【正文】 告紙 2 發(fā)展趨勢 20 世紀(jì) 70 年代以來 ,世界減速器技術(shù)有了很大的發(fā)展。 產(chǎn)品發(fā)展的總趨勢是小型化、高速化、低噪聲和高可靠性；技術(shù)發(fā)展中最引人注目的是硬齒面技術(shù)、功率分支技術(shù)和模塊化設(shè)計技術(shù)。 到 20 世紀(jì) 80 年代，國外硬齒面技術(shù)已日趨成熟。采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件、滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪，精度不低于 GB/T — 2020 的 6 級，綜合承載能力為中硬齒面調(diào)制齒輪的 3～ 4 倍，為軟齒面齒輪的 4～ 5 倍。一個中等的硬齒面減速器的重量僅為中硬齒面減速器的 1/3 左右，且噪聲低、效率高、可靠性高。 對通用減速器而言，除普遍采用硬齒面技術(shù)外，模塊化設(shè)計技術(shù)已成為其發(fā)展的一個主要方向。它旨在追 求高性能的同時，盡可能減少零部件及毛坯的品種規(guī)格和數(shù)量，以便于組織生產(chǎn)、形成批量、降低成本、獲得規(guī)模效益。同時，利用基本零件，增加產(chǎn)品的形式和花樣，盡可能多地開發(fā)實用的變型設(shè)計或派生系列產(chǎn)品，如由一個通用系列派生出多個專用系列；擺脫了傳統(tǒng)的單一有底座實心軸輸出的安裝方式，增添了空心軸輸出的無底座懸掛式、浮動支承底座、電動機與減速器一體式連接、多方位安裝面等不同形式，擴大了使用范圍。 改革開放以來，我國陸續(xù)引進先進加工裝備，通過引進、消化、吸收國外先進技術(shù)和科研攻關(guān)，又開始掌握了各種高速和低速重載齒輪裝置的設(shè) 計制造技術(shù)。材料和熱處理質(zhì)量及齒輪加工精度都有了較大提高，通過圓柱齒輪的制造精度可以從 JB179— 1960 的 8～ 9 級提高到 GB/T 10095— 2020 的 6 級，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在 4～ 5 級。目前我國已可設(shè)計制造 2800kW 的水泥磨減速器、 1700mm 軋鋼機各種齒輪減速器。各種棒、線材軋機用減速器已全部采用硬齒面。我國自行設(shè)計制造的高速齒輪裝置的功率已達 44000kW，齒輪圓周速度達 168m/s。 20 世紀(jì) 80 年代末至 90 年代初，我國相繼制訂了近 100 個齒輪和蝸桿減速器的標(biāo)準(zhǔn)，研制了許多新型減速器，大體 上實現(xiàn)了通用減速器的更新?lián)Q代。許多產(chǎn)品達到了 20 世紀(jì) 80 年代的國際水平。部分減速器采用硬齒面后，體積和重量明顯減小，承載能力、使用壽命、傳動效率和可靠性有了大幅度提高，對節(jié)能和提高主機的總體水平起到了明顯的作用，為發(fā)展我國的機械產(chǎn)品做出了貢獻。 進入 20 世紀(jì) 90 年代中后期，國外又陸續(xù)推出了更新?lián)Q代的減速器，不但更突出了模塊 畢業(yè)設(shè)計（論文） 報告紙 3 化設(shè)計的特點，而且在承載能力、總體水平、外觀質(zhì)量方面又有明顯提高。 隨著社會的發(fā)展， 應(yīng)不斷地開發(fā)出新結(jié)構(gòu)、新類型的產(chǎn)品，以適應(yīng)市場的需求。 本課題研究的 意義和基本內(nèi)容 計算機正在將 制造業(yè)帶入信息時代 ， 它正作為一種新的工具進入到工廠中 ,正使制造業(yè)發(fā)生著變革。 在競爭日益增加的社會，公司的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量對于公司在行業(yè)中立足起到至關(guān)重要的作用。而計算機就是這樣一個提高企業(yè)競爭實力的工具，通過計算機對所造實體的仿真，可以及時找到設(shè)計中所存在的問題，找到可以改善的方法和措施，這樣一來提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，而來減少了不必要的成本，增加了企業(yè)的利潤。 本課題研究的是在利用 SolidWorks 平臺上繪制出減速器的相關(guān)零部件，并通過裝配，爆炸明白整個減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 。 利用 SolidWorks 自帶 的動畫軟件對齒輪減速器的運動進行仿真， 從而達到模擬減速器的工作過程。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 報告紙 4 第二章 減速器的總體設(shè)計方案 設(shè)計任務(wù)及要求 以虛擬設(shè)計中的特征建模技術(shù)為核心，以 SolidWorks 為三維設(shè)計平臺，實現(xiàn)二級圓柱齒輪減速器的三維設(shè)計；并通過基于特征建模的虛擬設(shè)計和高效虛擬裝配實現(xiàn)減速器的虛擬仿真。 設(shè)計方案的 確定 本文所設(shè)計的減速器方案 如圖 所示， 電動機 1 通過聯(lián)軸器 2 將動力傳到減速器 3 中，減速器 3 通過聯(lián)軸器 5 與開式齒輪 6 將動力傳到主軸 7，最后通過主軸將動力傳到碾輪，帶動碾輪的 工作 。 圖 傳動方案簡圖 原始數(shù)據(jù) ： 畢業(yè)設(shè)計（論文） 報告紙 5 主軸轉(zhuǎn)速 n 主（ r/min）： 45； 電動機功率 P 電（ kw） ： ； 電動機同步轉(zhuǎn)速 n 電 （ r/min） :1500； 減速器的設(shè)計壽命為 5 年 ； 工作情況：兩班工作，每年按 300 個工作日，工作時間約占 25%。 電動機的類型選擇 根據(jù)用途選擇 Y 系列三相異步電動機，因電動機功率為 ，故選擇的電動機型號為Y132S4。此電動機在滿載時，轉(zhuǎn)速為： 1440r/min，電壓為 380V，電流為： 12A，功率因素：。 計算 總傳動比及分配各級的傳動比 總傳動比 / 144 0 / 45 32mwi n n? ? ?。 分配各級傳動比為：電動機到高速軸： 01 1i ? ；高速軸到中間軸： 12 ? ；中間軸到低速軸： 23 ? ， 34 1i ? ， 45 4i ? （開式傳動） 。 計算傳動裝置的傳動和動力參數(shù) 各軸的轉(zhuǎn)速： 1440 / minInr? ； 12/ 443 .08 / m inII In n i r?? ； 23/ 180 .11 / m inIII IIn n i r?? ； 180 .11 / m inIV IIIn n r?? ； 4 5 .0 3 / m inV IVn n r?? 各軸的輸入功率： 1 。?? 12 0 .9 9 0 .9 7 0 .9 6 。? ? ? ? 23 0 .9 9 0 .9 7 0 .9 6 。? ? ? ? 34 。? ? 45 ? ? I： 1 P kw?? ? ? ； II： 12 IP P kw?? ? ? ； III： 23 5 .0 1 8III IIP P kw?? ? ? ； 畢業(yè)設(shè)計（論文） 報告紙 6 IV： 34 4 .9 6 8IV IIIP P kw?? ? ?； V： 45 IVP P kw?? ? ? ； 各軸的輸出功率： I： 0 .9 9 5 .3 9IIP P kw? ? ? ?； II： kw?? ； III： kw? ? ； kw? ? ； kw?? 。 電動機輸入轉(zhuǎn)矩： 9 5 5 0 3 6 .4 8dd mPT N mn? ? ?； 9 36. 11IdT T N m? ? ? ?； 12 12 IT T i N m?? ? ? ? ?； 23 23 2 6 6 .0 7III IIT T i N m?? ? ? ? ?； 34 263 .40IV IIIT T N m?? ? ? ?； 45 45 9 7 9 .8 7V IVT T i N m?? ? ? ? ?。 電動機輸出轉(zhuǎn)矩： 0 .9 9 3 5 .7 5IIT T N m? ? ? ? ?； 0 .9 9 1 1 1 .5 3II IIT T N m? ? ? ? ?； 9 26 1III IIIT T N m? ? ? ? ?； 9 26 7IV IVT T N m? ? ? ? ?； 0 .9 9 9 7 0 .0 7VVT T N m? ? ? ? ?。 減速器齒輪傳動的設(shè)計計算 高速級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 （ 1）小齒輪 1 的材料選為 45 鋼調(diào)質(zhì)，齒面平均硬度取 260HBS；大齒輪 2 的材料選為45 鋼正火，齒面平均硬度取 200HBS。軟齒面， 8 級精度。初估 2/v m s? 。 （ 2）取小齒輪的齒數(shù) 1 22Z? ，大齒輪齒數(shù) 2 72Z ? ；齒數(shù)比 2172 722zz? ? ? ? 。 （ 3）小齒輪轉(zhuǎn)矩： 6 6 41 1 5 . 4 4 59 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 3 . 6 1 1 01440mPT N m mn? ? ? ? ? ? ?，總的工作時間：5 3 0 0 1 6 2 5 % 6 0 0 0hth? ? ? ? ?。 （ 4） 由 ［ 11］ p140 表 63 得使用系數(shù) ： ? ；由 1 /100 ? ，查 ［ 11］ p141 圖613 得動載荷 ? ；由 ［ 22］ p69 表 818 取 1d?? ，由 ［ 22］ p72 圖 87 得 ? ? ；初取 15?? ，則端面重合度 ?? 畢業(yè)設(shè)計（論文） 報告紙 7 12111 . 8 8 3 . 2 ( ) c o s 1 . 6 3zz?????? ? ? ?????，縱向重合度 1 ta n / 1. 88dz?? ? ? ???，總重合度3. 51? ? ?? ? ?? ? ?，故 查 ［ 22］ p72 表 822 得 ? ? ；載荷系數(shù) 3 .2 1AVK K K K K????。 （ 5 ） 按 齒 面 接 觸 疲 勞 強 度 設(shè) 計 ， 小 齒 輪 的 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù)1HN：11 860 60 14 40 60 00 1 5. 18 10H e I hN N n t ?? ? ? ? ? ? ? ?； 大齒輪 的 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù)2HN：128 85 .1 8 1 0 1 .5 9 1 03 .2 7HH NN ? ?? ? ? ?； 根據(jù) ［ 22］ p71 圖 85 得到壽命系數(shù) NZ ，根據(jù) ［ 22］ p70圖 84 取 接觸疲勞極限 limH? ， ［ 22］ p71 表 820 取 安全系數(shù) limHS ，通過公式計算分別得到齒輪 齒輪 2 的許用接觸應(yīng)力： ? ?111lim1lim648HNHHZ M P aS?? ??， ? ? 222lim2lim605HNHHZ M P aS?? ??；由［ 22］ p69 表 819 得彈性系數(shù) MPa? ； 由 ［ 22］ p119 圖 92 得 節(jié)點區(qū)域系數(shù) ? ；重合度系數(shù) 1 8Z?????；螺旋角系數(shù) cos 8Z ? ???；由公式得小齒輪的分度圓直徑 ? ? 213122 1 ( ) 4 6 . 7 1EHdHZ Z Z ZKT ud m mu ???????；圓周速度 11 3 .5 2 /6 0 1 0 0 0dnv m s???? ，故修正小齒輪直徑 311 4 6 .4 2vvKd d mmK ????，其中 ?? ， ? 。 （ 6）初估中心距 10 (1 ) 9 9 .1 12dua m m???，圓整后取 122a mm? ；模數(shù)122 cos am zz???? ，查表得標(biāo)準(zhǔn)值 ? ；實際螺旋角 12()a r c c o s 1 5 .62nm z za? ???， 由此可以確定大小齒輪的分度圓直徑 11 5 7 .1 0 4c o snmzd m m???， 22 1 8 6 .8 8 4c o snmzd m m???；由 1 d mm??? 得兩齒輪齒寬分別為 1262 , 57b mm b mm??。 （ 7）齒根疲勞進行校核，由 ［ 22］ p74 圖 811 查得壽命系數(shù)121NNYY??， 由 ［ 22］ p84得 彎曲疲勞極限1lim 220F MPa? ?，2lim 200F MPa? ?，尺寸系數(shù)121XXYY??，參照 ［ 22］ p71 畢業(yè)設(shè)計（論文） 報告紙 8 表 820 取安全系數(shù)12lim lim 1. 2FFSS??，則許用應(yīng)力 ? ?1111l im1l im2 3 6 6 . 6 7FF N XF Y Y M P aS?? ??，? ? 2 222l i m2l i m2 3 3 3 . 3 3FF N XF Y Y M P aS?? ??；當(dāng)量齒數(shù)1 13 2 4 .6 2co svzz ???，2 23 8 0 .5 8co svzz ???；根據(jù)［ 22］ p73圖 88取齒形系數(shù)1 ?，2 ?；［ 22］ p73圖 89取 應(yīng)力修正系數(shù)1 ?，2 ?；則重合度系數(shù) / ???? ? ?；螺旋角系數(shù) 1 / 1 2 0 0 .8 7Y????? ? ?； 齒根彎曲疲勞應(yīng)力 ? ?111 1 1212 7 3 . 6 6aaF F S FnKT Y Y Y Y M P ab d m ????? ? ?， ? ?22211127 0 . 0 6aaaaFSF F FFSYY M P aYY? ? ?? ? ?，彎曲疲勞強度足 夠。 低速級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 （ 1）小齒輪 1 的材料選為 45 鋼調(diào)質(zhì)，齒面平均硬度取 260HBS；大齒輪 2 的材料選為45 鋼正火，齒面平均硬度取 200HBS。軟齒面， 8 級精度。初估 /v m s? 。 （ 2）取小齒輪的齒數(shù) 1 22Z? ，大齒輪齒數(shù) 2 72Z ? ；齒數(shù)比 2172 722zz? ? ? ? 。 （ 3）小齒輪轉(zhuǎn)矩： 6 6 5