【正文】 第 1章 緒論 隨著人們生活水平的提高，消費(fèi)者的價(jià)值觀正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變化，呈現(xiàn)出多樣化與個(gè)性化，用戶對各類產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品的更新?lián)Q代的速度，以及產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造到投放到市場的周期都提出了越來越高的要求。為了適應(yīng)這種變化，工廠的產(chǎn)品也向著多品種、中小批量方向發(fā)展。要適應(yīng)這種瞬息萬變的市場要求，則要求生產(chǎn)更具柔性。傳統(tǒng)的批量法則面臨這嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，一場更加激烈的競爭環(huán)境正在形成。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）與計(jì)算機(jī)輔助制造（ CAM）就是滿足這種新的要求而產(chǎn)生的一種新的制造方法。 CAD/CAM（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）技術(shù)是 一門多學(xué)科綜合性技術(shù)，是當(dāng)今世界發(fā)展最快的技術(shù)之一，目前已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)。CAD/CAM 等新技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用，對制造業(yè)的制造模式和市場形勢產(chǎn)生了巨大影響，促進(jìn)了生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變和制造業(yè)市場形勢的變化。 CAD/CAM 技術(shù)的不斷發(fā)展與完善讓越來越多的工廠認(rèn)同了這種技術(shù)，與此同時(shí)，市場上出現(xiàn)了越來越多 CAD/CAM/CAE 一體化設(shè)計(jì)軟件。來自 PTC 公司的Pro/ENGINEER 就是其中最成功的一款設(shè)計(jì)軟件，自 1988 年問世以來，經(jīng)過短短十幾年時(shí)間，就成為全世界最普及的三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)之一，它廣泛應(yīng)用于電子、通信、 機(jī)械、模具、汽機(jī)車、自行車、航天、家電、玩具、等行業(yè)。 Pro/E 集零件設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、模具開發(fā)、數(shù)控加工、鈑金設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)仿真、逆向工程、有限元分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理等功能于一體。對加速工程和產(chǎn)品的開發(fā)、縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減低成本、增加企業(yè)市場競爭力和創(chuàng)造能力發(fā)揮著重要作用。深受眾多大中型企業(yè)，研究所和大學(xué)親睞。 作為 21 世紀(jì)的機(jī)械自動(dòng)化方向的大學(xué)生，掌握并熟練運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)繪圖軟件是一門必修的課程。 CAD/CAM 課程設(shè)計(jì)給我們提供了這樣一個(gè)平臺。此次設(shè)計(jì)是機(jī)械專業(yè)的學(xué)生一個(gè)必不可少的課程設(shè)計(jì) 項(xiàng)目，它是學(xué)生步入公司前的一個(gè)模擬設(shè)計(jì)過程，使學(xué)生初步熟悉應(yīng)用繪圖軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的一般步驟與要求，通過應(yīng)用先進(jìn)的繪圖軟件，再綜合所學(xué)的專業(yè)知識進(jìn)行產(chǎn)品的初步設(shè)計(jì)從而達(dá)到熟練掌握繪圖軟件的能力，同時(shí)通過此次設(shè)計(jì)對所學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行回顧與復(fù)習(xí)，使學(xué)生能夠在專業(yè)領(lǐng)域達(dá)到一個(gè)新的高度。此次設(shè)計(jì)對我們的設(shè)計(jì)能力以及三維軟件的運(yùn)用能力都是一個(gè)鍛煉。我們應(yīng)該通過本次課程設(shè)計(jì)，達(dá)到以下目的： 1． 了解 pro/E 軟件的基本功能； 2． 熟悉并掌握零件圖的繪制方法，能熟練運(yùn)用拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混合、鏡像、陣列、孔、殼等功能繪制零件圖； 3． 掌握 peo/E 中零件裝配方法和機(jī)構(gòu)仿真的步驟和方法； 4． 掌握工程圖的創(chuàng)建方法； 5． 能夠通過本次設(shè)計(jì)達(dá)到舉一反三的效果； 6． 再次熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)過程中的步驟、方法及注意事項(xiàng)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)，認(rèn)真、踏實(shí)的設(shè)計(jì)作風(fēng)。 第 2 章 設(shè)計(jì)內(nèi)容 此次設(shè)計(jì)內(nèi)容為二級齒輪減速器。減速器是指原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)速。在某些場合，也有用作增速的裝置，并稱為增速器。減速器是一種典型的機(jī)械基礎(chǔ)部件，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，如冶金、運(yùn)輸、化工、建筑、食品，甚至藝術(shù)舞臺 。具有一定的代表性。 本次設(shè)計(jì)具體課體：二級圓錐齒輪減速器。 此次設(shè)計(jì)目的為 pro/E 基本軟件掌握，故設(shè)計(jì)中不考慮零部件的強(qiáng)度問題。先設(shè)輸入軸為軸Ⅰ，中間軸為軸Ⅱ，輸出軸為軸Ⅲ；又設(shè)高速級小齒輪和大齒輪分別為齒輪 齒輪 2，低速級小齒輪和大齒輪分別為齒輪 齒輪 4。 第 3章 確定傳動(dòng)方案，選擇電動(dòng)機(jī)及計(jì)算運(yùn)動(dòng)參數(shù) 方案選擇 根據(jù)傳動(dòng)裝置的工作特性和對它的工作要求，并查閱相關(guān)資料，可選擇兩級展開式減速器傳動(dòng)方案，如圖所示。 傳動(dòng)裝置布置圖 電動(dòng)機(jī)的選擇 kwFvp ????? ?? ? （ ?? —— 工作機(jī)傳動(dòng)效率為 1） P 電動(dòng)機(jī)所需輸出的功率 kwpp wd ??? ? 查表 選用 Y112M4電動(dòng)機(jī)，其主要參數(shù)如下 : 電動(dòng)機(jī)額定功率 P 4kw 電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 mn 1440 電動(dòng)機(jī)軸伸出端直徑 28 電動(dòng)機(jī)伸出端 安裝長度 60 傳動(dòng)比的分配及轉(zhuǎn)速校核 運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)速 m in/5 4 )3 0 () 0 0 060(/)1 0 0 060(rDvn w???????? ? 總傳動(dòng)比 39。 ??? wm nni 考慮兩級齒輪潤滑問題，兩級齒輪應(yīng)有相近的浸油深度。 參考資料 [1]式（ ） sf ii )~(? 取 sf ii ? ， 總傳動(dòng)比 ?i ，經(jīng)計(jì)算高速級傳動(dòng)比 ?fi 低速級傳動(dòng)比 ?si 因此閉式傳動(dòng)取高速級小齒輪齒數(shù) 221?? ， 大齒輪齒數(shù) ?????? fi 齒數(shù)比 4 0 ?????u 低速級小齒輪齒數(shù) 283?? 大齒輪齒數(shù) ?????? si 齒數(shù)比 4 6 ?????u 實(shí)際總 傳動(dòng)比 ? ????? ?????? uui 卷筒的實(shí)際轉(zhuǎn)速 7 39。 ??? inn mw 轉(zhuǎn)速誤差%5%39。???????wwww nnnn， 合乎要求 減速器各軸轉(zhuǎn)速，功率，轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 根據(jù)傳動(dòng)方案簡圖，并由資料 [1]表（ ）查出 彈性聯(lián)軸器效率 ?? 8級精度圓柱齒輪傳動(dòng)效率含軸承效率 ?? 運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)軸一對滾動(dòng)軸承效率 ?? 故傳動(dòng)裝置總效率 43221 ?????? ? ?????? 與估計(jì)值相近，電動(dòng)機(jī)功率確定無誤。 帶式運(yùn)輸機(jī)為通用工作機(jī)，取電動(dòng)機(jī)額定功率為設(shè)計(jì)功率。 高速軸輸入功率： kwpp ???? ? 中間軸輸入功率： kwpp ?? ?? 低速軸輸入功率： P3=p 21?? ?? 高速軸的轉(zhuǎn)速： m in/14401 rnn m ?? 中間軸的轉(zhuǎn)速： ? ?1112 m i ???? runn 低速軸的轉(zhuǎn)速： ? ?113 m i 7 7 ???? rinn ： 高速軸轉(zhuǎn)矩：mmN npT ??? ????? 144 0/ 0 361131 中間軸轉(zhuǎn)矩：mmN npT ??? ????? 62232 低速軸轉(zhuǎn)矩：mmN npT ??? ????? 63 各軸運(yùn)功動(dòng)力參數(shù)列入下表 軸名稱 功 率 kw 轉(zhuǎn)速 min/r 轉(zhuǎn)矩 mmN? 高速軸 1440 103? 中間軸 103? 低速軸 103? 第 4 章 齒輪和軸的設(shè)計(jì) 高速級齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 、精度等級、材料 1） 按傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2） 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 8級精度（ GB1009588） (見表108) 3） 材料選擇 小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬 度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 4） 小齒輪齒數(shù) 221?? ，大齒輪齒數(shù) 972?? 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（ 109a)進(jìn)行計(jì)算，即 ? ?3211 ??????????????? uuKTddt （ 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 試選載荷系數(shù) ??t 2） 高 速軸傳遞轉(zhuǎn)矩 mm????? 31 3） 由表 107選取齒寬系數(shù) 1?d? 。 4） 由表 106查得材料的彈性影響系數(shù) aM???? 5） 由圖 1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPa6001lim ??? ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPa5502lim ??? 。 6） 由式 1013計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 911 )830081(114406060 ??????????? hjLn 8912 ???????fi 7） 由圖 1019取接觸疲勞壽命系數(shù) 。 21 ???? ???? 。 8） 計(jì)算解除疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由式（ 1012）得 ? ? MP aMP aS ????? ??? ?? ? ? MP aMP aS im22 ????? ??? ?? （ 2） 計(jì)算 1)試算小齒輪分度圓直徑 td1 ，代入 ???? 中較小的值。 ? ?mmmmiikdffdtt1323211????????????????? ?????????? 2） 計(jì)算圓周速度 v 。 smsmndv t /?? ????? ?? 3） 計(jì)算齒寬 b mmmmdb td ????? ? 4)計(jì)算齒寬與齒高之比 hb 。 模數(shù) mmmmdmt t 1 ???? 齒高 mmmh t 4 0 ?? ??hb 5） 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) smv /? ， 8級精度，由圖 108查得動(dòng)載系數(shù) ?vk ； 直齒輪， 1????? ?? F ； 由表 102查得使用系數(shù) 1??? ； 由表 104用插值法查得 8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時(shí)， ???? 。 由 ?hb， ???? 查圖 1013得 ???F ； 故載荷系數(shù) ?????????? ?? HHVA KKKK 6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（ 1010a）得 mmkkdd tt 3311 ???? 7） 計(jì)算模數(shù) m。 mmdm ???? ， 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（ 105）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 ? ?3 1 1 )(2 2 F SaFad YYkm ?? ????? （ 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 由圖 1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 PaFE M5001?? ；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 PaFE M3802 ?? ； 2） 由圖 1018取彎曲疲勞壽命系數(shù) ??FN , ??FN 。 3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=，由式（ 1012）得 ? ? MP aMP aSK FEFNF ???? ??? ? MP aMP aSK FEFNF ???? ?? 4） 計(jì)算載荷系數(shù) K。 ?????????? ?? FFVA KKKK 5)查取齒形系數(shù)。 由表 105查得 ?FaY 。 ?FaY 6)查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 105查得 ?saY ； ?saY 7） 計(jì)算大、小齒輪的 ? ?FSaFaYY? 并加以比較 ? ? 01 11 ???F SaFa YY ? ? ? 22 ???F SaFa YY ? 大齒輪的數(shù)值大。 （ 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 mmm 01 2 ?? ???? 對比計(jì)算結(jié)果，由 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù) 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 mmd ? ，算出小齒輪齒數(shù)。 小齒輪齒數(shù) 22 05 ???? md 大齒輪齒數(shù) ???? 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 幾何尺寸計(jì)算 （ 1） 計(jì)算分度圓直徑 mmmd ????? mmmd ????? （ 2） 計(jì)算中心距 mmdda 1192 194442 21 ????? （ 3） 計(jì)算齒輪寬度 mmdb d 444411 ???? ? 齒頂圓直徑 ? ? mmmd a 48211 ???? ? ? mmmd a 198222 ???? 齒根圓直徑 mmmdd af ??? mmmdd af ??? 級齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸 高速級齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸歸于下表 名稱 計(jì)算公式 結(jié)果 mm/ 模數(shù) nm 法面壓力角 n? ?20 分度圓直徑 1d 2d 齒頂圓直徑 ? ?mda 211 ???? ?mda 222 ??? 48 198 齒根圓直徑 mdd af ?? mdd af ?? 39 189 中心距 2 21 dda ?? 119 齒寬 bb?2 mmbb )10~5(21 ?? 44 49 小齒輪 1由于直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)； 大齒輪 2的結(jié)構(gòu)尺寸