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二级
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太原
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二级圆锥圆柱齿轮减速器的设计与仿真（太原）,二级,圆锥,圆柱齿轮,减速器,设计,仿真,太原
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毕业设计二级圆锥圆柱齿轮减速器的设计与仿真125011338李佳琦机械工程系学生姓名： 学号： 系 部： 胡晋智机械设计制造及其自动化专 业： 指导教师： 二零一四年 六月诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日 二级圆锥圆柱齿轮减速器的设计与仿真摘 要：减速器是各类机械中广泛应用的机械，减速器的优劣直接影响着机械设备的传动性能。 减速器是原动机和工作机之间独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩以满足工作需求。 减速器的类别、品种很多，根据使用需要而设计及不同的减速器，本文设计的是二级圆锥圆柱齿轮减速器，根据减速器的原始数据，完成减速器组成部件（包括齿轮、轴、轴承、箱体等）的设计及校核，然后绘制出整个减速器的装配图，以及高速轴、低速轴和锥齿轮的零件图。之后对上箱体进行加工工艺的分析，了解箱体的加工过程，制定工艺路线，制作工艺卡片。最后通过计算出二级圆锥圆柱齿轮减速器的各项参数，利用Pro/E软件对减速器各构件建模，最后进行干涉分析、运动仿真，进行虚拟装配，最后对该模型进行运动学仿真分析，验证该结构的有效性和可行性。关键词:减速器,设计,Pro/E,工艺,建模,仿真 Secondary design and simulation of bevel cylindrical gear reducerSummary: reducer are widely used in all types of machinery and mechanical,gear reducer directly affect the transmission performance of machinery andequipment. Reducer is between the prime mover and work independent of closedtransmission device, used to reduce speed and increasing torque in order tomeet work demands.Reducer of category, and varieties many, according to using needs and design and the different of reducer, paper design of is II level cone cylindrical gear deceleration device, according to reducer of original data, completed reducer composition parts (including gear, and axis, and bearing, and box,) of design and the check, then draws out whole reducer of Assembly figure, and high-speed axis, and speed axis and cone gear of parts figure. Analysisto the processing box on after about case processing developed routes,making cards. Finally figuring out the secondary bevel cylindrical gear reducersparameters, modeling using Pro/e software for gearbox components,interference in the last analysis, simulation, virtual Assembly, andkinematics simulation analysis of the model to verify the effectiveness andfeasibility of the structure.Key words: reducer, design, Pro/E, technology, modeling, and simulation目 录1绪 论11.1 带传动11.2圆锥-圆柱齿轮传动减速器12结构设计32.1V带传动32.2减速器内部的传动零件33 设计计算过程及说明43.1选择电动机43.2传动装置的总传动比及其分配43.3计算传动装置的运动和动力装置参数43.4带传动设计53.4.1定v带型号和带轮直径53.4.2计算带长53.5齿轮传动设计63.6轴的设计113.7轴承的选择213.9减速器箱体的设计223.10减速器附件设计223.11密封与润滑234减速器箱体盖加工工艺244.1减速器箱盖的分析244.1.1减速器箱盖的工艺分析244.1.2确定毛坯的制造形式244.1.3箱体零件的结构工艺性244.2工艺规程设计254.2.1加工工艺过程254.2.2确定各表面加工方案254.2.3影响加工方法的因素254.2.4确定定位基准264.2.5工艺路线的拟订274.3机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定304.3.1毛坯要求304.3.2、毛坯的外廓尺寸314.3.3、主要平面加工的工序尺寸及加工余量314.3.4、加工的工序尺寸及加工余量314.4确定切削用量及基本工时324.4.1工序5粗铣上窥视孔面324.4.2工序6粗铣结合面334.4.3工序7 磨分割面344.4.4工序8钻孔355减速器的仿真设计385.1轴的设计385.1.1高速轴385.1.2中间轴和低速轴395.2 轴承绘制405.3挡油环绘制415.4套筒、键绘制425.5锥齿轮的画法435.6直齿轮的零件体设计465.7.装配图49结 论53参考文献54致 谢55太原工业学院毕业设计 1绪 论 减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、圆柱齿轮传动所促成的独立不见，常用在动力机与工作机之间的传动装置，在目前的传递动力与运动的机构中，减速器的应用范围相当广泛，用，是一种不可或缺的机械传动装置.当前减速器普遍存在这体积过大、重量过大的或冲动比过大机械效率过低等问题，各国都在不断改进，寻求新的突破，降低其成本，提高其效率，扩大其应用范围，当今的减速器都是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率的方向发展。1.1 带传动 带传动是机械设备中应用较多的传动装置之一，主要有主动轮、从动轮和传动带组成。工作时靠带与带轮间的摩擦或啮合实现主、从动轮间运动和动力的传递。 带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振及过载打滑以保护其他零件的优点。1.2圆锥-圆柱齿轮传动减速器 YK系列圆锥-圆柱齿轮传动减速器适用的工作条件：环境温度为-4040度；输入轴转速不得大于1500r/min,齿轮啮合线速度不大于25m/s，电机启动转矩为减速器额定转矩的两倍。YK系列的特点：采用一级圆弧锥齿轮和一、二、三级圆柱齿轮组合，把锥齿轮作为高速级（四级减速器时作为第二级），以减小锥齿轮的尺寸；齿轮均采用优质合金钢渗碳淬火、精加工而成，圆柱齿轮精度达到GB/T10095中的6级，圆锥齿轮精度达到GB/T11365中的7级；中心距、公称传动比等主要参数均采用R20优先数系；结构上采用模块式设计方法，主要零件可以互换；除底座式实心输出轴的基本型外，还派生出输出轴为空心轴的有底座悬挂结构；有多中润滑、冷却、装配型式。所以有较大的覆盖面，可以满足较多工业部门的使用要求。减速器的选用原则：（1）按机械强度确定减速器的规格。减速器的额定功率P1N 是按载荷平稳、每天工作小于等于10h、每小时启动5次、允许启动转矩为工作转矩的两倍、单向运转、单对齿轮的接触强度安全系数为1、失效概率小于等于1%等条件算确定.当载荷性质不同，每天工作小时数不同时，应根据工作机载荷分类按各种系数进行修正.减速器双向运转时，需视情况将P1N乘上0.71.0的系数，当反向载荷大、换向频繁、选用的可靠度KR较低时取小值，反之取大值。功率按下式计算：P2m=P2KAKSKR ，其中P2 为工作功率； KA 为使用系数； KS 为启动系数； KR 为可靠系数。（2）热功率效核.减速器的许用热功率PG适用于环境温度20，每小时100%连续运转和功率利用律（指P2/P1N100%）为100%的情况，不符合上述情况时，应进行修正。（3）校核轴伸部位承受的径向载荷。 本文主要是带传动、减速器的设计以及上箱体的工艺设计和减速器的仿真设计。2结构设计2.1 V带传动 带传动设计时，应检查带轮的尺寸与其相关零部件尺寸是否协调。例如对于安装在减速器或电动机轴上的带轮外径应与减速器、电动机中心高相协调，避免与机座或其它零、部件发生碰撞。2.2减速器内部的传动零件 减速器外部传动件设计完成后，可进行减速器内部传动零件的设计计算。齿轮材料的选择应与齿坯尺寸及齿坯的制造方法协调。如齿坯直径较大需用铸造毛坯时，应选铸刚或铸铁材料。各级大、小齿轮应该可能减少材料品种。蜗轮材料的选者与相对滑动速度有关。因此，设计时可按初估的滑速度选择材料。在传动尺寸确定后，校核起滑动速度是否在初估值的范围内，检查所选材料是否合适。 传动件的尺寸和参数取值要正确、合理。齿轮和蜗轮的模数必须符合标准。圆柱齿轮和蜗杆传动的中心距应尽量圆整。对斜齿轮圆柱齿轮传动还可通过改变螺旋角的大小来进行调整。 根据设计计算结果，将传动零件的有关数据和尺寸整理列表，并画出其结构简图，以备在装配图设计和轴、轴承、键联结等校核计算时应用。 减速器的类型应该根据工作要求选定。联接电动机轴与减速器，由于轴的转速高，一般应选用具有缓冲、吸振作用的弹性联轴器，例如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器。减速器低速轴（输出轴）与工作机轴联接用的连周期，由于轴的转速较低，传递的转距较大，又因为减速器轴与工作机轴之间往往有较大的轴线偏移，因此常选用刚性可以移动联轴器，例如滚子链联轴器、齿式联轴器。对于中、小型减速器，其输出与工作机轴的轴线便宜不很大时，也可以选用弹性柱销联轴器这类弹性可移式联轴器。联轴器型号按计算转距进行选择。所选定的联轴器，起轴孔直径的范围应与被联接两轴的直径相适应。应注意减速器高速轴外伸段轴径与电动机的轴径不得相差很大，否则难以选择合适的联轴器。3 设计计算过程及说明3.1选择电动机(1)电动机类型和结构型式选择 Y系列笼型三相异步电动机,卧式闭型电电动机。(2)选择电动机容量工作机所需功率=7.98kw =80.7r/min电动机的输出功率=10.4kw=*.* =0.82*0.98*0.95*0.98*0.97*0.98*0.98*0.97*0.98*0.98*0.99*0.96=0.77确定电动机的额定功率Ped=Pd3.1.3选择电动机的转速同步转速 1500r/min。3.1.4确定电动机型号选择 Y160M-4 额定功率 11kw 转速 1460r/min3.2传动装置的总传动比及其分配i=20 带传动 i=2 圆锥 i= 2.5 圆柱 i= 43.3计算传动装置的运动和动力装置参数各轴转速: 电动机轴 =1460r/min 减速箱输入轴 =730 r/min 高速轴 =292 r/min 低速轴 =73 r/min各轴输入功率: =11kw =*0.95=10.45kw=*0.98*0.97*0.98=9.73KW=*0.98*0.97*0.98=9.07KW各轴转矩:T0=9550*/=72.0N*m T1=9550*/=205.0 N*m T2=9550*/=395.2 N*m T3=9550*/=1493.1 N*m3.4带传动设计3.4.1定v带型号和带轮直径直径工作情况系数 =1.1计算功率 =1.1*11=12.1kw选带型号 A型小带轮直径 =100mm大带轮直径 =(1-0.01)*100*3=297mm大带轮转速 = =722.7/min3.4.2计算带长求 = (+)/2 =198.5mm求 =(-)/2=98.5mm2(+)=a=0.7*(+)初取中心距 a=600mm带长 L=Dm+2*a+=1839.5基准长度 =2000mm求中心距和包角中心距 a= + =344.18+337.06=681.24120数求带根 v=3.14*/(60*1000)=7.64m/s传动比 i=/=2带根数 =1.32kw =0.95 =1.03 P=0.17kw z=/(+)*)=12.1/(1.32+0.17)*0.95*1.03)=8.3 取9根求轴上载荷张紧力 =500*/v*z(2.5-)/+qv*v=500*12.1/(7.64*9)*(2.5-0.95)/0.95+0.10*=149.3N轴上载荷 =2*sin(/2)=2*9*149.3*sin(162.6/2)=2656.5N3.5齿轮传动设计直齿锥齿: 轴交角=90 传递功率P=10.45kw 小齿轮转速=486.7r/m 传动比i=2.07载荷平稳,直齿为刨齿,小齿轮40Cr,调质处理,241HB286HB平均260HB,大齿轮用45号钢,217HB255HB 平均230HB齿面接触疲劳强度计算齿数和精度等级 取=24 =i*=48 选八级精度使用系数=1.0 动载荷系数=1.15齿间载荷分配系数 估计*Ft/b100N/mm cos=u/=2/=0.89 cos=1/=1/=0.44=/ cos=24/0.89=26.97=/ cos=48/0.44=109.1v=(1.88-3.2(1/(2*)+1/(2*)cos=1.85=0.85=1.4齿向载荷分布函数 =1.9载荷系数 =1*1.5*1.4*1.9=3.99转矩 =9.55*=9.55*10.45/486.7=20505N.mm弹性系数 =189.8节点区域系数 =2.5接触疲劳强度 =710Mpa=680Mpa接触最小安全系数=1.5接触寿命系数 =1.0许用接触应力 = */=710*/1.05=676Mpa = */=680*/1.05=648Mpa小轮大端分度圆直径 =0.3 =70mm验算圆周速度及Ka*Ft/b =(1-0.5R) =(1-0.5R)70=59.5mm =3.1459.5*486.7/60000=1.5m/s = b=*R=*d/(2*sin)=*/(2*=20.4mm*/b=1.0*689.2/20.4=33.8N/mm100N/mm确定传动尺寸大端模数 m=/=70/24=2.9mm实际大端分度圆直径d =m=3*24=84 =m=3*48=144b=*R=0.3*80.5=24.15mm齿根弯曲疲劳强度计算齿面系数 =2.72 =2.38应力修正系数 =1.66 =1.78重合度系数 =0.25+0.75/ =0.25+0.75/0.85=0.66齿间载荷分配系数 */b100N/mm =1/=1/0.66=1.56载荷系数 =1*1.15*1.56*1.9=3.4弯曲疲劳极限 =600MPa=570MPa弯曲最小安全系数 =1.25弯曲寿命系数 =1.0尺寸系数 =1.0许用弯曲应力 = lim/=600*1.0*1.0/1.25=480MPa =570*1.0*1.0/1.25=456MPa验算 =152=152*2.38*1.78/(2.72*1.66)=142.6MPa标准斜齿圆柱齿轮小齿轮用40Cr调质处理,硬度241HB286HB 平均260MPa大齿轮用45号钢,调质处理,硬度229HB286HB 平均241MPa初步计算转矩=9.55*9.73/235.1=39524N.mm齿数系数=1.0值 取=85初步计算的许用接触应力H1=0.96Hlim1=0.9*710=619MPa H2=0.9Hlim2=1.9*580=522MPa初步计算的小齿轮直径 =Ad=85*=48.1mm取 d1=50mm初步尺宽b=d*=1*50=50mm校核计算圆周速度 v=0.62m/s精度等级 选九级精度齿数z和模数m 初步齿数=19; =i*19=4*19=76和螺旋角 =/=50/19=2.63158 =2.5mm =arcos=arccos2.5/2.63158=18.2使用系数 =1.10动载系数 =1.5齿间载荷分配系数 =2*39524/50=1581N=1.1*1.581/50=34N/mm100N/mm=1.88-3.21/+1/cos=1.88-3.25*(1/19+1/76)cos18.2 =1.59=2.0=1.59+2.0=3.59= arctan=arctan=20.9cos =cos18.220cos/20.9cos=0.95齿向载荷分布系数 =A+B1+0.6*+c*b/1000=1.36 =* * =1.10*1.05*1.76*1.36=2.76弹性系数 =189.8节点区域系数 =2.5重合度系数 取螺旋角系数 =许用接触应力验算=189.8*2.38*0.97=647690MPa齿根弯曲疲劳强度验算齿行系数YFa = Y=2.72 Y=2.2应力修正系数 =1.56 =1.79重合度系数 =1.61 螺旋角系数 齿向载荷分配系数 =1.76 齿向载荷分布系数 b/h=50.(2.25*2.5)=8.9 =1.27载荷系数 K=*许用弯曲应力 验算 3.6轴的设计输入轴选用45钢调质 取 d=35mm计算齿轮受力 =84mm =(1-0.5 =689.2N 图3.1轴力图=tan=计算支反力水平面反力 =1102.7N =-413.5N垂直面反力 =-1235.7N =4115.5N 图3.2水平面受力图 图3.3垂直面受力图图3.4水平面弯矩图图3.5垂直弯矩图图3.6合成弯矩图图3.7转矩图许用应力许用应力值 应力校正系数 图3.8当量弯矩图轴径 高速轴轴材料选用45钢调质, 取 d=40mm计算螺旋角 齿轮直径 小轮 = 大轮小齿轮受力 转矩=9.55*圆周力 =2*/=2*39524/50=1581N 径向力图3.9小齿轮轴受力图水平反力 =1358.1N =912.1N垂直反力 =594.7N =103.3N图3.10水平受力图图3.11垂直受力图图3.12水平弯矩图图3.13垂直弯矩图图3.14合成弯矩图图3.15转矩图应力校正系数 画当量弯矩图 =50220N.mm校核轴径 =20.340mm低速轴 材料同前两轴 图3.16大齿轮受力图计算支反力 水平反力 =1185.8 =395.2N 垂直反力 =21.2N =584.6N图3.17垂直受力图图3.18水平弯矩图图3.19垂直弯矩图图3.20合成弯矩图图3.21转矩图图3.22当量弯矩 校核轴径 =26e /=0.3e查表 =0.4 =1.6 =1 =0当量动载荷 =*(*+*)=1.0*(0.4*1177.7+1.6*1228.4)=2436.5N=*(*+*)= 4297.0N轴承寿命 =同样,高速轴承和低速轴承分别用选用圆锥滚子轴承30210和30213。3.8键的选择 输入轴 L=20 (mm)高速轴 L=20低速轴 L=30T=3.9减速器箱体的设计 表3.1 减速器箱体名称 符号 尺寸关系 箱座壁厚 =0.025*a+38 箱盖壁厚 =0.02*a+38 箱体凸缘厚度 b=1.5=15;=1.5=15;=2.5=25加强肋厚度 , m=0.85=8.5; =0.85=8.5地脚螺栓直径 地脚螺栓数目 n 轴承旁连接螺栓直径 0.75箱盖,箱座连接螺栓直径 ;螺栓间L轴承盖螺钉直径数目 ,n =8 n=4轴承盖外径 =s(两连接螺栓间的距离)观察孔螺钉直径 轴承旁凸台高度和直径 h, h由结构决定, =箱体外壁至轴承座端面距离 +3.10减速器附件设计(1)窥视孔和视孔盖窥视孔应该在箱盖顶部,以便观察,应在凸台上以便加工。(2)通气器在箱盖顶部,要适合环境,其尺寸要与减速器大小相合适。(3)油面指示器应该设在油面比较稳定的地方,如低速轴附近。用圆形油标,有标尺的位置不能太高和太低,以免溢出油标尺孔座。(4)放油孔和螺塞放在油的最低处,平时用螺塞塞住,放油孔不能低于油池面,以免排油不净。(5)起吊装置吊环可按起重重量选择,箱盖安装吊环螺钉处设置凸台,以使吊环螺钉有足够的深度。(6)定位销用圆锥销作定位销,两定位销的距离越远越可靠,常设在箱体连接凸缘处的对角处,对称布置。直径d=0.8d2。(7)起盖螺钉装在箱盖连接凸缘上,其螺纹长度大于箱体凸缘厚度,直径可与连接螺钉相同。3.11密封与润滑轴承采用接触式密封。传动采用浸油润滑,尽量使各传动浸油深度相同。轴承润滑采用刮油润滑。4减速器箱体盖加工工艺4.1减速器箱盖的分析4.1.1减速器箱盖的工艺分析要加工孔的孔轴配合度为H7，其中轴的表面粗糙度为Ra小于2.5um,圆柱度为0.010mm ,同轴度为0.025mm。轴的表面粗糙度为Ra小于1.6um，圆柱度为0.008mm，同轴度为0.025mm，两轴孔的平行度为0.025mm。其它孔的表面粗糙度为Ra小于12.5um,锥销孔的表面粗糙度为Ra小1.6um。盖体上平面表面粗糙度为Ra小于12.5um,端面表面粗糙度为Ra小于3.2um，机盖机体的结合面的表面粗糙度为Ra小于1.6um，结合处的缝隙不大于0.05mm，未注明的倒角为245，表面粗糙度为Ra小于12.5um。4.1.2确定毛坯的制造形式箱体零件的毛坯通常采用铸铁件.因为灰铸铁具有较好的耐磨性,减震性以及良好的铸造性能和切削性能,价格也比较便宜。有时为了减轻重量,用有色金属合金铸造箱体毛坯(如航空发动机上的箱体等)。在单件小批生产中,为了缩短生产周期有时也采用焊接毛坯。 毛坯的铸造方法,取决于生产类型和毛坯尺寸。在单件小批生产中,多采用木模手工造型;在大批量生产中广泛采用金属模机器造型,毛坯的精度较高。箱体上大于3050mm的孔,一般都铸造出顶孔,以减少加工余量由于铸铁容易成形，由于铸铁容易成形，切削性能好，价格低廉，且抗振性和耐磨性也较好，因此，一般箱体零件的材料大都采用铸铁。4.1.3箱体零件的结构工艺性 箱体的结构形状比较复杂，加工的表面多，要求高，机械加工的工作量大，结构工艺性有以下几方面值得注意本箱盖加工的基本孔可分为通孔和阶梯孔两类，其中通孔加工工艺性最好，阶梯孔相对较差。 箱盖的内端面加工比较困难，结构上应尽可能使内端面的尺寸小于刀具需穿过之孔加工前的直径，当内端面的尺寸过大时，还需采用专用径向进给装置。为了减少加工中的换刀次数，箱盖上的紧固孔的尺寸规格应保持一致，本箱盖分别为直径M10和M12。4.2工艺规程设计4.2.1加工工艺过程 由以上分析可知，该箱盖零件的主要加工表面是平面和孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于箱盖来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以及各尺寸精度。4.2.2确定各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计减速器箱盖的加工工艺来说，应选择能够满足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，考虑到成本问题应选择价格较底的机床。4.2.3影响加工方法的因素（1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。（3）要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。（4）要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。（5）此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为IT6，表面粗糙度为Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车半精车淬火粗磨。注意各项因素，对于改善加工质量有很大的帮助。4.2.4确定定位基准 (1)粗基准的选择 选粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。选择加工余量要求均匀的重要表面为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经粗加工。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证箱盖在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从箱盖零件图分析可知，主要是选择加工箱盖底面的装夹定位面为其加工粗基准。 (2)精基准选择的原则基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。 自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证箱盖在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。 本次工艺设计所采用的加工粗基准为上箱体与下箱体的结合面，加工上箱体的下结合面，作为定位的粗基准。4.2.5工艺路线的拟订 对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。箱盖的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工相应面，后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。第一阶段主要完成平面，紧固孔和定位空的加工，为箱体的装合做准备；第二阶段为在装合好的箱体上加工轴承孔及其端面。（1）工序的合理组合 确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中原则工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在8090ml的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于200mg。（2）工序的集中与分散 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 工序集中的特点 工序数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。工序分散的特点 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备，简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术水平要求不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。（3）加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。 粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为Ra80100m。半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为Ra101.25m。精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为IT6IT7，表面粗糙度为Ra101.25m。 此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，要是情况而定，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。 按照此次工艺规程设计的要求，根据工序的集中与分散原则及其相应的特点，拟定的工艺加工路线、工艺规程设计见机械加工工艺过程卡和加工工序卡片4.3机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定4.3.1毛坯要求根据上述原始资料及加工工艺，采取铸造毛坯件，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯的尺寸如下：（1）毛坯的结构工艺要求：减速器箱盖为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求： 铸件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。 铸造圆角要适当，不得有尖角。 铸件结构要尽量简化，并要有和合理的起模斜度，以减少分型面、芯子、并便于起模。 加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。 铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。 （2）毛坯形状、尺寸确定的要求设计毛坯形状、尺寸还应考虑到： 各加工面的几何形状应尽量简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。 在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。4.3.2、毛坯的外廓尺寸 见图纸箱体零件毛坯图 考虑其加工外廓尺寸为434200142mm，表面粗糙度要求RZ为3.2um，根据机械加工工艺手册（以下简称工艺手册），表2.35及表2.36，按公差等级79级，取7级，加工余量等级取F级确定， 毛坯长：434+23.5=441mm 宽：200+23=206mm 高：142+22.5=147mm4.3.3、主要平面加工的工序尺寸及加工余量为了保证加工后工件的尺寸，在铣削工件表面时，工序5的铣削深度ap=2.5mm，工序6的铣削深度ap=2.45mm，留磨削余量0.05mm,工序8的磨削深度ap=0.05mm4.3.4、加工的工序尺寸及加工余量 （1）钻2-11mm孔 钻孔：10mm，2Z=10 mm，ap=5mm 扩孔：11mm，2Z=1mm，ap=0.5mm （2）钻6-13mm孔 钻孔：13mm，2Z=13 mm，ap=6.5mm （3）攻钻M10mm孔 钻孔：10mm，2Z=10 mm，ap=5mm 攻孔：M10mm4.4确定切削用量及基本工时4.4.1工序5粗铣上窥视孔面 （1）加工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：粗铣箱盖上顶面，保证顶面尺寸3 mm机床：卧式铣床X63刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数Z=20量具：卡板 （2）计算铣削用量已知毛坯被加工长度为125 mm，最大加工余量为Zmax=2.5mm,可一次铣削，切削深度ap=2.5mm确定进给量f：根据工艺手册），表2.475,确定fz=0.2mm/Z切削速度：参考有关手册，确定V=0.45m/s,即27m/min根据表2.486,取nw=37.5r/min,故实际切削速度为： V=dwnw/1000=26.5(m/min) 当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为： fm=fzznz=0.22037.5=150(mm/min) (5-2)切削时由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，则行程为l+l1+l2=125+3+2=130mm 故机动工时为：tm =130150=0.866min=52s辅助时间为：tf=0.15tm=0.1552=7.8s其他时间计算：6%（tb+tx) =6%(52+7.8)=3.58s故工序5的单件时间：tdj=tm+tf+tb+tx=52+7.8+3.58=63.4s 4.4.2工序6粗铣结合面（1）加工条件：工件材料：灰铸铁加工要求：精铣箱结合面，保证顶面尺寸3 mm机床：卧式铣床X63刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数Z=20量具：卡板（2）计算铣削用量 已知毛坯被加工长度为330 mm，最大加工余量为Zmax=2.5mm,留磨削量0.05mm，可一次铣削，切削深度ap=2.45mm确定进给量f：根据机械加工工艺手册（以下简称工艺手册），表2.475,确定fz=0.2mm/Z切削速度：参考有关手册，确定V=0.45m/s,即27m/min根据表2.486,取nw=37.5r/min;由公式（5-1）得故实际切削速度为：V=dwnw/1000=26.5(m/min)当nw=37.5r/min,工作台的每分钟进给量应为：fm=fzznz=0.22037.5=150(mm/min)切削时由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，则行程为l+l1+l2=330+3+2=335mm故机动工时为：tm =335150=2.23min=134s辅助时间为：tf=0.15tm=0.15134=20.1s其他时间计算：tb+tx=6%(134+20.1)=9.2s故工序6的单件时间：tdj=tm+tf+tb+tx=134+20.1+9.2=163.3s4.4.3工序7 磨分割面工件材料：灰铸铁加工要求：以底面及侧面定位，装夹工件，磨分割面，加工余量为0.05mm机床：平面磨床M7130刀具：砂轮量具：卡板（1）选择砂轮见工艺手册表4.82到表4.88，则结果为WA46KV6P35040127其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为46号，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为35040127（DBd）（2）切削用量的选择砂轮转速为N砂=1500r/min,V砂=27.5m/s轴向进给量fa=0.5B=20mm(双行程)工件速度Vw=10m/min径向进给量fr=0.015mm/双行程（3）切削工时根据工艺手册可知式中L加工长度，L=330mmb加工宽度，230mmZb单面加工余量，Zb=0.0 5mmK系数，1.10V工作台移动速度（m/min）fa工作台往返一次砂轮轴向进给量（mm）fr工作台往返一次砂轮径向进给量（mm）辅助时间为：tf=0.15tm=0.15162=24.3s其他时间计算：tb+tx=6%(162+24.3)=11.2s故工序7的单件时间：tdj=tm+tf+tb+tx=162+24.3+11.2=197.5s4.4.4工序8钻孔（1）钻2-11mm孔工件材料：灰铸铁加工要求：钻2个直径为11mm的孔机床：立式钻床Z535型刀具：采用10mm的麻花钻头走刀一次，扩孔钻11mm走刀一次10mm的麻花钻：f=0.25mm/r（工艺手册2.4-38)v=0.53m/s=31.8m/min（工艺手册2.4-41)ns=1000v/dw=405(r/min)按机床选取nw=400r/min,（按工艺手册3.1-36）所以实际切削速度11mm扩孔:f=0.57mm/r（工艺手册2.4-52）v=0.44m/s=26.4m/min（工艺手册2.4-53）ns=1000v/dw=336(r/min)按机床选取nw=400r/min,（按工艺手册3.1-36）所以实际切削速度由于是加工2个相同的孔，故总时间为T=2(t1+t2)=2(10.8+10.8)=86.4s辅助时间为：tf=0.15tm=0.1586.4=12.96s其他时间计算：tb+tx=6%(86.4+12.96)=5.96s故单件时间：tdj=tm+tf+tb+tx=86.4+12.96+5.96=105.3s（1）钻6-13mm孔工件材料：灰铸铁加工要求：钻4个直径为13mm的孔机床：立式钻床Z535型刀具：采用13mm的麻花钻头走刀一次，f=0.25mm/r v=0.44m/s=26.4m/minns=1000v/dw=336(r/min)按机床选取nw=400r/min,（按工艺手册3.1-36）所以实际切削速度由于是加工6个相同的孔，故总时间为T=6t=620.4=102.4 s辅助时间为：tf=0.15tm=0.1581.6=12.2s其他时间计算：tb+tx=6%(81.6+12.2)=5.6s故单件时间：tdj=tm+tf+tb+tx=81.6+12.2+5.6=99.5s（3）钻M10mm孔工件材料：灰铸铁加工要求：攻钻4个公制螺纹M10mm的孔机床：立式钻床Z535型刀具：10mm的麻花钻10丝锥钻M10的孔f=0.15mm/rv=0.61m/s=36.6m/minns=1000v/dw=466(r/min)按机床选取nw=400r/min,所以实际切削速度辅助时间为：tf=0.15tm=0.1590=13.5s其他时间计算：tb+tx=6%(90+13.5)=6.2s故单件时间：tdj=tm+tf+tb+tx=90+13.5+6.2=109.7s攻M10mm孔v=0.1m/s=6m/minns=238(r/min)按机床选取nw=195r/min,则实际切削速度V=4.9(m/min)故机动加工时间：l=19mm, l1=3mm,l2=3mm,t= (l+l1+l2)2/nf4=1.02(min)=61.2s辅助时间为：tf=0.15tm=0.1561.2=9.2s其他时间计算：tb+tx=6%(61.2+9.2)=4.2s故单件时间：tdj=tm+tf+tb+tx=61.2+9.2+4.2=74.6s故工序8的总时间：T=105.3+99.5+109.7+74.6=389.1s5减速器的仿真设计5.1轴的设计5.1.1高速轴Pro/E进行三维造型时，具有参数化设计的思想，大概画出实体的轮廓，然后标出所需要的尺寸，把尺寸参数化，进行一一修改，最终会指出的轮廓就是我们所需要的轮廓，这样可以大大提高制图的效率。以下所绘制的轮廓都是采用这种设计的思想进行设计的。在绘制实体轮廓时尽量选取视图平面为轮廓的边界，为创建实体图会带来很多方便。 （1）草图拉伸高速轴草图的绘制，如图5.1所示。 图5.1轴段（2）拉伸轴实体生成实体生成如图5.2 图5.2（3）进行圆角和倒角特征在创建好的实体上利用圆角和倒角特征进行圆角和倒角，轴的两个端面用倒角命令参数为1X1，阶梯面上选取圆角命令参数为0.5，倒角如图5.3，圆角如图5.4。 图5.3倒角特征 图5.4圆角特征（4）拉伸切除特征创建键槽键轮廓如图5.5所示。图5.5键轮廓 最后应用拉伸切除命令，切除生成键槽实体如图5.6所示，到此高速轴的实体特征就此完成。 图5.6高速轴的实体图5.1.2中间轴和低速轴中间轴和低速轴的画法和高速轴类似，也是在轮廓的基础上应用旋转特征、边倒角和圆角特征，生成实体，然后建立平面，在基准平面上画出键槽轮廓，应用拉伸切除命令形成键槽。中间轴如图5.7所示，低速轴图5.8所示。图5.7 中间轴图5.8 低速轴5.2 轴承绘制(1)内外圈绘制 内外圈轮廓绘制如图2-1所示，首先选择front面作为绘制平面，画一条中心线作为旋转实体的中心线，再绘制如图示的轴承内外圈轮廓，并标注相应的尺寸，如图5.9所示 旋转特征利用旋转特征创建轴承的内圈和外圈实体，如图5.10所示 图5.9 内外圈轮廓 图5.10旋转特征创建内外圈所得实体(2)切滚动槽 滚动槽轮廓绘制 选取front面为草绘平面，绘制几何中心线以确定其具体位置，再绘制出以滚动体为直径绘制圆，轮廓如图5.11所示。 图5.11滚动槽轮廓 图5.12 创建滚动槽 旋转切除特征利用旋转切除特征创建滚动槽，如图5.12所示。 （3）保持架绘制支撑架的目的就是控制滚珠的游动范围，不至于两个滚动体的游动而相碰，支撑架轮廓如图5.13所示。 图5.13 保持架轮廓 图5.14保持架实体 旋转特征生成保持架实体利用旋转特征生成支撑架的实体，如图5.14所示。 旋转切割保持架在front面绘制旋转切除的半圆，再利用旋转切除特征创建保持架上的孔，如图5.15所示，最后再利用镜像特征创建轴承上滚珠的空隙。 图5.15 保持架孔轮廓及旋转切除特征 图5.16 球轴承实体 绘制滚动体应用旋转实体命令。 阵列滚动体将滚动体于保持架的孔生成组之后，应用阵列命令，阵列滚动体。如图5.16所示5.3挡油环绘制（1）草图绘制根据CAD图，在草绘界面下绘制其大致外形，然后利用PRO/E的参数化命令将其尺寸调整如图5.17. 图5.17挡油环的草绘 图5.18 旋转所得挡油环（2）旋转生成实体 所绘制的草图以几何中心为旋转轴，形成旋转实体，如图5.18所示（3）进行圆角命令所得挡油环实体图，如图5.19所示 图5.19挡油环实体图5.4套筒、键绘制（1）套筒绘制套筒的画法和套杯类似，先是草图轮廓绘制如图5.20所示 图5.20 套筒草图 图5.21 旋转套筒草绘所得实体（2）旋转生成实体应用旋转实体命令生成实体。如图5.21进行倒角命令，所得套筒实体，如图5.22所示 图5.22 套筒实体（3）键的绘制 草图绘制先是画一个矩形，再参数化尺寸，最后用三面相切圆命令，画出键的端面轮廓，如图5.23 图5.23 键轮廓 图5.24 键的实体图 实体生成应用拉伸实体命令，形成实体。如图5.245.5锥齿轮的画法（1）设置参数其中M=3.75为锥齿轮模数 Z=23为小锥齿轮的齿数 Z_D=56 啮合齿轮的齿数 B=37 齿的宽度 HAX=1齿顶高系数 CX=0.25 顶隙系数 X =0变位系数 ALPHA=20压力角输入关系式如图5.25图5.25 关系式的输入（2）绘制基本图元选择front面为草绘平面，绘制下图所示图5.26绘制图元 画出大致形状，并且标出必要的尺寸，齿根园半径DB/2，基圆半径DB/2，分度圆半径D/2，齿顶圆半径DA/2，齿宽B，锥角DELTA55 添加关系添加分度圆，齿顶圆，基圆，齿根圆直径关系式，并进行校验 校验关系式 创建基准平面 以front面为法向，穿过草绘中的最左端的线创建基准平面DTM1 选择DTM1为草绘平面坐标系为参照，绘制四个同心圆和一条垂直于中心线的直线，同样再添加关系，确定出同心圆的尺寸如图5.27 图5.27 四个同心圆的绘制及其尺寸的添加（3）绘制锥齿轮大端的渐开线 输入渐开线方程r=DB/COS(DELTA)/2THETA=t*60x=r*cos(THETA)+r*sin(THETA)*THETA*pi/180-r*COS(4.815)+DB/COS(DELTA)/2y=r*sin(THETA)-r*cos(THETA)*THETA*pi/180-r*sin(4.815)z=0当渐开线方程输入后，渐开线就生成了，如图5.28图5.28 形成渐开线 镜像渐开线 绘制大端的齿形 在绘制齿形时，需要使用之前所绘制的圆为参照，选取使用命令，再进行修剪绘制出大端齿形轮廓，如图5.29所示。 绘制齿形以同样的方法绘制出小端的齿形 图5.29大端齿形轮廓 图5.30小端齿形轮廓 混合齿形截面同时选择草绘的两个齿形，单击插入，混合，伸出项，选取两个齿形为截面为混合的两个环。 阵列齿选择阵列伸出项，如图5.31所示 图5.31 形成锥齿轮的实体5.6直齿轮的零件体设计（1）设置参数新建零件-进入绘图界面。点击工具-参数，输入参数，如下所示：M=2.5为齿轮模数 Z=30为小齿轮的齿数 B=80 齿的宽度 HAX=1齿顶高系数 CX=0.25 顶隙系数 X =0变位系数 =20压力角 =0螺旋角点击确定，再点击工具-关系，输入计算公式，如图5.32所示：图5.32（2）草绘画出四个同心圆，分别标记d0=DF（齿根圆直径）, d1=DB（基圆直径）, d2=D（分度圆直径）, d3=DA（齿顶圆直径），如图5.33所示图5.33齿根圆 基圆 分度圆 齿顶圆草图的绘制（3）列出关系式输入关系式HA=(HAX+X)*M（齿顶高关系式），HF=(HAX+CX-X)*M（齿根高关系式），D=M*Z（分度圆直径关系式），DA=D+2*HA（齿顶圆直径关系式），DB=D*cos()（基园直径关系式），DF=D-2*HF（齿根圆直径关系式）创建渐开线曲线，选择笛卡尔坐标系，输入方程式：r=DB/2，=t*45，x=r*cos()+r*sin()*pi/180，y=r*sin()-r*cos()*pi/180,z=0.如图5.34所示： 图5.34 渐开线的绘制 图5.35镜像渐开线（4）镜像创建镜像平面、基准点和面，选择曲线和分度圆作为参照，获得基准点；选择基准点和基准轴作为参照，创建基准平面DTM1，然后以DTM1和基准轴作为基准，创建DTM2，设置DTM1和DTM2夹角为90/Z，最后
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