【正文】 一個二級圓柱齒輪減速器，實現(xiàn)了減速器的三維模型生成，以及由此生成二維工程圖的設(shè)計思想。這對于減速器的三維綜合設(shè)計及模擬仿真，對提高減速器設(shè)計技術(shù)水平、快速響應(yīng)市場要求有著十分重要的意義。隨著時間的推移和軟件的不斷完善， AutoCAD 已由原來的側(cè)重于二維繪圖技術(shù)為主，發(fā)展到二維、三維繪圖技術(shù)兼?zhèn)?，且具有網(wǎng)上設(shè)計的多功能 CAD軟件系統(tǒng)。 Solidworks2021 介紹 Solidworks軟件是一個基于 Windows操作平臺的三維設(shè)計軟件，它由著名的三維 CAD 軟件開發(fā)商 Solidworks 公司發(fā)布。對公司，對個人，對整個社會都將帶來巨大的作用。 其傳動方案如 圖 21： 圖 21 傳動 裝置總體設(shè)計圖 選擇電機(jī) 電機(jī)功率 dP 計算 查 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》 第 6 頁表 23 可得 ： 1? －帶傳動效率： 2? －每對軸承傳動效率： 3? －圓柱齒輪的傳動效率： 4? －聯(lián)軸器的傳動效率： 5? — 卷筒的傳動效率： ? －電機(jī)至工作機(jī)之間的傳動裝置的總效率： η 2η 3η 5η 4η 1IIIIIIIVPdPw 6 421 2 3 4 5? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 45wPP??? ? ? PP KW??? 電機(jī)轉(zhuǎn)速和型號 確定 查 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》 第 6 頁表 22：取 V 帶傳動比 i=2～ 4 二級圓柱齒輪減速器傳動比 i=8～ 40 所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍是： n 電機(jī) =n 卷筒 i 總 =19（ 2～ 4）（ 8～ 40） =（ 304～ 3040） r/min符合這一范圍的轉(zhuǎn)速有： 750 r/min、 1000 r/min、 1500 r/min、 3000 r/min， 根據(jù)電動機(jī)所需功率和 轉(zhuǎn)速 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》第 119頁表 81 有 4 種適用的電動機(jī)型號，因此有 4 種傳動比方案如下 表 21： 表 21 電動機(jī)型號傳動比方案表 方案 電動機(jī)型號 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 （ r/min） 額定轉(zhuǎn)速 （ r/min） 重量 總傳動比 1 Y112M2 4KW 3000 2890 45Kg 2 Y112M4 4KW 1500 1440 43Kg 3 Y132M16 4KW 1000 960 73Kg 4 Y160M18 4KW 50 720 118Kg 綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、和帶傳動、減速器的 7 傳動比，可見第 3種方案比較合適，因此選用電動機(jī)型號為 Y132M16，其主要參數(shù)如下 表 22： 圖 22 電動機(jī)安裝結(jié)構(gòu)圖 表 22 電動機(jī)型號參數(shù)表 額定功率kW 滿載 轉(zhuǎn)速 同步 轉(zhuǎn)速 質(zhì)量 A D E F G H L AB 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 分配傳動比 1） 總傳動比 由 于 選定的電動 機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 mn 和工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速 為 n，可得傳動裝置總傳動比為 總i ＝ mn /n＝ 960/19＝ 。 2） 驗算帶速 11 1 2 5 9 6 0 6 .2 8 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnV m s?? ??? ? ??? 帶速在 5～ 25 /ms范圍內(nèi)，合適。 圖 33 線性圖 6） 求作用在帶輪軸上的壓力 QF 查課本 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第 193頁表 131 得 m= 3） 齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 9 級精度制造，查課本 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》 第 148 頁表 106 得：載荷系數(shù) ? ，取齒寬系數(shù) ?? 計算中心距：由課本 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》 第 149頁式 1014得： ? ? ? ? ? ?1112 2 533 335 335 9 101 1 179 .4490 HaKTauu???? ????? ? ? ? ??? ??????? 考慮高速級大齒輪與低速級大齒輪相差不大取 210a? ? 則12 2 168aZZ m? ? ? 取 1 29Z? 2 139Z ? 實際傳動比 139 ? 傳動比誤差： 15 4 .7 9 4 .6 3 1 0 0 % 3 .5 % 5 %4 .6 3? ? ? ?齒寬： 0. 4 21 0 84aba?? ? ? ?取 2 84b? 1 90b? 高速級齒輪： 2 84b? 2 139Z ? 。 3） 齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 采用 9 級精度制造，查課本 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》 第 148 頁表 106得：載荷系數(shù) ? ，取齒寬系數(shù) ?? 17 4） 計算中心距 由課本 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》 第 149頁式 1014得： ? ? ? ? ? ?2222 2 333 335 335 470 .3 101 1 241 .3490 HKTauu???? ????? ? ? ? ??? ??????? 取250a? 4m? 則 34 2 125aZZ m? ? ?取 3 27Z? 4 98Z? 計算傳動比誤差 98 100% % 5%? ? ? ?， 合適 。選用 6204 軸承。 39。 3d 段主要是定位高速級大齒輪，所以取 3 60d? ， L3= 4? =10。 2 2 2 21 1 1 3 1 6 4 5 8 6 4 5 9 6r v HF F F N? ? ? ? ?2 2 2 22 2 2 2 5 0 0 6 8 3 0 7 2 7 3r v HF F F N? ? ? ? ? 則 6 6 3 321 0 1 0 1 2 9 . 5 1 0( ) ( ) 2 . 1 26 0 6 0 6 8 1 . 1 7 2 7 3thPCfL h yn P f ? ??? ? ? ???，軸承使用壽命在 2～ 3 25 年范圍內(nèi)，因此所該軸承符合要求。322 19 59 16 2 10 31 7 .aH HM F l N m?? ? ? ? ? 7） 計算 F 在支點產(chǎn)生的反力 31122 4 9 7 1 1 6 1158302F FlFNll ?? ? ?? 圖 55 彎矩圖 21 1 1 5 8 2 9 4 7 4 1 0 5FFF F F N? ? ? ? ? 8） 計算 F 力產(chǎn)生的彎矩圖 323 2 9 4 7 1 1 6 1 0 3 4 1FM F l N?? ? ? ? ? 311 11 58 97 .5 10 10 0. 1m F FM F l N?? ? ? ? ? 9） 計算 F 在 a 處產(chǎn)生的彎矩 311 11 58 97 .5 10 10 0. 1m F FM F l N?? ? ? ? ? 28 10） 計算 合成彎矩圖 考慮最不利的情況，把 mFM 與 22av aHMM? 直接相加。 1） 保證 機(jī)體有足夠的剛度 在機(jī)體為加肋，外輪廓為長方形，增強(qiáng)了軸承座剛度 。 ② 油螺塞 放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，由機(jī)械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。 減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸 表 71： 表 71 減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸表 名稱 符號 計算公式 結(jié)果 箱座壁厚 ? ??? a? 10 箱蓋壁厚 1? ??? a? 9 箱蓋凸緣厚度 1b 11 ??b 12 箱座凸緣厚度 b ??b 15 箱座底凸緣厚度 2b ? ?b 25 地腳螺釘直徑 fd ?? ad f M24 地腳螺釘數(shù)目 n 查手冊 6 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 1d fdd ? M12 機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑 2d 2d =（ ～ ） ? fd M10 軸承端蓋螺釘直徑 3d 3d =（ ～ ） ?fd 10 視孔蓋螺釘直 4d 4d =（ ～ ） ? fd 8 34 徑 定位銷直徑 d d =（ ～ ） ? 2d 8 fd ， 1d ， 2d 至外機(jī)壁距離 1C 查機(jī)械課程設(shè)計指導(dǎo)書表 4 34 22 18 fd ， 2d 至凸緣邊緣距離 2C 查機(jī)械課程設(shè)計指導(dǎo)書表 4 28 16 外機(jī)壁至軸承座端面距離 1l 1l =1C + 2C +（ 8～ 12） 50 大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 1? 1? ? 15 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 2? 2? ? 10 機(jī)蓋，機(jī)座肋厚 mm,1 ?? , 11 ?? mm 1 9m? ? 軸承端蓋外徑 2D DD?2+（ 5～ ）? 3d 120（ 1 軸） 125（ 2 軸） 150（ 3 軸） 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離 S 2DS? 120（ 1 軸） 125（ 2 軸） 150（ 3 軸） 35 8 確定潤滑方式 對于二級圓柱齒輪減速器， 因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 5( ~ 2) 10 . / m inm m r? ，所以采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用 SH035792 中的 50 號潤滑，裝至規(guī)定高度 。在本設(shè)計中為避免上述后果的產(chǎn)生，使用了在 CAxA電子圖板中產(chǎn)生精確的漸開線齒廓線，再導(dǎo)入到 SolidWorks中進(jìn)行拉伸以得到精確的漸開線齒輪的方法。可以逐節(jié)拉伸形成，也可以完成軸的縱截面草圖，然后一次旋轉(zhuǎn)完成。 軸承蓋 通氣塞 油標(biāo) 尺 圖 97 軸承蓋、油標(biāo)、通氣塞的三維模型 10 減速器的運動模擬仿真 1)要進(jìn)行減速器的運動模擬仿真，首先要把已完成的各零部件按照一定的約束條件配合起來。 44 圖 104 高速軸的爆炸視圖 ④ 下箱體 零件的裝配關(guān)系，見圖 105箱體 的 裝配 視圖 所示 。 當(dāng)然，因為是初次進(jìn)行三維造型設(shè)計，并且對軟件的掌握還不是很熟練，出現(xiàn)了很多困難，導(dǎo)致工作量較大。在此懇請各位老師和同學(xué)給予批評和斧正。 46 致 謝 本課題在選題及設(shè)計過程中得到了陳琪老師的細(xì)心指導(dǎo) 。通過這次畢業(yè)設(shè)計讓我收獲到了很多，鞏固了我的專業(yè)技術(shù)知識，鍛煉了我綜合 運用專業(yè)基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力 ，同時也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦三維制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍 ，以及細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志力、抗壓能力及耐性也都得到了不同程度的提升。最后完成的裝配體如圖 101所 42 示 。 39 圖 93 軸的三維模型 箱體的三維模型 形成由于箱體的造型比較復(fù)雜，故首先運用了拉伸、切除、筋板、鏡像、陣列等特征形成 箱座 的三維模型，如圖 94所示。然后依次點擊“數(shù)據(jù)接口”、“ DWG／ DXF文件輸出”，輸入文件名，保存為 DWG／ DXF文件。 對于 密封性來講 ， 為了保證機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗度應(yīng)為 密封的表面要 36 經(jīng)過刮研。油尺安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出 。 因其傳動件速度小于 12m/s，故采用侵油潤油，同時為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯x H 為 40mm。 軸承壽命校核 軸承壽命可由式 610 ()60 th PCfLhn Pf ??進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以 rPF? ，查課本 《機(jī)械設(shè)計 基礎(chǔ)》第 259頁表 169，1610取 1, ,tpff??取 3?? ， 按最不利考慮，則有2 2 2 21 1 1 2 0 8 8 5 7 3 8 1 1 5 8 7 2 6 4r v H FP F F F F N? ? ? ? ? ? ? ?則 : 6 6 3 331 0 1 0 1 6 6 . 0 1 0( ) ( ) 6 4 . 86 0 6 0 1 9 . 1 1 . 2 7 2 6 4thPCfL h yn P f ? ??? ? ? ???,該軸承壽命為 ,所以軸上的軸承是適合要求的。查 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》第 155頁表 1010 得 ? ? 100 120b? ??可以得 L=12818=110