二级锥齿圆柱齿轮减速器毕业设计

浙江机电职业技术学院毕业设计说明书毕业设计说明书课题名称 二级圆柱-圆锥齿轮减速器逆向设计 系 别 机械工程系 专 业 计算机辅助设计与制造 班 级 CAD/M0832 姓 名 学 号 指导教师 善盈盈 起讫时间：2011 年2 月21日2011 年4 月15 日（共8周）二级圆柱-圆锥齿轮减速器逆向设计摘 要二级圆柱-圆锥齿轮减速器逆向设计与传统设计制造过程截然不同，他是按照我们现有的零件作为参照，然后按照他所给的尺寸，在参考与分析之后，以不同的方法，将零件，一个个用三围造型画出。进行从无到有的设计。此外，从概念设计出发到最终形成CAD模型的传统设计是一个确定的明晰过程，而通过对现有零件原形数字化后在形成CAD模型的逆向工程是一个推理，逼近的过程。减速器是一个机械系统，具有轴类零件、箱体类零件、齿轮类零件的等；具有较强的综合性。减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少数场合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。本文所做的主要工作有：在完成减速器的拆装后；然后进行测绘，并完成非标准的零件测绘，以及标准零件的标出其国标码。完成手工测绘草图，然后根据测绘图，完成相关零件的建模装配；并转换成零件图，完成尺寸公差、形位公差、材料和热处理的设计。关键词：拆装测绘；三维建模；减速器机构；虚拟装配第一章 绪论51.1引言51.2 概 述61.3分析减速器的结构71.5测绘8第二章 减速器的结构设计8第一节 减速器附件的建模9第二节 齿轮、轴和轴承组合142.1齿轮152.1.1斜齿轮152.1.2斜齿轮轴152.1.3小锥齿轮162.1.4大锥齿轮172.2轴182.3圆锥滚子轴承 30206和3020819第三节 上箱体19第四节 箱 座21第五节 装配图21第六节 减速器的附件零件图23第七节 公差配合和技术测量23第三章 小结25参考文献26致谢27第一章 绪论1.1引言减速器是常用的一种传动机构，已经标准化和规格化，但在设计中也可以根据各自的工作条件进行选择。逆向工程(Reverse Engineering)作为一项新的先进制造技术被提出是在上世纪八十年代末至九十年代初。当时首先由美国汽车龙头福特汽车公司倡导的汽车“2毫米工程”对传统的制造业提出了前所未有的挑战。它要求将质量控制从最终产品的检验和检测，提前到产品的开发设计阶段。减小开发风险，降低开发成本，加快产品成功开发的周期。九十年代初在世界范围内掀起了所谓“先进制造技术及设备”的研究、开发热潮。计算机高度发展的今天，三维立体的几何造型技术已被制造业广泛应用于工模具的设计、方案评审，自动化加工制造及管理维护等各方面。而往往我们都会遇到这样的难题，就是客户给你的只有一个实物样品或手扳模型，没有图纸CAD数据档案，工程人员没法得到准确的尺寸，制造模具就更为困难。用传统的雕刻方法，时间长而效果不佳，这时我们就需要采用各种测量手段及三维几何建模方法，将原有实物转化为计算机上的三维数字模型。这就是所谓逆向工程(Reverse Engineering)。 逆向工程包括快速反求、快速成型、快速模具以及多自由度数控加工等多个环节。其中作为快速反求的发展则是由传统的接触式测量向快速非接触式测量逐步发展，特别是承受着“光机电一体化”技术的发展，结合了计算机、图像处理，激光技术以及精密机械的三维激光扫描机逐渐成为了反求工程的主流。而三维激光扫描从形式上又是从点扫描测量向线扫描测量、场测量发展的，其中线扫描测量与点扫描同样基于“三角法测量原理”，同时借助于高精度，高分辨率的面阵CCD图像采集系统，从而使其具有了与点扫描形式类似的高测量精度以及可与场测量方式媲美的高效率。另外，采用步进电机带动旋转平台，可以获取被测物体的全轮廓数据信息，能真正做到了采用三维扫描方式获取物体三维形状信息。 我要做的毕业设计就是二级圆柱-圆锥齿轮减速器，从最初的零件设计到装配都由自己设计与查找资料，或与别人讨论之后找到更合理的方法。 1.2 概 述减速器的箱体是用中等强度的铸铁铸成，减速器箱体的外形目前比较倾向于形状简单和表面平整，箱体应具有足够的刚度，以免受载后变形过大而影响传动质量。箱体通常由箱座和箱盖两部分所组成，其剖分面则通过传动的轴线。为了卸盖容易，在剖分面处的一个凸缘上攻有螺纹孔，以便拧进螺钉时能将盖顶起来。联接箱座和箱盖的螺栓应合理布置，并注意留出扳手空间。在轴承附近的螺栓宜稍大些并尽量靠近轴承。为保证箱座和箱盖位置的准确性，在剖分面的凸缘上应设有23个圆锥定位销。在箱盖上备有为观察传动啮合情况用的视孔、为排出箱内热空气用的通气孔和为提取箱盖用的起重吊钩。在箱座上则常设有为提取整个减速器用的起重吊钩和为观察或测量油面高度用的油面指示器或测油孔。1.3分析减速器的结构 这次课程设计主要的采用逆向手段，也就是说反过来设计；所以测绘的方面很重要，如果测绘不仔细，尺寸不统一，在一些重要配合的地方会出现错误，例如在滚动轴承和轴的配合、穿透轴承盖等。其中在在拆装中拆开减速器和各轴系，分析减速器的结构，分析各零件的装配关系和作用，来保证尺寸精度。测量减速器中传动副的齿侧间隙及接接触斑点，测量和调整轴承的轴向间隙，了解减速器中各零件的形状，装配关系及功用。在减速器的拆装过程中，掌握拆装基本程序，即先拆的零件后装配，后拆的零件先装配，这个也很重要。绝大多数减速器的箱体是用中等强度的铸铁铸成，重型减速器用高强度铸铁或铸钢。少量生产时也可以用焊接箱体。铸造或焊接箱体都应进行时效或退火处理。大量生产小型减速器时有可能采用板材冲压箱体。减速器箱体的外形目前比较倾向于形状简单和表面平整。箱体应具有足够的刚度，以免受载后变形过大而影响传动质量。箱体通常由箱座和箱盖两部分所组成，其剖分面则通过传动的轴线。为了卸盖容易，在剖分面处的一个凸缘上攻有螺纹孔，以便拧进螺钉时能将盖顶起来。联接箱座和箱盖的螺栓应合理布置，并注意留出扳手空间。在轴承附近的螺栓宜稍大些并尽量靠近轴承。为保证箱座和箱盖位置的准确性，在剖分面的凸缘上应设有23个圆锥定位销。在箱盖上备有为观察传动啮合情况用的视孔、为排出箱内热空气用的通气孔和为提取箱盖用的起重吊钩。在箱座上则常设有为提取整个减速器用的起重吊钩和为观察或测量油面高度用的油面指示器或测油孔。关于箱体的壁厚、肋厚、凸缘厚、螺栓尺寸等均可根据经验公式计算，见有关图册。关于视孔、通气孔和通气器、起重吊钩、油面指示Oe等均可从有关的设计手册和图册中查出。在减速器中广泛采用滚动轴承。1.4拆卸拆卸过程中要记录拆卸零件的次序、名称，观察分析零件之间的装配位置和装配关系，全面详细地掌握二级减速器的总体构造和各个零件形状特征及其表面特征（加工面与非加工面，配合面与非配合面），拆卸和画装配图示意图。在拆卸过程中，进一步了解二级减速器，要记住装配位置，贴上零件的标签，编上顺序号码。画装配示意图时，对各零件的表达可以不受前后层次的限制（即当作透明体对待），一般用简单的图线画出零件的大致轮廓，国家标准规定了一些零部件的简图符号，尽可能使用。画完的示意图上的零件要编号，并记入名称、件数、材料及标准代号。首先拆下四周的螺栓，拔出定位销，分别拆下调整垫片、垫片、轴承盖；借助起盖螺钉打开箱盖，接着拆下穿透轴承盖、齿轮，滚动轴承、挡油环、轴等，按顺序排摆放为接下来测绘做准备；在拆卸完之后：要保护机件的配合表面，防止损伤。防止零件丢失，小件应装箱或用铁线串起来保管。在零件上挂好签，并编上与装配示意图上一致的号。1.5测绘(一) 讨论确定视图表达方案各零件草图的视图表达方案，装配图的视图表达方案.由于此减速器为二级,所以结构比较复杂,因而选择视图的方案也很为重要.不过减速的器的外形也是大同小异,主要是以俯视为主,在是头部分看去为主视图.(二) 测绘-绘制零件草图阶段这次的绘制草图是从难而易,首先是绘制了调整垫片,因为调整垫片的数量多，规格也是差不多,所以在绘制草图时很容易上手,随后的绘制轴承盖,因为轴承盖也的数量多规格一样,就分为两种穿透和不穿透;接着的挡油环,在绘制挡油环中，测绘碰到了很多问题,因为尺寸很小,在凹槽中难测量,所以挡油环测绘画草图存在着很多的问题,也是大概的一个测绘.在这个减速器总共有3根轴,其中两根轴很容易测绘画草图,另外一根就比较难,因为是有锥齿轮带着的,所以齿数,模数是要绘制清楚.绘制齿轮,大锥齿轮、斜齿轮、小锥齿轮。也和上面的一样，主要是测绘出一些中要参数，然后再可以绘制草图。最后的上箱体和下箱体的测绘画草图，主要数据多，在测绘中很重要的是尺寸的遗漏。因为尺寸的标注清楚对接下来的造型带来很大的麻烦，还有一些孔的定位，也是比较重要的。 第二章 减速器的结构设计使用的软件为Pro/ENGINEER Wildfire 4.0减速器三维建模如下： 第一节 减速器附件的建模减速器的附件有窥视孔盖、大、小轴承端盖、套环、螺栓、螺母、大小通盖、螺塞、挡油环、调整垫片、吊环螺钉、调整垫片。使用较多的是螺纹定义、孔定位；如下：1.1 窥视孔盖 进入Pro/E零件设计界面，首先创建名为JSQ_KUISHIKONGGAI，选用mmns为基准。在右侧工具栏中单击，输入长度140、宽度126、高度5，在中心打直径为26孔。然后利用倒圆角命令倒圆角R9；用孔命令和阵列命令，完成要求为66的孔；如图1-1；1-11.2大、小轴承端盖进入Pro/E零件设计界面，首先创建名为JSQ_ZHOUCHENGAI_IN的输入轴轴承端盖，选用mmns为基准。在Pro/E工具栏中单击命令，完成草绘，尺寸如图1-2所示，在进行孔的创建，并阵列，完成零件；创建名为JSQ_ZHOUCHENGAI_MID的中间轴轴承端盖，利用同样的方法完成零件的创建，尺寸如图1-3。形状如图1-4所示； 1-2 1-3 1-41.3套环进入Pro/E零件设计界面，创建名为JSQ_TAOHUAN，选择mmns单位基准。首先使用旋转命令，输入如图1-5尺寸；孔的建模是利用孔命令，输入孔直径12mm,对孔中心距106，最后使用阵列进行环行阵列，最后出来的模型如图1-6；1-51-61.4 M12螺栓和螺母螺栓和螺母是标准件，根据简明机械设计手册，按照设计要求，画出模型。此减速器中M12螺栓有两种规格，即M12X55、M12X105。螺栓（JSQ_LUOSHUAN_M12X105、JSQ_LUOSHUAN_M12X55）如图1-7、螺母（JSQ_LUOMU_M12）如图1-8所示； 1-7 1-81.5 大、小通盖 首先创建名为JSQ_ZHOUCHENGAI_CHUANTOU_IN的输入轴穿透轴承端盖。在Pro/E工具栏中单击命令，完成草绘，尺寸如图1-9所示，在进行孔的创建，并阵列，完成零件；创建名为JSQ_ZHOUCHENGAI_CHUANTOU_的输出轴穿透轴承端盖，利用同样的方法完成零件的创建，尺寸如图1-10。形状如图1-11所示； 1-9 1-101-111.6 挡油环 进入Pro/E零件设计界面，首先创建名为JSQ_DANGYOUHUAN_IN_L（减速器_挡油环_输入轴_左），选用mmns为基准。在工具栏中单击旋转命令，利用旋转拉伸，画出如图1-12所示尺寸实体。再次使用旋转命令，利用旋转切削，根据图1-13尺寸画出凹槽。再对边进行倒角。完成如图1-14； 利用上述方法，根据所测绘尺寸，画出其他四个挡油环，详见零件图； 1-12 1-131-14 1.7吊环螺钉吊环螺钉(JSQ_DIAOHUANLUODING)也是属于标准件，根据简明机械设计手册，按照尺寸，先用草绘基准线画出34的圆，再利用基准点，在圆的直径两端添加“2”基准点。使用可变截面扫描，画出手拉环。再使用混合拉伸画出圆台，再画出螺杆，最后使用修饰画螺纹效果。模型如图1-15所示；1-151.8调整垫片进入Pro/E零件设计界面，首先创建名为JSQ_TIAOZHENGDP_IN，选用mmns为基准。点击拉伸命令，使用拉伸实体，画出外径为130，内径为82，厚度为2的调整垫片。模型如图1-16所示；1-16第二节 齿轮、轴和轴承组合 减速器中比较重要的零件包括齿轮、轴、齿轮轴和轴承。轴承是标准件，可以直接找标准库。齿轮则主要是受模数、齿数、压力角等影响，因此齿轮的设计也可以简化到修改参数设计来成型。以下为造型步骤：2.1齿轮2.1.1斜齿轮斜齿轮(JSQ_CHILUN_XIE)的设计可以分为两个步骤：1、进行齿轮参数化的设计。2、齿轮外型的设计。第一，对参数化的设计，可以对其模数，齿数等进行查找主要从网上，Z齿数、BETA 螺旋角、M_n法面模数、B 齿宽等。值得注意的是DS，它代表旋转的方向，用1（右旋）或-1（左旋）表示，如图2-1所示，再点击编辑-再生，即可。第二，对外型的加工，可以根据测绘的数据进行修改。最后模型如图2-2所示； 2-1 2-2 2.1.2斜齿轮轴齿轮轴（JSQ_ZHOU_CHILUNZHOU）的设计可以和斜齿轮差不多，也可以分为两部分：第一，对齿轮的参数化的修改，如图2-3。第二，以齿轮端面为参照，使用拉伸画轴。模型如图2-4所示；（2-3） （2-4）2.1.3小锥齿轮小锥齿轮（JSQ_CHILUN_ZHUI_XIAO）的设计可以也分为两个步骤：1、进行齿轮参数化的设计。2、齿轮外型的设计。第一，对参数化的设计，可以直接从网上找到模型，对其模数，齿数等进行修改，Z齿数、Z_AM 与之配合齿轮齿数、M 模数、B 齿宽等。如图2-5所示，再点击编辑-再生，即可。第二，对外型的加工，可以根据测绘的数据进行修改。最后模型如图2-6所示； 2-5 2-6 2.1.4大锥齿轮大锥齿轮（JSQ_CHILUN_ZHUI_DA）的设计可以也分为两个步骤：1、进行齿轮参数化的设计。2、齿轮外型的设计。第一，对参数化的设计，可以直接从网上找到模型，对其模数，齿数等进行修改，Z齿数、Z_AM 与之配合齿轮齿数、M 模数、B 齿宽等。如图2-7所示，再点击编辑-再生，即可。第二，对外型的加工，可以根据测绘的数据进行修改。最后模型如图2-8所示； 2-7 2-82.2轴进入Pro/E零件设计界面，创建名为JSQ_ZHOU_XIECHILUN和JSQ_ZHOU_ZHUICHILUN两种轴，选择mmns单位基准。在工具栏中点击命令，草绘出轴的一半轮廓线，完成即可生成轴。键槽的生成方法是在轴的曲面上做基准平面来进行参照，再使用切削拉伸的方法，切出键槽。JSQ_ZHOU_XIECHILUN造型过程如图2-9，效果图如2-10。JSQ_ZHOU_ZHUICHILUN效果图如2-11。 2-9 2-102-112.3圆锥滚子轴承 30206和30208轴承是标准件，可以上网直接找到标准模型，所以是利用直接下载的方法，直接调用，成型后的图如2-12所示：2-12第三节 上箱体进入Pro/E零件设计界面，首先创建名为JSQ_XIANGTI_SHANG的上箱体，选用mmns为基准。进入草图界面，点击草绘基准曲线命令，画出箱体配合面的轮廓。然后拉伸实体，步骤如图3-1至3-4所示； 3-1 3-2 3-3 3-4第四节 箱 座 箱座是减速器中主要零件，前就步所绘制的轴齿轮等在箱座中工作，因此箱座的各尺寸，特别是配合尺寸十分重要。进入Pro/E零件设计界面，首先创建名为JSQ_XIANGTI_XIA的下箱体，选用mmns为基准。进入草图界面，点击草绘基准曲线命令，画出箱体配合面的轮廓。方法和上箱体类似，最后总成图为图3-5；3-5第五节 装配图 对整个减速器进行装配，要认真的体会重合、对集、偏移一顶的距离等装配命令，同时要学会在装配过程中对于暂时不使用的零件或者参考元素，可以先隐藏起来，以方便操作。最后的过程如下： 首先是将轴、齿轮、键、轴承核定为一个组件。这样次减速器共有4个组件，然后再装入箱体中。通过整体的颜色和外观调整，得总装图效果如下；组件1 组件2 组件3 组件4总装效果图第六节 减速器的附件零件图 减速器的附件平面图有检查孔盖板零件、轴承盖调整垫片、垫片、穿透轴承盖、挡油环、轴承盖、上下箱体、齿轮、轴；首先使用Pro/E创建绘图文件，进入Pro/E工程图绘制模式，然后在图纸区域单击右键-属性-绘图模型添加模型，在创建前视图、俯视图、左视图，例图如下，然后文件-导出-DWG格式，转到CAD里，标注尺寸、形位公差都在CAD里生成。 第七节 公差配合和技术测量 减速器是典型的零件,其中有许多的标准件滚动轴承、键、螺栓、螺母等，都是通过查表所得。所以在逆向设计中，我们还是结合了查阅书籍。还有在减速器中有许多配合，比方是滚动轴承和轴的配合，那我们就需要知道形位公差、粗糙度都是应该查表的。其中下面为一些：一、滚动轴承 次设计用的是圆锥棍子轴承，GB/T297-93，可同时承受径向载荷和单向载荷，常用与斜齿轮轴、锥齿轮轴；因为与滚动轴承配合的轴断d的齿轮知道，所以很快就可以差的，型号为：30206：d=30 D=62 B=16 C=14 T=17.2530208: d=40 D=80 B=18 C=16 T=19.75二、螺纹连接 螺栓为六角头螺栓A和B级（摘自5782-86），M12 M8 M6系列规格。螺母为M12和M10。三、吊环螺钉 规格：d=M10 d1=9.6 D1=23.0 典型的表面粗糙度数值的选择，齿轮为8级：齿面=1.6；外圆=1.63.2；端面=0.83.2； 因为减速器公差配合要求很中要，滚动轴承和轴的配合公差k6,齿轮和轴端的H7/r6.第三章 小结为期8周的毕业设计在实践中完成了，通过逆向设计二级圆柱-圆锥齿轮减速器，我在设计过程当中对减速器的结构要求、各零件的作用及装配有了很大的了解，；学会查阅有关标准和资料的能力；在设计中学会如何进行尺寸定位，确定技术要求，学会有关的工艺和设计知识；培养独立分析问题和解决问题的能力，也是对本人学习情况的一次全面检查。最主要的还是把自己所学的东西做了一次全面的检查。设计的要求是先按正确的方法在实验室把齿轮减速器给拆开，然后对拆好后的各个零件进行进行测绘，