【導讀】來越大，質(zhì)量要求也越來越高，傳統(tǒng)的減速器設計方法己不能滿足用戶的需求，這對于提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低成本和增強市場競爭。力起了巨大的作用。對減速器進行CAD/CAE下的建模和仿真，是傳統(tǒng)技術(shù)和現(xiàn)代技術(shù)。Pro／MECHANICAStructure是集靜態(tài)、動態(tài)結(jié)構(gòu)分析于一體的有限元。應變、位移等參數(shù)，實現(xiàn)靜態(tài)、模態(tài)、翹曲、疲勞、動態(tài)響應、振動等分析。的靜應力分析，完成了減速器的CAE過程。

　　

【正文】 2FNH2FNV139。FNH1FNV1Ft2FNH2FNV2Fr2Ma=FaD/2=一級圓錐齒輪減速器虛擬裝配及仿真設計 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 23 頁 共 74 圖 輸入軸的彎扭圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖可以看出截面 C 是軸的危險截面，現(xiàn)將危險截面 C 處所受的支反力、彎矩、和扭矩列于表 。 表 輸入、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 ?NHF ?NHF ?NVF ?NVF ??NHF ?NHF ??NVF ?NVF 彎矩 M ?HM ?VM ?VM ?HM ?VM ?VM 總彎矩/Nm 221 ???M 222 ???M 221 ???M 221 ???M 輸入軸AFaFrFtFt1Fr水平面垂直面扭矩圖B C一級圓錐齒輪減速器虛擬裝配及仿真設計 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 24 頁 共 74 扭矩T/Nm 按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，取 ?a ，則： 輸出軸： 前面已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理，查表得： MPa60][ 1 ??? ， 因此 ][ 1?? ??ca ， 故滿足強度校核。 輸入軸： 同上， 故也滿足強度校核。 箱體結(jié)構(gòu)設計 （ 1） 窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點和赤側(cè)間隙，了解嚙合情況。潤滑油也由此注入機體內(nèi)。窺視孔上有蓋板，以防止污物進入機體內(nèi)和潤滑油飛濺出來。 （ 2）放油螺塞減速器底部設有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞賭注。 （ 3）油標油標用來檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標有各種結(jié)構(gòu)類型，有的已定為國家標準件。 （ 4）通氣器減速器運轉(zhuǎn)時，由于摩擦發(fā)熱，使機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導致潤滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機體內(nèi)熱漲氣自由逸出 ，達到集體內(nèi)外氣壓相等，提高機體有縫隙處的密封性能。 （ 5）啟蓋螺釘機蓋與機座結(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。為便于取蓋，在機蓋凸緣上常裝有一至二個啟蓋螺釘，在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂起機蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對于需作軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上二個啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。 （ 6）定位銷 為了保證軸承座孔的安裝精度，在機蓋和機座用螺栓聯(lián)結(jié)后，M P aW aTMca )(46450)( 322 ?? ??????][)( 12 ????? ?? M P aW aTMca一級圓錐齒輪減速器虛擬裝配及仿真設計 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 25 頁 共 74 鏜孔之前裝上兩個定位銷，孔位置盡量遠些。如機體結(jié)構(gòu)是對的，銷孔位置不應該對稱布置。 （ 7）調(diào)整墊片調(diào)整墊片由多片很薄的 軟金屬制成，用一調(diào)整軸承間隙。有的墊片還要起調(diào)整傳動零件軸向位置的作用。 （ 8）環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤在機蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運或拆卸機蓋。 （ 9）密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進入機體內(nèi)。密封件多為標準件，其密封效果相差很大，應根據(jù)具體情況選用。 箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表 ： 表 箱體結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 符號 減速器的尺寸關(guān)系 箱座壁厚 δ 8 箱蓋壁厚 δ 1 8 箱座凸緣厚度 b 12 箱 蓋凸緣厚度 b 1 12 箱座底凸緣厚度 b 2 20 地腳螺釘直徑 df 20 地腳螺釘數(shù)目 n 4 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑 d1 10 蓋與座聯(lián)接螺栓直徑 d2 6 連接螺栓 d2 的間距 l 150200 軸承端蓋螺釘直徑 d3 6 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 6 定位銷直徑 d df， d1, d2 至外機壁距離 C1 18， 16， 12 df， d2 至凸緣邊緣距離 C2 16， 10 軸承旁凸臺半徑 R1 10 凸臺高度 h 根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準 外機壁至 軸承座端面距離 l1 33， 97 一級圓錐齒輪減速器虛擬裝配及仿真設計 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 26 頁 共 74 大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離 △ 1 10 齒輪端面與內(nèi)機壁距離 △ 2 10 箱蓋、箱座肋厚 m1 ,m2 7， 7 軸承端蓋外徑 D2 93， 85 軸承端蓋凸緣厚度 t 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 S 盡量靠近，以 Md1和 Md2互不干涉為準，一般 s=D2 潤滑方式及密封件選擇 （ 1）由于其為閉式齒輪傳動，其潤滑方式根據(jù)齒輪的圓周速度大小而定： 故應將大齒輪侵入油池中進行侵油潤滑。 （ 2）滾動軸承的潤滑 輸出軸處滾動軸承： m in/750025030 rmmdn ???? 輸入軸處滾動軸承： m in/1 4 4 0 05 7 525 rmmdn ???? 對照脂潤滑和油潤滑的 dn值界限表選擇其潤滑方式為：脂潤滑。 （ 3）密封件的選擇 由于滾動軸承為脂潤滑，并且滑動速度小于 5m/s，故選用氈圈油封。 smsmndV m /12/ ???? ?一級圓錐齒輪減速器虛擬裝配及仿真設計 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 27 頁 共 74 1 引 言 輸入、輸出軸的三維建模 輸入軸的三維建模 利用 PRE/E 的拉伸命令或旋轉(zhuǎn)命令可進行輸入、輸出軸的基礎建模，在此選用 PRO/E 的拉伸命令進行基礎建模。 （ 1）新建文件，單擊工具欄 新建工具，選擇公制模板 mmnspartsolid，然后單擊“確定”。 （ 2）單擊拉伸命令 ，選擇草繪平面，并進入草繪界面，根據(jù)設計結(jié)構(gòu)要求，選擇工具菜單欄上的草繪命令，繪制如圖所示的草繪圖形，完成單擊 確認如圖 所示。 圖 草繪 （ 3）草繪完成之后進入到三維界面以指定的深度值拉伸如： 。拉伸后生成的三維模型，如圖 所 示。 圖 軸的一段模型 同樣操，作利用拉伸命令對軸的其它個段進行拉伸，拉伸后的三維模型如一級圓錐齒輪減速器虛擬裝配及仿真設計 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 28 頁 共 74 圖 所示 圖 軸的三維模型 （ 4）單擊基準平面工具 ，新建一個基準平面作為軸上鍵槽的草繪基準。選擇 RIGHT 平面作為參照，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求選擇參照平面的偏移距離為 ，如圖 所示。 圖 基準平面對話框 （ 5）單擊拉伸命令 ，選擇草繪平面，并進入草繪界面，根據(jù)設計結(jié)構(gòu)要求 ，選擇工具菜單欄上的草繪命令，繪制如圖所示的圖形，完成單擊 確認如圖 所示。 圖 草繪 同樣，草繪完成之后選擇拉伸深度為 。并且單擊去除材 料工具 ，去除材料后如圖 所示。 一級圓錐齒輪減速器虛擬裝配及仿真設計 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 29 頁 共 74 圖 鍵槽的拉伸 同樣另建一個基準平面，選擇拉伸命令拉伸軸上的另一個鍵槽。 （ 6）單擊倒圓角命令 對軸上的軸肩各處進行倒圓角 （ 7）單擊倒角命令 對軸端處進行倒角。 最終輸入軸的三維模型就已建成。如圖 所示。 圖 軸的三維模型 輸出軸的三維建模 同輸入軸的建模方式一樣，輸出軸的最終三維模型，如圖 所示。 圖 軸的三維模型 輸入、輸出軸上錐齒輪的參數(shù)化建模 輸入軸上錐齒輪的參數(shù)化建模 齒輪的三維模型的建立主要難點是齒廓曲線的建立（漸開線齒廓），根據(jù)以往設計人員的設計經(jīng)驗，可以直接利用其設計結(jié)果，將其中的某些參數(shù)和關(guān)系式改變即可直接生成所需要的齒輪模型。 一級圓錐齒輪減速器虛擬裝配及仿真設計 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 30 頁 共 74 參數(shù)化設計模型是以約束來表達產(chǎn)品模型的形狀特征，以一組參數(shù)來控制設計結(jié)果，從而能通過變換一組參數(shù)值方便地創(chuàng)建一系列形狀相似的零件。參數(shù)化設計的基本手段有程序驅(qū)動與尺寸驅(qū)動。程序驅(qū)動法是通過分析圖形幾何模型的特點，確定模型的主參數(shù)以及各 尺寸間的數(shù)學關(guān)系，將這種關(guān)系輸入程序中，進而在零件設計時只要輸入幾個參始值就可生成所要求的模型。尺寸驅(qū)動是對程序驅(qū)動的擴展，它的基本思想是由應用程序生成所涉及的基圖，該圖的尺寸有一系列的標識，這些尺寸由用戶在編程時輸入或交互式輸入，從而生成用戶的模型。 此錐齒輪三維建模的一般步驟如下： （ 1）從齒輪零件庫中調(diào)取錐齒輪模型，將其打開。 （ 2）單擊菜單欄中的工具命令，出現(xiàn)如圖 的工具對話框。單擊參數(shù)，出現(xiàn)如圖 所示的參數(shù)對話框： 圖 工具對話框 一級圓錐齒輪減速器虛擬裝配及仿真設計 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 31 頁 共 74 參數(shù)對話框 （ 3）根據(jù)所設計的齒輪尺寸參數(shù)，將上述參數(shù)對話框中的用戶定義的項目改成自己所設計的尺寸參數(shù)。如將齒數(shù) Z 改成自己所設計的參數(shù) 25。（ 所示的參數(shù)對話框中的參數(shù)都是按照自己所設計的尺寸參數(shù)）改過之后單擊確定命令。 一級圓錐齒輪減速器虛擬裝配及仿真設計 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 32 頁 共 74 （ 4）在單擊菜單欄中的工具命令，然后單擊如圖 所示關(guān)系命令，出現(xiàn)如圖 所示的關(guān)系對話框。 關(guān)系對話框 其中關(guān)系對話 框中的關(guān)系式是已經(jīng)輸入好的錐齒輪的關(guān)系式，不需要改變，可直接利用。若是其他類型的齒輪，則此關(guān)系式需要重新輸入其相對應的關(guān)系式，方可。如下所示，為錐齒輪的關(guān)系式。 HA=(HAX+X)*M HF=(HAX+CXX)*M H=(2*HAX+CX)*M DELTA=ATAN(Z/Z_ASM) D=M*Z DB=D*COS(ALPHA) DA=D+2*HA*COS(DELTA) DF=D2*HF*COS(DELTA) HB=(DDB)/(2*COS(DELTA)) RX=D/(2*SIN(DELTA)) THETA_A=ATAN(HA/RX) THETA_B=ATAN(HB/RX) THETA_F=ATAN(HF/RX) 一級圓錐齒輪減速器虛擬裝配及仿真設計 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 33 頁 共 74 DELTA_A=DELTA+THETA_A DELTA_B=DELTATHETA_B DELTA_F=DELTATHETA_F BA=B/COS(THETA_A) BB=B/COS(THETA_B) BF=B/COS(THETA_F) D0=D/(2*TAN(DELTA)) D1=D/2 D2=DA/2 D3=DB/2 D4=DF/2 D5=B D6=90 D9=D/COS(DELTA) D10=DA/COS(DELTA) D11=DB/COS(DELTA) D12=DF/COS(DELTA) D14=(D2*B*SIN(DELTA))/COS(DELTA) D15=(DA2*BA*SIN(DELTA_A))/COS(DELTA) D16=(DB2*BB*SIN(DELTA_B))/COS(DELTA) D17=(DF2*BF*SIN(DELTA_F))/COS(DELTA) D19=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PIALPHA D20=360*CO