【正文】 = ? m=? m MAH=MBH= ? m=? m 截面處的總轉(zhuǎn)矩： MA= ??? AHAV MM . MB= mNMM BHBV ??? 蝸輪軸受到的扭矩： T2=948400N? mm 6) 按照彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受的最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面 C）的強(qiáng)度。 基于 Pro/E 的蝸輪蝸桿減速器的建模與仿真 18 圖 32 軸的草繪截面 圖 33 軸 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 按照彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 1) 求作用在蝸桿、蝸輪上的力 NdTFF at 148280 31121 ?????? NdTFF ta 5747330 32221 ??????? NFFF trr 2 2 1638111t a n5 7 4 7t a n221 ???????? ?? 2) 繪制軸的受力圖（ a 圖） 3) 繪制垂直面、水平面的彎矩圖、扭矩圖（ b 圖 ,c 圖， d 圖， e 圖） 4) 確定軸承的支點(diǎn)位置，參看 參考文獻(xiàn) [5]圖 1523。 第四段：安裝蝸輪處的直徑 d4=78mm，蝸輪輪轂寬 B2=67mm，蝸輪左端與左軸承之間采用套筒定位，為了使套筒端面可靠地壓緊蝸輪，此處軸端應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 L4=65mm 第五段：定位軸， d5=87mm， L5=45mm?？紤]到軸承右端用套筒定位，取蝸輪距箱體內(nèi)壁之間的距離 a=16mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s，取 s=8mm。為了裝拆方便，取軸承端蓋的外端面距聯(lián)軸器的右端面 L2=30mm，考慮軸承蓋的總寬度，取 L2=50mm。 4) 確定各段軸的長(zhǎng)度和直徑 第一段： d1=60mm，聯(lián)軸器和軸配合的轂孔長(zhǎng)度 L1=107mm，為了保證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故 Ⅰ－Ⅱ段的軸應(yīng)略短些，取L1=105mm。 圖 31 蝸桿軸草繪截面 蝸輪軸的基本尺寸設(shè)計(jì) 1) 軸的材料選擇 選用 45 鋼，硬度 217~255HBS，調(diào)質(zhì)處理 2) 初步估計(jì)蝸輪軸外伸段直徑 P2=P1? =9 =， n2=121in = 202150 =,T2= mN ??? ， 查參考文獻(xiàn) [5]從 表 153 取?? =120，最小直徑 ?d 3322 ???? nP? mm 考慮到有鍵槽存在，將軸的直徑增大 5%，則： d=（ 1+5%） mm= 軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使選取的軸徑與所取 的聯(lián)軸器的孔 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 徑相適應(yīng)，故同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。 基于 Pro/E 的蝸輪蝸桿減速器的建模與仿真 16 第四段、第六段：考慮蝸桿端面和箱體內(nèi)壁、軸承端蓋和箱體內(nèi)壁有一定的距離，取 d d6=56mm， L L6=52mm。 第三段、第七段： d d7與軸承內(nèi)徑配合，由于蝸桿承受軸向力較大，所以選擇圓錐滾子軸承，因蝸桿軸的軸向力較大且轉(zhuǎn)速較高，故常初選 03 系列軸承。 第二段：左端用軸端擋圈定位，故取 d2=38mm,該直徑處安裝密封氈圈，采用標(biāo)準(zhǔn)直徑，符合氈圈密封的標(biāo)準(zhǔn)直徑。 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc=KT1=? =? m，按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件， 查參考文獻(xiàn) [1]從 表 172 取 HL2 型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為315N? m，聯(lián)軸器的孔徑 d1=28mm，確定聯(lián)軸器的長(zhǎng)度 L=62mm，聯(lián)軸器和軸配合的轂孔長(zhǎng)度 L1=60mm。 2) 初步估計(jì)蝸桿軸的外伸直徑 查參考文獻(xiàn) [5]從 表 153 取 ?? =120，最小直徑估算： d 3311 1 4 509120 ??? nPA? = 考慮到有鍵槽存在，將軸的直徑增大 5%，則： d=（ 1+5%） mm= 軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使選取的軸徑與所取的聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。 查參考文獻(xiàn) [1]得蝸桿的齒厚公差 Ts1=71 m? ，蝸輪的齒厚公差 Ts2=130 m? ；蝸桿的齒面和頂面表面粗糙度 m? ，蝸輪的齒面和頂圓表面粗糙度分別為 m? 和 m? 基于 Pro/E 的蝸輪蝸桿減速器的建模與仿真 14 6）熱平衡校核計(jì)算 初步估算散熱面積： S= ?????? a= ???????? 取 ? ?空氣溫度at =20 c? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?合格油的工作溫度取ccspttcmwcmwdad??????????????????/17,/~ 22????? 所以 S= 是合格的。 vvv ff?????? ???? Vs= smnd / os10 0060 14 5080c os10 0060 11 ?? ????? ? ?? 查參考文獻(xiàn) [5]從表 1118 中用插值法查得 1 6 8 ,0 2 0 ?? vvf ? ；代入式中得 ?? ，大于原估計(jì)值，因此不用重算。與相對(duì)滑動(dòng)速度 sv。 螺旋角系數(shù) ??????????Y 許用彎曲應(yīng)力 ? ? ? ? FNFF K??? ?? ， 查參考文獻(xiàn) [5]從表 118 中查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 ? ? MPaF 56??? ，壽命系數(shù) KFN= 109 76 ??故許用彎曲應(yīng)力 ? ? M P aM P aF 0 8 4 ???? MP aMP aF ????? ???? 彎曲強(qiáng)度滿足。分度圓導(dǎo)程角 638111 ???? ?? ；蝸桿軸向齒厚 aS =；蝸桿齒寬? ? ? ? mmmzb 21 ??????? 表 21 蝸桿主要參數(shù) 名稱 計(jì)算關(guān)系 計(jì)算結(jié)果 蝸桿頭數(shù)在 Z1 2 蝸桿分度圓直徑 d mqd? 80 蝸桿齒頂圓直徑 1ad mhdd aa *11 2??? 96 蝸桿齒根圓直徑 1fd ? ?cmhddaf ???? *1 2 模數(shù) m 8 導(dǎo)程角 ? 638111 ??? 基于 Pro/E 的蝸輪蝸桿減速器的建模與仿真 8 圖 22 蝸桿的草繪截面 圖 23 旋轉(zhuǎn)生成的蝸桿軸 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 24 螺旋 掃描生成蝸桿 圖 25 蝸桿 基于 Pro/E 的蝸輪蝸桿減速器的建模與仿真 10 2）蝸輪 查查參考文獻(xiàn) [5]從表 112 知： z2=41；變位系數(shù) x2= 變位后的中心距 a? = ? ? ? ? mmmxdd 21221 221 ????????? 驗(yàn)算傳動(dòng)比 i= 24112 ??zz，這時(shí)傳動(dòng)比誤差為 % 20 ???，符合要求。這時(shí) ad1 =， 查參考文獻(xiàn) [5]從圖 1118 中可查的接觸系數(shù) ?Z? =，因 ?Z? ?Z ,因此以上結(jié)果可用。 ⑤ 確定許用接觸應(yīng)力 [ H? ] 根據(jù)蝸輪材料鑄錫磷青銅 ZCuSn10p1，蝸桿齒面硬度 45HRC，查參考文獻(xiàn)[5]從表 117 中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 ? ??H? =268MPa。傳動(dòng)中心距： 322 ?????????HE ZZKTa ? ? ① 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 T2 ② 按 z1=2，估計(jì)效率 ? =，則 T2= mmmmin PnP ???????????? 94840020/1450 ? ③ 確定載荷系數(shù) K 因工作載荷穩(wěn)定，故載荷分布不均勻系數(shù) 1??K ；查參考文獻(xiàn) [5]從表 115選取使用系數(shù) KA=；由于沖擊、轉(zhuǎn)速不高，可取動(dòng)載荷系數(shù) KV=；則 ????? VA KKKK ? 確定彈性影響系數(shù) ZE， 由于選用鋼蝸桿與鑄錫磷青銅蝸輪相配，故ZE=160MPa。為了節(jié)省貴重金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造。 2) 選擇蝸輪蝸桿材料 考慮到蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45 鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 45~55HRC。減速器的結(jié)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)裝置、箱體、滾動(dòng)軸承檢查孔及定位銷等附件及其他標(biāo)準(zhǔn)件（如下圖），為了防止?jié)櫥偷拇罅柯┦Ъ巴饨缁?塵的侵入，在軸承元件中裝有密封元件。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 （ 2） 完成減速器的建模仿真，主要包括： 蝸 輪蝸桿參數(shù)化設(shè)計(jì)， 蝸 輪三維建模，蝸桿三維建模，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真。而本文以 Pro/E 為平臺(tái)的蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)，不僅實(shí)現(xiàn)了三維參 數(shù)化造型，而且實(shí)現(xiàn)了蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真，避免了取點(diǎn)造型的復(fù)雜過(guò)程， 對(duì) 三維實(shí)體零件模型 的建模 是進(jìn)行后期的有限元分析、機(jī)構(gòu)仿真和數(shù)控分析的必要條件，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的前提下，更進(jìn)一步通過(guò)測(cè)試其運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能指標(biāo)、實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)參數(shù)化優(yōu)化。國(guó)外的減速器，以德國(guó)、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占優(yōu)勢(shì)，減速器工作可靠性好，使用壽命長(zhǎng) ， 但其傳動(dòng)形式仍以定軸齒輪傳動(dòng)為主，體積和重量問(wèn)題也未解決好。 用 展成法加工 蝸輪 ， 大大提高了 生產(chǎn)效率， 同時(shí) 其 承載能力、傳動(dòng)效率也明顯提高。 課題研究的目的和意義 蝸 輪蝸桿傳動(dòng)產(chǎn)生于 1922 年美國(guó)，主要用于精密分度，如天文望遠(yuǎn)鏡、齒輪測(cè)量?jī)x等。對(duì)于國(guó)外技術(shù)而言雖然在材料和制造工藝方面占優(yōu)勢(shì)，工作可靠性高，使用壽命長(zhǎng)，但其傳動(dòng)形式仍以定軸齒輪傳動(dòng)為主，體積和重量問(wèn)題，傳動(dòng)比大而效率低的問(wèn)題仍然未解決好。 近十幾年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展， CAD/CAM 技術(shù)被廣泛應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域，是的機(jī)械加工精度、加工效率大大提高，從而推動(dòng)了機(jī)械產(chǎn)品的多樣化，整機(jī)配套的模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化，以及造型設(shè)計(jì)藝術(shù)化，使產(chǎn)品更加精致美化。同時(shí)采用基本零件，增加產(chǎn) 品的形式和花樣，盡可能多的開(kāi)發(fā)使用的變型設(shè)計(jì)或派生系列產(chǎn)品，能由一個(gè)通用系列派生多個(gè)專用系列，擺脫了傳統(tǒng)的單一有底座實(shí)心軸輸出的安裝方式。 功率分支技術(shù)主要指形星及大功率齒輪箱的功率雙分支及多分支裝置，其核心技術(shù)是均衡，廣泛應(yīng)運(yùn)于冶金、礦山、電功、起重、運(yùn)輸、石化、輕功機(jī)械等具有極強(qiáng)的通用性和互換性，大大 減 少了部件的制造程序 ，提高了效率。一個(gè)中等規(guī)格的硬齒面減速器的重量?jī)H為中硬齒面減速器的 1/3 左右，且噪聲低、效率高、可靠性高。 齒輪減速器是一種廣泛用于國(guó) 防、宇航、交通、建筑、冶金、建材、礦山等領(lǐng)域的重要裝備， 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，世界齒輪減速器技術(shù)有了很大的發(fā)展，產(chǎn)品的發(fā)展總趨勢(shì)是小型化、高速化、低噪聲、和高可靠性，技術(shù)發(fā)展中最引人注目的是硬齒面技術(shù)、功率分支技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。 減速器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 我國(guó)從 20 世紀(jì) 60 年代初開(kāi)始，由第一機(jī)械工業(yè)部機(jī)械科學(xué)研究院開(kāi)展平面渦輪的研究工作， 1964 年合作研制成中心距為 540mm 的平面渦輪副，用于 30t的轉(zhuǎn)爐中。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，逐漸將計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、及其優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)中，提高了設(shè)計(jì)精度，避免了人為誤差。model。 關(guān)鍵詞 ： 蝸輪蝸桿；減速器； Pro/E；模型；仿真 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III Based on Pro/E modeling and simulation of worm gear reducer ABSTRACT Reducer is a kind of equipment that be used of driving in low speed and high motor power or internal bustion engine by means of inp