【正文】 分析 ............................. 43 ANSYS 的簡(jiǎn)介 ....................................................... 43 ANSYS 軟件功能模塊 .............................................................................................. 43 結(jié)構(gòu)靜力分析 ......................................................................................................... 43 模態(tài)分析簡(jiǎn)介 ......................................................................................................... 44 ANSYS 分析主要步驟 ................................................. 44 輸出軸有限元靜力學(xué)分析 ............................................. 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(yè) 共 51 頁(yè) 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(kù)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。它可以用來(lái)傳遞空間任意兩軸 間 的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并具有功率范圍大，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，使用壽命長(zhǎng)，工作安全可靠等特點(diǎn)。目前，同外減速器行業(yè)存在的比較突出的問(wèn)題是，行業(yè)整體新產(chǎn)品開(kāi)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(guó)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(guó)減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總的趨勢(shì)是向六高、二低、三化方向發(fā)展。 研究手段的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和日益增長(zhǎng)的社會(huì)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(chǎng)要求產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期越來(lái)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(duì)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(dòng)。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(kù)，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(dòng)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、外觀色彩和造型效果評(píng)價(jià)、商業(yè)廣告造型與動(dòng)畫(huà)生成等一系列的需求都能充分滿足，是對(duì)設(shè)計(jì)全過(guò)程的有效的輔助，是有明確效益的 CAD。把 Y160M4 型和 Y160L6型電動(dòng)機(jī)有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)及相應(yīng)算得的總傳動(dòng)比列于表 : 表 方案的比較 方案號(hào) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 （ kW ） 同步轉(zhuǎn)速（ min/r ） 滿載轉(zhuǎn)速（ min/r） 總傳動(dòng)比 Ⅰ Y160M4 1500 1460 Ⅱ Y160L6 1000 970 通過(guò)對(duì)這兩種方案比較可以看出：方案Ⅰ選用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量輕、價(jià)值低，總傳動(dòng)比為 ，比較合適，故選用方案Ⅰ。 （ 2）按齒面的硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim1 600H MPa? ? ，大齒輪的接觸疲勞極限 lim 2 550H MPa? ? 。 109 大齒輪： N2=N1/u=179。 =≈ 163，取 Z4=非對(duì)稱安裝查文獻(xiàn) [2]表 ，取齒寬系數(shù) d? = ，實(shí)際傳動(dòng)比 i34=163/24=， 誤差幾乎為零，在設(shè)計(jì)給定的177。 300179。 1179。 大端分度圓直徑：小齒輪 1 69d mm? ，大齒輪 2 207d mm? 節(jié)錐頂距： R= 節(jié)圓錐角：， ?? ? ?? ? 大端齒頂圓直徑： mmda ? ， mmda ? 齒寬： 1236b b mm?? 齒數(shù)： 1 23z? ， 2 69z? 模數(shù) : m=4mm 齒輪類型：直齒圓柱齒輪 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， 7級(jí)精度。 b/R]179。179。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 18 頁(yè) 共 51 頁(yè) （ 8）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 ①判斷危險(xiǎn)截面截面 截面 5 右受應(yīng)力最大 ②截面 5 左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 333 . 1dW mm???? 抗扭截面系數(shù) 333T 8 5 7 .2 dW mm???? 截面 5 左側(cè)彎矩 M 為 mmN . ? 截面 5 上的扭矩 2T 為 ? 截面上的彎曲應(yīng)力 M P 2 5 3 9 ??? WMb? 截面上的扭 轉(zhuǎn)切應(yīng)力 M P 7 542 3 80T T ??? Wb? 軸的材料為 40rC ，調(diào)質(zhì)處理。22239。 ③軸上的周向定位 圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按 23d? 由文獻(xiàn)【１】表 61 查得平鍵截面mmmmhb 810 ??? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 32mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 6kH7 ； ④確定軸上圓角和倒角尺寸 ，取軸端倒角為 2 45?? 圖 軸的結(jié)構(gòu)分布圖 d12=30mm d23=35mm d34=42mm d45=35mm d56=30mm L12=30mm L23=40mm L34=12mm L45=76mm L56=50mm 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 23 頁(yè) 共 51 頁(yè) 至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和度。選取軸的材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），根 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 26 頁(yè) 共 51 頁(yè) 據(jù)文獻(xiàn)【１】表 153，取 0 112A? ，得 mmnPAd 33330m i n ???? ， 輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑 12d ，為了使所選的軸直徑 12d 與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。 ②軸上的周向定位 齒輪、半 聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接，按 67d? 由文獻(xiàn)【１】表 61 查得平鍵截面mmmmh 1118b ??? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 56mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 67kH ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵 mmmmmm 70914 ?? ，半聯(lián)軸器與軸的配 合為 67kH ，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差為 r6。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) ??? 。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度 ? ，故取 mmh 5? ，則軸環(huán)處的直徑為 mmd 7065 ?? 。 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 ?????????????????????????? 又取合金鋼的特性系數(shù) , 5?????? 計(jì)算安全系數(shù) caS 值 1 . SSSSS21 7 . 70 . 0 521 7 . 71 . 6 0200KS00 . . 1 2355KS2222cam1m1??????????????????????????????????????????? ③截面 5 左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 333 . 1dW mm???? 抗扭截面系數(shù) 333T .2 dW mm???? 截面 5 右側(cè)彎 M 為 5 1 3 5 2M ?? 截面 5 上的扭矩為 mmN95740T ?? 截面上的彎曲應(yīng)力 M P 2 8 7 . 51 5 1 3 5 2 . 4 ??? WMb? 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 M P 5 7 59 5 7 4 0T T2 ??? Wb? 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 25 頁(yè) 共 51 頁(yè) 過(guò)盈配合處的 k??? ，由文獻(xiàn)【１】附表 38 用插值法求出，并取 ????? ，于是得 ???? ???? ， 中間 軸按磨削加工，由文獻(xiàn)【１】附圖 34 得表面質(zhì)量系數(shù)為 ?????? 故得綜合系數(shù)為 ?????????????????????????? 計(jì)算安全系數(shù) caS 值 1 . SSSSS21 1 . 20 . 0 521 1 . 21 . 9200KS00 . 13 5 . 32 . 3 5355KS2222cam1m1??????????????????????????????????????????? 故可知安全 。取 mm12L 43 ?? 。1 . SSSSS23 . 3 10 . 123 . 3 12 0 0KS00 . 3 5 5KS2222cam1m1??????????????????????????????????????????? 故可知安全。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 4043 ?? ，由文獻(xiàn)【１】表 157 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 30308，其尺寸為 mmmmmmTDd ????? . d12=30mm d23=35mm d34=40mm d45=35mm d56=40mm d67=36mm L12=58mm L23=42mm L34=30mm L45= L56=30mm L67=48mm 至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 *cosδ 1=179。 Tc=KT=179。 (24+163)/2= 數(shù)據(jù)整理 齒輪類型：直齒圓錐齒輪（ 110 60JB ? ,齒形角 20?? ，齒頂高系數(shù) * 1ah? ，頂隙系數(shù) * ? ，螺旋角 0m?? ，不變位 ） 。 9 2 ??hb 得 ?Fk = 則 k= Ak vk ?Hk akH =1179。 (2179。 2. 校核比較結(jié)果 11 ][ FF ?? ? ， 22 ][ FF ?? ? 綜合分析考慮，取 m=4mm,Z1=23. 得， 21 2 3 3 6 9z u z? ? ? ? ?， mmZm 69323d 11 ????? . 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 11 頁(yè) 共 51 頁(yè) mmma 4h ?? mmmmmhf ???? mmmc ???? （ 1）、計(jì)算大端分度圓直徑 1 69d mm? 22 6 9 3 2 0 7d z m m m? ? ? ? ? （ 2）、計(jì)算節(jié)錐頂距 mmu 0 9 8 0 91326912dR 22 ?????? （ 3）、節(jié) 圓錐角 ?? ? ?? ? （ 4）、齒寬 13 R m m m m?? ? ? ? ? 12 36b b mm??取 （ 5）、大端齒頂圓直徑 mmmdd a o s42