【正文】 FFFF D/2FMMMMMM 圖 軸的載荷分析圖 （ 3）初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。由表 151 查得 117 3 5 , 3 5 5 , 2 0 0B M P a M P a M P a? ? ???? ? ?。 176。 d1=[179。 分度圓直徑： 3d =72mm , d4=489mm 中心距： a= 齒寬： B3=72mm B4=80mm 齒數(shù)： Z3=24， Z4=163 模數(shù)： m=3mm 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 15 頁 共 51 頁 3. 軸的設(shè)計計算 減速器高速軸Ⅰ的 設(shè)計 (1)選擇材料 :由于傳遞中功率小，轉(zhuǎn)速不太高，故選用 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理 查表得， 637B Mpa? ? ， [ ] 1 59b Mpa? ?? (2)根據(jù) P1= T1=n1=1460r/m 初步確定軸的最小直徑 取 c=118mm dmin ≥ c3 /Pn=118179。 = 校正分度圓直徑 3d 由文獻(xiàn) [2]式（ ） mmktkdd t 3333 ???? 計算模數(shù) m m=d3/z3=根據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核則有： ][23232 FSaFadFYYmzKT ??? ?? 確定公式中各參數(shù)值： 大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 4lim3lim FF ?? 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 13 頁 共 51 頁 查文獻(xiàn) [2]圖 取 M P aM P a FF 500380 4l i m3l i m ?? ?? 彎曲疲勞壽命系數(shù) 43 FNFN KK 文獻(xiàn) [2]圖 取 43 ?? FNFN KK 許用彎曲應(yīng)力 ][][ 43 FF ?? 取定彎曲疲勞安全系數(shù) ?FS ,應(yīng)力修正系數(shù) ?STY M P aS FYK FSTFNF ][ 3l i m33 ???? ?? M P aS FYK FSTFNF ][ 4l i m44 ???? ?? 齒輪系數(shù) 43 FaFa YY 和應(yīng)力修正系數(shù) 43 Sasa YY 查文獻(xiàn) [2]表 得 43 ?? FaFa YY . 43 ?? Sasa YY 計算大小齒輪的 ][ 333 FsaFa YY ? 與 ][ 444 FsaFa YY ? 并加以比較取其中最大值代入公式計算 0 1 2 4 9 ][ 333 ???FsaFa YY ? 0 1 2 ][ 444 ???FsaFa YY ? 大齒輪的數(shù)值大，應(yīng)按大齒輪校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 8)=179。 5%范圍內(nèi)可用。 109/3=179。 （ 3）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 小齒輪： N1=60njLh=60179。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 6 頁 共 51 頁 電動機(jī)型號的確定 根據(jù)工作條件：兩班制工作，空載起動，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)（單向）運轉(zhuǎn)，工作環(huán)境多塵，小批量生產(chǎn)，使用期限為 8年，年工作 300 天，工作機(jī)所需電動機(jī)功率 kWPd ? 及電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 min/1500rn ? 等，選 用 Y系列三項異步電動機(jī)，臥式封閉結(jié)構(gòu)，型號為 Y160M4，其主要性能數(shù)據(jù)如下： 電動機(jī)額定功率 kwPw 11? 電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 min/1460rnm ? 電動機(jī)軸身直徑 mmD 42? 電動機(jī)軸身長度 mmE 110? 計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 ?.各級傳動的傳動比不應(yīng)該超過其傳動比的最大值 ?.使所設(shè)計的傳動系統(tǒng) 的各級傳動機(jī)構(gòu)具有最小的外部尺寸 ?.使二級齒輪減速器中，各級大齒輪的浸油深度大致相等，以利于實現(xiàn)油池潤滑 總傳動比 4 6 0 ???wmnni總 按直齒輪圓柱齒輪傳動比 ????? 總錐 ii ，又錐齒輪的傳動比 一般不大于 3，故取 1i =i錐 =3 則 2 ??? 柱ii 實際總傳動比 ????? 柱錐實 iii 因為轉(zhuǎn)動比誤差 ???i ，故滿足要求。三維設(shè)計的好處已經(jīng)確實了， Pro/E(PRO/ENGINEER)或其他同類軟件的實施過程中，都能體會得到。另外，傳統(tǒng)的類比設(shè)計中還存在一個極大的毛病，即在設(shè)計時 ，大部分設(shè)計人員都是在己有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上將尺寸增大，這樣的相似設(shè)計使得產(chǎn)品的尺寸與重量越來越大，造成陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 3 頁 共 51 頁 財力、人力的浪費。六高即指高承載能力、高齒面硬度、 高精度 、高速度、高可靠性和高傳動率；二低，即低噪聲、低成本；三化，即標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化、通用化。而作為齒 輪 機(jī)構(gòu)的最基本組成部分齒輪所起的作用是無可代替的，所以齒輪的設(shè)計尤為重要。 本課題研究的意義在于：能夠為齒輪減速器是設(shè)計提供一種全新手段和方法，改變原有的手工設(shè)計，二維設(shè)計變?yōu)槿S設(shè)計，并在設(shè)計中體現(xiàn)引導(dǎo)作用，使設(shè)計更為直觀、形象、生動；通過實時人機(jī)互動式的三維參數(shù)化實體造型設(shè)計，更好地理解、掌握零部件的結(jié)構(gòu)及裝配關(guān)系，實現(xiàn)齒輪建 起的動力學(xué)參數(shù)設(shè)計計算、齒輪傳動設(shè)計技術(shù)、軸系的設(shè)計技術(shù)；分析三維參數(shù)化設(shè)計的方法，運用設(shè)計辯論與程序設(shè)計相結(jié)合的方法實現(xiàn)零件的三維參數(shù)化設(shè)計，在此基礎(chǔ)上采用了在零件環(huán)境中以及在裝配環(huán)境中建立零件模板的兩種方法；分析齒輪減速器總裝配及各部件之間的結(jié)構(gòu)尺寸約束關(guān)系，并運用自頂向下與自底向上的設(shè)計思想分別構(gòu)建減速器總裝裝配模板和軸系模板。 作者簽名： 日 期： II 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 圓錐 圓柱齒輪減速器設(shè)計與仿真分析 【 摘 要 】 本課題主要研究的內(nèi)容是根據(jù)減速器設(shè)計的原始資料，研究減速器 結(jié)構(gòu) 組成部件（包括齒輪、軸、軸承、上箱體和下箱體）的設(shè)計及校核方法。除了文中特別加以標(biāo)注 引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。采用Pro/E(PRO/ENGINEER)三維設(shè)計軟件，并結(jié)合 AutoCAD_20xx 等二維繪圖軟件，設(shè)計了一個二級圓錐 圓柱齒輪減速器，實現(xiàn)了減速器的三維模型生產(chǎn)，以及由此生 成二維工程圖的思想。齒輪是應(yīng)用最為廣泛的通用零件，廣泛用在各種傳動中，如機(jī)床的傳動裝置，汽車的變速箱和后橋，減速器和玩具等。減速器及齒輪的設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上標(biāo)志著一個國家的工業(yè)水平，因為其應(yīng)用非常廣泛，大到礦山機(jī)械中的傳動裝置，小到汽車變速箱等領(lǐng)域無不滲透著齒輪以及減速器的應(yīng)用。 在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，雖然 CAD 技術(shù)已被企業(yè)重視，但通用 CAD 支撐軟件對大多數(shù)用戶來說，只是繪圖工具，只是使所繪圖便于保存，便于修改，不是真正的實現(xiàn)了通過計算機(jī)設(shè)計的目的，不能解決設(shè)計問題，其實質(zhì)仍是手工設(shè)計，它不僅設(shè)計效率低，同時對使用者的要求也較高，因使用者要直 接使用圖形支撐軟件的命令去構(gòu)造圖形，這就要求其對各種命令的功能及其使用方法 十分了解，從而限制了對這些命令不熟悉但精通產(chǎn)品設(shè)計 的人員有效地使用計算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計，而使硬件和軟件得不到充分利用。由三維實體造型自動生成二維工程圖紙的方法，這在實際設(shè)計工作中有很大的優(yōu)勢，尤其是對于復(fù)雜的零部件的造型及其黑維工程圖紙的設(shè)計，會得到事半功倍的效果，如剖面圖自動生成，空間相貫線求交、投影等。 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 傳動系統(tǒng)中各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩計算： 0 軸（電動機(jī)軸）： mimrnn m 14600 ?? KwPP d ?? mNnPT ????? 000 Ⅰ 軸（減速器高速軸）： m in1 4 6 001 rnnn m ??? KwPP ???? ?? 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 7 頁 共 51 頁 mNnPT ????? 4 6 5 5 09 5 5 0 111 Ⅱ 軸（減速器中間軸）： m in4 8 731 4 6 0112 rinn ??? KwPP ???? ?? mNnPT ????? 7 14 8 5 5 09 5 5 0 222 Ⅲ 軸（減速器低速軸）： m 8 72323 rinn ??? KwPP 323 ???? ?? mNnPT ????? 333 運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理如表 ： 表 軸名 功率 P/kw 轉(zhuǎn)矩 T/() 轉(zhuǎn)速 n/（ r/m） 傳動比 i 效率η 電機(jī)軸 1460 1 Ⅰ軸 1460 3 Ⅱ軸 171 487 Ⅲ軸 179。 1460179。 109 （ 4）查得接觸批量壽命系數(shù) 1 ? 2 ? （ 5）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 ? ? 1 l im11 0 . 9 3 6 0 0 5 5 8H L HH K M P a M P aS?? ? ? ? ? ? ? 2 l i m 22 0 . 9 7 5 5 0 5 3 3 . 5H L HH K M P a M P aS?? ? ? ? ? （ 6）試選 ? ，查得 1 . 0 , 1 , 1 . 5 1 . 2 5 1 . 8 7 5aK K K??? ? ? ? ? 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 9 頁 共 51 頁 所以， 1 . 0 1 . 2 1 1 . 8 7 5 2 . 2 5avK K K K K??? ? ? ? ? ? ? ? ? 已知 T1=?m （ 7） 13R?? 2. 計算 （ 1）試算小齒輪的分度圓直徑，帶入 ? ?H? 中的較小值得 d1t≥3 221 )][()( KT4HHERRZZu ??? ? =3 22 ) 33 89()( 5 82 2 01 . 34 ????? ??mm = (2) 計算載荷系數(shù) 0 0 060 1 4 6 05 8 0 0 060 111 ?? ????? ?? ndv tm mm/s 根據(jù) V=， 8 級精度，查得 ? ， 所以 1 . 0 1 . 2 3 1 1 . 8 7 5 2 . 3 1avK K K K K??? ? ? ? ? ? ? ? ?。 (2)強(qiáng)度設(shè)計 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 由文獻(xiàn) [2]式 ()3 223 )][(HEdtzKTd ???? ???? 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 12 頁 共 51 頁 確定公式中各式參數(shù)； 載荷系數(shù) tK 試選 tK = 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 2T =171 N178。 109 N4=N1/u=179。校核計算 因為 ][ 33 FF ?? ?? ，所以彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。 3 ≈ 由于該軸有一個鍵槽，故軸的直徑應(yīng)該加大 5％ 7％， 故 dmin =179。 ]179。 =89N ③軸向力 :Fa1= Ft1*tan20176。 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及 ?? 按文獻(xiàn)【１】附表 32 查取。選取軸的材料為 40rC （調(diào)質(zhì)），根據(jù)文獻(xiàn)【１】表 153，取110A0 ? ，得 8 1 0d 33220in ???? nPAm 中間軸最小直徑顯然是安裝滾動軸承的直徑 12d? 和 56d? （ 4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ①擬定軸上零件的裝配方案（見下圖 ） ②根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 初步選擇滾動軸承。 (6) 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 ①判斷危險截面 截面 5 左右側(cè)受應(yīng)力最大 ②截面 5 右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 333 70 . 1dW mm???? 抗扭截面系數(shù) 333T .2 dW mm???? 截面 5 右側(cè)彎矩 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 7 0 01 5 1 3 5 2 . 4 ??? WMb? 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 M P 4 0 09 5 7 4 0T T2 ??? Wb? 軸的材料為 40rC ，調(diào)質(zhì)處理。 FFFFFFMM 圖 軸的載荷分析圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 27 頁 共 51 頁 (4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 擬定軸上零件的裝配方案（見圖 ） ①根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位， 12 軸段右端需制出一軸肩，故取 23 段的直徑mmd 5032 ?? ,長度 42mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 mmL 841 ? ，