基于Solidwork的行星齿轮的三维建模与运动仿真【原创含有全套CAD图纸三维建模和说明书】
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445446 (2007) 16d on , d 1. is to of to it is g to be to in to 1,2. of g of g as In to g of It g 3,4. As g as 5at +86 731 8830257; +86 731 E 6,7Ma et on 8. 9 et 10 on by I11,12. of be by an , is in we to d d on is in 2006 6 005; in of Y) on an of d of or As a of d is to of or of of d of .10083, 00030, 006; 2 006a I) by 8in d . d a on of d at In et 446 (2007) 16)n 1. in (a) A (b) B c) C of be of d 14. be of . in of 1 ) 80C, it is 00 s. is 5 to to of is 80C, is 90 8 h. 20 , an 0:1. mm 6 mm of 6 mm of by a is by of a D/ %3in of 1 of , B It be 1a (9251 (9252 (9252 as d as y, it to be is 1c. , B in 0, 6040it be an on 132 EM It is as 2a. is RD 3. d at It be in in , et 446 (2007) 16 3(a) 2. 4 It is d in in d As 4a c, it to d or be to of in . RD 5 TA of . It at , 15C y be as be of We dY gZn ) 10,15. of TA of gr d of 6 of , B 90C. It is of as 6a, is no RX is . a of In , is RX on of is d an of On of an of b) C to of RX It by at of 7 of 90C. As in of , of b= = 12%; b= = 8%; C b= = 6%). .2%of on g 16y= 0+ ,0K a d is of (In of be to , B in in it to as in 9252 (d is d is in , in . is to no n E to of of is 4. 1, we et 446 (2007) 163. (a) A (b) B c) C d g is 17,18. as , is 12 so (a) Nd , (b) Nd c) Y to be in of of of It is to a of of be of In et 446 (2007) 16 55. of (a) b) of 9,20. of be d In 20. As a is to . of is of a gr a 10. as 16:(1)in to a d is an on g6a I) an d . d d by of of c)90C: (a) A (b) B a on to of of or of of d at et 446 (2007) 167. of 90C: A B In of d of d M. J. K. F. J. S. , 1995, p. 11.2 (1998) 31.3 A. R. A 220 (1996)69.4 7 (1996) 12.5 H. , 2000.6 Y. H. 12 (1996) 81.7 Y. Lu, Q. W. A 278 (2000) 66.8 C. M. W. A 349 (2003) 207.9 A. 49 (2003) 143.10 Y. C. A 373 (2005) 320.11 Q. 61 (1993) 737.12 P. E. N. of 1997.13 J. 230 (1995) 109.14 A 392 (2005)229.15 S. A. J. 14 (5) (1993) 634.16 J. 174 (1953) 25.17 28 (1993)1513.18 7 (1994) 133.19 T. M. N. M. A 257(1998) 287.20 et A 238(1997) 217. Y 对 金微观结构和力学性能的影响 中国 中南大学 材料科学与工程学院，长沙 410083 中国 上海交通大学 材料科学与工程学院，上海 200030 2005年 7 月 26 日收到， 2006年 3 月 29日在经修订的形式收到， 2006 年 4月 12日接受 。 摘要 ）和钇（ Y）对 验结果表明， ）和钇的添加产生了另外一个新的 I） 析出和细化铸态 晶粒，通过热挤压后，添加了 的合金通过动态再结晶大大细化颗粒或达到了沉淀效果的手段， 因此 ，含有 的合金获得了 4-8 而，钕合金的晶粒尺寸相对比较大。这表明， 的添加组合对在动态再结晶晶粒细化的影响较大， 并导致双方的共晶相的熔融温度和熔融温度或合金的屈服强度增加，也增加了 合金在室温下的拉伸强度。与此相反， d（ 钕）的合金的伸长率比 合金还高。 关键词 :金 ; ;挤压型材 ;拉伸性能 ; 镁合金是最 轻的合金结构，因此他们很可能适用于汽车和航空业的许多结构件，由于高比强度，高比刚度和良好的阻尼性能 1,2，然而，最新的镁合金由于某些不良性质的作用，无法满足一般结构的强度要求，因此，镁合金结构件的应用仍然十分有限。为了克服这些挫折和拓宽镁合金的应用领域，研究人员正在尝试任何类型的方法，它已经证明，通过添加晶粒细化稀土金属（ 热加工 3,4，镁合金的力学性能显著提高。众所周知，在室温和高温下 5所有镁合金的力学性能都很高，但是， 而，相对铝合金而言，它在室温和高温下的 强度仍然是比较低的。从这个角度来看，许多研究人员致力于努力改善其力学性能。最近据报道，挤压稀土镁合金具有优良的力学性能 6,7。例如， 的拉伸性能。 9 和 人10研究了 Y 对 们指出 过形成新相 (W 和 (I 它具有较高的抗寒性，热稳定性，耐腐蚀性强，低系数的新阶段，低界面能 等 11,12。随后，这些新的阶段，可以有效地阻碍位错滑移时热变形，虽然 金的力学性能可以由 Y 的加入提高，预期性能是无法估计的，因此，在这项研究中，我们首次发表这篇文章研究 ） 和钕与 Y 的组合对 外，通过拉伸性能与微观结构的关系研究了热挤压合金。 表 1 化学组成成分（ 合金的化学成分见表 1。该合金炉下编写了一个混合的 1 ）和二氧化碳（ 保护。当熔化的合金达到 780C，它是沸腾为大约 300秒后打呼噜，熔融合金为 15分钟进行，让夹杂物沉淀在坩埚底部，接着，金属被倒进一个中型炉。在 680C 时，将熔化的金属倒入为 90 毫米大小的锭中，该锭放入温度为 420后，在 390C 将他们挤压成棒 20 毫米长， 挤压比为 20:1。从这些挤压棒中加工成直径为 5 毫米和 66毫米长度的拉伸试样，该拉伸试件尺寸为 10毫米宽， 66 毫米长。该组织的标本使用轻型显微镜（ 行分析，相位分析是由一个 D / 析方法进行，所有这些标本是 蚀刻有 4硝酸酒精溶液中。 织图 图 1 分别显示了显微组织铸态 A， B 和 C 合金。从图 1a 中可以看出， A（ 金是初级 (成的矩阵和共晶 （ ，作为网络的 相位不连续颗粒为主晶界，当有添加钕的命名为 B 合金，多个第二阶段析出，如图所示 1b,与此同时，钕、 合金，它似乎有更多的化合物出现，而这些化合物的大小比 A 和 B 合金还小，如图 1c,因此，不同的晶粒尺寸 A， B 和 C 合金分别按顺序为 90， 60和 40 毫米，因此，可以得出结论， 对 与 3的结果不变。 图 2 显示了扫描电镜对 B 和 C 合金的微观结构图像。结果发现，有一些化合物在三重晶界看到了图簇，如图 2a。 析表明，其化学 成分配方。这是符合 X 射线衍射如图 3，当 Y 加入到 多原子簇化合物一起出现在三重晶界，其中有一些平行的板条。他们使用 合金，可以看出存在 相 (进一步确认 C 合金具有 I 相 (准晶结构 ),除了 外。原子簇化合物的形成可以归因于对 14总数量的增加，然而， W 相（ Z 相（ 能通过 X 射线衍射和能谱分析实验发现，显然，在合金 的添加除了带来对 I 相的形成外，并超过了 W 相（ Z 相（ 形成。 图 4 显示了 B 和 C 合金中 分布图，发现 都在晶界和基体存在。但是，在某些领域， 含量非常高，正如如图 4a 和 c，它表明第二相很可能含有更多的钕或钇比基体。这可能是用来解释现象，一定量的第二相存在于合金带 B 和 C，这进一步符合与 X 射线衍射结果一致。 图 5 显示了 析合金 B 和 C 的结果，第一吸热峰出现在了合金 B 温度约 和合金 C 温度为 ，而第二个峰值出现在 和615C 合金 C，第一峰可以被认为是共晶相的熔融温度，第二个峰可以作为合金（合金溶液温度）熔化温度。我们可以得出这样的结论 的添加组合大大增加了 与 钇 的添加相同，大大增加了 元合金（ 340C） 10,15的共晶温度。对本实验 Y 总含量的增加会同时增加镁锌锆（ 合金的共晶温度。 观结构演化的热挤压合金 图 6 显示了在 390时光学微合金 A， B 和 C 被挤压的三结果，研究发现三种合金发生动态再结晶（再结晶）。然而，晶粒尺寸和第二阶段的数量分布是不同的，在热挤压合金 有第二相位矩阵。动态再结晶晶粒尺寸比合金 B 和 C 的大，甚至在此温度下，似乎一个小的晶粒也在生长，在合金B 和 C 中，再结晶晶粒尺寸很小，和 于矩阵的详情，可在第二阶段的一些特点中发现。合金的 C 晶粒尺寸是三者中最小的合金，这表明，钕和 Y 组合过程中除了扮演一个重要作用动态再结晶过程外，另一方面，平均规模约 4 微米的动态再结晶晶粒合金 C 是非常细而均匀的。这可能涉及到的事实，都打破了第二相粒子和细小析出的钉扎作用可以抑制再结晶晶粒的生长，它可以得出结论，即使在 金温度下，通过动态再结晶晶粒细化是非常有效的。 压合金的力学性能 图 7 显示了三个挤压合金在 390C 下的力学性能， 数据显示 ，能够提高合金A， B 和 C 的抗拉强度和屈服强度，而其中的延性降低（ A 合金： 拉强度 = ， = 12 ; ， b = ， = 8 ; C 合金： ， b = = 6）。显然，在 强烈压力证明下晶粒尺寸在很大程度上依赖于镁合金 16和服从 其中 y 为屈服应力， 0 作用摩擦应力与移动单个位错， K 是常数， d 是晶粒尺寸。因此，这可以解释为什么合金 B 和 C 的拉伸性能比 A（ 金高。此外，合金 B 和 C 的极限抗拉 强度和屈服强度增加可能会涉及到第二阶段的加强。 合金 A， B 和 C 都在铸态和挤压态下有不同的微观结构。随后，它带来不同的拉伸性能，首先，在铸态，合金 A 由 （ 组成，当将 中，和 一起加入合金 A 中会形成合金 C，除了（ 外，在合金 B 中新相 现，和 合金 ，这是 X 射线衍射和扫描电镜确定的。在凝固过程中，首先应该发生包晶反应，由于分布不均衡的锌和再溶质原子被推到了沿晶界形成的液 /固界面前面，在晶粒内部只有锆富区（ 存在，这验证了图 1 至图 4，我们得出这样的结论：在镁合金中存在 元素的晶粒细化作用。通过实验观察这是一个好结论17,18，其次，在挤压 状态下，在合金 在合金 C 中破碎成小颗粒，在热挤压作用下，许多细小颗粒均匀分布在整个矩阵中，这些具有较高的熔点温度稳定的第二阶段可以针晶界，阻碍热变形过程中晶粒生长，尤其是 I 相。由于低界面能的 I 相 /矩阵接口，在 I 相 /界面结合较强 12，因此， I 相析出相对难以在热变形移动。第三， 应变集中在附近的第二阶段可以引进高位错密度区和大的方向梯度（粒子变形区） 可以测试到附近的位错密度高，这些网格是再结晶晶粒形核的理想选择。据了解，一个粒子变形区可以扩展到一个连一个的粒 子直径其外表面的距离，并可由几十度转向其外邻接矩阵。 在这些变形带中，二次粒子可以激发再结晶晶粒的形核 19,20，因此，再结晶成核可以通过促进在 ，此外，第二相可以在再结晶过程中阻碍 20 形核增长，因此，合金 C 表现了非常细小的颗粒。 这是由于分散微粒粒径比合金 A 和 B 细得多 ，因此， 合金 B 和 C 的强度要高得多 ，这表明第二相中，除了晶粒细化作用外，对 强度具有强化效果，特别是当第一相表现出加强效果明显时 10，根据著名的 系，屈 服强度的晶粒尺寸取决于如下 16： 其中 d 是晶粒尺寸，因此，晶粒细化在再结晶过程中对合金 B 和 C 的影响比 金更高。 这篇文章是研究 62 62）和钇的添加产生了一个新的 I） 析出和细化铸态晶粒，通过热挤压后，添加了 的合金通过动态再结晶大大细化颗粒或达到了沉淀效果的手段。这表明， 的添加组合对在动态再结晶晶粒细化的影响较大， 并导致双方的共晶相的熔融温度和熔融温度或合金的屈服强度增加，也增加了 合金在室温下的拉伸强度。与此相反， d（ 钕）的合金的伸长率比 合金 还高。 参考文献 1 M. J. K. F. J. S. , 1995, p. 11. 2 (1998) 31. 3 A. R. A 220 (1996) 69. 4 7 (1996) 12. 5 H. , 2000. 6 Y. H. 12 (1996) 81. 7 Y. Lu, Q. W. A 278 (2000) 66. 8 C. M. W. A 349 (2003) 207. 9 A. 49 (2003) 143. 10 Y. C. A 373 (2005) 320. 11 Q. 61 (1993) 737. 12 P. E. N. of 1997. 13 J. 230 (1995) 109. 14 A 392 (2005) 229. 15 S. A. J. 14 (5) (1993) 634. 16 J. 174 (1953) 25. 17 28 (1993) 1513. 18 7 (1994) 133. 19 T. M. N. M. A 257 (1998) 287. 20 et A 238 (1997) 217 附表 3： 北京工业大学耿丹学院 毕业设计（论文）任务书 题目： 基于 的行星齿轮的三维建模与运动仿真 可用 件 专业： 机制 班级： 机制 101 班 学号： 100101106 姓名： 胡凯杰 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 主要内容： 1. 分析 行星齿轮减速器的工作过程和结构 。 2. 确定周转轮系的设计方案 并设计机构简图 。 3. 对齿轮进行设计计算及校核 。 4. 设计 行星架 。 5. 对行星齿轮进行三维建模及装配 。 6. 对行星齿轮进行运动仿真。 7. 参考文献资料检索不少于 15 篇，其中外文 文献资料不少于 3 篇；翻译英文资料（译文字数不少于 5000 字）； 基本要求： 1. 设计方案要合理，机构简图符合国家标准 。 2. 传动比的计算、齿轮的设计尺寸、校核等，计算要准确、详细 。 3. 建模及仿真过程要叙述详细 。 4. 撰写“ 基于 的行星齿轮的三维建模与运动仿真 ”毕业设计论文 主要参考资料： 1. 詹友刚 ， 械设计教程 ， 机械工业 出版社 。 可用 . 邱宣怀 ， 机械设计 ， 高等教育 出版社 。 完成期限： 2014 年 5 月 30 日 指导教师签章： 专业负责人签章： 年 月 日 年 月 日 北京工业大学耿丹学院 毕业设计 (论文 ) 基于 行星齿轮的三维建模与运动仿真 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 摘 要 行星齿轮减速器是一种至少有一个齿轮的几何轴线 绕着 固定位置转动圆周运动的传动，变速器通常和若干行星轮和传递载荷的作用，为了使功率分流。渐开线行星齿轮传动具有以下优点：传动比大，结构紧凑，体积小、质量小，效率高，噪音低，运转平稳，因此被广泛应用于冶金，工程机械，起重，运输， 航空，机床，电气机械及国防工业等部门，作为 减速、变速或增速 的齿轮传动装置 高速轴由电机驱动，带动太阳轮，然后带动行星轮转动，内齿圈固定，然后带动行星架输出运动的，在行星架上的行星轮既自转和公转，具有相同的结构。二级，三级或多级传输。 星齿轮，内齿圈，行星架，命名为基本成分后，也被称为 本设计是基于行星齿轮结构设计的特点，和 维建模和运动仿真。行星齿轮和各种类型的特性的比较，确定方案； 其次根据输入功率，相应的输出转速，传动比的传动设计、总体结构设计；三维建模并最终完成了 模型的装配，并完成了传动部分的运动仿真和运动分析。 关键词 ： 行星齿轮减速器、运动仿真、装配、三维建模 is a at a of is in to so it is in as or he GW by a to is to is on or GW of a a as is of D of of of to of 3D of 3D 录 摘 要 . 1 . 3 第 1 章 绪论 . 6 国内外的研究状况及其发展方向 . 6 星齿轮的选题分析及设 计内容 . 7 主要的工作内容 . 7 第 2 章 行星轮减速器方案确定 . 9 机构简图的确定 . 9 周转轮系部分的选择 . 9 行星轮减速器方案确定 . 9 行星轮系中各轮齿数的确定 . 12 第 3 章 行星减速器结构设计 . 14 基本参数要求与选择 . 14 基本参数要求 . 14 动机的选择 . 14 方案设计 . 14 机构简图 . 14 齿形及精度 . 15 齿轮材料及性能 . 15 齿轮的计算与校核 . 16 配齿数 . 16 初步计算齿轮主要参数 . 16 按弯强度曲初算模数 m . 19 齿轮疲劳强度校核 . 20 轴上部件的设计计算与校核 . 26 轴的计算 . 26 行星架设计 . 31 键的选择与校核 . 35 键的选择 . 35 键的校核 . 36 联轴器的选择 . 37 箱体尺寸及附件的设计 . 38 第 4 章 建模与运动仿真 . 43 建模软件的介绍 . 43 行星齿轮机构的建模 . 43 对行星齿轮的建模 . 43 行星齿轮其他部件的建模 . 45 行星齿轮机构的虚拟装配 . 47 装配体的实现 . 58 减速机的运动仿真 . 60 仿真一般步骤 . 60 构运动分析的任务和方法 . 61 运动的生成 . 62 动分析 . 62 总 结 . 64 参考文献 . 65 致 谢 . 66 第 1 章 绪论 国内外的研究状况及其发展方向 国内对行星齿轮传动比较深入的研究最早开始于 20 世纪 60 年代后期， 20 世纪70 年代制定了 渐开线行星齿轮减速器标准系列 些专业定点厂已成批生产了 标准系列产品，使用效果 很好。已研制成功高速大功率的多种行星齿轮减速器，如列车电站燃气轮机（ 3000高速气轮机（ 500万立方米制氧透平压缩机（ 6300行星齿轮箱。低速大转矩的行星齿轮减速器已成批生产，如矿井提升机的 行星齿轮减速器（ 800双滚筒采煤机的行星齿轮减速器（ 375 世界上一些工业发达的国家，如： 日本、德国、英国、美国和俄罗斯等，对行星齿轮传动的应用、生产和研究都十分重视，在结构化、传动性能、传递功率、转矩和速度等方面均处于领先地位；并出现了一些新型的传动技术，如封闭 行星齿轮传动、行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代的机械传动设备中获得了成功的应用。 世界各先进工业国家，经由工业化、信息时代化，正在进入知识化时代，行星齿轮传动在设计上日趋完善，制造技术不断进步，使行星齿轮传动已达到较高的水平。我国与世界先进水平虽存在明显的差距，但随着改革开放带来设备引进、技术引进，在消化吸收国外先进技术方面取得很大的进步。目前行星齿轮传动正在向以下几个方面发展： 1）向高速大功率及低速大转矩的方向发展。例如年产 300成氨透平压缩机的行星齿轮增速器，其齿轮圆周速度已达 150m/s；日本生产了巨型船舰推进系统用的行星齿轮箱，功率为 22065型水泥磨中所用 80/125 型行星齿轮箱，输出转矩高达 4150kN m。在这类产品的设计与制造中需要继续解决均载、平衡、密封、润滑、零件材料与热处理及高效率、长寿命、可靠性等一系列设计制造技术问题。 2）向无级变速行星齿轮传动发展。实现无级变速就是让行星齿轮传动中三个基本构件都传动并传递功率，这只要对原行星机构中固定的构件附加一个转动（如采用液压泵及液压马达系统来实现），就能成为变速器。 3）向复合式行星齿轮传动发展。近年 来，国外将蜗杆传动、螺旋齿轮传动、圆锥齿轮传动与行星齿轮传动组合使用，构成复合式行星齿轮箱。其高速级用前述各种定轴类型传动，低速级用行星齿轮传动，这样可适用相交轴和交错轴间的传动，可实现大传动比和大转矩输出等不同用途，充分利用各类型传动的特点，克服各自的弱点，以适应市场上多样化需要。 4）向少齿差行星齿轮传动方向发展。这类传动主要用于大传动比、小功率传动。 星齿轮的选题分析及设计内容 本设计以 本设计基于 维绘图功能 。先确定总体思路、 设计总体布局，然后设置零部件，最后完成一个完整的设计。利用 动学仿真等功能。 行星齿轮减速器的体积、重量及其承载能力主要取决于传动参数的选择，设计问题一般是在给定传动比和输入转矩的情况下，确定各轮的齿数，模数和齿宽等参数。其中优化设计采用 带的模块，模拟真实 环境中的工作状况 进行运动仿真 ，对元件进行运动分析 。 减速器作为独立的驱动元部件，由于应用范围极广，其产品必须按系列化进行设计，以便于制造和满足不同行业的选用要求。针对其输人功率 和传动比的不同组合，可获得相应的减速器系列。在以往的人工设计过程中，在图纸上尽管能实现同一机座不同规格的部分系列表示，但其图形受到极大限制。采用 仅能完善上述工作，方便设计操作，而且使系列产品的技术数据库，图形库的建立、查询成为可能，使设计速度加快。在设计过程中，我利用互联网对本课题的各设计步骤与任务进行了详细了解。采用计算机辅助设计的技术，利用 数化建模 动态仿真。 主要的工作内容 1. 设计计算部分：分析行星齿轮机构传动方案；并通过计 算分析，确定行星轮系齿轮的齿数、模数和轴、行星架的各项参数，校核齿轮的接触和弯曲强度；完成内外啮合齿轮、轴、行星架的设计计算；在整机设计开发背景下，结合运动参数完成建模。 2. 工程仿真分析部分：本论文利用三维软件 完成与整机的装配 ；利用 对内外啮合齿轮传动进行运动 学分析。 第 2 章 行星轮减速器方案确定 机构简图的确定 减速器传动比 i=属于 1级 查渐开线行星齿轮传动设计书表 4定 2 或 3。 从提高传动装置承载力，减小尺寸和重量出发，取 3。 计算系统自由度 W=3*3 周转轮系部分的选择 周转轮系的类型很多，按其基本构件代号可分为 23大类 (其中 Z 中心轮 )。其他各种复杂的周转轮系，大抵可以看成这三类轮系的联 合货组合机构。按传动机构中齿轮的啮合方式、又可分为许多传动形式，如 、 、 中 N 内啮合， W 外啮合， G 公用齿轮， 锥齿轮）。其传动类型与传动特点如表 1 行星轮减速器方案确定 构简单、轴向尺寸小、工艺性好、效率高；然而传动比较小。但 级串联成传动比打的轮系，这样便克服了淡季传动比较小的缺点。 表 1传 动 类 型 机构简图 传 动 特 性 应用特点 类 组 性 传动比范围 传动比推荐值 传递功率 号 机 构 13.7 9 不限 广 泛 地用于动力及辅助传动中，工作制度不限，可作为减速、增速和差速装置 轴向尺寸小，便于串联多级传动，工艺性好 50 525 不限 7时，径向尺寸比 推荐采用 工作制度不限 1700 一个行星轮时30100三个行星轮时 610 1 按所给 区域图取 2 阳轮齿根圆角敏感系数 查【 5】图 6星齿轮齿根圆角敏感系数 查【 5】图 6R，查【 5】图 6最小安全系数 按高可靠度，查【 5】表 6 太阳轮： 弯曲应力基本值：= 2.（ 3 弯曲应力： = 24 7 0 . 2 5 N / 1 . 61 . 0 4 50 . 9 6123 7 . 5 （ 3 故015 ,满足寿命要求。 行星架设计 因为单臂式行星架结构简单，可容纳较多的行星轮，所以选择单臂式行星架。轴与孔之见采用过盈配合 （用温差装配，配合长度为 围内取，取配合长度为 20左端与齿轮轴配合长度为 20与轴之间采用间隙配合。 基本几何参数如图 3示 （三）、滚动轴承选择 2、高速轴轴承的校核 根据轴承型号 30307 查设计手册取轴承基本额定动载荷为： C=75200N；基本额定静载荷为： 2500 求两轴承受到的径向载荷 将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。有力分析可知： 1 1 81941068810610622222222212121121 求两轴承的计算轴向力21 F 和对于圆锥滚子轴承，轴承派生轴向力， 此可以估算： 12 73 1 2 则轴有向右窜动的趋势，轴承 1被压紧，轴承 2被放松 求轴承当量动载荷 21 查设 计手册知 e=3轴承 1 1 轴承 2 1 因轴承运转中有轻微冲击 ,查课本表 13 pp 则 验算轴承寿命 因为 21 ,所以按轴承 1的受力大小验算 10616 127 517 752 hL h 1440002430020 选择轴承满足寿命要求 . 1、低速轴轴承的校核 根据轴承型号 30306 查设计手册取轴承基本额定动载荷为： C=59000N；基本额定静载荷为： 3000 求两轴承受到的径向载荷 将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。有力分析可知： 6 6 419391102919122222222212121121 求两轴承的计算轴向力21 F 和对于圆锥滚子轴承，轴承派生轴向力， 此可以估算： 12 12 9 8 则轴有向左窜动的趋势，轴承 1被压紧，轴承 2被放松 求轴承当量动载荷 21 查设计手册知 e=3轴承 1 1 轴承 2 1 因轴承运转中有轻微冲击 ,查课本表 13 pp 则 验算轴承寿命 因为 21 ,所以按轴承 1的受力大小验 算 10616 917 013060106010 hL h 1440002430020 选择轴承满足寿命要求 . 键的选择与校核 键的选择 在本设计中，所选择的键的类型均为 材料为 45钢，在带轮1上键的尺寸如下表所示： 轴 键 键 槽 半径 r 公 称 直 径 d 公称 尺寸 b h 宽度 b 深度 公称 尺寸 b 极限偏差 轴 t 毂 1t 一般键联结 轴 公称 尺寸 极限 偏差 公称尺寸 极限偏差 最小 最大 28 8 7 8 0 键的校核 键的剪切强度校核 键在传递动力的过程中，要受到剪切破坏，其受力如下图所示： 图 5键剪切受力图 键的剪切受力图如图 3中 b=8 =25 =30 由前面计算可得，轴上受到的转矩 T=55 N m ，由键的剪切强度条件： 2 （其中 （ 5 3 3 32 5 58 1 0 2 5 1 0 5 5 1 0 =10 M 30 （结构合理） 键在传递动力过程中，由于键的上下两部分之间有力偶矩的作用，迫使键的上下部分产生滑移，从而使键的上下两面交界处产生破坏，其受力情况如下图所示：（初取键的许用挤压应力 =100 ） 图 5键挤压受力图 由 （ 5 3 3 68 1 0 2 5 1 0 1 0 1 0 =2000 N 又有 s b （ 5 3320002 5 1 0 1 0 1 0 8 结构合理 联轴器的选择 联轴器的计算转矩2，查课本表 14虑到转矩变化很小，故取3.1则 1 1 3 6 4 68 7 4 2 按照计算转矩手册，选用 弹性柱销联轴器，其公称转矩为 联轴器的孔径 d =24 6）润滑与密封 齿轮的润滑 采用浸油润滑，浸油深度为一个齿高，但不小于 10 滚动轴承的润滑 由于轴承周向速度为 1m/s 30 50 ，取 4 40箱体内壁至箱底距离0h： 0h 20速器中心高 H：a 2 4 0 249H R + + h 4 0 2 0 1 8 4 . 5 m ，取 H 185 箱盖外壁圆弧直径 R：a 2 1 249R R + + 1 0 8 m 箱 体内壁至轴承座孔外端面距离 1L C 1 + C 2 + + （ 5 10 ） 8+18+16+8 50箱体内壁轴向距离 2 1 2L b + 2 m m 1 2 + 2 1 0 32 两侧轴承座孔外端面间距离 3 2 1L L + 2 L 3 2 2 5 0 m m 132 2、附件的设计 （ 1）检查孔和盖板 查机械基础 20 4，取检查孔及其盖板的尺寸为： A 115， 160， 210， 260， 360,460，取 A 1151 957570B 90mm 目 n 4 R 10 h 3 A B 1 2 h R n d L 115 90 95 70 75 50 3 10 4 5 （ 2）通气器 选用结构简单的通气螺塞， 由机械基础 20 5，取检查孔及其盖板的尺寸为（单位： d D L l a 22 2 2 29 15 4 7 （ 3）油面指示器 由机械基础 录 31，取油标的尺寸为： 视孔 0 4 21 23 6 A 形密封圈规格 （ 4）放油螺塞 螺塞的材料使用 带有细牙螺纹的螺塞拧紧，并在端面接触处增设用耐油橡胶制成的油封圈来保持密封。 由机械基础 20 6，取放油螺塞的尺寸如下（单位： d l a D S 24 2 34 31 16 4 2 26 （ 5）定位销 定位销直径 62d d 0 . 8 1 0 8 m m ，两个，分别装在箱体的长对角线上。 1Lb+b 12+12 24，取 L 25 （ 6）起盖螺钉 起盖螺钉 10个，长度 L箱盖凸缘厚度 2 L 15端部制成小圆柱端，不带螺纹，用 35钢制造，热处理。 （ 7）起吊装置 箱盖上 方安装两个吊环螺钉，查机械基础 录 13， 取吊环螺钉尺寸如下（单位： d（ D） d1(称） d2(h1(h 8 0 18 36 r1 r(l(公称 ) a(b（ 称 称 4 1 16 0 13 座凸缘的下方铸出吊钩，查机械基础 20 7 得， B=2=18+16=34=4*h=b=2 =2*8=1643 第 4 章 建模与运动仿真 建模软件的介绍 目前中国市场的常见的三维 、 X、 个产品都有着自己的发展历史和特点，在设计功能、模块设置、操作方法、以及外围产品等方面各有千秋。 其中、 维 由于 作简单、方便，在同类产品中性价比更优。 与其它各种三维软件兼容性好且具有高端三维机械设计软件类似的功能， 而且功能强大技术创新和易学易用是 得 为 全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的 件使用许可约 28 万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品 /消费品、离散制造等分布于全球 100 多个 国家的约 3 万 1 千家企业。 本论文 利用 某 阀门 主减速器内两级行星齿轮传动机构为例，构建了行星齿轮机构模型，结合 本论文先利用 后对各个零部件进行装配，然后通过 其各项数据进行研究分析。 另外在齿轮建模的过程中，需要利用到 过 够更为准确的建立齿轮模型，能够防止在行星齿轮机构的装配中出现 干涉的情况。 行星齿轮机构的建模 对行星齿轮的建模 在 常会发生误差，从而对齿轮的后续装配产生影响，虽然目前有许多种齿轮的建模方法，基于方便的原则，本文采用了在 后转入到 样能够很好的保证齿轮的轮廓为渐开线齿轮。 44 点击保存，保存为 存名称为输入齿轮轴。 创建 3 个行星轮和内齿圈的三维实体模型。 图 1 渐开线生成图 由于渐开线行星齿轮减速器靠齿轮的啮合来传递运动与动力 ,齿轮的参 数化建模最为关键。齿轮齿廓由渐开线、过渡曲线、齿根圆、齿顶圆几部分组成 ,并不是连续的曲线 ,所以在绘制过程中也需要这几种曲线的组合。渐开线齿轮这几部分的几何尺寸都是由齿轮的模数 m、齿数 z、变位系数 x 决定的 ,是独立变量 ,因此应将 m,z,x 作为驱动尺寸。则渐开线齿轮零件形体尺寸即相关变量可用如下参数化模型表达。 分度圆半径 12r 1） 齿根圆半径 *1 ()2f f ar r h m z h c x m （ 2） 齿顶圆半径 *1 ()2a a ar r h m t h x a m （ 3） 齿根过渡圆角半径 * / (1 s i n )fp c m a（ 4） 式中 ,m 为模数 ;z 为齿数 ;为标准齿形角 ; *正常齿取 齿取 *c 为顶隙系数 ,正常齿取 齿取 0.3;x 为变位系数 ; 为齿顶高变动系数 ;分度圆上的展角 通过起点为 这时 5 , 2i z 为 1/ 2 齿厚的夹角。将坐标旋转 ,然后以 y 轴为镜像中心 (图 1) ,进行镜像 ,这样轮齿的两条渐开线绘毕。将渐开线按其与齿顶圆、齿根圆的交点进行修剪并在齿顶圆与齿根圆上画出它们与渐开线的交点之间的两段圆弧 ,使其组成封闭曲线 ,再拉伸至相应宽度 ,这样 ,一个轮齿就绘制好了。圆形阵列上述 特征 ,齿轮的三维参数化造型就完成了。依照上述过程 ,可以编制出齿轮绘制程序。画出的齿轮造型如图 2。 图 2 齿轮造型图 （ 5）选择插入 凸台 /基体 旋转凸台 /基体，弹出对话框，对草图进行旋转拉伸。 行星齿轮其他部件的建模 行星齿 轮的建模与输入齿轮轴的齿轮方法相同，通过 后转入到 ，建立行星齿轮模型。基本方法与输入齿轮轴相同。 对于其他各个部件的建模与输入齿轮轴的建模类似，通过旋转、拉伸、扫描获得。行星齿轮和箱体中的内齿轮轮廓依然用 后将其转到 ，进行建模，其他的尺寸要求进行模拟 根据具体要求进行建模。在此就不进行详细的概述。 其他零件图一次方法一一设计，其中包括行星轮、太阳轮、系杆的零件建模见图 3 46 行星轮 太阳轮 图 3 各零件实体模型 47 行星齿轮机构的虚拟装配 行星齿轮传动机构的装配对于图 5所示的 2K - 装配要满足以下约束 :太阳轮 1 和内齿圈 3 的轴线和行星架 H 的轴线重合 ;行星轮沿圆周均匀分布并保证与太阳轮 1和内齿圈 3正确啮合而不发生错位现象 ;各轮
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