【正文】 Solidworks 軟件可謂是個全方位的 3D 產(chǎn)品開發(fā)軟件，集成了零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、 NC 加工、鈑金設(shè)計、鑄造件設(shè)計、造型設(shè)計、自動測量、機構(gòu)仿真、應(yīng)力分析、和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等功能 。 而制 造 企業(yè) 的 市場競爭 十分 激烈 ，要在市場中站有一席之地就 必須在最短的時間內(nèi)以優(yōu)異的質(zhì)量、低廉的成本 ,制造出合乎市場需要 和 性能合適的產(chǎn)品 。 而產(chǎn)品質(zhì) 量的優(yōu)劣 可以通過 Solidworks 軟件對產(chǎn)品進行 測量和應(yīng)力 分析 ,從而使產(chǎn)品質(zhì)量和性能得到保證。通過 Solidworks 軟件對產(chǎn)品進行設(shè)計 及仿真可以縮短產(chǎn)品的 制造周期 。從而最大程度上提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。 所以 Solidworks 軟件在制造業(yè)中有著重要的地位。 仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢 隨著計算技術(shù)在軟硬件方面的發(fā)展，大型工程軟件系統(tǒng)開始有減少模型的簡化、減少模型解藕的趨勢，力爭從模型和算法上保證仿真的準確性。更強更優(yōu)化的算法，配合專業(yè)的庫，將提供大型工程對象的系統(tǒng)整體仿真的可能性。在高性能計算方面，將支持包 括并 進 行處理、網(wǎng)格計算技術(shù)和高速計算系統(tǒng)等技術(shù) 。 仿真作為總體優(yōu)化的系統(tǒng) 級 設(shè)計分析工具，必要條件之一是跨專業(yè)多學(xué)科協(xié)同仿真。 要求仿真工具能夠提供建模、運算、數(shù)據(jù)處理（包括二次開發(fā)后的集成和封裝）、數(shù)據(jù)傳遞等全部仿真工作流程要求的功能，并且通過數(shù)據(jù)流集成在更大的PDM/PLM 平臺上。同時，在時間尺度上支持全 面 開發(fā)流程的仿真要求，在空間尺度上支持不同開發(fā)團隊甚至是交叉型組織架構(gòu)間的協(xié)同工作以及數(shù)據(jù)的管理。 整合化：將出現(xiàn)主流的標準工具。其特征是功能涵蓋了現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域的主要系統(tǒng)仿真需求，并與其他主流軟件工具通過 接口或后臺關(guān)系數(shù)據(jù)庫級別的數(shù)據(jù)交 2 互 ，有協(xié)同工作的能力；軟件自身的技術(shù)進展迅速，具有強大的發(fā)展后勁 。 專業(yè)化：隨著市場需求的細分，走專業(yè)化道路，將出現(xiàn)極專業(yè)的工具。這些工具將在某些具體的專業(yè)領(lǐng)域提供深入研究的特殊支持，如開發(fā)特殊的庫或模型，專注于具有鮮明行業(yè)特征的技術(shù)，滿足特殊的行業(yè)標準。 因具有 智能化的求解器及模型管理。不斷改進 GUI，讓軟件使用者直接體驗到數(shù)值計算專家開發(fā)的后臺工具提供的強大功能，同時減少軟件學(xué)習(xí)和使用的困難。提供易學(xué)易用的強大工具。 提供源代碼級的二次開發(fā)支持，開放的架構(gòu)滿足不同用戶的專 業(yè)開發(fā)要求。在強大的工具平臺上，根據(jù)自身的需要，進行二次開發(fā)。這已經(jīng)是目前許多研發(fā)單位開發(fā)專有技術(shù)的標準方式。今后的系統(tǒng)仿真工具必須支持用戶在進行二次開發(fā)的時候，從源代碼級別開始的創(chuàng)新和工程化定制，并能夠通過封裝集成到原有平臺中去。這種技術(shù)將成為用戶在實現(xiàn)知識和技術(shù)組織內(nèi)共享和傳承的同時，保護自身知識產(chǎn)權(quán)的必然選擇。 2 一級圓柱齒輪減速器 的設(shè)計 設(shè)計參數(shù) ⑴ 運輸帶工作拉力 ： KNF 3? ⑵ 運輸帶工作速度 ： sm/?? ⑶ 滾筒直徑： mmD 400? ⑷ 工作壽命： 10 年， 2 班制，大修期 3 年， 所以， 3001082 ????? ⑸ 工作條件：載荷平穩(wěn)，空載啟動，室內(nèi)工作，有粉塵；。 傳動方案 展開式 一 級圓柱齒輪減速器。 3 圖 21 減速器 的 傳動方案圖 選擇電機 電動機的 類型 Y 系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機； 電動機的 型號 工作機所需輸入功率： 1000?FW ??； 電機所需功率：?Wd ??? 由電動機至工作機的 傳動裝置總 效率η 為： 543321 ?????? ????? 查 機械設(shè)計手冊 —— 機械傳動和摩擦副的效率概略值得 ： V 帶的傳動 的 效率 ?? ； 圓柱 齒輪傳動 的 效率 ?? ； 滾動軸承的效率 ?? ； 聯(lián)軸器的效率 ?? ； 平帶傳動的效率 ?? ； 所以電動機至工作機的傳動裝置總效率 ?????? ?????? ； 則 4 WFW ????? ? ； WWd ????? ? 查 JB 30474— 82： Y 系列（ IP44）電動機的技術(shù)數(shù)據(jù) 選 用 電機型號為： Y132S4 電機同步轉(zhuǎn)速 n 選： 1500 /minr ； 電機參數(shù)：額定功率： W??? 滿載轉(zhuǎn)速： min/1440 rnm ? 查 JB 30474— 82： 機座帶底腳、端蓋無凸緣電動機的安裝及外形尺寸 則 根據(jù)參數(shù)選用 電機軸直徑： mmDd ??? 傳動比分配 傳動裝置總傳動比wmnni? 其中： m i n/ rDnw ???? ?? 所以 ??? wmnni 分配傳動裝置的各級傳動比： 齒△ iii ?? 其 中： i△ 為高速級傳動比 ； i 齒 為低速級傳動比，且， ? ?ii ~?△ ； 則 取 齒△ ii ? ，則有： ?齒i ?△i 傳動裝置的運動和動力參數(shù) 電 動 機軸 的運動和動力參數(shù) 電動機功率的選擇直接影響到電動機的工作性能合經(jīng)濟性能的好壞。如果所選的 電動機的功率小于工作要求，則不能保證作機正常工作，使電動機經(jīng)常過載而損壞；如果所選電動機的功率過大，則電動機經(jīng)常不能滿載運行，功率因數(shù)和效率較低，從而增加電能消耗、造成浪費。因此在設(shè)計中一定要選擇合適的電動機功率。 在設(shè)計的題目中，電動機一般為長期連續(xù)運載、載荷不變或很少變化的機械， 5 確定電動機功率的原則是電動機的額定功率 ? 稍大于電動機工作功率 d? ，即d??? ，這樣電動機在工作時就不會過 熱。一般情況下可以不校驗電動機的啟動轉(zhuǎn)矩和發(fā)熱。 則：工作機所需的電動機輸出功率為 WWd ????? ?； 滿載轉(zhuǎn)速： min/1440 rnm ? 電動軸的轉(zhuǎn)矩： mNn mdm . 50 ????? 齒輪的 高速軸 的運動和動力參數(shù) ????????? ??高 查機械設(shè)計手冊 —— 機械傳動和摩擦副的效率概略值得： V 帶的傳動的效率 ?? ；滾動軸承的效率 ?? 所以通過計算得：高速軸的轉(zhuǎn)速 m in/ rinn m ??? △高 高速軸的轉(zhuǎn)矩 mNn . ??????? 高高高 齒輪的 低速軸 的運動和動力參數(shù) 22321 ??????????? ???低 查機械設(shè)計手冊 —— 機械傳動和摩擦副的效率概略值得： V 帶的傳動的效率 ?? ； 圓柱齒輪傳動的效率 ?? ； 滾動軸承的效率 ?? ； 所以通過計算得：低速軸的轉(zhuǎn)速 m i n/ 0 rii nmn ???? 齒△低 6 低速軸的轉(zhuǎn)矩 mNn . ??????? 低低低 工作軸 的運動和動力參數(shù) 根據(jù)運輸帶工作數(shù)據(jù)計算 工作軸的 功率： WFW ????? ? 查 JB 30474— 82： Y 系列（ IP44）電動機的技術(shù)數(shù)據(jù) 選用 額定功率為 KWW ?? 的 Y132S4 電動機 工作軸的轉(zhuǎn)速 m i n/ rDnw ???? ? ?； 工作軸的轉(zhuǎn)矩 mNn PT W WW . ???? 綜合 將以 上 所計算 的 各個軸的 運動的動力參數(shù)列表如下 ： 表 21 各軸的數(shù)據(jù)參數(shù) 軸名 參數(shù) 電動機軸 高速軸 低速軸 工作軸 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 1440 功率 p(kw) 轉(zhuǎn)矩 T(Nm) 傳動比 i 效率 齒輪設(shè)計 設(shè)計準則 齒輪的失效形式很多，但對于某個情況而言 ，它們不可能同時發(fā)生。因此，可以針對其主要失效形式確定相應(yīng)的設(shè)計準則 。 ⑴ 閉式齒輪轉(zhuǎn)動 軟齒面（硬度≤ 350HBS）。齒輪的主要失效形式是齒面點蝕，故應(yīng)先按齒面接觸疲勞強度進行齒輪幾何參數(shù)設(shè)計，然后按齒根彎曲疲勞強度進行校核。 7 硬齒面（硬度＞ 350HBS）。齒輪的主要失效形式是齒根的彎曲疲勞折斷，故應(yīng)先按齒根彎曲疲勞強度進行齒輪幾何參數(shù)設(shè)計，然后按齒面接觸疲勞強度進行校核。 ⑵ 開式齒輪傳動 齒輪的主要失效形式是齒面磨粒磨損和齒根的彎曲疲勞折斷。對齒面磨損目前尚無成熟的計算方法，故通常按齒根彎曲疲勞強度 進行齒輪幾何參數(shù)設(shè)計，并將計算結(jié)果增大 10%~20%，以補償磨損量。 齒輪的 設(shè)計參數(shù) 根據(jù) 表 21 得到 下列 已知 參數(shù) ： 高速軸的功率 ????????? ??高 高速軸的轉(zhuǎn)速 m in/ rinn m ??? △高 高速軸的轉(zhuǎn)矩 mNn . ??????? 高高高 高速軸的 傳動比 ?高i 齒輪的 選材 材料的基本要求是：應(yīng)使齒輪的齒面具有較高的抗磨損 、抗腐蝕、抗膠合及抗塑性變形的能力，而齒根應(yīng)具有足夠的抗斷裂的能力 。應(yīng)具有良好的加工和熱處理工藝性。 齒輪 選材 ： 45，調(diào)質(zhì)處理表面淬火，硬度 40~50HBS； 按齒面接觸強度設(shè)計 計算小齒輪直徑 ? ?3 121 )1()671( ?? ?? dH KTd ?? 確定公式內(nèi)的各項參數(shù)值： 8 表 22 載荷系數(shù) K 原動機 工作機械載荷系數(shù) 均勻 中等沖擊 大的沖擊 電動機 1~ ~ ~ 多缸內(nèi)燃機 ~ ~ ~ 單缸內(nèi)燃機 ~ ~ ~ 注 ：①直齒、圓周速度高、精度低、齒 寬系數(shù)大時取大值； ②斜齒、圓周速度低、精度高、齒寬系數(shù)小時取小值； ③齒輪在兩軸承間對稱布置時取小值，不對稱布置取大值，懸臂布時置取大值 通過查表 22 得： 載荷系數(shù) K=； 表 齒寬系數(shù)ψ d 小齒輪相對與軸承的位置 齒面硬度 軟齒面（硬度≤ 350HBS） 硬齒面（硬度＞ 350HBS） 對稱分布 非對稱分布 懸臂布置 ~ ~ ~ ~ ~ ~ 注 ：直齒圓柱齒輪取小值，斜齒圓柱齒輪取大值，載荷穩(wěn)定、軸的剛度大取 大值；反之取小 值 通過 查 表 23 得： 齒寬系數(shù) 1?d? ； 齒數(shù)比 ?? 高i? ； 已知高速軸的轉(zhuǎn)矩 mNn . ??????? 高高高 查機械設(shè)計手冊 — 齒輪材料的 σ Flim 值得 ： aF ??? 5501lim? ； aF ??? 3801lim? 表 24 最小安全系數(shù) S 齒輪傳動的重要性 SHmin SFmin 一般 1 1 齒輪失效會產(chǎn)生嚴重后果 9 查表 24 得： 最小 安全系數(shù) 1min ?FS 最小安全系數(shù) 1?nSHmi 查機械設(shè)計手冊 —— 齒輪材料的 σ Hlim值得 ： aH ??? 7001lim? aH ??? 5402lim? 由式 ? ?minlimFFF S?? ? 得： ? ? aF ??? 5501? ， ? ? aF ??? 3802? ? ? aH ??? 7001? ? ? aH ??? 5402? 選用 較小的 齒輪材料的 ? ?H? 值，則 ? ? aH ??? 5402? ， 所以 按接觸疲勞強度條件計算小齒輪的直徑 ? ? mmKTddH)1()671(3 121 ??? ?? ?? 確定齒輪的主要參數(shù)和計算幾何尺寸 （ 1） 確定齒輪齒數(shù) 齒輪不根切的最小齒數(shù)為 17，如果允許少量根切，齒數(shù)可以減少到 14。但是，如果提高齒輪傳動的重合度，使傳動平穩(wěn)，應(yīng)適當增加齒輪齒數(shù)。因此，一般在滿足彎曲強度條件的前提下，齒數(shù)適當多些，模數(shù)取小些。 對于閉式硬 齒面齒輪傳動或開式傳動，齒數(shù)通常取 30~171 ?? ；對于閉式軟齒面齒輪傳動，通常取 40~241 ?? 。齒輪齒數(shù)的選取應(yīng)滿足強度計算要求。一對嚙合傳動齒輪的齒數(shù) Z1和 Z2最好互為質(zhì)數(shù)，以防止輪齒的磨損集中在幾個輪齒上。 所以取小齒輪的齒數(shù) 251?? ，則大齒輪 ??????? 高i ；則取 ?? 。 傳動比誤差： % ?????? i iii△ %3% ??i△ ,齒輪合格。 i 為理論傳動比， i? 為實際傳動比（12????i ） （ 2）確定齒輪模數(shù) 10 mmdm ??? 表 25 漸開線齒輪的模數(shù)（ GB 135787） 第一系列 1 2 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 第二系列 （ ） （ ） （ ） 7 9 （ 11） 14 18 22 28 （ 30） 36 45 注 ：①選取時優(yōu)先采用第一系列，括號內(nèi)的模數(shù)盡可能不用； ②對斜齒輪，該表所示為法面模數(shù) 查表 25 得：漸開線齒輪的模數(shù) 3?m （ 3）計算齒輪傳動中心距 中心距： ? ? ? ? mmm 1282532 21 ??????? 。 （ 4） 計算齒輪的 分度圓直徑 參數(shù) 小齒輪的 分度圓直徑 mmmd 7525311 ??????分 ； 大齒輪的分度圓直徑 mmmd 384128322 ??????分 ； （ 5） 計算齒輪的