【正文】 ............................ 45 箱體模態(tài)分析 ....................................................... 47 致 謝 ..................................................... 51 參考文獻(xiàn) ................................................... 52 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 1 頁 共 51 頁 引 言 本課題研究的目的是在已有減速器設(shè)計(jì)的基本理論基礎(chǔ)上，利用 Pro/E (PRO/ENGINEER )三維設(shè)計(jì)軟件和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，建立齒輪、軸、軸承、上箱體及下箱體的三維參數(shù)模型，將各零件進(jìn)行裝配與仿真。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。并用 Pro/E(PRO/ENGINEER)繪圖軟件進(jìn)行二級(jí)圓錐圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的三維建模，對(duì)圓錐圓柱減速器的機(jī)構(gòu)的組成，內(nèi)部傳動(dòng)部件，進(jìn)行裝配干涉分析、應(yīng)力應(yīng)變分析、運(yùn)動(dòng)仿真，最 終生成二維 的 工程圖。對(duì)二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)進(jìn)行功能分解，確立齒輪減速器三維參數(shù)化設(shè)計(jì)方法以及齒輪減速器零件（各主要傳動(dòng)件，標(biāo)準(zhǔn)件等）模型庫、總裝配庫的構(gòu)建方法。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。綜合運(yùn)用 Pro/E(PRO/ENGINEER)三維繪圖軟件和有限元分析軟件 ANSYS對(duì)減速器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)內(nèi)部傳動(dòng)部件進(jìn)行裝配干涉分析、應(yīng)力應(yīng)變分析、對(duì)減速器進(jìn)行了檢查和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)減速器的運(yùn)動(dòng)真，完成了減速器在計(jì)算機(jī)中虛擬設(shè)計(jì)。 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(dòng)機(jī)構(gòu)。齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中很重要的應(yīng)用就是減速器。 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(duì)策，采取措施，力爭在較短時(shí)間內(nèi)能有所進(jìn)展。 當(dāng)今是要求人與自然和諧發(fā)展的社會(huì)，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(tái)階。隨著船舶動(dòng)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(dòng)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。 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(dòng)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。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(duì)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)。對(duì)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。 表 三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 /kW 滿載轉(zhuǎn)速 /（ min/r ） 額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 Y100L4 3 1420 Y112M4 4 1440 Y132S4 1440 Y132M4 1440 Y160M4 11 1460 Y160L4 15 1460 Y160L6 11 970 根據(jù)已知條件由計(jì)算得知輸送機(jī)滾筒的工作轉(zhuǎn)速 .516 0 0 0 06 0 0 0 0 ?? ???? d vnw ? min/r 4 6 0 ??? wmnni總 由表 初選同步轉(zhuǎn)速為 1500 min/r 和 1000 min/r 的電動(dòng)機(jī)，對(duì)應(yīng)用于額定功率kWPw 11? 的電動(dòng)機(jī)型號(hào)應(yīng)分別為 Y160M4 型和 Y160L6 型。 103 72 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁 共 51 頁 2. 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知輸入功率 P1=（略大于小齒輪的實(shí)際功率），小齒輪的轉(zhuǎn)速為：n1=1460 min/r ，大齒輪的轉(zhuǎn)速為 n2=487 min/r ，傳動(dòng)比 3i? ，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命（設(shè)每年工作 300 天），兩班制，帶式輸送，平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。 （ 4）、選小齒輪齒數(shù) 1 2 123 , 3 23 69z z u z? ? ? ? ? ?則 公式： d1≥3 221 )][()( KT4HHERRZZu ??? ? 1. 確定公式內(nèi)的各計(jì)算值 （ 1）查得材料彈性影響系數(shù) MPa? 。 1179。 8)=179。 (3) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑： 31 3311 ???? mmKtKd t (4) 大端模數(shù) mmzd 6 2 1 11 ??? 查表，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=4mm. 公式： FSFRtF YYbm KF ][)( ??? ??? (1）查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 1 500FE MPa? ? ，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度2 380FE MPa? ? 。 、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 小齒輪選擇 45Cr 調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為 280HBS，大齒輪選擇 45 鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為 240HBS，二者都屬軟齒閉式傳動(dòng)，載荷平穩(wěn)齒輪速度不高，初選 7 級(jí)精度，小齒輪的齒數(shù) Z3=24，大齒輪齒 數(shù) z4=uZ3=24179。 m 材料系數(shù) Ez 查文獻(xiàn) [2]表 得 MPazE ? 大、小齒輪的接觸疲勞極限 4lim3lim HH ?? 按齒面硬度查文獻(xiàn)得 3limH? =600MPa 4limH? =580MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ： N3=60njLh=60179。 8179。 109/=179。 179。 幾何尺寸計(jì)算 mmma 3h ?? mmmmmh f ???? （ 1）、計(jì)算分度圓直徑 3d =mZ3=3179。 精度 8級(jí)，小齒輪材 40Cr（調(diào)質(zhì)），大齒輪材料 45 剛（調(diào)質(zhì)），硬度分別為 280HBS和 240HBS。 = (3)考慮 I軸與電動(dòng)機(jī)軸用聯(lián)軸器連接，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的軸伸直徑為 d=38mm，查表選取聯(lián)軸器的規(guī)格 YL7 聯(lián)軸器的校核： 計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 :Tc=KT K 為工作情況系數(shù)，工作機(jī)為帶式運(yùn)輸機(jī)時(shí)， K=。 = 聯(lián)軸 器的需用轉(zhuǎn)矩 Tn=1250 許用轉(zhuǎn)速 [n]=4750r/minn=1460r/m 所以聯(lián)軸器符合使用要求 (4)作用在小錐齒輪上的力： dm1=[179。 69= ①圓周力： Ft1=2T1/ dm1=2179。 tan20176。 *176。 (6)求軸上的載荷如圖 計(jì)算軸上的載荷： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 17 頁 共 51 頁 圖 軸的載荷圖 （ 7）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán) 應(yīng)力，取 ?? ，軸的計(jì)算應(yīng)力 M P . 1 )()( 3 22212 ?? ????? W TMca ασ 前已選定軸的材料為 40rC （調(diào)質(zhì)），由文獻(xiàn)【１】表 151 查得 ? ? ? ?116 0 , caM P a? ? ?????，故安全。因 ??d ， ??d ，經(jīng)查 值后查得 ?? ?? ?? ， 又由文獻(xiàn)【１】附圖 31 可得軸的材料敏感系數(shù)為 , ???? 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 . 8511)(q1k . 8211)(q1k ??????? ??????? ）（ ）（??? ??? ?? 由文獻(xiàn)【１】附圖 32 的尺寸系數(shù) ??? ，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ??? 。 減速器高速軸Ⅱ的設(shè)計(jì) （ 1）求輸入軸上的功率 2p 、轉(zhuǎn)速 2n 和轉(zhuǎn)矩 2T kwp ? min/4872 rn ? mNT ??1712 （ 2）求作用在齒輪上的力 已知圓柱直齒輪分度圓直徑 mmd 721 ? NFFNdTFtrt a n4750t a n475072 1017122113221??????????? 已知圓錐齒輪的分度圓半徑為 mmdd Rm 175)(210)(22 ??????? ? NFFNFFNd TFtatrmt i n20t a i nt a n o s20t a o st a n 39。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，由文獻(xiàn)【２】表 151 中初步選取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 30206，其尺寸為 mmmmmmTDd ????? 。 已知圓柱斜輪齒寬 mm72B1 ? ，由于結(jié)構(gòu)上的需要，將其設(shè)計(jì)為齒輪軸，軸段應(yīng)略短于輪轂長，故取 mm76L 54 ?? ，在齒 輪右端再設(shè)一軸肩，取 mm35d 54 ?? ， mm50L 65 ?? 。由表 151 查得 117 3 5 , 3 5 5 , 2 0 0B M P a M P a M P a? ? ???? ? ?。 減速器高速軸Ⅲ的設(shè)計(jì) (1) 求輸出軸上的功率 3p 、轉(zhuǎn)速 3n 和轉(zhuǎn)矩 3T kwp ? min/723 rn ? mNT ??? 33 (2) 求作用在齒輪上的力 已知圓柱直齒輪的分 度圓直徑 mmd 4893 ? 而 NFFNdTFtrt 1 6 720t 5 8 0t an 5 8 04 8 9 101 1 2 022 333??????????? 圓周力 tF 、徑向力 rF 及軸向力 aF 如圖 (3) 初步確定軸的最小直徑 ①先初步估算軸的最小直徑。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) mmd 5032 ?? ，由文獻(xiàn)【２】表 151 中初步選取 0 基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 30310，其尺寸為 5 0 1 1 0 2 9 . 2 5d D T m m m m m m? ? ? ? ?，算上擋油環(huán)長度，取 mmdmmd 5055 8743 ?? ?? ， 。軸環(huán)寬度 ? ，取 mml 1065 ?? 。 (7) 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 ①判斷危險(xiǎn)截面 截面 7 左右側(cè)受應(yīng)力最大 ②截面 7 右側(cè)抗彎截面系數(shù) 333 . 1dW mm???? 抗扭截面系數(shù) 333T 5 0 0 .2 dW mm???? 截面 7 右側(cè)彎矩 M 為 0 3 7 2 7M ?? 截面 7 上的扭矩 2T 為 mmN336590T ?? 截面上的彎曲應(yīng)力 M P 2 5 0 01 0 3 7 2 7 . 6 ??? WMb? 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 29 頁 共 51 頁 M P 5 0 0 03 3 6 5 9 0T T ??? Wb? 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸按磨削加工，由文獻(xiàn)【１】附圖 34 得表面質(zhì)量系數(shù)為 ?? ?? ?? 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 1q?? ，則綜合系數(shù)為 ?????????????????????????? 又取碳鋼的特性系數(shù) , 5?????? 計(jì)算安全系數(shù) caS 值 1 . SSSSS21 3 . 50 . 0 521 3 . 51 . 9 81 5 5KS00 . . 82 7 5KS2222cam1m1??????????????????????????????????????????