减速器的虚拟设计与装配毕业设计论文 机械专业

毕业设计（论文）开题报告题目名称减速器的虚拟设计与装配学生姓名专业机械设计制造及其自动化班级一、选题的目的意义21世纪，信息和知识的高速发展要求制造企业以最短的产品开发时间TIME,最优的产品质量QUALITY，最低的成本和价位COST，最优的服务SERVICE，最清洁的环境ENVIRONMENT和快速的市场适应性TQCSEF来赢得用户和市场，实现可持续快速发展。实现这一目标要求人们将制造技术与飞速发展着的系统科学、计算机科学、虚拟现实、人工智能等有机融合，形成全新概念的具有信息化、自动化、智能化、敏捷化等特点的现代虚拟制造VM技术。齿轮传动由于其结构紧凑、啮合性能好及承载能力高等优点,在高压、高速的场合使用越来越广泛。为了满足工业生产和用户的需要,就必须提高齿轮传动的性能,而齿轮的传动效率取决于齿轮的方面性能,如齿轮的类型，齿轮的材料，齿轮的变位，安装误差以及润滑油的性能的润滑方式等，通过改善以上性能可以达到提高齿轮泵性能的目的。所以合理的选用齿轮的各个参数，能针对不同的设计条件设计出功率损失最小的减速器。二、国内外研究综述目前，国内各类通用减速器的标准系列已达数百个，基本可满足各行业对通用减速器的需求。国内减速器现状国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。同外减速器行业存在的比较突出的问题是，行业整体新产品开发能力弱、工艺创新及管理水平低，企业管理方式较为粗放，相当比例的产品仍为中低档次、缺乏有国际影响力的产品品牌、行业整体散、乱情况依然较为严重纵观国内减速器行业的现状，为保持行业的健康可持续发展在充分肯定行业不断发展、进步的同时，更应看到存在的问题，并积极研究对策，采取措施，力争在较短时间内能有所进展。虚拟装配是新兴的虚拟产品开发研究的重要内容。采用虚拟装配技术可在设计阶段验证零件之间的配合和可装配性，保证设计的正确性旧。随着社会的发展，虚拟制造成为制造业发展的重要方向之一，而虚拟装配技术作为虚拟制造的核心技术之一也越来越引人注目虚拟装配的实现有助于对产品零部件进行虚拟分析和虚拟设计，有助于解决零部件从设计到生产出现的技术问题，以达到缩短产品开发周期、降低生产成本及优化产品性能等目的问题。三、毕业设计主要研究内容1根据斜齿圆柱减速器的设计理论及参数化设计的原理，探讨斜齿轮参数设计的数学模型。2根据斜齿圆柱减速器的设计寻找合适的方法用程序来代替设计斜齿圆柱减速器时所必须的查阅图表工作。3根据斜齿圆柱减速器参数化设计的数学模型寻找其计算机实现所需的合适的算法。4运用SOLIDWORKS进行建模。5介绍了虚拟装配技术，在分析了虚拟装配技术基本思想后，提出在减速器设计中实施虚拟装配技术的方法和途径，规划了研究目标，并介绍了虚拟装配中的几个关键环节，验证了减速器虚拟装配及运动仿真、特性检验、干涉检验等。四、毕业设计（论文）的研究方法和技术路线1、通过已有知识进行分析，理解，明白设计过程与目的，掌握进行本毕业设计的所必须的基本知识。2、查阅有关书籍，借助于网上数字图书馆搜集相关资料，对其进行分析、总结、概括、和借鉴，形成系统的外部资料，借鉴当今国内及国外此方面的研究及理论探讨进行本课题的理论和方法3、通过熟悉人工设计斜齿轮的全过程，研究其参数模型及计算机实现的方法。4、运用SOLIDWORKS熟练绘图。五、主要参考文献与资料获得情况1张悦刊，钟佩思，杨俊茹，基于虚拟样机技术的齿轮减速器设计与仿真研究J山东科技大学机械电子工程学院200531001022张亚春，魏效玲，张艳伟，减速器设计方案决策方法研究J中国机械工程第18卷第9期2007（5）106010623黄晓荣，机械设计基础M中国电力出版社199014机械设计手册编委会机械设计手册（单行本）零部件设计常用基础标准机械工业出版社2007（8）5邱宣怀机械设计（第四版）M北京高等教育出版社19976刘振宇面向过程与历史的虚拟环境中产品装配建模理论、方法及应用研究J浙江大学机械科学与技术2002年第2期1001037机械设计手册编委会机械设计手册（第一卷）M北京机械工业出版社200498宋爱平CAD/CAM技术综合实训指导书M北京机械工业出版社200619郑太雄，何玉林，杜静基于虚拟装配特征的虚拟装配研究J机械科学与技术20040787387510秦爱中，徐广勋，林海华，马锡琪SOLIDWORKS环境下产品设计实例J机床与液压20050311蒋琴仙虚拟装配技术的研究J机械设计与制造工程20000612易际明，宁立伟，高为国减速器参数化特征设计与虚拟装配研究J湖南工程学院学报自然科学版200204333613陈定方，罗亚波虚拟设计北京机械工业出版社200214濮良贵，纪名刚机械设计北京高等教育出版社200115刘检华，姚珺，宁汝新CAD系统与虚拟装配系统间的信息集成技术研究J计算机集成制造系统CIMS200501444716肖田元，韩向利，张林虚拟制造内涵及其应用研究系统仿真学报20011311812317王隆太机械CAD/CAM技术（第二版）北京机械工业出版社20051六、指导教师审批意见2008年月日摘要虚拟装配是新兴的虚拟产品开发研究的重要内容采用虚拟装配技术可以在设计阶段就验证零件之间的配合和可装配性,保证设计的正确性通过在SOLIDWORKS软件平台上对减速器产品典型零件进行3D建模和参数化设计,确保了应用三维CAD技术进行产品的高效设计,进而完成了实体建模和虚拟装配设计关键词计算机辅助设计虚拟装配虚拟现实动态仿真GEARTRANSMISSIONREDUCERDESIGNBASEDONSOLIDWORKSABSTRACTVIRTUALASSEMBLYISANEWVIRTUALPRODUCTOFTHEIMPORTANTASPECTSOFVIRTUALPRODUCTDEVELOPMENTVIRTUALASSEMBLYTECHNOLOGYCANBEUSEDINTHEDESIGNPHASEOFTHECERTIFICATIONBETWEENTHEPARTSANDASSEMBLYTOENSURETHECORRECTNESSOFTHEDESIGNREDUCERLINKSTOPRODUCTSINSOLIDWORKSSOFTWAREPLATFORMFOR3DMODELINGANDTYPICALDESIGNPARAMETERSENSURETHEEFFICIENTUSEOFCADTECHNOLOGYANDTHECOMPLETIONOFTHESOLIDMODELINGANDVIRTUALASSEMBLYDESIGN,WHICHPROVIDESASTRONGTECHNICALSUPPORTTOTHEFASTANDACCURATERESEARCHANDTHEDEVELOPMENTOFASERIESOFPRODUCTSKEYWORDSCOMPUTERAIDEDDESIGNVIRTUALASSEMBLYVIRTUALREALITYDYNAMICSIMULATIONHISTORYOFNUMERICALCONTROLANYONEWORKINGINTHEMACHINETOOLFIELDCANNOTIGNORETHEINFLUENCEOFTHECOMPUTERINMANUFACTURINGTHECAPABILITIESTHATTHESEMACHINETOOLSHAVEGIVENTOTHEINDUSTRYHAVEFORCEDMANAGERSANDOWNERSOFCOMPANIESTOUPDATETHEIRTHINKINGTOSTAYCOMPETITIVETHEINHERENTACCURACYANDREPEATABILITYOFTHESEMACHINETOOLSHAVEHELPEDQUALITYPROCESSTOOLSSUCHASSTATISTICALPROCESSCONTROLGAINAFOOTHOLDINMACHINESHOPSEVOLUTIONOFTHENC/CNCMACHINENUMERICALCONTROLISNOTHINGNEWASEARLYAS1808WEAVINGMACHINESUSEDMETALCARDSWITHHOLESPUNCHEDINTHEMTOCONTROLTHEPATTERNOFTHECLOTHBEINGPRODUCEDEACHNEEDLEONTHEMACHINEWASCONTROLLEDBYTHEPRESENCEORABSENCEOFAHOLEONTHEPUNCHEDCARDSTHECARDSWERETHEPROGRAMFORTHEMACHINEIFTHECARDSWERECHANGED,THEPATTERNCHANGEDTHEPLAYERSPIANOISALSOANEXAMPLEOFNUMERICALCONTROLTHEPLAYERPIANOUSESAROLLOFPAPERWITHHOLESPUNCHEDINITTHEPRESENCEORABSENCEOFAHOLEDETERMINEDIFTHATNOTEWASPLAYEDAIRWASUSEDTOSENSEWHETHERAHOLEWASPRESENTTHEINVENTIONOFTHECOMPUTERWASONEOFTHETURNINGPOINTSINNUMERICALCONTROLIN1943THEFIRSTCOMPUTER,CALLEDENIACELECTRONICNUMERICALINTEGRATORANDCOMPUTERWASBUILTTHEENIACCOMPUTERWASVERYLARGEITOCCUPIEDMORETHAN1500SQUAREFEETANDUSEDAPPROXIMATELY18,000VACUUMTUBESTODOITSCALCULATIONSTHEHEATGENERATEDBYTHEVACUUMTUBESWASACONSTANTPROBLEMTHECOMPUTERCOULDOPERATEONLYAFEWMINUTESWITHOUTATUBEFAILINGINADDITION,THECOMPUTERWEIGHEDMANYTONSANDWASVERYDIFFICULTTOPROGRAMENIACWASPROGRAMMEDTHROUGHTHEUSEOFTHOUSANDSOFSWITCHESTHE15CALCULATORAVAILABLETODAYISMUCHMOREPOWERFULTHANTHISEARLYATTEMPTTHEREALTURNINGPOINTINCOMPUTERTECHNOLOGYWASTHEINVENTIONOFTHETRANSISTORIN1948THETRANSISTORWASTHEREPLACEMENTFORTHEVACUUMTUBEITWASVERYSMALL,CHEAP,DEPENDABLE,USEDVERYLITTLEPOWER,ANDGENERATEDVERYLITTLEHEATTHEPERFECTREPLACEMENTFORTHEVACUUMTUBETHETRANSISTORDIDNOTSEEMUCHINDUSTRIALUSEUNTILTHE1960SINTEGRATEDCIRCUITRYIN1959ANEWTECHNOLOGYEMERGEDINTEGRATEDCIRCUITSICSINTEGRATEDCIRCUITSWEREACTUALLYCONTROLCIRCUITSONACHIPWHENMANUFACTURERSDISCOVEREDHOWTOMINIATURIZECIRCUITS,ITHELPEDREDUCETHESIZEANDIMPROVETHEDEPENDABILITYOFELECTRONICCONTROLEVENMORETHANTHETRANSISTORHADLARGESCALEINTEGRATEDCIRCUITSFIRSTWEREPRODUCEDIN1965IN1974THEMICROPROCESSORWASINVENTEDTHISMADETHEMICROCOMPUTER,ANDTHUSSMALLAPPLICATION,POSSIBLEGREATSTRIDESINTHEMANUFACTUREOFMEMORYFORCOMPUTERSHELPEDMAKECOMPUTERSMOREPOWERFULANDAFFORDABLETHEORIGINALCONCEPTIONOFNUMERICALLYCONTROLLEDMACHINETOOLSOCCURREDINTHE1950SASAMETHODOFPRODUCINGAIRFOILSOFGREATACCURACYFORTHEGOVERNMENTTHESECOMPLEXPARTSWEREMADEBYMANUALMACHININGMETHODSANDINSPECTEDBYCOMPARINGTHEMTOTEMPLATESTHETEMPLATESALSOHADTOBEMANUFACTUREDBYMANUALMETHODS,WHICHWASVERYTIMECONSUMINGANDINACCURATEHOWEVER,INASHOPINTRAVERSECITY,MICHIGAN,AMANNAMEDJOHNPARSONSWASWORKINGONAMETHODTOIMPROVETHEPRODUCTIONOFINSPECTIONTEMPLATESFORHELICOPTERROTORBLADESPARSONSSTARTEDASATOOLROOMAPPRENTICEANDHADNOCOLLEGEDEGREEPARSONSMETHODINVOLVEDCALCULATINGTHECOORDINATEPOINTSALONGTHEAIRFOILSURFACEBYCALCULATINGALARGENUMBEROFINTERMEDIATEPOINTSANDTHENMANUALLYMOVINGTHEMACHINETOOLTOEACHOFTHESEPOINTS,THEACCURACYOFTHETEMPLATESWASIMPROVEDPARSONSCAMEUPWITHTHEIDEAOFUSINGPUNCHEDCARDSFORTHEMANYCALCULATIONSTHEDATACOULDTHENBEUSEDTOPOSITIONTHEMACHINETOOLPARSONSSUBMITTEDAPROPOSALTOTHEAIRFORCETODEVELOPAMACHINETOPRODUCETHESETEMPLATESANDRECEIVEDADEVELOPMENTCONTRACTIN1948HISFIRSTATTEMPTSATAUTOMATICPOSITIONCONTROLUSEDPUNCHCARDTABULATINGMACHINESTOCALCULATETHEPOSITIONSALONGTHEAIRFOILCURVEANDANORDINARYMANUALMILLINGMACHINETOPOSITIONTHETOOLTOTHETABULATEDPOSITIONSHEHADTWOOPERATORS,ONETOMOVEEACHAXISOFTHEMACHINETHISMETHODPRODUCEDAIRFOILSTENSOFTIMESMOREACCURATETHANTHEPRECEDINGMETHOD,BUTWASSTILLAVERYTIMECONSUMINGPROCESSIN1949,THEAIRFORCEAWARDEDPARSONSACONTRACTTOPRODUCEACONTROLSYSTEMTHATCOULDMOVETHEAXISOFAMACHINETOCALCULATEDPOINTSAUTOMATICALLYTHEMASSACHUSETTSINSTITUTEOFTECHNOLOGYMITWASSUBCONTRACTEDBYPARSONSTODEVELOPAMOTORTHATCOULDCONTROLTHEAXISOFTHEMACHINESTHESERVOMOTORWASBORNPARSONSENVISIONEDTHEFOLLOWINGSYSTEMACOMPUTERWOULDCALCULATETHEPATHTHATTHETOOLSHOULDFOLLOWANDSTORETHATINFORMATIONONPUNCHEDCARDSAREADERATTHEMACHINEWOULDTHENREADTHECARDSTHEMACHINECONTROLWOULDTAKETHEDATAFROMTHEREADERANDCONTROLTHEMOTORSATTACHEDTOEACHAXISIN1951MITWASAWARDEDTHEPRIMECONTRACTTODEVELOPTHEMACHINECONTROLTHEFIRSTMACHINEPRODUCEDBYPARSONSANDMITWASDEMONSTRATEDIN1952CALLEDACINCINNATIHYDROTEL,ITWASATHREEAXISVERTICALSPINDLEMILLINGMACHINETHEMACHINECONTROLUSEDVACUUMTUBESONEOFTHEFIRSTATTEMPTSATMAKINGPROGRAMMINGEASIERFORPEOPLEWASCALLEDAPTAUTOMATICALLYPROGRAMMEDTOOLSYMBOLICLANGUAGEAPT,INVENTEDIN1954,USEDENGLISHLIKESYMBOLICLANGUAGETOPRODUCEAPROGRAMTHATTHEMACHINETOOLCOULDUNDERSTANDREMEMBER,AMACHINENEEDSTHEGEOMETRYOFTHEPARTANDMACHININGINSTRUCTIONSSUCHASSPEEDS,FEEDS,ANDCOOLANTTOOPERATEAPTMADEITEASIERFORPEOPLETOWRITETHESEPROGRAMS,WHICHWERETHENTRANSLATEDTOAPROGRAMTHATTHEMACHINECOULDUNDERSTANDIN1955THEAIRFORCEAWARDED35MILLIONINCONTRACTSTOMANUFACTURENUMERICALCONTROLMACHINESTHEFIRSTNUMERICALLYCONTROLLEDMACHINETOOLSWEREVERYBULKYTHEMACHINECONTROLWASVACUUMTUBEOPERATEDANDNEEDEDASEPARATECOMPUTERTOGENERATEITSBINARYTAPECODESBINARYCODINGSYSTEMSUSE1SAND0SPROGRAMMINGCOMPLEXPARTSTOOKHIGHLYSPECIALIZEDPEOPLEDEVELOPMENTSANDREFINEMENTSCONTINUED,ANDBYTHEEARLY1960SNUMERICALCONTROLMACHINESBECAMEMUCHMORECOMMONININDUSTRYASTHEACCEPTANCEOFNUMERICALCONTROLMACHINESGREW,THEYBECAMEEASIERTOUSEANDMOREPOWERFULUPUNTILABOUT1976THESEMACHINESWERECALLEDNCNUMERICALCONTROLMACHINESIN1976CNCCOMPUTERNUMERICALCONTROLMACHINESWEREPRODUCEDTHESEMACHINECONTROLSUSEDMICROPROCESSORSTOGIVETHEMADDITIONALCAPABILITYTHEYALSOFEATUREDADDITIONALMEMORYTHENCSTYPICALLYREADONESHORTPROGRAMSTEPBLOCKATATIMEANDEXECUTEDITHOWEVER,CNCMACHINESCOULDSTOREWHOLEPROGRAMSIMPROVEMENTSINCOMPUTERTECHNOLOGYINTHELATE1970SAND1980SBROUGHTTHECOSTOFNUMERICALCONTROLMACHINESDOWNTOALEVELWHEREMOSTMANUFACTURINGCOMPANIESCANNOTAFFORDTOBEWITHOUTTHEM数字控制的历史在机床领域工作的任何人都不能忽视计算机对制造业的影响。这些机床对工业的影响能力强迫公司经理和所有者更新他们的思想来保持竞争力。这些机床的固有准确性和反复性已经帮助了质量过程工具例如统计过程控制在金工车间获得立足处。NC/CNC机床的演变数字控制其实不是什么新东西。早在1808年织机装入带孔的金属卡片控制所生产布料的样式。机器的每根针由装入的卡上孔的有无来控制。卡片成为机器的程序。如果改变了卡片，样式也跟着改变。自动钢琴也是数字控制的例子。自动钢琴使用带孔的纸卷。孔的有无决定音符是否被演奏。空气被用于感应孔是否存在。计算机的发明是数字控制的一个转折点。1943年，称作ENIAC电子数字积分器和计算机的第一台计算机被制成。ENIAC计算机非常大。它占地超过1500平方英尺并使用大约18,000根真空管运算。但真空管发热成为一个困扰的问题。计算机仅能运行几分钟管子就失效。另外，计算机重达数吨并非常难于编程。ENIAC通过使用数以万计的开关来编程。今天价值15美圆的计算器也远比这个早期的尝试更功能强大。计算机技术领域真正的转折点是1948年晶体管的发明。晶体管是真空管的替换品。它体积小，便宜，可靠，耗能少，并且发热低。真空管的完美取代品。直到20世纪60年代晶体管才在工业中大量使用。集成电路原件在1959年一种新技术涌现了集成电路（ICS）。集成电路实际是芯片上的控制电路。当制造商发现了如何小型化电路，它比晶体管更有助于减小尺寸和改进电子控制的可靠性。大规模集成电路大规模生产是在1965年。在1974年发明了微处理器。由此产生了微型计算机，使小规模运用成为可能。计算机记忆卡制造的巨大进步使它计算机更加功能强大而容易支付。作为政府生产高精度副翼的方法数控机床的原始构想源于20世纪50年代。这些复杂的零件用传统方法制造并且通过和模板作比较来检验它们。模板也必须用传统方法制造，是非常费时和不精确的。然而，在MICHIGAN一个商店，一个叫做JOHNPARSONS的人正在研究一种新方法来改进直升机动叶片模板的制造方法。PARSONS是工具室学徒而且没有大学学位。PARSON的方法是计算沿副翼表面的坐标点。通过计算大量的中间点然后移动机床到每个点，模板的精度就改进了。PARSONS提出用穿孔的卡片来进行大量计算的主意。这些数据用来定位机床。1948年PARSONS向空军递交发展生产这些模板的机器的提案并得到认同。他第一次试图在自动控制中使用穿孔卡制表机计算沿副翼曲线的方位并用普通铣床定位刀具到制表机位置。他有二名操作员，一个移动机器的每根轴。这种方法生产的副翼比先前方法高达十倍精度，但仍然是一个非常费时的过程。1949年，空军要求PARSONS生产能移动机器的轴来自动计算点位置的一种控制系统。麻省理工学院MIT由PARSONS转包来发展能控制机器轴的马达。伺服电动机诞生了。PARSONS构想了随后的系统。计算机能计算刀具应该遵循的轨迹并在穿孔卡上储存信息。机器的操作者能读出卡片。控制机器从操作者得到数据并控制附着在每根轴上的马达。1951年MIT被授予开发控制机器的主要合同。第一台由PARSONS和MIT生产的机器在1952年展出。叫做CINCINNATIHYDROTEL，它是一台三轴垂直心轴的铣床。这个控制机器使用真空管。在使人编程更容易的其中一个早期尝试叫做APT（自动编程工具）符号语言。APT，发明于1954年，使用机床能读懂的和英文相似的符号语言来编制程序。记住，机器需要零件的几何外型和例如速度、饲料和冷却液的机器指令来运行。APT使人们写这些程序变得更容易，这些程序随后又被翻译成机器能读懂的另一种程序。1955年空军得到制造数控机器的35，000，000美圆的合同。第一台数控机床非常庞大。这个控制机器靠真空管运行并需要一个分开的计算机来生成它的二进制磁带代码。（二进制代码系统使用0和1）。复杂零件的编程需要非常专业的人员。随着继续的发展和提炼，60年代初期数字控制机器在工业中变得更加普通。数字控制机器广泛接受，它们变得更加功能强大和容易使用。直到大约1976年这些机器被称作NC（数字控制）机器。1976年CNC计算机数字控制机器出现了。这些控制机器使用微处理器给了他们额外的功能。他们也以外存储为特色。代表性的NCS每次读取一步程序（块）并执行它；然而，CNC机床能够存储整个程序。20世纪70和80年代后期计算机技术的改善使数控机床的价格跌到一个很多制造公司不能再没有它们的水平。目录绪论11传动方案设计211技术要求和指标212确定传动方案213选择电动机3131确定电机的功率3132确定电机的转速3133计算传动比并分配传动比3134计算传动装置的运动和动力参数42传动零件的设计计算521设计减速器内部的传动零件5211斜齿圆柱齿轮传动5212减速器轴及轴承装置的设计10213减速器箱体及附件的设计153轴承的润滑及密封174利用SOLIDWORKS软件进行仿真设计1841零件设计18411箱座的设计过程18412其它附件设计2242装配22421输入轴上各零部件的装配22422中间轴上各零部件的装配、24423输出轴上各零部件的装配24424整体装配245构建虚拟实验室27总结语27致谢27参考文献27绪论齿轮减速器是普遍使用的传动装置，设备体积小，其设计过程几乎涉及机械设计各个方面，如结构设计、动力学设计、标准件选型设计、润滑与密封设计、几何参数设计、强度设计等设计齿轮减速器时，若凭经验设计，则设计结果偏于保守用传统的设计方法，则因计算过程繁琐，容易出错，且设计周期长、浪费人力，虚拟设计技术是制造业虚拟化的核心技术之一，其目的是建立虚拟设计环境，并将其应用于实际产品的开发与制造中，以缩短产品的开发周期，提高质量，降低成本，获得较好的经济效益。虚拟技术在新产品设计开发与教学中得到了广泛的应用。它形象逼真效率高，以减速器的虚拟装配的实现过程为例说明它在教学中的应用。通过仿真模型在计算机上进行仿真装配，实现产品的工艺规划、加工制造、装配和调试，它是实际装配过程在计算机上的本质体现。现代设计要求设计人员在虚拟产品开发早期就应考虑装配问题，虚拟装配设计的完善将有效缩短新产品开发的周期，提高新产品开发的质量与可靠性，同时也降低新产品开发的成本。1）减速器的设计过程虚拟设计是一种全新设计概念，是当今知识经济时代制造技术革新的重要标志，而UG是一个高度集成的CAD/CAM/CAE软件系统。本文利用SOLIDWORKS对机械行业中广泛使用的齿轮减速器进行模拟装配、干涉检查和机构仿真，以便及早发现设计上的错误，减少了物理样品试制过程中出现的各种问题，从而缩短新产品的开发周期。在设计的过程中还可进行有限元分析机构、运动分析、动力学分析和仿真模拟，以提高设计的可靠性。2）减速器虚拟装配的实现SOLIDWORKS是第一个可以在WINDOWS系统中使用的三维机械设计软件。该软件将各个专业领域的世界级顶尖产品连接在一起，具备全面的实体建模功能，可快速生成完整的工程图纸，还可以进行模具制造及计算机辅助工程分析、虚拟装配、动态仿真等一些其他CAD软件无法完成的工作。提供几乎所有CAD软件的输入及输出格式转换器。装配是将各种零件模型插入到装配体文件中，利用零件的相应结构来限制各个零件的相对位置，使其构成机构的某部分，或者是一个完整的机构或机器。SOLIDWORKS允许用户在装配体文件中插入数目众多的零件进行组装配合。在SOLIDWORKS装配体中，可分为由下而上的设计组装及由上而下的设计组装两种。由下而上的设计是先设计出零件，再到装配体中装配成部件或机器。这种方式的优点是建构快速，图面简单。缺点是零件在零件文件中建构完成，零件间的尺寸配合无关连性，需要依靠方程式建立零件间的配合关系，比较麻烦。由上而下的设计是指直接在装配体文件内建立各零件。其优点是在建构零件时可互相参考结构，省去部分草图的绘制及使用配合条件的设置麻烦。装配完成后，应该进行零部件之间的干涉检查，以检查装配有无干涉及干涉的位置。步骤如下1单击装配体工具栏上的“干涉检查”或“工具一干涉检查”。2选择要进行干涉检查的零部件。3单击“计算”，在结果中即会显示出干涉的位置以及大小。4如果有干涉的存在，使用移动零部件中的碰撞检查即可对干涉的位置进行调整，选择“编辑零件”命令，对此零件中产生干涉的部分进行合理的修改后，选择“编辑装配体”，再重复14步骤，直到干涉检查中的结果中显示无干涉即可。计算机模拟提供了在设计过程中对设计过程方案的检验，考核，使设计质量明显提高，尤其能模拟样机的运转情况。在信息技术迅猛发展的今天，计算机辅助教学已成为机械设计基础及相关课程教学的一个重要组成部分。采用SOLIDWORKS软件构建以虚拟装配为背景的教学模式，有利于培养学习者工程分析与设计能力，有利于提高学习的趣味性与教学效果。1传动方案设计11技术要求和指标（1）工作机的功率3KW，转速为35R/MIN（2）进行二级圆柱斜齿齿轮减速器装配图设计；（3）利用SOLIDWORKS软件进行仿真设计12确定传动方案传动方案如图所示图1传动方案简图13选择电动机131确定电机的功率用于长期连续运转，载荷不变或很少变化的电动机，其工作机构所需要的电动机输出功率为1DPW式中工作机所需输出功率，KWWP电动机至工作机构主动端之间的总效率3KWWP254321098，099，095，095，099，D329KW123132确定电机的转速3DN321IW35，35，351I2I35/W27125I（315875）R/MINDN表1电机型号参数额定功率电动机转速/R/MIN方案电动机型号D/KW同步转速满栽转速1Y112M24300028902Y132M16410009603Y112M44150014404Y160M184750720选择电机为Y112M4，功率为4KW，转速为1440/。133计算传动比并分配传动比选择电动机后，根据电机的满栽转速和工作机构主动轴的转速，求得MNWN总的传动比为4114435140WMNI分配传动比（1）带传动机构传动比取2571I（2）二级圆柱齿轮减速器高速级为（1315）HILI低速级为LI取457，350HILI134计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴的转速56031R/MIN51INM12260R/MINHI03503R/MINLHMLINI0式中为电机满栽转速，R/MIN。MN、分别为、轴的转速，R/MIN。、分别为带传动、高速级、低速级的传动比1IHL（2）各轴的输入功率3881KW61DP3687KW223502KW313D式中电动机的输出功率，KWDP、分别为、轴的输入功率，KW、分别为电动机与、轴间的传动效率。123（3）各轴的转矩7NPT95066145NMT287168NM954842NM式中该轴的输入功率，KW；P该轴的转速，R/MINN该轴所传递的转矩，NM。T表2电机功能参数轴号功率P/KW转矩T/NM转速N/RMIN传动比效率电机轴4144038806614556031368728716812260350295484253032574753500970950952传动零件的设计计算21设计减速器内部的传动零件211斜齿圆柱齿轮传动高速级设计（1）选择精度等级、材料及齿数材料及热处理选择小齿轮材料为40GR调质。硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS精度等级选择7级精度选择小齿轮齿数为Z120，大齿轮齿数为Z270，传动比为35选择螺旋角为14（2）按齿面接触强度设计按式（1021）试算即823112HEATTZUDTK1确定公式内各计算数值试选K16由图1030选取区域系数2433HZ由图1026查得，则7601A8702A63121AA小齿轮传递的转矩为66145NM4由表107选取齿宽系数1D由表106查得材料的弹性影响系数1898EZ21AMP由图1021D按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限600，大齿轮的接触疲劳强度极限5501LIMHAP2LIMHAP由式1013计算应力循环次数60X560X1X2X8X300X159HJLNN160910410HIN1289375由图1019查得接触疲劳寿命系数091，0961HNK2HN计算接触疲劳许用应力5461116091LIM1SHAMP52852LI2KHNA接触疲劳许用应力为5371221HAMP（3）计算1）试算小齿轮分度圆直径48879MM32415378194276102TD2）计算圆周速度1432M/S131068943106NDVT3）计算齿宽及模数BNTM48897MM87941TD237MM142014COSCOS1ZTNT5925MM3752NTMH8250925874HB4）计算载荷系数K已知使用系数1A由图108查得动载荷系数105V由表104查得的计算公式为H15BD32106018287943142由图1013查得351FK由表103查得14AH2087416421051HVA5）按实际的载荷系数校正所算得齿轮分度圆直径由式（1010A）得5341MM1733161087294TTKD6）计算模数NM259MM20COS5COS1Z按齿根弯曲强度计算由式（1017）18321COSFSAANYDZYKTM（1）确定计算参数1计算载荷系数19845193540FAVA2计算纵向重合度1585201TAN218TN3180DZ从图1028查得螺旋角影响系数Y3计算当量齿数20202114COS20331ZV707114COS703322VZ4查取齿形系数由表105查得27921FAY2238582查得应力校正系数15521SA1751422（2）确定以下参数由图1020C查得小齿轮弯曲疲劳强度极限500，大齿轮弯曲1FEAMP疲劳强度极限3802FEAMP由图1018查得弯曲疲劳寿命系数0861FNK0912计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S14，由式（1012）得3071428415086FAMP247392FA计算大小齿轮的，并加以比较SAY00141080422143075291FSA0015873214822FSAY大齿轮的数值大设计计算177MM322463104COS8872FSANYM取2MMN几何尺寸计算1）计算中心距23取95MM2按圆整后的中心距修正螺旋角243计算大小齿轮的分度圆直径422MM256718COS201MZD1478MM24计算齿轮宽度422MM261DB取45MM50MM2BB低速级设计设计过程如高速级所以齿轮参数如下表所示表3齿轮参数齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4齿数Z209530105模数M222525压力角02020螺旋角01661536分度圆径DMM417419826777827222材料40GR，调质，硬度为280HBS45钢，调质，硬度为240HBS40GR，调质，硬度为280HBS45钢，调质，硬度为240HBS精度77齿宽BMM50458580MMZA592COS270COS21671895270ARCOS2ARCOS1齿数比47535中心距AMM120175（A）齿轮1（B）齿轮2（C）齿轮3（D）齿轮4图2齿轮212减速器轴及轴承装置的设计（1）轴的设计第一根输入轴的设计确定输入轴上的功率，转速和转距。PNT由前面可知3880KW，56031R/MIN，66145NM。1）求作用在轴上的力已知低速级斜齿轮的分度圆直径为1D422MM，3135N271TF2T1204N281RFCOSTAN1059N29TA2）初步确定轴的最小直径先按式152初步计算轴的最小直径，低速轴材料为45钢，经调质处理。按扭转强度计算，根据表（153）初步计算轴径，取0A112得30MNPD32130MIN输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选中的轴21D直径与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器的型号。21D联轴器的计算转矩，查141，考虑到转矩变化很小，3TKACA故取1则31MNCA985461按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件。查标准GB/T5014或手册，选用HL2型弹性拄销联轴器，其公称转矩为315000。半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度为，半联轴器与轴配合的MD21MD21L2毂长。L38图3输入轴简图3轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案；本设计的装配方案已经在上面分析过了，现在选用上面图的方案。根据轴向定位的要求确定轴的各段长度。为了满足轴向定位要求，在轴处右边设一轴肩，取，左端用21MD283轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径30MM。半联轴器与轴配合的毂孔的长度为38MM了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压杂轴端面上，故12段的长度略短一点，先取36MM。21L初选轴承为圆锥滚子轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选用MD2830基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承32206，其中尺寸为基本尺寸为D62，D30，T2125故取30MM而21MM。34段右端采用轴肩437643L定位，由手册上查得32206型轴承的定位轴肩高度H3MM，因此，取MD3654已知齿轮轮毂的宽度为50MM，取110MM，齿轮的右端采用1B65L54套筒定位，轴承盖的总宽度取为10MM，根据轴承端076M376盖的装拆及便于对轴承加以添加润滑剂的要求。取端盖的外端面与半联轴器右端的距离为25MM，故取60MM。32取齿轮距箱体内壁之间的距离，齿轮之间的距离为考102M103虑到箱体的铸造误差，在确定圆锥滚子轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取。至此，已经初步的确定了轴的各段的直径和长度。MK514）轴上零件的周向定位半联轴器的轴向定位采用平键联接。按由手册查得平键截面MD21键槽采用键槽铣刀加工，长度为40MM（标准键长见GB/THB610961979）半联轴器与轴配合为H7/K6，圆锥滚子轴承与轴的周向定位是借过度配合来保证的，此处的选轴的直径尺寸公差为M6右端轴承的轴向用套筒定位。5确定轴上圆角和倒角尺寸取轴两端的倒角为2。从左至右轴肩的045圆角半径分别为1MM，1MM，1MM，1MM，1MM。求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图，在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取A值，对于32206型号的圆锥滚子轴承，由手册查得A156MM。因此，作为简支梁的轴的支承跨距L1MM。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图（如下图）。图4轴的弯矩图和扭矩图从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面CC是轴的危险点。现计算出截面C处的HM，V以及的值列于下表中表4轴的受力及弯矩载荷水平面垂直面V支反力,23691NFNH7,NFVNV174,1032弯矩MMHM053MMV461N230总弯矩VH782121M092扭矩TNMT6145按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面C的强度。根据式155及上表中的数据可，并取A06，轴的计算应力为N432876531MPAWTM052424106783221CA前已经确定轴的材料为45钢，调质处理，由表151查得16。因此1CA，故此轴的设计是安全的，符合设计的要求。由轴1类推，轴2，轴3如图所示（A）输入轴（B）中间轴（C）输出轴图5轴2轴承装置的设计I轴32206求两轴承受到的径向载荷和1RF2图6轴的径向载荷将轴系部件受到的空间力分解为垂直面和水平面，由分析可求得1030NVRF1174N22369NHR1766N22583N211RVRRF7855N22HRRRF2求两轴承的计算轴向力和1A对于30000型轴承，按表137，轴承派生轴向力32YFRD2现轴承轴向力未知，先取Y16，E037NRD198071YFR4252按式（1311）得13045N21DAE24547N2F3求轴承当量动载荷和1P因为EFRA501RA32由表135分别进行查表得对轴承104161X1Y对轴承21022因轴承运转中有中等冲击载荷，按表136，1218，取15则PFPF4681N3311ARPFFP1178N222Y4验算轴承寿命因为，所以按轴承1的受力大小验算1P234HPCNLH862953601L故所选轴承可满足寿命要求根据轴承32206校核公式，校核轴2上轴承32207及轴3上轴承32213，均满足寿命要求故所选轴承可满足寿命要求213减速器箱体及附件的设计减速器箱体设计表5减速器箱体的主要机构尺寸减速器型式、尺寸关系/MM名称符号圆柱齿轮减速器箱座壁厚二级83025A10箱盖壁厚1二级8箱盖凸缘厚度B1512箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度2B5225地脚螺钉直径FD1036AM20地脚螺钉数目N6N6轴承旁连接螺栓直径1FD750M16箱与盖连接螺栓直径2DF6M10连接螺栓的距离2DL21轴承端盖螺钉直径3FD504M8检查孔盖螺钉直径4DF3M6定位销直径2807D8D1D2D3至外箱壁距离1CD1D2至凸缘边缘距离2轴承旁凸台半径1R2C凸台高度H外箱壁至轴承座端面的距离1L10521齿轮顶圆与内箱壁间的距离齿轮端面与内箱壁见间的距离2箱盖、箱座肋板厚、1M2轴承端盖外径2D轴承旁连接螺栓距离S减速器附件及其机构设计键的选择与校核设定输入轴与联轴器之间的键为1，齿轮2与中间轴之间的键为键2，齿轮3与中间轴之间的键为键3，齿轮4与输出轴之间的键为键4，输出轴与联轴器之间的键为键5。1键的类型选择A型图7键的类型2根据轴的直径选择键根据条件选取的键型号规格如下（参考表2）键1圆头普通平键（A型）B6MMH6MML32MM键2圆头普通平键（A型）B12MMH8MML40MM键3圆头普通平键（A型）B12MMH8MML70MM