【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，CAD技術(shù)主要具有以下幾方面的發(fā)展趨勢(shì)∶標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放性、集成化、智能化和虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)與CAD的集成?！　∵@種趨勢(shì)將體現(xiàn)在以下幾方面∶真三維圖形處理與虛擬現(xiàn)實(shí)、面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng)、多相多態(tài)介質(zhì)耦合、多物理場(chǎng)耦合以及多尺度耦合分析、適應(yīng)于超級(jí)并行計(jì)算機(jī)和機(jī)群的高性能CAE求解技術(shù)、GUI＋多媒體的用戶介面?！　。?）CAD/CAE技術(shù)應(yīng)用展望CAD/CAE技術(shù)的發(fā)展必定推動(dòng)其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和層次的加深，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)制造的各個(gè)階段發(fā)揮更大的作用。　　(a)概念設(shè)計(jì)階段主要進(jìn)行較為詳細(xì)的、帶有一定目標(biāo)性的預(yù)演。主要有三個(gè)方面的應(yīng)用：市場(chǎng)調(diào)研；技術(shù)設(shè)計(jì)，包括各種方案的計(jì)算機(jī)效果模擬和分析仿真論證；評(píng)估、準(zhǔn)備相關(guān)生產(chǎn)設(shè)施。　　(b)在概念設(shè)計(jì)完成以后，緊接著就是詳細(xì)設(shè)計(jì)。這一階段要繪制各種零部件圖樣，確定彼此間的裝配關(guān)系，評(píng)估產(chǎn)品的性能(結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、動(dòng)力特性和生產(chǎn)性等)。該階段需要操作簡(jiǎn)單、使用方便的CAE軟件，以便用最少的時(shí)間完成評(píng)估工作?！?c)樣機(jī)制造階段是根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)提供的模型或數(shù)據(jù)完成試驗(yàn)樣機(jī)的加工制造。該階段是生產(chǎn)階段，所以較少使用CAE軟件，但可以用一些專業(yè)軟件，如鑄造分析軟件、板料成形軟件來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)?！　?d)產(chǎn)品測(cè)試評(píng)估階段主要是利用各種測(cè)試和評(píng)估手段對(duì)產(chǎn)品成本、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品質(zhì)量和加工特性做出全面真實(shí)的評(píng)價(jià)，從而為設(shè)計(jì)更改和產(chǎn)品的生產(chǎn)提供可靠依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)減速器的需求量越來(lái)越大，質(zhì)量要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的減速器設(shè)計(jì)方法己不能滿足用戶的需求，CAD/CAM技術(shù)的迅速發(fā)展使得它無(wú)論在機(jī)械、電子、航空、建筑等領(lǐng)域都獲得了成功的應(yīng)用。這對(duì)于提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低成本和增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力起了巨大的作用?！】傊?，對(duì)連桿減速器進(jìn)行CAD/CAE下的建模和仿真，是傳統(tǒng)技術(shù)和現(xiàn)代技術(shù)的緊密結(jié)合，它不但符合科技發(fā)展的規(guī)律，也會(huì)使各自的應(yīng)用、研究及發(fā)展獲得意想不到的效果。2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案擬定（1）工作條件：使用年限10年，300天為一年，工作為兩班工作制。（2）原始數(shù)據(jù)：(KW)；n1w為250r/min；；軸夾角∑為90176。方案擬定：由設(shè)計(jì)要求知采用V帶傳動(dòng)與一級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)，即可滿足傳動(dòng)比要求。 電動(dòng)機(jī)類型選擇（1）電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械。（2）電動(dòng)機(jī)功率選擇式Ｐd＝ＰＷ／η總　 (kw) 其中η總為電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率。η總=η１η２2η３式中：ηηη分別為齒輪傳動(dòng)、軸承、帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率。取η１=，η２＝，η３＝，則：　η總= =.所以：電機(jī)所需的工作功率：Ｐd＝ＰＷ／η總＝(KW)（3）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nd＝ixnw＝＝575r/min根據(jù)所得電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速查取手冊(cè)選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y112M—6，其同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，滿載轉(zhuǎn)速為940 r/min。 確定傳動(dòng)裝置的中傳動(dòng)比和分配級(jí)傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速nw（1）可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為： ia=nm/nw= 940/250=總傳動(dòng)比等于各傳動(dòng)比的乘積分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 ia=i0i （式中i0、i分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比） （2）分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取i=所以： i0= 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的設(shè)計(jì)將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為Ⅰ軸，Ⅱ軸：i0,i1，......為相鄰兩軸間的傳動(dòng)比η01，η12，......為相鄰兩軸的傳動(dòng)效率PⅠ，PⅡ，......為各軸的輸入功率 （KW）TⅠ，TⅡ，......為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （Nm）nⅠ,nⅡ,......為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （r/min） （1）各軸轉(zhuǎn)速Ⅰ軸：nⅠ=nm/ i0=940/=575(r/min）Ⅱ軸：nⅡ= n1w=250(r/min)（2）各軸功率Ⅰ軸： PⅠ=Pdη01 ==（KW）Ⅱ軸： PⅡ= PⅠη12 ==（KW）（3）各軸轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為： Td=9550Pd/nm=9550m Ⅰ軸： TⅠ= Tdi0η01= Nm Ⅱ軸： TⅡ= TⅠi1η12== Nm運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算數(shù)值見(jiàn)下表：轉(zhuǎn)速/r/min功率/KW轉(zhuǎn)矩/ NmⅠ軸575Ⅱ軸250 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)、材料、熱處理方式、精度等級(jí)（1）齒輪類型由設(shè)計(jì)要求知選用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪。（2）通用減速器的傳動(dòng)精度范圍為6—8級(jí)，故選用7級(jí)精度。（3）查表選用小齒輪的材料為40cr(調(diào)質(zhì)處理)，硬度為280HBS；大齒輪的材料為45鋼（調(diào)制處理），硬度為240HBS。二者材料的硬度差為40HBS.初選小齒輪的齒數(shù)為Z1=22則大齒輪的齒數(shù)為Z2=22=51。計(jì)算小齒輪分度圓直徑 d1≥ 確定公式內(nèi)各參數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)Kt=（2）小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩T1=106PⅠ/n1=2. 99104 Nmm（3） 齒寬系數(shù)取=（4）材料彈性影響系數(shù) 查表得 ZE= （5）查表得 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限（6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=605751(2830015) =2. 484109N2=109（7）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1.計(jì)算（1） 試算小齒輪分度圓直徑d1，代入[]中較小的值d1≥ =（2）計(jì)算小齒輪的圓周速度（3）計(jì)算齒寬bRt=d1/2==b/R得 b=Rt = mm（4） 計(jì)算mt mt= d1/z1=（5）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)小齒輪的圓周速度V=，7級(jí)精度，查圖得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=齒間載荷分配系數(shù) KHa=KFa=1使用系數(shù) KN=齒向載荷分布系數(shù) KH= KF= KHbe 查表得KHbe=， 則KH= KF==齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù) YFa YSa由于當(dāng)量齒數(shù) Zv1=Z1/cos=24 Zv2= Z2/cos(90)=129查表得 YFa1= YSa1= YFa2= YSa2=故載荷系數(shù) K=KAKv KHa KH=（6）按實(shí)際載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑d1= d1=（7）計(jì)算模數(shù)m= d1/Z1= 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式 m≥確定公式內(nèi)各參數(shù)值（1）由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 = 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =（2）由圖差得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1= KFN2=（3）取彎曲疲勞安全系數(shù) S= 得 []=KFN1/S=[]=KFN2/S=（4）計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKv KFaKF=（5）齒形系數(shù) YFa1= YFa2= YSa1= YS a2=（6）計(jì)算大、小輪的 并加以比較 設(shè)計(jì)計(jì)算m≥ 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，得齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的模數(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有關(guān)，并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=。接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=，算出小齒輪齒數(shù) Z1= d1/m=≈25大齒輪齒數(shù) Z2=25≈58 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)。（1）計(jì)算分度圓直徑 d1= Z1m=25= d2 = Z2m=145mm（2）計(jì)算齒輪寬度b=R R=d1 =b==標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)的幾何參數(shù)及尺寸（） 名稱代號(hào)計(jì)算公式小齒輪大齒輪分錐角=arctan(z1/z2)===吃頂高h(yuǎn)aHa=ha*m=1m=齒根高h(yuǎn)fHf=( ha*+c*)m==3mm分度圓ddd1=mZ1=d2=145mm齒頂圓ddada1=d1+2hacos=da2=齒根圓ddfdf1=d12hf cos=df2=錐距Rd1=齒根角tan=hf/R=頂錐角根錐角分度圓齒厚ss=當(dāng)量齒數(shù)ZZ=Z/ cos=27Z=147齒寬BB=齒數(shù)ZZ=25Z=58 故 同樣可得： 并且： 由上可得： ,故滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的要求。由于小齒輪及大齒輪的齒頂圓直徑小于160mm , 故可將大、小齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。 軸及軸承的設(shè)計(jì)與選擇、輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由前面計(jì)算可得：轉(zhuǎn)速/r/min功率/KW轉(zhuǎn)矩/ NmⅠ軸575Ⅱ軸250： 輸出軸上的齒輪：圓周力： 徑向力： 壓力角 軸向力： 其中由錐齒輪的受力分析可知。 且(為輸入軸上的齒輪所受的力)選取軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。查表得A0=110： 確定輸入軸與帶輪相連接，令輸出軸與聯(lián)軸器相連接，其輸出軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器出軸的直徑。為使所選的軸的最小直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：,查表取。則：=按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查表選用LX1型號(hào)的彈性柱銷聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩為250Nm，半聯(lián)軸器孔徑d1=24mm(j1型)。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L=38mm。（1） 根據(jù)周向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度根據(jù)零件設(shè)計(jì)要求及裝配要求最終所確定的軸的各段直徑和長(zhǎng)度如下圖所示：輸出軸： 輸入軸： （2） 軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求查表選擇：18的軸鍵：bhL=662822的軸鍵：bhL=662224的軸鍵：bhL=872832的軸鍵：bhL=10822（3） 確定軸上的圓角和倒角尺寸查表選擇，取軸端倒角為145，軸肩處的圓角半徑裝配圖根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，并且根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。其中軸的支反力可根據(jù)靜力平衡方程計(jì)算得出： 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面，現(xiàn)將危險(xiǎn)截面 C處所受的支反力、彎矩、。 、輸出軸的彎扭和支反力輸出軸輸入軸載荷水平面垂直面水平面垂直面支反力/N彎矩M總彎矩/Nm扭矩T/Nm進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，則：輸出軸： 前面已選定軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，查表得： ， 因此， 故滿足強(qiáng)度校核。 輸入軸：同上， 故也滿足強(qiáng)度校核。（1） 窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動(dòng)零件嚙合處要開(kāi)窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和赤側(cè)間隙，了解嚙合情況。潤(rùn)滑油也由此注入機(jī)體內(nèi)。窺視孔上有蓋板，以防止污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)和潤(rùn)滑油飛濺出來(lái)。（2）放油螺塞減速器底部設(shè)有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞賭注。（3）油標(biāo)油標(biāo)用來(lái)檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標(biāo)有各種結(jié)構(gòu)類型，有的已定為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件。（4）通氣器減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦發(fā)熱，使機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤(rùn)滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機(jī)蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱漲氣自由逸出，達(dá)到集體內(nèi)外氣壓相等，提高機(jī)體有縫隙處的密封性能。（5）啟蓋螺釘機(jī)蓋與機(jī)座結(jié)合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結(jié)后結(jié)合較緊，不易分開(kāi)。為便于取蓋，在機(jī)蓋凸緣上常裝有一至二個(gè)啟蓋螺釘，在啟蓋時(shí)，可先擰動(dòng)此螺釘頂起機(jī)蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對(duì)于需作軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上二個(gè)啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。（6）定位銷