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基于SolidWorks的双极三轴圆柱齿轮减速器设计正文.doc
JXSW01-027@基于SolidWorks的双极三轴圆柱齿轮减速器设计
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JXSW01-027@基于SolidWorks的双极三轴圆柱齿轮减速器设计,机械毕业设计全套
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目 录 1 绪论 . 1 1.1 圆柱齿轮减速器国内外研究现状 . 1 1.2 实体造型软件的选择 . 2 1.3 本文研究的主要内容 . 4 2 减速器的参数设计 . 4 2.1 传动简图说明 . 4 2.2 设计原始数据 . 5 2.3 机构传动比分配及电机的选择 . 5 2.6 滚动轴承的选择 . 11 2.7 轴的尺寸设计 . 11 2.7.1 轴 1 的设计 . 11 2.7.2 轴 2 的设计 . 11 2.7.3 轴 3 的设计 . 11 2.7.4 各轴的结构简图 . 11 2.8 连接键的选择 . 12 2.8.1 连接联轴器 2和轴 1的键 . 12 2.8.2 连接轴 2和齿轮 2的键的选择 . 12 2.8.3 连接轴 2和齿轮 3的键的选择 . 12 2.8.4 连接轴 3和齿轮 4的键的选择 . 12 2.8.5 连接联轴器 4与轴 3的键的选择 . 12 3 构件参数校核 . 12 3.1 校核轴承的使用寿命 . 12 3.3 校核键的强度 . 15 4 润滑与密封 . 15 5 减速器附件的选择及结构简图 . 16 5.1 窥视孔及窥视孔盖 . 16 5.2 放油孔及放油螺塞 M18. 17 5.3:油标 M16. 17 5.4 通气孔 M12. 17 5.5 起盖用螺钉 . 18 5.6 定位销 M10. 18 5.7 凸缘式轴承端盖 . 18 5.8 减速器装配过程 . 19 6 结束语 . 19 致谢 . 20 参考文献 . 21 nts 1 1 绪论 1.1 圆柱齿轮减速器国内外研究现状 50年代初期，减速器制造仅是按得到的样机及资料仿制，品种少、结构简单，未形成系列。沈阳变压器厂在 1953年翻译了苏联图纸，建立起仿苏的产品系列并开始试制，并于 1956年试制成功仿苏 220kY油浸绝缘电压减速器， 1958年试制成功仿苏 220kY 油浸绝缘电流减速器。此，中国已可以制造 0 5kV 220kV各种规格的电流减速 器和电压减速器并形成了系列。 958年后开始在仿制产品的基础上自行设计。沈阳变压器厂、华通开关厂试制成功 l0kV环氧树脂浇注电流减速器，取代了仿苏产品。同时对油浸绝缘减速器进行了改型设计，形成了新的减速器系列。 0年代后，沈阳变压器研究所先后组织了多次全国统一设计，完成了 0 5kV干式电流、电压减速器， l0V浇注绝缘电流、电压减速器， 35kV油浸绝 缘电流、电压减速器， 110kV油浸绝缘电流、电压减速器新系列的设计、试制，提高了产品的技术性能，使产品更符合中国国内市场的需要。 1970年后，我国减速器的整体技术水 平有了更大的提高，品种日益增加。沈阳变压器厂先后又试制成功 330kV 和 500kV油纸绝缘电流减速器。西安电力电容器厂也试制成功500kV电容式电压减速器。 各减速器制造厂也不断对产品进行改进和完善，我国已具有当时国际上减速器行业最高电压等级的产品制造能力。 减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。 减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行（国）标的减速器有 40 余种。减速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分；减速器的品种是根据使用的需要而设计的不同结构的减速器；减速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。 圆柱 齿轮减速器在 各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。 减速器制造方面，国内目前生产 厂家数目众多，如对各种类型的圆柱齿轮机圆锥 圆柱齿轮或者齿轮 蜗杆减速机系列产品 .在各类专用传动装置的开发机制造方面，国内近几年取得的明显的进展，如重庆齿轮箱有限责任公司生产的 MDH28 型磨机边缘驱动传动装置，其最大功率已达 7000KW，传动转矩达nts 2 5000KN.m，总重 46 吨，生产的 1700 热连轧主传动齿轮箱子的最大模数为 30，重量达 180 吨。由杭州前进齿轮箱有限公司生产的 gwc70/76 型 1.2 万吨及装箱船用齿轮箱，传动功率已达 6250KW。由南京高精齿轮股份有限公司及重庆齿轮箱有限公司生产的里磨系列 齿轮箱最大功率已达 3800KW，由西安重型机械研究所、洛阳重重齿轮箱有限公司、荆州巨鲸传动机械有限公司等开发制造的重载行星齿轮箱系列产品在矿山、冶金、建材、煤炭及水电等行业也都得到了广泛应用，其中西安重型机械研究所开发的水泥行业辊压机悬挂系列行星齿轮箱的输入功率已达 1250KW，用于铝造轧机的行星齿轮箱有司责任公司、杭州前进出论箱有限公司、西安重型机械研究所开发的风力发电增速箱系列产品也逐步取代进口产品，广泛应用于国内风电行业。 国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势 ，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。最近报导，日本住友重工研制的 FA型高精度减速器，美国 Alan-Newton公司研制的 X-Y式减速器，在传动原理和结构上与本项目类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多 种结构形式和多种功率型号的产品。目前，超小型的减速器的研究成果尚不明显。在医疗、生物工程、机器人等领域中，微型发动机已基本研制成功，美国和荷兰近期研制的分子发动机的尺寸在纳米级范围，如能辅以纳米级的减速器，则应用前景远大。 减速器业涉及的产品类别包括了各类齿轮减速机、行星齿轮减速机及蜗杆减速机，也包括了各种专用传动装置，如增速装置、条素装置、以及包括柔性传动装置在内的各类复合传动装置等，产品服务领域涉及冶金、有色、煤炭、建材、船舶、水利、电力、工程机械及石化等行业。其作为传动机械行业里的一个重要的分支，在机械 制造领域中扮演着越来越重要的角色。近几年，随着中国产业经济的迅猛发展，减速器业在国内也取得了日新月异的进步。 1.2 实体造型软件的选择 功能强大、易学易用和技术创新是 SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维 CAD 解决方案。 SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。 SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方nts 3 便、易学易用。 在目前市场上所见到的三维 CAD 解决方案中，设计过程最简便、最 方便的莫过于 SolidWorks 了。就像 美国著名咨询公司 Daratech所评论的那样：“在基于 Windows 平台的三维 CAD 软件中， SolidWorks 是最著名的品牌，是市场快速增长的领导者。”在无与伦比的设计功能和易学易用的操作，使用 SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。 强大的绘图自动化强化性能使得设计师能够以前所未有的速度从大型装配件创造产品级的工程图。新的轻化制图工具使得用户无需加载每一个部件到内存就能创建装配图。只需拖拽并释放一个装配件 到工程图中，用户就能够在 10 秒钟左右生成包括 10,000 个组件的装配件 2D 图。许多系统不能创建这样一个大型装配视图。 SolidWorks 2005 还使得设计工程师第一次能够为零件种类多、数量庞大和配置复杂的多个项目生成一个单一的材料清单，这是加速设计到生产的一个关键环节。其他重要的新的制图自动化包括自动序号标注、孔汇总表和修订跟踪表。省时、提高生产力这样的特性使得产品看起来更好，性能更佳，在市场上也更受欢迎。没有任何其他软件能够与 SolidWorks的性能相媲美， SolidWorks 能够比与之竞争的 2D 产品快 10 倍地生成工程图注释 也是吸引 2D 软件用户迁移到 3D 软件的一个重要原因。 SolidWorks 可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的技术，用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。镜像部件是SolidWorks 技术的巨大突破。镜像部件能产生基于已有零部件（包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的零件）的新的零部件。 SolidWorks 用捕捉配合的智 能化装配技术，来加快装配体的总体装配。智能化装配技术能够自动地捕捉并定义装配关系 .olidWorks 提供了生成完整的、车间认可的详细工程图的工具。工程图是全相关的，当你修改图纸时，三维模型、各个视图、装配体都会自动更新。从三维模型中自动产生工程图，包括视图、尺寸和标注。增强了的详图操作和剖视图，包括生成剖中剖视图、部件的图层支持、熟悉的二维草图功能、以及详图中的属性管理员。使用 RapidDraft 技术，可以将工程图与三维零件和装配体脱离，进行单独操作，以加快工程图的操作，但保持与三维零件和装配体的全相关。 用交替位置显示视图能够方便地显示零部件的不同的位置，以便了解运动的顺序。交替位置显示视图是专门为具有运动关系的装配体而设计的nts 4 独特的工程图功能。 SolidWorks 提供了无与伦比的、基于特征的实体建模功能。通过拉伸、旋转、薄壁 特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。通过对特征和草图的动态修改，用拖拽的方式实现实时的设计修改。三维草图功能为扫描、放样生成三维草图路径，或为管道、电缆、线和管线生成路径。通过带控制线的扫描、放样、填充以及拖动可控制的相切操作产生复杂的曲面。可以直观地对曲面进行 修剪、延伸、倒角和缝合等曲面的操作。 最新版本的 SolidWorks 2009 提供了一种快速预览三维轻量化模型的技术，使得大装配模型的显示速度进一步提高。同时，支持在设计界面下的真三维显示效果，达到了以往专门的三维渲染软件的显示效果。方便地编辑大装配件。可以便捷地从大装配件中选取一部分零部件进行显示、编辑，进行运动仿真 。 强 化了 SWIFT 技术。在 SolidWorks 2007 已经推出的Sketch Expert、 Mate Expert 和 Feature Expert 的基础上，又推出了 Corner Expert（在复杂的拓扑结构中自动生成合理的圆角）、 Tolerance Expert（合理分配公差）和 Large Assembly Expert（检查大装配是否正确），帮助客户更加简便地生产零件和装配结构。最大限度地减少客户的重复操作，使用户在使用过程中，更加专注于设计本身 。 SolidWorks 以往的版本中已经加入了 CosmosXpress，让工程师在设计过程中可以体验仿真分析的效果。而 SolidWorks2008 中将提供 Cosmos MotionXpress（运动仿真分析）、 Cosmos FloXpress 和 DFMXpress（可制造性的分析）等模块，使得工程师能够更好地进行设计验证 。 为了更好地满足设计要求， SolidWorks 作为最先进的实体造型软件成为设计的首选软件。 1.3 本文研究的主要内容 基于 SolidWorks 的双级三轴线圆柱齿轮减速器的设计就是根据原始的给定参数 ，如轴的转速，工作载荷等，设计计算减速器各个结构的尺寸。从而运用实体造型软件 SolidWorks 绘制出实体，检查减速器设计尺寸的合理性，并进行模拟运动仿真。 2 减速器的 参数 设计 2.1 传动简图说明 电机 1 通过联轴器 2 将动力传入减速器 3,减 速器输出轴通过联轴器 4 与开式齿轮 6 连接把动力传递到运输机的鼓轮 7 上 ,从而带动 传送带 5 工作 .(图示输送带紧边在上 ,向左前进 ) nts 5 图 1 1:电动机 2:联轴器 3:减速器 4:联轴器 5:带式运输机 6:开式齿轮 7:鼓 轮 2.2 设计原始数据 1 运输机鼓轮上的圆周力 10000N 2 运输机输送带速度 0.375m/s 3 运输机鼓轮直径 500m 4 运输带速度允许偏差为 5% 5 减速器的设计寿命为 5年 6 工作情况 :二班制 ,连续工作 2.3 机构 传动比分配 及电机的选择 设工作机构所需输 入功率为 w，已知卷筒的传动效率为 0.96 可知 :P w=F.V/1000.0.96=390625KW 查表可知 :联轴器的传动效率为 0.99,轴承的传动效率为 0.99,齿轮的传动效率为 0.92,双级齿轮减速器的传动效率为 0.95,则 : 工作机构的总效率 =0.99.0.99.0.99.0.99.0.92.0.95=0.8396 卷筒的工作转速 =60.1000.V/3.14.D D=500mm,V=0.375m/s 卷筒的工作转速 =143.3r/min 查表可知双级齿轮传动比 i 双 Fd1 可知轴承 1 被压紧 ,轴承 2 被放松 Fa1= Fae Fd2=2032N , Fa2=Fd2=713.2N 查表知轴承基本额定静载荷 C0=30500N Fa1/ C0=0.067, Fa2/ C0=0.023 利用线性插值法 : 0.067 介于 0.058 与 0.087 之间 ,二者分别对应的数值是 0.43 和 0.46 e1=(0.067 0.058)/(0.087 0.058) (0.46 0.43) 0.43=0.439 0.023 介于 0.015 和 0.029 之间 , 二者分别对应的数值是 0.38 和 0.40 e2=(0.023 0.015)/(0.029 0.015) (0.4 0.38) 0.38=0.391 Fd1=e1.Fr1=1481.2N ,Fd2=e2.Fr2=648.5N Fa1=Fae Fd2=1967.5N , Fa2=Fd2=648.5N Fa1/ C0=0.065 , Fa2/C0=0.021 二者相差不大 ,所以确定 e1=0.439, e2=0.391 Fa1=1967.5N , Fa2=648.5N , Fa1/Fr1=0.58e1 Fa2/Fr2=0.391=e2 0.065 介于 0.087 和 0.058 之间 ,二者对应的数值分别为 1.23 和 1.30 利用线性插值法得 : Y1=1.3 (0.065 0.
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