧齒輪為代表的特殊齒形 。英法合作研制的艦載直升飛機(jī)主傳動系統(tǒng) 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 第 3 頁 共 34 頁 3 采用圓弧齒輪后，使減速器高度大為降低。隨著船舶動力由中速柴油機(jī)代替的趨勢， 在大型船上采用大功率行星齒輪裝置確有成效 ；現(xiàn)在冶金、礦山、水泥一軋機(jī) 等大型傳動裝置中，行星齒輪以其體積小、同軸性好、效率高的優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用愈來愈多。 研究手段的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和日益增長的社會需求，機(jī)械產(chǎn)品的類型、規(guī)格及性能迅速地發(fā)生變化，市場要求產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期越來越短 .傳統(tǒng)的 減速器 設(shè)計(jì)往往是手工設(shè)計(jì)，因計(jì)算煩瑣、復(fù)雜，致使手工設(shè)計(jì)的效率、可靠性、準(zhǔn)確性大大降低，而且對于系列化產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要進(jìn)行反復(fù)的計(jì)算、查詢和繪圖，造成大量重復(fù)勞動。另外，傳統(tǒng)的類比設(shè)計(jì)中還存在一個(gè)極大的毛病，即在設(shè)計(jì)時(shí)，大部分設(shè)計(jì)人員都是在己有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上將尺寸增大，這樣的相似設(shè) 計(jì)使得產(chǎn)品的尺 寸與重量越來越大，造成財(cái)力、人力的浪費(fèi)。 在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，雖然 CAD 技術(shù)已被企業(yè)重視，但通用 CAD 支撐軟件對大多數(shù)用戶來說，只是繪圖工具，只是使所繪圖便于保存，便于修改，不是真正的實(shí)現(xiàn)了通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的目的，不能解決設(shè)計(jì)問題，其實(shí)質(zhì)仍是手工設(shè)計(jì)，它不僅設(shè)計(jì)效率低，同時(shí)對使用者的要求也較高，因使用者要直 接使用圖形支撐軟件的命令去構(gòu)造圖形，這就要求其對各種命令的功能及其使用方法十分了解，從而限制了對這些命令不熟悉但精通產(chǎn)品設(shè)計(jì)的人員有效地使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，而使硬件和軟件得不到充分利用。 而且， 在 傳統(tǒng)繪圖設(shè)計(jì)過程中，工程師們感到最別扭的、最影響設(shè)計(jì)質(zhì)量的、最需要有人輔助的幾個(gè)常見的問題可能有下列幾項(xiàng)： 復(fù)雜的投影線生成問題 、 漏標(biāo)尺寸，漏畫圖線的問題 、 機(jī)構(gòu)的幾何關(guān)系和運(yùn)動關(guān)系的分析討論問題 、 設(shè)計(jì)的更新與修改問題 、 設(shè)計(jì)工程管理問題 、 二維參數(shù)化的局限性 等等，這些在我們的二維軟件繪圖中都不能得到很好的解決。 在二維參數(shù)化 軟件 前景不甚明確的條件， 在此背景下， 基于計(jì)算機(jī)的虛擬技術(shù)，虛擬產(chǎn)品開發(fā)就越來越顯出其獨(dú)特的優(yōu)勢。 基于特征的 三維 參數(shù)化 /變量化軟件開始進(jìn)入 設(shè)計(jì) 領(lǐng)域。 人在設(shè)計(jì)零件時(shí)的原始沖動是三維的，是有顏色、 材料、硬度、形狀、尺寸、位置、相關(guān)零件、制造工藝等等關(guān)聯(lián) 概念 的三維實(shí)體，甚至是帶有相當(dāng)復(fù)雜的運(yùn)動關(guān)系的三維實(shí)體。如果能直接以三維概念開始設(shè)計(jì)，在現(xiàn)有的軟件支持下，這個(gè) 模型 至少有可能表達(dá)出設(shè)計(jì)構(gòu)思的全部幾何參數(shù)，整個(gè)設(shè)計(jì)過程可以完全在三維模型上討論，對設(shè)計(jì)的輔助就很容易迅速擴(kuò)大的全過程，設(shè)計(jì)的全部流程都能使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)。這樣就有可能比較容易地建立充分而完整的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析、制件質(zhì)量屬性分析、空間運(yùn)動分析、裝配干涉分析、 NC 控制可加工性分析、高正確率的二維工程圖生成、外觀色彩和 造 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 第 4 頁 共 34 頁 4 型效果評價(jià)、 商業(yè) 廣告造型與 動畫 生成等一系列的需求都能充分滿足，是對設(shè)計(jì)全過程的有效的輔助，是有明確效益的 CAD。 三維設(shè)計(jì)的好處已經(jīng) 確實(shí)了，Inventor 或其他同類軟件的實(shí)施過程中，都能體會得到。 由三維實(shí)體造型自動生成二維工程圖紙的方法，這在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中有很大的優(yōu)勢，尤其是對于復(fù)雜的零部件的造型及其黑維工程圖紙的設(shè)計(jì)，會得到事半功倍的效果，如剖面圖自動生成，空間相貫線求交、投影等。 對于創(chuàng)成設(shè)計(jì)，三維設(shè)計(jì)模式幾乎是最為合理的了 2 電機(jī)的選擇計(jì)算 選擇電動機(jī)的類型 按工作要求和工作條件選用 Y 系 列三相籠型異步電動機(jī)，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓 380V. 選擇電動機(jī)的容量 工作機(jī)的有效功率為 Pw=FV/1000=(2200N )/1000=. 從電動機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率： 聯(lián)軸器的傳動效率 η 1=. 帶傳動效率η 2=. 一對圓錐滾子軸承的效率 η 3= 0. 98. 一對球軸承的效率 η 4= . 閉式直齒圓錐齒傳動效率η 5= . 閉式直齒圓柱齒傳動效率η 6= . 總效率 =η 2 1η 2 η 3 3 η 4η 5 η 6= 0. 983 =. 所以電動機(jī)所需工作功率為： Pd=Pw/η ∑ = 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 查表得二級圓錐圓柱齒輪減速器傳動比 i=840，而工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為： d=250mm nw=60 1000V/π d=所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為： nd=i nw =(840) =(6123060)r/m 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750 r/m,1000 r/m,1500 r/m,3000 r/m 四種。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 第 5 頁 共 34 頁 5 綜合考慮電動機(jī) 和傳動裝置的尺寸，質(zhì)量及價(jià)格因素，為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為 1000 r/m 的電動機(jī) 如表 21： 表 21 電動機(jī)的型號 額定功率 /kw 滿 載 轉(zhuǎn) 速 /（ r/m） 啟動轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 Y132S6 3 960 電動機(jī)的主要安裝 尺寸和外形尺寸如 表 22： 表 22 尺寸 /mm 型號 H A B C D E F GD G Y132S 132 216 140 89 38 80 10 8 33 計(jì)算傳動裝置的總傳動比 i∑ 并分配傳動比 分配原則 ，各級大齒輪的浸油深度大致相等，以利于實(shí)現(xiàn)油池潤滑 總傳動比 i∑ 為 ： i∑ =nm/ nw=960/= 分配傳動比 ： i∑ =i1i2 圓錐齒輪傳動比一般不大于 3，所以： 直齒輪圓錐齒輪傳動比： i1=3 直齒輪圓柱齒輪傳動比 : i2= 實(shí)際傳動比： i’ ∑ = 3 = 因?yàn)椤?i=,故傳動 比滿足要求 計(jì)算傳動裝置各軸的運(yùn)動和動力參數(shù) 各軸的轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸 nI=nm=960r/m Ⅱ軸 nⅡ =nI/ i1=960/3=320 r/m Ⅲ軸 nⅢ =nⅡ / i2=320/= r/m Ⅳ軸 nⅣ =nⅢ = 各軸的輸入功率 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 第 6 頁 共 34 頁 6 Ⅰ軸 PI= Pdη 1= = Ⅱ軸 PⅡ = PIη 5η 4= = Ⅲ軸 PⅢ = PⅡ η 6η 3= = Ⅳ軸 PⅣ = PⅡ η 1η 3= = 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 Td = 106 104 所以： Ⅰ軸 TI=Tdη 1= 104 = 104 Ⅱ軸 TⅡ =TIη 5η 4 i1= 104 3= 104 Ⅲ軸 TⅢ =TⅡ η 6η 3 i2= 104 = 105 Ⅳ軸 TⅣ =TⅢ η 1η 3= 105 = 105 運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理如表 23： 表 23 軸名 功率 P/kw 轉(zhuǎn)矩 T/() 轉(zhuǎn)速 n/（ r/m） 傳動比 i 效率η 電機(jī)軸 104 960 1 Ⅰ軸 104 960 13 Ⅱ軸 104 320 Ⅲ軸 105 Ⅳ軸 105 3 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 閉式直齒輪圓錐齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 a． 選材 七級精度 小齒輪材料選用 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理， HB=217~286， 大齒輪材料選用 45 號鋼，正火處理， HB=162~217， 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： σ Hmin1=+380 由公式得出： 小齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度σ Hmin1=600 Mpa ； 大齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度σ Hmin2 =550 Mpa b. (1) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N: N1=60njL=60 960 1 8 10 300= 109 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 第 7 頁 共 34 頁 7 N2=N1/ i1= 109/3= 108 (2)查表得疲勞壽命系數(shù)： KHN1=,KHN2=,取安全系數(shù) SHmin =1 ∴ [σ ]H=σ Hmin KHN / SHmin ∴ [σ ]H1=600 [σ ]H2=550 ∵ [σ ]H1[σ ]H2 ∴取 Mpa (3) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)小齒輪大端模數(shù)（ 由于小齒輪更容易失效故按小齒輪設(shè)計(jì)） : 取齒數(shù) Z1=24，則 Z2=Z1 i1=24 3=72， 取 Z2=72 ∵實(shí)際傳動比 u=Z2/Z1=72/24=3，且 u=tanδ 2=cotδ 1=3 ∴δ 1=176。 δ 2=176。 則小圓錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù) zm1=z1/cosδ 1=24/176。 = zm2=z2/cosδ 2=72/176。 = (4)查表有材料彈性影響系數(shù) ZE=，取載荷系數(shù) Kt= 有∵ T1= 104 T/()， u=3，Ф R1=1/3. ∴試計(jì)算小齒輪的分度圓直徑為： d1t≥ 23 H( [ ] )ZE ? ? 23 1 / 1 (1 1 )KtT R R u????= (1)計(jì)算圓周速度 v=π *d1t*nI /60000=**960/60000=(2)計(jì)算齒輪的動載系數(shù) K 根據(jù) v=，查表得： Kv=,又