【正文】 ............................................................... 14 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 ........................................... 14 輸入軸滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算 ..................................................................................... 14 中間軸滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算 ..................................................................................... 15 輸出軸滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算 ..................................................................................... 16 鍵連接的選擇及校核計(jì)算 ............................................. 16 輸入軸鍵的強(qiáng)度校核計(jì)算 ..................................................................................... 16 中間軸鍵的強(qiáng)度校核計(jì)算 ..................................................................................... 17 輸出軸鍵強(qiáng)度校核計(jì)算 ......................................................................................... 17 聯(lián)軸器的選擇 ....................................................... 17 2 減速器的部分部件的三維建模 ................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 [關(guān)鍵字 ]減速器 ， Pro/E， 三維造型 ，運(yùn)動(dòng)仿真， ANSYS， 有限元分析， 非線性應(yīng)力分析 ee The design and finite element analysis of two cylindrical gear reduce ee (ee) Tutor: ee Abstract: The design is an expansion of two cylindrical gear reducer, The main purpose is to improve the design efficiency of reducer and gear mesh in two gear nonlinear stress analysis. This paper mainly use the Pro/E software for 3D software and finite element analysis software ANSYS. First of all, by calculating the plete gear design, shaft design, gear and axle strength check calculation。首先，通過計(jì)算 完成齒輪設(shè)計(jì)、軸設(shè)計(jì)、齒輪及軸強(qiáng)度校核 等 設(shè)計(jì) 計(jì)算 ；然后，利用 Pro/E 軟件對減速器進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)，并對它進(jìn)行模型裝配及運(yùn)動(dòng)仿真分析，使設(shè)計(jì)結(jié)果得到更直觀的體現(xiàn)；最后，利用 ANSYS 軟件對其中一對直齒輪進(jìn)行參數(shù)化建模，利用 APDL 語言在 ANSYS 軟件中自動(dòng)生成齒輪的漸開線，再利用圖形界面操作模式，通過鏡像、旋轉(zhuǎn)等命令，生成兩個(gè)相互嚙合的大小齒輪，并 對它進(jìn)行了非線性應(yīng)力分析， 得出兩個(gè)大小齒輪的接觸應(yīng)力分布云圖 。ee 題 目 兩級圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì) 及有限元分析 學(xué)生姓名 e 學(xué)號 ee 所在學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級 ee 指導(dǎo)教師 ee __ 完成地點(diǎn) 校內(nèi) 2021 年 6 月 17 日 ee 兩 級圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)及有限元分析 ee (ee) 指導(dǎo)教師： ee [摘要 ]本設(shè)計(jì)是一 個(gè)展開式 二級圓柱齒輪減速器， 主要目的是為了提高減速器的設(shè)計(jì)效率以及完成齒輪在嚙合時(shí)兩個(gè)齒輪的非線性應(yīng)力分析。本文主要利用了 Pro/E 三維軟件和 ANSYS 有限元分析軟件。通過利用 Pro/E軟件對減速器進(jìn)行三維造型與仿真分析，我們可以通過仿真虛擬減速器的實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程，從而提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和縮短了設(shè)計(jì)的周期， 通過利用 ANSYS 軟件分析一對齒輪嚙合時(shí)的應(yīng)力，可以知道，用傳統(tǒng)的方法設(shè)計(jì)齒輪，是將齒輪的可靠度放大了，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，我們可以減少齒輪的尺寸，從而節(jié)省了原材料，降低了生產(chǎn)的成本。 Then, threedimensional modeling design for the reducer using Pro/E software, and analyzed the model assembly and motion simulation, the design results reflected more intuitive。 圓柱直齒輪的三維建模過程 ............................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 軸 1 的實(shí)體模型圖 ................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 軸 3 的實(shí)體模型圖 ................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 軸承的實(shí)體模型圖 .................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 油標(biāo)的三維模型圖 .................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ee II 軸承端蓋的三維模型圖 ................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 箱蓋的三維建模圖 ................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 減速器爆炸圖 ........................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 減速器的運(yùn)動(dòng)仿真 .................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 建立直齒輪模型 ...................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 創(chuàng)建接觸對 .......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 求解 ................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 結(jié)果分析 ............................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 附錄 1 ....................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ee 1 緒論 減速器是一種介于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，主要作用是用來傳遞動(dòng)力和增大轉(zhuǎn)矩，廣泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)，如礦業(yè)生產(chǎn)、化工設(shè)備、汽車制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，在種類繁多的 減速器中，圓柱齒輪減速器是較為普遍使用的傳動(dòng)裝置，齒輪減速器 在設(shè)計(jì)過程中涉及機(jī)械設(shè)計(jì)各個(gè)方面，如幾何參數(shù)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件選型、強(qiáng)度設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)、潤滑與密封等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械制造中的廣泛應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)減速器的過程，我們可以通過簡單的設(shè)計(jì)計(jì)算，然后利用 Pro/E 軟件對減速器進(jìn)行三維造型、模型裝配，進(jìn)而對它進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，不僅模擬出了它的實(shí)際形狀，而且模擬出了它的實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程。 1 設(shè)計(jì)研究的意義 圓柱 齒輪減 速器 由于具有固定傳動(dòng)比、結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)體封閉并有較大剛度、傳動(dòng)可靠性好等特點(diǎn)，因此成為 工程應(yīng)用中普遍使用的機(jī)械傳動(dòng)裝置， 被廣泛應(yīng)用于 建材、起重、運(yùn)輸、冶金、化工和輕工等行業(yè) 。但在傳動(dòng)布置、結(jié)構(gòu)尺寸、功率、傳動(dòng)比等有特殊要求，由標(biāo)準(zhǔn)不能選出時(shí)，需自行設(shè)計(jì)制造。齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)功率范圍大、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長、工作可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。由于齒輪傳動(dòng)在機(jī)械行業(yè)乃至整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用，齒輪被公認(rèn)為工業(yè)和工業(yè)化的象征。齒輪傳動(dòng)在運(yùn)行工況中常常會(huì)發(fā)生輪齒折斷、齒面磨損、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、塑性變形等很多問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在各類機(jī)械故障中齒輪失效就占總數(shù)的 60%以上，其中齒面損壞和齒根斷裂均為齒輪失效的主要原因。為此人們對齒輪的齒面接觸應(yīng)力進(jìn) 行了大量的研究與分析。由于有特殊要求的減速器 其設(shè)計(jì)過程繁瑣、周期長、效率低 ，因而在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，需要對它進(jìn)行實(shí)體建模，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真及有限元分析。將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)過程相結(jié)合，能夠大大縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，提高效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中對產(chǎn)品進(jìn)行仿真分析及有限元分析，因而可以有效避免原材料的浪費(fèi)，最大限度降低生產(chǎn)成本。本文研究內(nèi)容能夠在一定程度上縮短減速器的設(shè)計(jì)周期，降低生產(chǎn)成本，降低勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高減速器設(shè)計(jì)質(zhì)量。1985 年美國 PTC 公司開始建模軟件的研究， 1988 年 V1. 0 的 Pro/ENGINEER 誕生，隨后美國通用汽車公司將該技術(shù)應(yīng)用于各種類型的減速器設(shè)計(jì)與制造中。Pro/ENGINEER 技術(shù)可以方便快捷的實(shí)現(xiàn)建立基于零件或子裝配體的三維模型設(shè)計(jì)和裝配，并且提供了豐富的約束條件完成可以滿足的工程實(shí)踐要求。其最顯著的特征就是使用參數(shù)化的特征造型。本軟件采用單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念，改變了機(jī)械 CAD／ CAE／ CAM 的傳統(tǒng)觀念，這種全新的概念已成為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD／ CAE／ CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。它所涉及的主要行業(yè)包括工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械、仿真、制造和數(shù)據(jù)管理、電路設(shè)計(jì)、汽車、航天、玩具等。而我國在 Pro/E 的減速器三維模型設(shè)計(jì)方面還相對比較薄弱，因此，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，在此技術(shù)上我國需要不斷的突破創(chuàng)新，逐步提高“中國創(chuàng)造”在國際市場的競爭力。本論文以 ANSYS 軟件為平臺，以直齒圓柱齒輪為實(shí)例，研究了在 ANSYS 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)齒輪精確建模、齒根應(yīng)力分析、接觸應(yīng)力分析的方法。根據(jù)有限元分析結(jié)果，與赫茲公式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證了分析結(jié)果的可靠性，在保證結(jié)構(gòu)安全可靠運(yùn)行的條件下，提高設(shè)計(jì)制造的效率，降低設(shè)計(jì)研制成本。 SOLU(Solution Processor) 施加荷載 ,設(shè)定約束條件以及求解。 POST1用于靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析、屈曲分析及模態(tài)分析，將求解所得的結(jié)果，如變 形、應(yīng)力、內(nèi)力等資料，通過圖形接口以各種不同表示方式把變形圖、應(yīng)力圖等顯示出來。 檢查分析結(jié)果，檢驗(yàn)分析結(jié)果。如果檢驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際工程系統(tǒng)誤差較大，則需要提供改進(jìn)分析方案，重新回到當(dāng)前處理進(jìn)行分析。 ANSYS 參數(shù)設(shè)計(jì)語言采用高級程序語法的規(guī)則進(jìn)行，如參數(shù)的定義、數(shù)學(xué)表達(dá)式、分支及循環(huán)等。 3 本文主要研究內(nèi)容 減速器的參數(shù)選擇參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中的二級直齒圓柱齒輪減速器的數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕蛢?yōu)化后，利用 Pro/E 軟件進(jìn)行三維實(shí)體建模，包括箱體、軸、齒輪軸、斜齒圓柱齒輪及部分標(biāo)準(zhǔn)件，其中詳述斜齒圓柱齒輪的參數(shù)化建模過程、減速器裝配及其運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真過 程，并對一對齒輪嚙合進(jìn)行有限元分析，來驗(yàn)證齒輪設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的正確性和可行性。 1 圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì) 計(jì)算 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下： ee 4 圖 傳動(dòng)裝置總體效果圖 工作條件： 表 11 工作要求參數(shù)列表 連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，輸出端一般為帶式運(yùn)輸機(jī)，其工作速度允許誤差為177。傳動(dòng)系統(tǒng)中采用二級展開式圓柱齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)簡單但齒輪相對于軸承位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度，高速級和低速級都采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)?？紤]面接觸強(qiáng)度接近相等的條件，則兩級圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比分配如下： 高速級傳動(dòng)比： ? ? ?? 低速級傳動(dòng)比：21 2 3 .5 1/ 4 .15 .7 3i i i? ? ?總 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩計(jì)算： 1軸（減速器高速軸） 01