基于VB的展开式二级圆柱齿轮减速器设计

I 毕业设计（论文） 基于 VB 的展开式二级圆柱 齿轮减速器设计 II 摘要 .III 1 绪 论 1 1.1 课题来源及意义 1 1.2 国内外研究现状 1 1.3 本论文的主要内容 2 2 减 速 器 结 构 及 原 理 3 2.1 齿轮减速器的构造 3 2.2 电机确定 5 2.3 减速器参数计算步骤 7 2.3.1传动比及扭矩计算 .7 2.3.2一级齿轮传动的设计 .8 2.3.3 二级齿轮传动的计算 11 2.3.4 轴的设计与计算 13 2.3.5 箱体尺寸的计算 17 3 基于 VB软件开发 .20 3.1 软件 VB 简介 20 3.2 减速器设计软件开发过程 .20 致 谢 29 参考文献 30 III 摘要 随着科学技术和国民经济的发展，渐开线圆柱齿轮传动减速器的需求量越来越大， 质量要求也越来越高，传统的减速器设计方法己不能快速设计的需求，利用 VB对减速 器设计进行设计，降低设计人员的重复无意义的初步设计的强度，节约设计的时间， 有利于缩短产品开发周期、降低成本和增强市场竞争力起了巨大的作用。参数化设计 模型是以约束来表达产品模型的形状特征，确定主参数以及各尺寸间的数学关系，将 这种关系输入程序中，进而在零件设计时只要输入几个参始值就得出需要的参数。 本文主要对减速器的构成、工作优点进行了简要介绍，查阅机械设计手册，工具 手册，掌握减速器的设计过程以及要求，计算出符合工作要求的齿轮的参数，解决相 对应的机械工程有关的输送装置的问题，设计相对应的齿轮及轴，计算出符合工作要 求参数。 关键词： 齿轮减速器，VB编程，齿轮 全套设计程序，加153893706 IV ABSTRACT With the development of science and national economy, the demand of involute gear transmission reducer is more and more high, the quality requirements are higher and higher, the traditional reducer design method can not meet the requirements of rapid design, using VB for reducer design, reduce the design personnel repeated meaningless design strength, save design time, to shorten product development cycle, reduce cost and enhance market competitiveness played a great role. Parametric design model is to express the shape characteristics of the product model by constraints, determine the main parameters and the mathematical relationship between the various dimensions, and then enter the relationship into a program, and then input a few parameters to get the required parameters in the part design. This paper briefly introduces the composition and working advantages of the reducer, consults the mechanical design manual, the tool manual, grasps the design process and the requirements of the reducer, calculates the parameters of the gear according to the work requirements, solves the relative conveying device of mechanical engineering, and designs the corresponding gear and shaft, and calculates the parameters according to the work requirements. Keywords: Gear reducer, VB programming, gear 第 1 页 共 35 页 1 绪 论 1.1 课题来源及意义 机械制造工业是国民经济中一个十分重要的产业，它为国民经济各部门科学研究、 国防建设和人民生活提供各种技术装备，在社会主义建设事业中起着中流砥柱的作用。 从农业机械到工业机械，从轻工业机械到重工业机械，从航空航天设备到机车车辆、 汽车、船舶等设备，从机械产品到电子电器、仪表产品等，都必须有机械及其制造。 减速器也是有些设备中所不可缺少的机械传动装置，其广泛运用于机械行业中，用于 调整传输速率、输出力矩，为各种终端设备提供动力。减速器由传动零件（齿轮或蜗 杆） 、轴、轴承箱体及其附件所组成。 在当今制造业中，传统的经验设计、类比设计和静态设计因为开发周期长、质量差、 产品成本高等缺点越来越不适应日益加剧的市场竞争，企业能否对市场做出迅速的响 应，生产出最大程度满足顾客要求的高质量低成本产品已成为竞争的焦点，因此社会 生产的激烈竞争迫切需要一种能大力提高制造效率和要求的工具。早在 1965年计算机 辅助设计技术在美国麻省理工学院诞生了并得到了快速的发展，而且在社会生活中得 到了广泛的应用，已成为推动企业生产快速前进的技术力量，从 20世纪 80年代早期 到现在，工程设计制图经历重大的转变，这些变化的出现在很大程度上是由于计算机 辅助设计的进步。 当前，可用于编写动态连接库的工具很多，如 Turbo PASCAL for Windows、Delphi、Borland C+、Visual C+等等。1991 年，美国 微软公司推出了 Visual Basic (VB)，目前的最新版本是 VB的 2005中文版，Visual 意即可视的、可见的，指的是开发像 windows操作系统的图形用户界面的方法，它不 需要编写大量的代码去描述界面元素的外观和位置。 利用 VB对减速器设计进行设计，降低设计人员的重复无意义的初步设计的强度， 节约设计的时间，有利于减小设计周期。 1.2 国内外研究现状 改革开放以来，我国引进了一批先进的加工装备。通过不断引进、消化和吸收国 外先进技术以及科研攻关，开始掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。 材料和热处理质量及齿轮加工精度都有较大的提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从 JB 179-60的 8-9级提高到 GB 10095-88的 6级，高速齿轮的制造精度可稳定在 4-5级。 第 2 页 共 35 页 部分减速器采用硬齿面后，体积和重量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有 了大幅度的提高，对节能和提高主机的总体水平起到明显的作用。 从 1988年以来，我国相继制定了 50-60种齿轮和蜗杆减速器的标准，研制了许多 新型减速器，这些产品大多数达到了 20世纪 80年代的国际水平。目前，我国可设计 制造 2800KW的水泥磨减速器、1700mm 轧钢机的各种齿轮减速器，各种棒材、线材轧机 用减速器可全部采用硬齿面。 随着我国市场经济的推进， “九五”期间，齿轮行业的专业化生产水平有了明显 提高，如一汽、二汽等大型企业集团的齿轮变速箱厂、轿车厂，通过企业改组、改制， 改为相对独立的专业厂，参与市场竞争:随着军工转民用，农机齿轮企业转加工非农用 齿轮产品，调整了企业产品结构;私有企业的崛起，中外合资企业的涌现，齿轮行业的 整体结构得到优化，行业实力增强，技术进步加快。 中国齿轮行业在 20世纪 90年代的快速发展，已基本完成了由卖方市场到买方市 场的转变。随着我国体制改革的深入，充分发挥行业协会作用，加强行业自律性市场 约束，形成有序竞争的市场机制，是当前市场发展的迫切任务。 总之，当今世界各国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、二化方面发 展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率;二低 即低噪声、低成本;二化即标准化、多样化。减速器和齿轮的设计与制造技术的发展， 在一定程度上标志着一个国家的工业水平，因此，开拓和发展减速器和齿轮技术在我 国有广阔的前景。 1.3 本论文的主要内容 主要对减速器的构成、工作优点进行了简要介绍，查阅机械设计手册，工具手册， 掌握减速器的设计过程以及要求，计算出符合工作要求的齿轮的参数，解决相对应的 机械工程有关的输送装置的问题，设计相对应的齿轮及轴，计算出符合工作要求参数。 主要研究内容： 1、分析减速器的结构原理及受力分析； 2、分析减速器的设计流程及计算过程； 3、采用 VB 软件开发减速器设计； 4、通过 VB 开发的设计软件计算出一组数据后用 CAD 软件绘制二维图纸。 第 3 页 共 35 页 2 减 速 器 结 构 及 原 理 2.1 齿轮减速器的构造 减速器是一种在原动机与工作机之间用来降低转速的独立传动装置，其类型很多， 最常用的是以圆柱齿轮为传动零件的圆柱齿轮减速器。传动级数和传动的布置形式也 是多样的，其中应用最广泛的是二级展开式圆柱齿轮减速器，因才接触到参数化,采用 一级齿轮减速器进行参数化设计。 圆柱齿轮减速器主要由传动零件(齿轮、轴承、箱体)及其附件组成。 (1）齿轮、轴及轴承组合,齿轮轴结构用于齿轮直径和轴的直径相差不大的情况。 大齿轮装配在轴上，利用平键作周向固定，轴上零件利用轴肩、套筒和轴承盖作轴向 固定零件。为防止在轴外伸段与轴承透盖结合处箱内润滑剂漏失以及外界灰尘、异物 进入箱内，在轴承透盖中装有密封元件。 (2)箱体是减速器的重要组成部件，它是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚 度，箱体通常用灰铸铁铸造，对于受冲击载荷的重型减速器也可采用铸钢箱体，单件 生产的减速器，为了简化工艺，降低成本，可采用钢板焊接箱体，本设计中的箱体是 由灰铸铁铸造的，为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖分式。 上箱盖和下箱座用普通螺栓联接。轴承旁的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座 旁的凸台应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时需要的扳手空 间，为了保证箱体具有足够的刚度，在轴承座附近加支撑肋。为了保证减速器安置在 基座上的稳定性，并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用 完整的平面。 (3)减速器的附件为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体 的结构设计应给予足够重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面 高度、检修拆装时上下箱的精确定位、吊运等辅助零部件的合理选择和设计。 1）检查孔及其盖板为了检查传动零件的啮合情况、接触斑点、侧隙并向箱体内注 入润滑油，应在箱体能直接观察到齿轮啮合部位的位置设置检查孔，其大小应允许将 手伸入箱内，以便检查齿轮啮合情况，平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。 2）通气器减速器工作时，箱内温度升高，气体膨胀、压力增大，为使箱内受热膨 胀的空气能自由地排出，以保证箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面和轴伸或 其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。 3）轴承盖和密封装置为了固定轴系部件的轴向位置并承受轴承载荷，轴承座孔两 第 4 页 共 35 页 端用轴承盖封闭，轴承盖由凸缘式和嵌入式两种，在轴伸处的轴承盖是透盖，透盖中 装密封装置。本设计采用的是凸缘式轴承盖，凸缘式轴承盖的优点是拆装、调整轴承 比较方便，与嵌入式轴承盖相比，零件数目较多，尺寸较大，外观不够平整。 4）定位销为了精确地加工轴承座孔，并保证每次拆装后轴承座的上下半孔始终保 持加工时的位置精度，应在加工轴承座孔前，在上箱盖和下箱座的联接凸缘上配装定 位销。 5）启箱螺钉为了加强密封效果，在装配时通常于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封 胶，往往因交接紧密使分开困难。为此常在箱盖联接凸缘的适当位置，加工出 12 个 螺孔，选入圆柱端或平端的启箱螺钉。拆卸减速器时，旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶 起。 6）油面指示器为了检查减速器内油池油面的高度，以保证油池内油量适当，一般 在箱体便于观察，油面较稳定的部位，装设油面指示器。 7）放油螺塞换油时，为了排出污油和清洗剂，应在箱体底部、油池的最低位置处 开设放油孔，平时放油孔用带有细牙螺纹的螺塞堵住，放油螺塞和箱体接合面间应加 防漏用的垫圈。 8）起吊装置当减速器的质量超过 25 kg时，为了便于搬运，常需在箱体上设置起 吊装置，如在箱体上铸出吊耳或吊钩等。当减速器质量较大时，箱盖上的吊耳或吊环 螺钉只允许吊运箱盖，而用箱座上的吊钩吊运下箱座或整个减速器。 合理的传动方案首先要满足机器的功能要求，例如传递功率的大小，转速和运动 形式。此外还要适应工作条件（工作环境、工作场地、工作制度等），满足工作可靠、 结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护便利、工艺性和经济性合理等要求。要 同时满足这些要求是比较困难的，因此要通过分析比较多种传动方案，来选择能保证 重点要求的较好传动方案。 二级圆柱齿轮减速器的传动比一般为 840，用斜齿、直齿或人字齿。结构简单、 第 5 页 共 35 页 应用广泛。其类型有三种：展开式、分流式、同轴式。展开式由于齿轮相对于轴承为 不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度。分流式则齿轮相对于轴 承对称布置，常用于较大功率、变载荷场合。同轴式减速器长度方向尺寸较小，但轴 向尺寸较大，中间轴较长，刚度较差。两极大齿轮直径接近，有利于浸油润滑。轴线 可以水平、上下或铅垂布置。 图 2.1减速器传动系统简图 2.2 电机确定 工作所需要的电动机的输出功率为： wdp 10wFVwP 由电机至工作机之间的总效率为： 213456w 式中 、 、 、 、 、 分别为带传动，齿轮传动的轴承，齿轮传动，联轴2 器、卷筒轴的轴承及卷筒的效率。 取： 、 、 、 、 、10.962.930.74.950.86.9 则 =0.96 0.97 0.97 0.98 0.96=0.83w 第 6 页 共 35 页 = =9.83Kw10dwFVP4801.73 卷筒工作转速为： 66.2.9/min450wn rD 按推荐的合理传动比范围，取 V 带传动的传动比 ，124 二级齿轮的传动比 ，则合理的传动比范围 ；28i 60i 故电动机的转速可选范围为： (160)7.19/mindwni r 5.4 符合这一范围的同步转速有 1500r/min 再根据计算出的容量，由表 121 查出两 种适用的电动机型号： 表 2-1 电动机转速 方 案 电动机型 号 满载转速 同步转速 质 量 传动装置 的传动比 1 Y160M-4 1440r/min 1500r/min 123Kg 19.95 2 Y160M1-2 2930r/min 3000r/min 117Kg 40.59 综合考虑电动机和传动装置的尺寸，重量以及带传动和减速器的传动比，比较两 个传动方案可知：方案 1 电动机转速较低，但总传动比小，传动转矩较小，方案 2 较 为适中，能提供较大转矩，因此选用电动机型号为 Y160M1-2 所选电动机的额定功率 =11Kw，满载转速 =2930r/min，总传动比较为适中，传动装置结构较紧凑.edPmn 所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下表 2-2 所示： 表 2-2 中心高 H 外行尺寸 地脚螺栓孔直径 K 160 600 （250/2+255 ） 38515 轴伸尺寸 D E装键部位尺寸 F G D 42 110 12 42 37 第 7 页 共 35 页 电动机外形图 1.3 2.3 减速器参数计算步骤 2.3.1传动比及扭矩计算 以上述实例选定电动机的满载转速 和工作机的主动轴的转动速度 可得传动装mnwn 置的总传动比为： 29304.57.1wi 对于多级传动比 为:i 312ii 对于展开式二级圆柱齿轮减速器，推荐高速级传动比 =（1.31.5）23i233.84(1.5)40.9.84(1.5)i i 取326i 3i 取 .123(.)i 2 (a)各轴的转速 电机轴 09/minnr I 轴 I138.6/i.52ri 轴 I20./in4.ni III 轴 I372.5/mi.8ri (b)各轴的输入功率 电机轴的输入功率： 9.3dPKw I 轴 I016.48d k II 轴 I2I230.97.062kw III 轴 I3.284 第 8 页 共 35 页 (c)各轴的输入转矩 由式（2.17）计算电动机的输出转矩 Td= 9.839502.04dwPNmn I 轴 I1032.46.1.4dTi II 轴 2 726 III 轴 I37.9.80.950.8i 进行减速器装配图的设计时，必须先求得各级传动件的尺寸、参数，并选好联轴 器的类型和尺寸。当传动装置中减速器外有传动时，一般应先进行其设计，以便使减 速器设计的原始条件比较准确。例如设计带传动，可以得到确定的带传动比（由选定 标准带轮直径求得） ，从而得到较准确的减速器传动比，各轴转速和转矩也才能比较准 确确定。 联轴器除联接两轴并传递转矩外，有些还具有补偿两轴因制造和安装误差而造成 的轴线偏移的功能，以及具有缓冲、吸振、安全保护等功能。因此要根据传动装置的 要求来选定联轴器类型。 2.3.2一级齿轮传动的设计 根据 ， ，i=3.521832.6/minnrI9.4368pkw (a)选择材料，热处理、精度等级及齿数 查表 8-7，小齿轮选用 45 钢，调质 =217255，取 =236，1HBS1HBS 齿轮选用 45 钢，正火， =162217，取 =190，有表 8-8 得， -22 1BS =236-190=46，合适，选用 8.8 级精度。2HBS 选择小齿轮的参数 =25，大齿轮的参数 =i =3.52 25=88,1Z2Z1 实际传动比：i= =3.52,85 齿数比误差为： ，0%527u (b)按齿面接触疲劳强度设计 、确定计算参数 619.438.501026.TNm 因载荷较平稳，齿轮相对轴承对称布置，由表 8-12 可知，取 k=1.2, 齿宽系数 ：由表 8-14 取 ，d.7d 许用接触应力 ：由表 8-9 得：H ，lim11350350268H aBSMp 第 9 页 共 35 页 ，lim2200193H aBSMp 由表 8-10 得： ，所以，minHli1n586apsli2m390H 由于 ，因此应取 带入，212H 常数系数 Z：对于直齿 ， 为齿轮材料弹性系数，其值查表 8-13 可知，3.Ezz ，齿数比：u=3.52，89.EazMp 将以上参数带入式（8-42）中 221331()5901.86.(3521)()() 0.t dHKTUd mu 、确定齿轮参数及主要尺寸 模数 mm，150.2nmz 取标准模数 中心距： ，12()(58)13nzam 对中心距圆整取 a=115mm， ，1150ndmzm ，22876 ，1.db 圆整取 ，215,0b 、校核弯曲强度 用式（8-43） 1FFSnKTCOYdm 校核许用弯曲应力 ：由表 8-9 得lim11320.45320.45362.F aHBMPli878719S 由表 8-10 得， ，所以，minF ，li1n426aFMPS 第 10 页 共 35 页 ，lim2n34.62.1FaMPS 当量齿数 ：由 ，确定当量齿数，即：vz25,8z ，1v ，28 复合齿型系数 ：查阅 8-47得 ，FSY124.,3.95FSFSY 常数系数 Y：对斜齿 Y=2， 11.2360785FFFSmnKTMPadb 212 2.98.4S FFY 分度圆直径： 50d 276 齿顶高 112aanhMm 齿根高 2().52.ffc 齿全高 114af 齿顶圆直径 50adh 2276180a 齿根圆直 11.45ff m 2227ffdh 中心距 1()(06)13 (c)齿轮结构外形 齿根圆到键槽的距离 e ，故为齿轮轴见后图； 的齿顶圆直径1z2.5m2z ，故为腹板式结构。如下图 1.4所示。50adm 第 11 页 共 35 页 图 1.4 2.3.3 二级齿轮传动的计算 (a)选择齿轮材料 II203./min9647.nrpkwTNi 查表 8-7，小齿轮选用 45钢调质， ，取 =236，大齿轮选125HBS1HBS 用 45钢，正火， = ，取 =190，又表 8-8得 -2HBS167 =236-190=46。合适。选 8级精度（GB70095-88）2BS 选择小齿齿数： ，1Z21381Zi 实际传动比： 837i 齿数误差为： 在允许误差范围 5%的变化内140% (b)按齿面接触疲劳强度设计 确定计算参数：又式 8-40得： 6I1 9.0629.505483.17PT Nmn 载荷系数 k：因载荷较为平稳，齿轮想岁轴承对称分布。由表 8-12取 k=1.2 齿宽系数 ：由表 8-14取 =1.1dd 许用接触应力 ：由表 8-9得4lim1122350350689HBSMPa 第 12 页 共 35 页 由表 8-10得 所以min1HSli1nlim2586390HMPaS 由于 ，因此取小值 代入21H2H 常数系数 Z：对斜齿轮 Z=3.11 ，在 为齿轮材料弹性系数，其值查表 8-13EZ 可得： =189EMPa Z=590 齿数比 =3 模数： 176.2.81dnmZ 取标准值 3mm 中心距 12()3()62Ma 对中心距圆整，取 a=162mm11227834.9.1dnZmb 圆整取 285,0b (c)校合弯曲疲劳强度 用式（8-43）校核： 1FFSnKTYdm 许用弯曲应力 ，由表 8-9得：lim11320.45320.45362.F aHBSMPli8787194 查表 8-10得， ，所以minF ，li1n6.42.1F PaSli2m3 当量齿数 由 ， ，确定齿轮的当量齿数，即：VZ17281Z1278vZ 复合齿形系数 ：查图 8-47得 =4.1 =3.95FSYFSY2FS 第 13 页 共 35 页 常数系数 Y：对直齿轮 Y=21 122 21cos.4683.174.91.890.5FFS FnSKT MPadbmMPaFY ， ， ，17Z283n16m 分度圆直径： 178ndZt 22324 齿顶高： 1aanh 齿根高 2()1.5.7ffc 齿全高 136af m 齿顶圆直径 182dh2249aa 18cos076.533B 齿根圆直径 1182.753.ffdhm242ff 中心距 121()(81)() 6nmZa (d)齿轮结构外形 齿轮的齿顶圆直径 却 e超过了 2.5m，则做成实心轮如下图 1.5所示；1zad20 齿轮的齿顶圆直径 ，应用腹板式结构，如下图 1.6所示。2 5 图 1.5 图 1.6 2.3.4 轴的设计与计算 1.高速轴的设计 第 14 页 共 35 页 n=832.386r/min，P=9.4368kw， =2mm，Z=25，b=55mmnm (a)选择轴的材料 减速器功率不大，又无特殊要求，故选用最常用的 45钢并作正火处理，由表 10-1查得 =610Mpa。B (b)按转矩估算轴的最小直径 应用式（10-2）估算，由表 10-3 取 A=107118（因轴上受较大弯矩）故339.468(107)(2.046.51)PdA mn 取 d=30mm (c)轴的结构设计 根据轴的结构要求，轴的结构草图 1.7设计如下： 轴段 装带轮，孔径 30mm，长为 35mm，取 =30mm， =40mm1d1l 高速轴外形图 2.7 轴段齿轮两侧对称安装一对轴承，选择 6006，宽度为 18mm，取 =40mm。左端2d 轴承用套筒定位，根据轴承对安装尺寸的要求，轴肩高度取 3.5mm该轴段的长度 的确定如下：齿轮两侧端面润滑油隔绝，应设挡油环，为此取轴承端面至箱体3l 内壁的距离为 10mm，故挡油环的总宽度为 5mm，综合考虑取 =72mm。2l 轴段取 =45mm，该段长度应小于齿轮毂宽度，取 =95mm3d 3l 轴段取 =50mm， =65mm44l 轴段取 = =40mm，为使齿轮相对壳体对称分布，基于和轴段同样的考虑，52 取 =54mm1l 2.中间轴的设计与计算 n=203.02r/min，P=9.0622kw，T=427.697N m 轴上齿轮的参数： =2 Z=88 b=55mmnm =3 Z=27 b=90mm (a)选择轴的材料 减速器的功率不大，又无特殊要求，故选用最长用的 45钢并作正火处理，由 表 10-1得知 =610MPaB 第 15 页 共 35 页 (b)按转矩计算轴的最小直径 应用式（10-2）估算，由表 10-3 取 A=107118 于是339.062(178)7.41.86PdAmn 考虑到键槽对轴强度的影响，取 d=40mm (c)轴的结构设计 根据轴的结构设计要求，轴的结构设计草图 1.8如下： 中间轴外形图 1.8 轴段齿轮两侧对称安装一对轴承，选择 6206，宽度为 6mm，取 =40mm。该轴1d 段的长度 确定如下：齿轮两侧端面至箱体内壁的距离取 10mm。轴承采用脂润滑1l 为使轴承和箱体内润滑隔绝，应设挡油环，为此取轴承端面至箱体内壁的距离为 10mm，故挡油环的总宽度为 20mm。综合考虑取 =50mm。1l 轴段考虑设置装配轴肩，取 =45mm，该段长度应小于齿轮轮毂宽度，取2d =78mm2l 轴段 =58mm =9mm3d3l 轴段 =45mm =58mm44 轴段 = =40mm，基于和轴段同样的考虑，取 =65mm51 5l 3.低速轴的设计与计算 n=72.507r/min P=8.7024kw 轴上齿轮参数： =3mm = Z=81 b=90mmnm15.94o (a)选择轴的材料 减速器的功率不大，又无特殊要求，故选用最常用的 45钢并正火处理，由式 10-1查表得 =610PmaB (b)按转矩计算轴的最小直径 应用式（10-2）估算，由表 10-3取 A=107118，于是得338.7024(10)5.8.21PdAmn 第 16 页 共 35 页 考虑到键槽对轴强度的影响和联轴器标准，取 d56mm (c)轴的结构设计 根据轴的结构设计要求，轴的结构草图设计如下图 低速轴外形图 1.9 轴段：轴的输出端用 HL4尼龙柱销联轴器，孔径 40mm，孔长 90mm。 取 =40mm， =84mm。1d1l 轴段：取轴肩高 25mm，作定位用，故 =61mm，该尺寸还应满足密封件的直径2d 系列要求。 =42.5mm2l 轴段 =65mm，齿轮两侧装一对轴承，选择 6210，宽度为 20mm， =45mm.3d 3l 轴段 =80mm =85mm44l 轴段 =86mm =12.5mm55 轴段 =76mm =76mm6d6l 轴段 =65mm =60mm77 (d)按弯曲和扭转复合强度对轴进行强度计算如图 1.10 图 1.10 第 17 页 共 35 页 ， 74BClm14CDlm 齿轮的受力计算 668.7029.509.51465.7PT Nmn31.cos.4nod122957tF090.34.58scs15.onrtgtg27qt tN 水平支反力： 5.7290834.8169.5qrCDHBdFlR34.6.7DrHB 水平弯矩： 179.52891.5HCBCMRl Nm21 072.6. 4809.6qFd Nm 垂直面支反力： 907.543.2tVBCR 垂直弯矩： .625.1VCBMl Nm 合成弯矩： .22211789.3.4361.5HCV m24065908N 扭矩： 65.TNm 当量弯矩：根据 ，查表 10-4得：BMPa15bMPa 由于转矩有变化，按脉动考虑，取 a=0.60.61425.76823.a2()4156873.450.3ecMaT Nm3350.e Pawd 第 18 页 共 35 页 校合结果： 剖面 C的强度满足要求15ecbMPa 2.3.5 箱体尺寸的计算 机座壁厚： ，取0.23.01637.910m 机盖壁厚： ，取1(85)8.18 机座凸缘厚度： .bm 机盖凸缘厚度： 1.2 机座底凸缘厚度： 2505 地脚螺栓 直径： ，取dfM.3617.6fa20fdm 地脚螺栓数量：n=4(a 250) 轴承旁螺栓 直径：， 取1d10.5.15df 16 机盖与机座联结螺栓 直径：， ，取2d2(0.6)2df2d 机盖与机座联结螺栓的间距： l 轴承与端盖螺栓 的直径： ，取3dM3(.45)8f30m 窥视孔盖螺栓 直径 ，取 ：440.6d47d 定位销直径： ，取2(.78)(7.)12.96 螺栓 ， ， ，至外机壁距离 ，螺栓 ， ， 至凸缘边距离：df12dCdfM12d 表 1-3 螺栓 (0)f 1()2()1C 26 22 182 24 16 14 轴承旁的凸台半径 12R 凸台高度 h=120mm 外机壁与轴承座端面的距离 ，取12(510)216(50)438lCm145l 大齿轮齿顶圆与内机壁的距离： ，取11m 齿轮端面与内机壁的距离： 取 mm2802 机盖劲板厚度： ，取110.5.6.m17 机座劲板厚度： ，取59m 轴承锻盖外径： 取23(.)0(.)015Dd20D 轴承旁联结乱选距离： S 已知： ，使用寿命不低于34.58,9.78,65,72./inraFNnr 第 19 页 共 35 页 20000h，传动有轻微冲击，工作温度不高于 10 根据工作条件，传动有轻微冲击，查表 11-8得 ，温度不超过 ，由表 11-7.9pf10 得 1.0tf ，转速较低，所以选深沟球轴承 6306系列，查手册可知：raF027.,5.2rCKN 根据 ，查表 11-6得 e=0.26098174ar ，1534r e 由表 11-6通过查值得 X=0.56，Y=1.71， 故： 00.5634.8172590.863.4LraPXFY N ， 6 619.phtfnc 由于 ，故 6306满足要求。r 第 20 页 共 35 页 3 基于 VB软件开发 3.1 软件 VB 简介 Basic 是“Beginners All purpose Symbolic Instruction Code”，翻译成中文就是“初 学者通用符号指令代码” 。 因为其具有相对简单的语法规则，又具有很强的实用性， 一直都被看做程序设计入门的首选语言。它拥有面向对象的应用开发环境，在继承 Basic 语言简单、易学优点的基础上，增强了可视化、分布式数据库和 Interenet 编程功 能，是一种更衣掌握又实用的应用开发工具。较之于其他语言，Visual Basic 具有两大 优势：一是 Visual Basic 的应用具有广泛的市场基础和前景，二是面向对象的开发环境， 使得学习难度相对降低。 Visual Basic 自 1991 年诞生以来，用户只需轻松地移动鼠标，选择菜单中的命令， 通过简单地单击或双击动作，即可完成操作。这种图形化的操作环境得到了广大用户 的认可，Visual Basic 的出现也大大降低了软件开发的门槛，只要具有初步的程序设计 基础，熟悉掌握 Windows 操作系统，就能够很快掌握这门开发语言。此外，Visual Basic 的功能非常强大，几乎没有什么是 Visual Basic 不能实现的。无论是应用程序， 还是数据库程序，只要能想到 ide 基本上都可以通过 Visual Basic 进行开发，因此也使 得 Visual Basic 具有非常广泛的市场基础。 20 世纪 70 年代末，Microsoft 在当时的 PC 机上开发出了第一代 Basic 语言，在当 时这种语言还是非常流行的编程工具，许多计算机初学者就是使用它来编制各种各样 小程序的。20 世纪 90 年代初，随着 DOS 操作平台的淡出， Windows 操作平台的逐渐 流行，PC 机的操作方式开始由命令方式向图形用户界面（GUI）方式转变。Visual Basic 与传统的语言相比，在交互性、即时性和易操作性等方面都有很大程度的突破， 下面主要从三个方面来介绍他的特色。 3.2 减速器设计软件开发过程 方法：启动“Microsoft Visual Basic 6.0”，系统会自动弹出“新建工程”对 话框，。在对话框中选择“新建”选项中创建的工程类型，此次毕业设计工程选择的 类型为“标准 EXE”，单击“打开”按钮，系统会自动生成新的工程和窗体，如图 3- 1。 第 21 页 共 35 页 图 3.1 密码设计 代码： Private Sub Command1_Click() If Form1.Text1.Text = “666666“ Then frmjsqdesign.Show Form1.Hide Else MsgBox “密码错误！请重新输入！“ End If End Sub 主界面设计： 图 3.2 主界面 第 22 页 共 35 页 受力设计代码： mn = Val(frmkzzcl.Text7.Text) 模数 t1 = 9550 * p1 / n1 t1 = 1000 * t1 btmd = Val(frmkzzcl.Text8.Text) 参考点 m 的螺旋角，度 btm = btmd * pi / 180 第 23 页 共 35 页 ctd = Val(frmkzzcl.Text3.Text) 轴交角，度 ct = ctd * pi / 180 If ctd 90 Then delt2 = Atn(Sin(pi - ct) / (1 / u - Cos(pi - ct) dm1 = mn * z1 / Cos(btm) dm2 = mn * z2 / Cos(btm) Fmt = 2 * t1 / dm1 圆周力，N If frmjsqdesign.optzx1.Item(0).Value = True Then If frmjsqdesign.cmbxx1.Text = “右旋“ Then Fmr2 = Fmt * (Tan(an) * Cos(delt2) / Cos(btm) + Tan(btm) * Sin(delt2) 齿轮 2 径向力 Fmx2 = Fmt * (Tan(an) * Sin(delt2) / Cos(btm) - Tan(btm) * Cos(delt2) 齿轮 2 轴向力 ElseIf frmjsqdesign.cmbxx1.Text = “左旋“ Then Fmr2 = Fmt * (Tan(an) * Cos(delt2) / Cos(btm) - Tan(btm) * Sin(delt2) 齿轮 2 径向力 Fmx2 = Fmt * (Tan(an) * Sin(delt2) / Cos(btm) + Tan(btm) * Cos(delt2) 齿轮 2 轴向力 End If ElseIf frmjsqdesign.optzx2.Item(1).Value = True Then If frmjsqdesign.cmbxx1.Text = “右旋“ Then Fmr2 = Fmt * (Tan(an) * Cos(delt2) / Cos(btm) - Tan(btm) * Sin(delt2) 齿轮 2 径向力 Fmx2 = Fmt * (Tan(an) * Sin(delt2) / Cos(btm) + Tan(btm) * Cos(delt2) 齿轮 2 轴向力 ElseIf frmjsqdesign.cmbxx1.Text = “左旋“ Then Fmr2 = Fmt * (Tan(an) * Cos(delt2) / Cos(btm) + Tan(btm) * Sin(delt2) 齿轮 2 径向力 Fmx2 = Fmt * (Tan(an) * Sin(delt2) / Cos(btm) - Tan(btm) * Cos(delt2) 齿轮 2 轴向力 End If End If fr2 = Fmr2 Dim aa As Integer, bb As Integer If frmjsqdesign.optzx1.Item(0).Value = True Then aa = 1 ElseIf frmjsqdesign.optzx2.Item(1).Value = True Then aa = -1 If frmjsqdesign.txtndd.Text = “ Then MsgBox “计算 nd“ frmDz.Hide Else Form12.txtn.Text = frmjsqdesign.txtndd.Text 校核计算用 frmDz.Show End If Form12.labz.Caption = “D“ 计算支反力 Dim r1 As Single, r2 As Single, r3 As Single, r4 As Single, ft1 As Single, ft2 As Single, ft3 As Single, ft4 As Single, fr1 As Single, _ fr2 As Single, fr3 As Single, fr4 As Single, fa1 As Single, fa2 As Single, fa3 As Single, fa4 As Single, T3 As Single, T4 As Single, _ a As Single, b As Single, c As Single, d As Single, f As Single, rv1 As Single, rv2 As Single, rh1 As Single, rh2 As Single Cls pi = 3.1415926 mn = Val(frmyzcl2.Text4.Text) 法面模数 z1 = Val(frmkzzcl.Text9.Text) 齿数 z2 = Val(frmkzzcl.Text10.Text) 齿数 u = z2 / z1 z3 = Val(frmyzcl.Text1.Text) z4 = Val(frmyzcl.Text2.Text) 第 24 页 共 35 页 u34 = z4 / z3 z5 = Val(frmyzcl2.Text1.Text) z6 = Val(frmyzcl2.Text2.Text) u56 = z6 / z5 btd = Val(frmyzcl2.Text13.Text) 螺旋角，度 an = 20 * pi / 180 p1 = 0.98 * 0.98 * Val(frmjsqdesign.txtpa.Text) 小齿轮功率 KW n1 = Val(frmjsqdesign.txtna.Text) 小齿轮转速 rpm nc = n1 / u / u34 t1 = 9550 * p1 / nc t1 = 1000 * t1 bt = btd * pi / 180 d1 = mn * z5 / Cos(bt) 分度圆直径 d2 = mn * z6 / Cos(bt) If frmjsqdesign.optzx1.Item(0).Value = True Then ft = -2 * t1 / d1 Fr = -2 * t1 / d1 * Tan(an) / Cos(bt) ElseIf frmjsqdesign.optzx2.Item(1).Value = True Then 圆周力 N ft = 2 * t1 / d1 Fr = 2 * t1 / d1 * Tan(an) / Cos(bt) End If If frmjsqdesign.pic62.Item(1).Visible = True And frmjsqdesign.pic62.Item(0).Visible = False Then Fx = ft * Tan(bt) 轴向力 N ElseIf frmjsqdesign.pic62.Item(0).Visible = True And frmjsqdesign.pic62.Item(1).Visible = False Then 图 3.3 第一级齿轮设计 第 25 页 共 35 页 图 3.4 第二级齿轮设计 图 3.5 轴的设计 第 26 页 共 35 页 图 3.6 轴校核 轴设计程序： Dim mv(9) As Single, mh(9) As Single, wm(9) As Single, nt(9) As Single pi = 3.1415926 mn = Val(frmyzcl2.Text4.Text) 法面模数 z1 = Val(frmkzzcl.Text9.Text) 齿数 z2 = Val(frmkzzcl.T