【導讀】及專用CAD系統(tǒng)開發(fā)方面都具有較大的應用價值。與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比，能夠減少重。復勞動，提高設(shè)計效率，符合現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計需求。減速器作為機械傳動裝置應用廣泛，其結(jié)構(gòu)的相似性與設(shè)計的重復性適合于進行參數(shù)化設(shè)計。在此背景下，本文通過垂直。并探討了減速器參數(shù)化的運動仿真。首先，設(shè)計垂直軸減速器的造型，計算有關(guān)零件。的數(shù)據(jù)，重點是圓錐齒輪的設(shè)計和計算。其次，應用參數(shù)化建模方法以及Pro/Program. 速器的齒輪設(shè)計、軸設(shè)計，生成主要零件模型、裝配模型。選擇電動機和計算運動參數(shù)·····················································1

　　

【正文】 2C ??????????TM C ? ? 1 2 1 0 3 1 2 4 8 23232d 3 223122D ?????????TM D 而 C 處采用的齒輪軸， D 處直徑 50mm，遠大于計算尺寸。故強度足夠。 安全系數(shù)法疲勞強度校核： 對一般減速器的轉(zhuǎn)軸僅適用彎扭合成強度校核即可，而不必進行安全系數(shù)法校核。 判斷危險截面 對照彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和結(jié)構(gòu)圖，從強度、應力集中方面分析，因 C 處是齒輪軸，故 C 處不是危險截面。 D 截面是危險截面。需對 D 截面進行校核。 軸的材料的機械性能 根據(jù)選定的軸的材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由所引用教材表 15— 1 查 得：11640 , 275 , 155B M Pa M Pa M Pa? ? ???? ? ?。取 ?????? ?? 。 D 截面上的應力 因 D 截面有一鍵槽 mm9mm14hb ??? ， ? 。所引： 抗彎截面系數(shù) ? ? ? ? 32323 740502 tdbt32d ?? ????????? ?W 抗扭截面系數(shù)： ? ? ? ? 32323 006502 tdbt16d ?? ????????? ?TW 彎曲應力幅 740 2482m a xa MPMPWM D ????，彎曲平均應力 0m?? ； 扭 轉(zhuǎn) 切 應 力 幅 062 121 03 02 2a MPMPWT T ?????， 平 均 切 應 力 MP?? ?? 。 影響系數(shù)： D 截面受有鍵槽和齒輪的過盈配合的共同影響，但鍵槽的影響比過盈配合的影響小，所以只需考慮過盈配合的綜合影響系數(shù)。由教材表 3— 8[1]用插 值法求出：??? ?K ，取 19 ???? ???? ?? 軸按磨削加工，由 教材附圖 3— 4[1]求出表面質(zhì)量系數(shù)： ?? ?? ?? 。故得綜合影響系數(shù)： ??????? ???? ??K ??????? ??? ??K 疲勞強度校核： 軸在 D 截面的安全系數(shù)為： 275ma 1 ??????? ? ??? ? ??? KS 155ma 1 ??????? ? ??? ? ??? KS 2222ca ?????????? SS SSS 取許用安全系數(shù) SSS ?? ca, 有 ，故 C 截面強度足夠。 校核高速軸和輸出軸與中間軸方法一樣，故步驟 省略。經(jīng)校核后，兩軸強度足夠。 滾動軸承的選擇及計算 輸入軸滾動軸承計算 初步選擇滾動軸承，由表 157[2]中初步選取 0 基本游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承 30210，其尺寸為， mmmmmmTDd ????? 362aFN? ， t a n t a n 11 51 39。 35 39。39。 15e ?? ? ? ? , N Fr N?? 則 11221 7 0 1 .3 0 4 4 6 .5 92 2 0 .4 c o t 1 1 5 1 39。 3 5 39。39。2 3 9 7 .5 7 4 0 2 .7 92 2 0 .4 c o t 1 1 5 1 39。 3 5 39。39。ddFrFNYFrY? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? 則： 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1 ? 1 ? 2 ? 2 ? 20 12124 4 6 . 5 9 3 3 8 7 8 4 . 5 94 0 2 . 7 9a d aadF F F NF F N? ? ? ? ??? 則： 117 8 4 .5 9 0 .4 6 11 7 0 1 .3 0arF eF ? ? ?， 224 0 2 .7 9 0 .1 6 82 3 9 7 .5 7arF eF ? ? ? 則： 1 1 1P r 0 . 4 0 . 4 c o t0 . 4 1 7 0 1 . 3 0 . 4 c o t 1 1 5 1 39。 3 5 39。39。 7 8 4 . 5 9 2 1 7 4 . 9 8F r F a N???? ? ? ? ? ? ? 22P r 2 3 9 7 .5 7rFN?? 則： 1 0 ^ 6 1 0 ^ 6 5 5 8 0 0 1 0^ ^ 1 . 9 4 1 0 ^ 6 1 0 ^ 66 0 6 0 3 1 0 2 3 9 7 . 5 7 3rhrCL h hnP ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? 故合格。 中間軸和輸出軸軸滾動軸承計算： 初步選擇滾動軸承，由表 157[2]中初步選取 0 基本 游隙組，標準精度級的單列圓錐滾子軸承 30209，其尺寸為： mmmmmmTDd ????? ? t a n t a n 12 57 39。10 39。39。 45e ?? ? ? ? , N Fr N?? 則： 11229 6 5 .1 3 2 7 7 .4 82 2 0 .4 c o t 1 2 5 7 39。1 0 39。39。2 0 0 2 .2 0 5 7 5 .6 32 2 0 .4 c o t 1 2 5 7 39。1 0 39。39。ddFrFNYFrY? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? 則： 12122 7 7 . 4 8 6 5 1 . 5 9 2 8 . 9 85 7 5 . 6 3a d aadF F F NF F N? ? ? ? ??? 則： 119 2 8 .9 8 0 .9 6 39 6 5 .1 3arF eF ? ? ?， 225 7 5 .6 3 0 .2 8 72 0 0 2 .2 0arF eF ? ? ? 則 1 1 1P r 0 . 4 0 . 4 c o t0 . 4 9 6 5 . 1 3 0 . 4 c o t 1 2 5 7 39。1 0 39。39。 9 2 8 . 9 8 2 0 0 1 . 6 7F r F a N???? ? ? ? ? ? ? 22P r 2 0 0 2 .2 0rFN?? 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1 957NHFN? 1 125NVFN? 2 1669NHFN? 2 1106NVFN? 21 則： 1 0 ^ 6 1 0 ^ 6 5 5 8 0 0 1 0^ ^ 1 4 . 1 0 1 0 ^ 6 1 0 ^ 66 0 6 0 7 7 . 6 2 0 0 2 . 2 0 3rhrCL h hnP ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? 故合格。 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算 輸入軸鍵計算： 校核聯(lián)軸器處的鍵連接，該處選用普通平鍵尺寸為 mmmmmmlhb 55810 ????? ，接觸長度 mml 50555 ??? ，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為： ? ?0 .2 5 39。 0 .2 5 6 2 2 2 0 1 2 0 1 0 0 0 7 9 .2pT h l d N m?? ? ? ? ? ? ? ? ? 3 T N m? ? ?，故單鍵即可。 中間軸鍵計算： 校核聯(lián)軸器處的鍵連接，該處選用普通平鍵尺寸為 mmmmmmlhb 44914 ????? ，接觸長度 mml 301444 ??? ，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為： ? ? mNdhlT P ????????? 5 61 0 0 01 2 39。 ? mNTT ??? ，故單鍵即可。 輸出軸鍵計算： 校核圓柱齒輪處的鍵連接，該處選用普通平鍵 尺寸為mmmmmmlhb 55914 ????? ，接觸長度 mml 411455 ??? ，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為： ? ?0 .2 5 39。 0 .2 5 1 0 3 4 5 5 1 2 0 1 0 0 0 5 6 1pT h l d N m?? ? ? ? ? ? ? ? ? 4 3 7 1 .6 6T T N m? ? ?，故單鍵即可。 潤滑與密封 齒輪采用浸油潤滑，由表 161[2]查得選用 N220 中負荷工業(yè)齒輪油（ GB590386）。當齒輪圓周速度 smv /12? 時，圓錐齒輪浸入油的深度約一個齒高，三分之一齒輪半徑，大齒輪的齒頂?shù)接偷酌娴木嚯x ≥30~60mm。由于大 圓錐齒輪 / 2 /v m s m s??，可以利用齒輪飛濺的油潤滑軸承，并通過油槽潤滑其他軸上的軸承，且有散熱作用，效果較好。密封防止外界的灰塵、水分等侵入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┑穆┦А? 設(shè)計主要尺寸及數(shù)據(jù) 名稱 符號 尺寸關(guān)系 結(jié)果 mm 22 表 16 鑄鐵減速器機體機構(gòu)尺寸計算表 [7] 機座壁厚 ? （1d + 2d ） ? 8 8 機蓋壁厚 1? ? ? 21 ??? mm dd 8 機座凸緣厚度 b ? 12 機蓋凸緣厚度 1b 1? 12 機座底凸緣厚度 2b ? 20 地腳螺釘直徑 fd ? ? 21 ??? mm dd 12 地腳螺釘數(shù)目 n 4 4 軸承旁連接螺栓直徑 1d df 10 機蓋機座連接螺栓直徑 2d (～ )df 6 連接螺栓 d2的間距 l 150～ 200 180 軸承端蓋螺釘直徑 3d (～ )df 6 窺視孔蓋螺釘直徑 4d (～ )df 4 定位銷直徑 d (～ )2d 5 df d1 d2 至外機壁距離 1c 20 20 df、 d2之凸緣的距離 2c 18 18 軸承旁凸臺半徑 1R 9 9 凸臺高度 h 40 40 外機壁至軸承座端面距離 1l )10~5(21 ??cc 40 內(nèi)機壁至軸承座端 面距離 1? ? ?8~521 ??? cc? 58 大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離 2? ?? 12 齒輪端面與內(nèi)機壁距離 ? 機蓋、機座肋厚 mm,1 ?? , 211 ?? mm 7 軸承端蓋外徑 2D D+(5～ )3d 120 軸承端蓋凸緣厚度 e 3d 8 軸承旁連接螺栓距離 s 140 23 2 直齒圓柱齒輪的創(chuàng)建 輸入基 本參數(shù)和 關(guān)系式 名稱 值 說明 名稱 值 說明 M 3 模數(shù) DB ___ 基圓直徑 Z 25 齒數(shù) DF ___ 齒根圓直徑 ALPHA 20 壓力角 D ___ 分度圓直徑 HAX 1 齒頂高系數(shù) DD0 ___ 凹槽直徑 CX 0． 25 頂系系數(shù) BB0 ___ 凹槽深度 B 10 齒輪寬度 DD1 15 軸孔直徑 HA ___ 齒頂高 LL1 ___ 鍵槽高 HF ___ 齒根高 LL2 ___ 鍵槽寬 X 0 變位系數(shù) LL3 ___ 小孔到原點 DA ___ 齒頂圓直徑 DD2 ___ 小孔直徑 表 21 在“關(guān)系”對話框內(nèi)輸入齒輪的分度圓直徑關(guān)系、基圓直徑關(guān)系、齒根圓直徑關(guān)系和齒頂圓直徑關(guān)系。由這些關(guān)系式，系統(tǒng)便會自動生成表 21 所示的未指定參數(shù)的值。輸入的關(guān)系式如下： ha=(hax+x)*m hf=(hax+cxx)*m d=m*z da=d+2*ha db=d*cos(alpha) df=d2*hf 創(chuàng)建齒輪基本圓 在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，選擇相應的草繪平面。在繪圖區(qū)以系統(tǒng)提供的原點為圓心，繪制四個任意大小的圓，并且標注圓的直徑尺寸，完成草圖的繪制。然后在關(guān)系對話框中將四個圓的半徑分別指定為 D、 DF、 DB，通過該關(guān)系式創(chuàng)建的圓為別為分度圓、齒頂圓、齒根圓、基圓。完成后的基本圓曲線如圖 11 所示。 圖 11 圖 12 24 創(chuàng)建漸開線 在工具欄上單擊 按鈕，系統(tǒng)彈出“曲線選項”菜單管理器，依次單擊“從方程”→ “完成”，彈出“得到坐標 系”菜單管理器。在繪圖區(qū)單擊選取系統(tǒng)坐標系為曲線的坐標系，彈出“設(shè)置坐標類型”菜單管理器，單擊“笛卡爾”，系統(tǒng)彈出一個記事本窗口，在彈出的記事本窗口中輸入曲線的方程，如下： ang=90*t r=db/2 s=PI*r*t/2 xc=r*cos(ang) yc=r*sin(ang) x=xc+s*sin(ang) y=ycs*cos(ang) z=0 保存數(shù)據(jù)，退出記事本，單擊確定，完成如圖 3 所示的曲線 鏡像漸開線 （ 1） 在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，單擊分度圓曲線作為參照，按住 Ctrl 鍵，單擊漸開線作為 參照。單擊確定，完成基準點“ PNT0”的創(chuàng)建； （ 2）在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，在繪圖區(qū)單擊選取“ TOP”面作為參考平面，按住 Ctrl 鍵，單擊選取“ RIGHT”面作為參考，單擊確定，完成軸“ A_1”的創(chuàng)建； （ 3）在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，在繪圖區(qū)單擊選取“ A_1”軸作為參照，按住 Ctrl鍵，繼續(xù)單擊基準點“ PNT0”作為參照，單擊確定，完成基準平面“ DTM1”的構(gòu)建； （ 4）在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，在繪圖區(qū)單擊選取剛剛創(chuàng)建的“ DTM1”面作為參考平面，按住 Ctrl 鍵選取“ A_1”軸作為參考，輸入旋轉(zhuǎn)角度為“ 360/（ 4*z） ”，系統(tǒng)提示是否要添加特征關(guān)系，單擊“是”，單擊確定，完成基準平面“ DTM2”的創(chuàng)建； （ 5）編輯選取的基準平面“ DTM2”，系統(tǒng)顯示“ DTM1”面和“ DTM2”面間的夾角尺寸代號，在“關(guān)系”對話框中，將夾角尺寸定為 360/(4*z)，單擊確定完成添加關(guān)系式； （ 6）在繪圖區(qū)單擊漸開線特征，然后在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，在繪圖區(qū)單擊選取剛剛創(chuàng)建的“ DTM2”平面作為鏡像平面，完成漸開線的鏡像。完成后的曲線如圖13 所示。 25 創(chuàng)建齒根圓 （ 1）在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，選擇相應的草繪平面，單擊草 繪進入草繪環(huán)境； （ 2）在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，在繪圖區(qū)單擊選取齒根圓曲線，完成草圖的繪制； （ 3）在“拉伸”特征定義操控面板內(nèi)選取“實體”、“拉伸到指定深度”，在拉伸深度文本框內(nèi)輸入深度值為 B，系統(tǒng)提示是否添加特征關(guān)系，單擊“是”，在“拉伸”特征定義操控面板內(nèi)單擊 按鈕，完成齒根圓的創(chuàng)建，完成后的齒根圓如圖 14 所示； （ 4）編輯選取的拉伸實體特征，系統(tǒng)顯示齒根圓厚度尺寸代號，在“關(guān)系”對話框中，將厚度尺寸定為 b，單擊確定完成添加關(guān)系式。 創(chuàng)建齒形 （ 1）在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，選擇相應的草繪平面，單 擊草繪進入草繪環(huán)境； （ 2）繪制如圖 16 所示的二維草圖，在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，完成草圖的繪制； （ 3）在“拉伸”特征定義操控面板內(nèi)單擊選取“實體”、“拉伸到指定深度”，在拉伸深度文本框內(nèi)輸入深度值為 B，系統(tǒng)提示是否添加特征關(guān)系，單擊“是”；在“拉圖 14 圖 13 兩條漸開線 齒頂圓 基圓 分度圓 齒根圓 圖 15 26 伸”特征定義操控面板內(nèi)單擊 按鈕，完成輪齒的創(chuàng)建，完成后的輪齒如圖 16 所示。 （ 4）編輯選中的拉伸實體，系統(tǒng)顯示輪齒厚度尺寸代號和齒根圓角尺寸代號，在“關(guān)系”對話框中輸入如下關(guān)系式然后單擊確定完成添加關(guān)系式。 If hax=1 D37=*m endif if hax1 D37=*m endif D38=b 陣列輪齒 （ 1）選取已經(jīng)創(chuàng)建好的輪齒，在主菜單上依次單擊“編輯”→“復制”，然后再次依次單擊 “編輯”→“選擇性粘貼”，勾選復選框的前兩項，單擊確定； （ 2）在“選擇性粘貼”定義面板內(nèi)選取 按鈕，在文本框輸入旋轉(zhuǎn)角度為“ 360/z”，系統(tǒng)提示是否添加關(guān)系，單擊“是”； （ 3）在繪圖區(qū)單擊選取齒根圓的中心軸作為旋轉(zhuǎn)軸，在“選擇性粘貼”定義操控面板內(nèi)單擊 按鈕，完成輪齒的創(chuàng)建； （ 4）編輯選中的第二個輪齒特征，系統(tǒng)顯示兩個輪齒夾角的尺 寸代號，在“關(guān)系”對話框中，將兩個輪齒夾角的尺寸定為 360/z，單擊確定完成添加關(guān)系式； （ 5）選中剛剛創(chuàng)建的第二個輪齒特征，單擊 按鈕，在“陣列”特征定義面板內(nèi)單擊“軸”陣列，在繪圖區(qū)單擊選取齒根圓的中心軸作為陣列參照，選擇系統(tǒng)默認的數(shù)值，在“陣列”定義操控面板單擊 按鈕，完成陣列特征的創(chuàng)建； （ 6） 編輯選取的陣列特征，系統(tǒng)顯示兩個輪齒夾角的尺寸代號，在“關(guān)系”對話圖 16 27 框中將兩個輪齒夾角的尺寸定為 360/z，陣列的個數(shù)定為 z1 單擊確定完成添加關(guān)系式； （ 7）在工具欄上單擊重生按鈕 ，完成所有輪齒的創(chuàng)建，完成 后的齒輪如圖17 所示。 創(chuàng)建凹槽特征 （ 1）在主菜單上依次單擊“工具”→“關(guān)系”，系統(tǒng)彈出“關(guān)系”對話框，輸入關(guān)系式如下： dd0=*df bb0=*b ll2=dd1/2 ll1=ll2/2 ll3=(dd0dd1)/4+dd1/2 dd2=(dd0dd1)/5 （ 2）在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，選擇相應的草繪平面，單擊草繪進入草繪環(huán)境； （ 3）繪制如圖 18 所示的二維草圖，打開“關(guān)系”對話框，將圓直徑的尺寸代號添加到關(guān)系式，關(guān)系式如下： sd0=dd0，單擊確定，在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，完成草圖的繪制； （ 4）在“拉伸”定義操控面板內(nèi)單擊選取“實體”、“拉伸到指定深度”，在拉伸深度文本框內(nèi)輸入拉伸深度值為 bb0，并添加到關(guān)系式。單擊 按鈕完成凹槽特征的創(chuàng)建； （ 5）在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，在繪圖區(qū)單擊選取“ FRONT”面作為參考平面，在偏移距離文本框內(nèi)輸入偏距為 b/2，并添加到關(guān)系式，單擊確定，完成基準平面“ DTM2”的創(chuàng)建； （ 6）選取創(chuàng)建的凹槽特征，單擊 按鈕，系統(tǒng)彈出“鏡像”特征定義操控面板，選取“ DTM2”面作為鏡像平面，在“鏡像”特征定義操控面板內(nèi)單擊 按鈕，完成鏡像特征的 創(chuàng)建。 圖 17 圖 18 28 創(chuàng)建軸孔特征 （ 1）在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，選擇相應的草繪平面，單擊草繪進入草繪環(huán)境； （ 2）繪制如圖 19 所示的二維草圖，打開“關(guān)系”對話框，將圓直徑的尺寸代號添加到關(guān)系式，關(guān)系式如下： sd0=dd1，單擊確定，在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，完成草圖的繪制； （ 3）在“拉伸”定義操控面板內(nèi)單擊選取“實體”、“通孔”、“去除材料”，單擊按鈕，完成軸孔的創(chuàng)建； （ 4）在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，選擇相應的草繪平面，單擊草繪進入草繪環(huán)境； （ 5）繪制如圖 111 所示的二維草圖，打開“關(guān)系”對話框，將尺寸代 號添加到關(guān)系式，關(guān)系式如下： sd0=ll sd2=ll2，單擊確定，在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，完成草圖的繪制； （ 6）在“拉伸”定義操控面板內(nèi)單擊選取“實體”、“通孔”、“去除材料”，單擊按鈕，完成鍵槽的創(chuàng)建。 創(chuàng)建小孔 （ 1）在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，選擇相應的草繪平面，單擊草繪進入草繪環(huán)境； （ 2）繪制如圖 111 所示的二維草圖，打開“關(guān)系”對話框，將尺寸代號添加到關(guān)系式，關(guān)系式如下： sd0=dd sd1=ll3，單擊確定，在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，完成草圖的繪制； 圖 19 圖 110 29 （ 3）在“拉伸”定義操控面板 內(nèi)單擊選取“實體”、“通孔”、“去除材料”，單擊按鈕，完成小孔的創(chuàng)建； （