基于Solidworks的减速器的虚拟设计

摘 要在现代制造业中，研究开发以产品设计为目标，全过程综合应用 CAD 及相关一体化集成技术已成为必然趋势，这种趋势有利于提高产品的设计水平，并且缩短科研和新产品开发周期，大幅度提高劳动生产率。而减速器作为一种重要的动力传递装置，CAD 技术被更广泛的应用到减速器设计中去。本文完成了减速器的机械设计后，利用 Solidworks 软件的有关命令完成一个一级圆柱齿轮减速器的三维模型及齿轮、轴、箱体等各个零件的三维建模，通过各个零件之间的配合关系加以约束，将各个零件模型装配起来，标准零件由 Toolbox 导入，装配到减速器实体中去，完成装配体，并利用该软件生成二维工程图，用干涉对零件各个部分进行检查，通过修改配合约束或者尺寸大小，消除零件之间的干涉情况，通过 Solidworks 软件插件 Cosmosmotion 的仿真运动功能，检查、优化设计方案，观察齿轮的啮合情况，并在最后输出齿轮啮合的动画。实现了减速器的运动仿真，完成了减速器在计算机上的虚拟设计。关键词： SolidWorks ；减速器 ；三维建模 ；仿真ABSTRACTIn modern manufacturing industry, product design is the objective of research and development,the comprehensive application of the whole process of integration of CAD and related integrated techno logy have become an inevitable trend, which is conducive to raising the level of product design, and to reduce consumption, and new products development cycle, substantial increase in labor productivity. The reducer is an important driving force transmission device, therefore, CAD technology has been applied to a wider range of gearbox design.The paper completed the mechanical design of the gearbox, used SolidWorks software to complete the three-dimensional model of gearbox and gear, shaft, tank and other parts of the threed imensional modeling, related the various parts and components to the assembly model byconstraint, imported the standard components from the Toolbox, assembled the reducer entities to complete the assembly and used the software to generate two-dimensional engineering drawings, parts used to interfere in various parts of the inspection, by modifying the size constraints or eliminating interference between the parts through SolidWorks Simulation software plug-in motor function Cosmosmotion to check and optimize the design, observed the mating gear and the meshing gears in the final output of the animation. The realization of the motion simulation of the gearbox was completed based on the computer virtual design.Keywords: SolidWorks；gearbox；three-dimensional modeling；Simulation目 录第一章 引言.11.1 减速器的概述.11.2 计算机辅助设计(CAD)技术发展及应用.21. 3 课题的内容及解决方案.31.4 各个章节的安排.4第二章 减速器设计.52.1 传动方案的选定.52.2 电动机的选择.52.3 计算总传动比及分配各级的传动比.62.4 运动参数及动力参数的计算.72.5 传动零件的设计计算.82.6 轴的设计计算及轴承的选择与校核.132.7 键联接的选择及计算.212.8 减速器箱体、箱盖及附件的设计计算.222.9 润滑及其密封.242.10 设计小结.24第三章 基于 SolidWorks 的三维建模.253.1 SolidWorks 软件介绍.253. 1.1 对齿轮、轴及小齿轮轴的三维建模.253. 1.2 对箱体、箱盖的三维建模.303. 1.3 对轴承的三维建模.373.1.4 对端盖、油标尺、观察盖及通气器的三维建模.39第四章 减速器的装配和仿真.424.1 减速器的装配.424.1.1 轴承的装配.424.1.2 小齿轮轴的装配.424.1.3 齿轴轴的装配.434.1.4 齿轮轴和箱体的装配.444.1.5 箱盖、端盖、观察盖等的装配.444.1.6M6、M8 螺钉的装配.454.1.7 销、螺栓、起盖螺钉的装配.464.2 减速器干涉检查.474.3Cosmosmotion 插件介绍.484.3.1Cosmosmotion 运动仿真.49参考文献.51附录.52第一章 引言1.1 减速器的概述减速器原理减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置。此外，减速器也是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的问转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩。减速器的作用减速器的作用就是减速增矩，这个功能完全靠齿轮与齿轮之间的啮合完成，比较容易理解。减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们互相组合起来的减速器;按照传动的级数可分为单级和多级减速器;按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥一圆柱齿轮减速器;按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。(1)蜗轮蜗杆减速器的土要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输人轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。(2)谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。(3)行星齿轮减速器行星减速器一般用于在有限的空间里需要较高的转矩时，即小体积大转矩，而且它的可靠性和寿命都比正齿轮减速器要好。(4)展开式两级圆柱齿轮减速器展开式两级圆柱齿轮减速器是两级减速器中最简单、应用最广泛的一种。(5)两级圆锥-圆柱齿轮减速器单级圆锥齿轮减速器及两级圆锥-圆柱齿轮减速器用于需要输人轴与输出轴成 90D 配置的传动中。(6)同轴式两级圆柱减速器同轴式两级圆柱减速器的径向尺寸紧凑，但径向尺寸较大。减速器的种类繁多，如今应用于各个领域，总体的发展趋势如下：高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高 4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。齿轮减速器应用范围广泛，例如，内平动齿轮传动与定轴齿轮传动和行星齿轮传动相比具有许多优点，能够适用于机械、冶金、矿山、建筑、轻工、国防等众多领域的大功率、大传动比场合，能够完全取代这些领域中的圆柱齿轮传动和蜗轮蜗杆传动，因此，内平动齿轮减速器有广泛的应用前景。1.2 计算机辅助设计(CAD)技术发展及应用计算机辅助设计（CAD short for Computer Assisted Design）始于五十年代末期，至今已经有四十年的历史。从七十年代以来，CAD 产品逐渐成熟，纷纷作为商品进入市场。由于 CAD 在产品设计以及工业与产品的竞争中起越来越重要的作为，因而是目前计算机应用中最活跃的领域。CAD 技术的发展与应用已经使设计过程发生了革命性的变化，它为设计者提供了更有效的分析、优化、仿真以及绘图手段，成倍地提高了设计效率和设计质量。目前，CAD 技术已广泛应用于机械、电子、航空航天、建筑、造船、轻工、纺织等部门的工业设计与产品设计中，从中机械、造船、轻工、纺织等部门的工业设计与产品设计中，其中机械、造船、汽车等行业 CAD 普及率为 20%，电子行业 CAD 普及率为 80%，并取得了显著的技术经济效率。CAD 技术作为产品发展和设计的重要手段已在机械工业中得到越来越广泛的应用。在美国、日本及欧洲等发达国家中、机械 CAD 技术主要是把人们从丁字尺中解放出来，同时也可利用 CAD 技术解决众多繁琐的设计和分析计算。因而机械 CAD 系统已逐渐成为图形系统为基础，以数据库为核心，以工具系统为支撑和以计算机为应用的集成化系统。同发达国家相比我国的 CAD 技术起步较晚，70 年代末期和 80 年代初期，在 CAD/CAM 方面才有了较大的发展。但作为一个发展中国家，我国的机械设计水平和质量远远赶不上西方发达国家，大多数工厂还停留在手工计算和手工绘图工作，使设计人员不能投入到创造性工作的集成化的机械 CAD 系统。因此,通过引进小花国外先进的 CAD/CAM 技术，并且立足于国内研究开发集成化的 CAD/CAM 系统，将成为国内机械行业推广应用 CAD/CAM 技术的发展放向。计算机辅助设计（CAD） ，利用计算机强大的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助设计人员进行工程和产品的设计与分析，以达到理想的目的或取得创新成果的技术。计算机辅助设计技术的发展与计算机软硬件技术的发展与工程设计方法的革新密切相关。计算机辅助设计是利用计算机的快速、准确、灵活的运算能力，以及它的逻辑判断功能，帮助人们:在设计中少出错误;形成概念设计，进行分析和证明;进行思考，选择最佳方案:进行创造性的活动。计算机图形的输入、生成、显示、修改和输出是计算机辅助设计中最突出的特点和最重要的功能。它极大地改变了设计工作的环境和方式，设计者不仅可以用他们最熟悉的图形方式表达设计思想，而且可以通过交互式图形使用软件和各种图形输入输出设备，随意地插入、删除、移动、拼装图形，进行旋转、裁剪、缩放、消除隐线等图形处理。CAD 技术被越来越多的应用到各类机械设计，见到成效。齿轮减速器也是CAD 注重的对象之一，如此提高了设计的质量和速度，降低了减速器的制造成本，降低设计劳动，适合减速器的研究和更新设计。1.3 课题的内容及解决方案毕业设计主要完成以虚拟设计中的特征建模技术为核心，以 SolidWorks为三维设计平台，实现一级圆柱齿轮减速器的虚拟设计，并通过基于特征建模的虚拟设计和高效虚拟装配实现减速器的虚拟仿真。解决方案：（1）设计一级减速器，完成电动机的选择，传动装置运动学动力学计算，传动零件计算、轴、轴承、键的校核计算，联轴器选择。（2）SolidWorks 软件设计部分.零件三维建模 轴的设计：利用插入中旋转命令设计轴，建立基准面。用切除拉伸铣出键槽，然后对轴倒圆角和倒角。 箱体设计：通过利用拉伸、抽壳、拉伸切除和镜像的方法构造箱体以及窥视窗，之后进行钻孔。 齿轮设计：利用 geartrax 自动生成齿轮对。标准件设计：从 SolidWorks 中的 toolbox 中导入标准件。 非标准件设计：利用拉伸和拉伸切除命令构造端盖等。、将各个模块装配，并检查干涉情况。利用配合关系约束装配零件，之后进行干涉检查，修改尺寸或配合以消除干涉。、利用 Cosmosmotion 实现齿轮的仿真，插入模拟马达，选择旋转方向和速度，观察齿轮的啮合情况，最后导出齿轮运动的动画。1.4 各个章节的安排为了符合设计流程，章节主要分为四部分：前言、机械设计、Solidworks建模、装配和仿真、总结和展望。前言主要介绍计算机辅助设计，减速器的介绍，以及课题要求内容。机械设计主要围绕机械说明书，从设计要求到尺寸的计算，零件的选定校核都包含在内。SolidWorks 建模：利用该软件及插件对各个零件的建模方法步骤上介绍，详述建模过程，并且插入各个零件三维图。装配和仿真：主要介绍装配的过程，以及消除干涉，cosmosmotion 软件介绍，和运用插件运动仿真，直至最后出数据图和仿真动画的过程。第二章 减速器设计2.1 传动方案的拟定设计带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器，如图 2.1。1.工作条件：使用年限 10 年，工作为 1 班制，载荷平稳，单向传动，室内工作。2.原始数据：运输带曳引力 F=1500N，运输带速度 v=1.1m/s,滚筒直径D=220mm。图 2.1 带式输送机传动装置简图2.2 电动机的选择1.电动机类型选择：Y 系列三相异步电动机。（1）传动装置总效率 总 ，式中， 轴承 带轮效率， 联轴器 齿轮效率， 滚筒 滚筒效率。2.电动机功率选择：式中，P d电动机所需工作效率.3.确定电动机转速：式中，n 滚筒 滚筒转速。根据【1】P69 表 2-5 中提供的合理的传动比范围，取 V 带传动比I=24，一级圆柱齿轮传动比 Ic=36，则合理传动比 i=624，故电动机转速的可选范围为 nd=i*n 滚筒 =5732292 r/min。4.确定电动机型号符合这一范围的同步转速有 750r/min，1000r/min，1500r/min。则由【1】P171 表 2.11 查出三种适合的电动机型号。表 1.1 电动机选择方案 电动机型号 额定功率 电动机转速1 Y100L2-4 2.2 14302 Y112M-6 2.2 9403 Y132S-8 2.2 710综合考虑电动机的转速、价格等，2、3 方案的转速低，价格较高，故选取方案 1。2.3 计算总传动比及分配各级的传动比1.总传动比计算式中，i 总 总传动比，n 电动机 电动机转速。2.分配各级传动比齿轮传动比 i 齿轮 ，V 带轮传动比 i 带 ，取 i 齿轮 =4，2.4 运动参数及动力参数计算1.计算各轴转速2.计算各轴功率3.计算各轴扭矩2.5 传动零件的设计计算2.5.1 皮带轮传动的设计计算1.确定计算功率 由【2】P137 表 7-4 查得 KA= 1.2。式中， P ca计算功率。2.确定V 带截型根据P CA及N 1查【2】P137 图7-11 确定用Z 型带。3.确定带轮基准直径（1）查【2】P138 表7-5 取小带轮直径 dd1=75mm。 1（2）验算带速v(3)计算大带轮直径d d2查【2】表7-5 dd2=280mm。(4)实际传动比传动比误差3.确定带长及中心距（1）初取中心距a 0（2）确定带长L d式中， L d0初选带长。查【2】P127 表7-2 取 Ld= 1600mm。（3）计算实际中心距5.验算包角a 16.确定V 带的根数查【3】表14.1-13 K a =0.91，查【3】表14.1-15 K l=1.16，查【3】表14.1-17b P1=0.35 P 1=0.03。7.确定初拉力F08.计算带轮轴所受压力Q2.5.2 齿轮传动的设计计算1选择齿轮的材料及精度等级设计的齿轮传动是闭式传动，通常采用软齿面。（1）小齿轮45 钢调质，齿面平均硬度260 HBS 。（2）大齿轮45 钢正火，齿面平均硬度200 HBS 。精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选8 级精度，初选 v = 2m / s 。2.参数选择（1）小齿轮齿数Z 1=22，大齿轮齿数Z 2=i*Z1=88，齿轮传动比u=4。（2）计算传动误差 i = 0%。（3）查【2】P75 表5-13 取 d=1（对称布置）。3.计算小齿轮转矩中， P 轴功率。4.确定载荷系数K（1）使用系数K A 查【2】P66 表5-11 。 KA =1 A （2）动载系数 Kv查【2】P66 图5-10(a) K a=1.05。（3）齿向载荷分布系数 K 查【2】P68 图5-13 取。K =1.29 （4）齿间载荷分配系数 Ka查【2】P69 图5-15 取K a=1.22。（5）载荷系数 K5.按齿面接触疲劳强度设计（1）求许用接触应力 H 查【2】P76 图5-23 取接触疲劳极限 H im1 =700MPa,H im2 =560MPa,查【2】P77 表5-15 取安全系 S H im1= S H im2=1。（2）弹性系数 查【2】P71 表5-12 取 Z E =189.8。（3） 节点区域系数 查【2】P71 图5-18 取。 Z H = 2.5（4） 重合度系数 Z（5） 所需小齿轮直径d1（6） 验算圆周速度（7）修正小齿轮直径查【2】P66 图5-10（a） 取 K v=1.02 7.确定传动尺寸（1）确定模数 m查【2】P56 表5-3 取 m = 2mm。（2）分度圆直径（3）中心距 a（4）确定齿宽（4）确定齿宽b 1 b28.齿根弯曲疲劳强度校核（1）求许用弯曲应力 F 查【2】P79 图5-26 取寿命系数Y N1=YN2=1， 查【2】P78 图5-25 取弯曲疲劳极限 F lim1=290MPa， F lim2 =220MPa，查【2】P79 图5-27 取尺寸系数 YX1 =YX2 =1 ， 查【2】P77 表5-15 取安全系数 S F lim1 =SF lim1 =1.5。（2）齿型系数 Y Fa1 Y Fa2 查【2】P73 图5-21 取 Y Fa1=2.75， Y Fa2 =2.75。（3）应力修正系数 Y Sa1， Y Sa2 ， 查【2】P74 图5-22 取， Y Sa1 =1.57， Y Sa2 =1.78.（4）重合度系数 Y（5）校核齿根弯曲疲劳强度 F 故弯曲强度足够。2.6 轴的设计计算2.6.1 从动轴设计1.选择轴的材料确定许用应力轴的材料为45 钢，调制处理，查【2】P165 表9-1。抗拉强度极限 b =MPa，抗拉屈服极限 s = 650 MPa， ,弯曲疲劳极限 b -1 b =60 MPa。2.按扭转强度估算轴的最小直径一级齿轮减速器的低速轴为转轴，从结构上考虑，输出端轴径应最小，最小轴径为 。查【2】P170 表9-2 取C=118。考虑键槽影响以及联轴器孔径系列标准，取d=32mm。3.齿轮上作用力计算式中， T 齿轮作用力， F t圆周力， F r径向力4.轴的结构设计（1）联轴器的选择可采用弹性圆柱销联轴器，查【1】P130 表2-83，取型号为HL2 联轴器：32X82GB5014-85。（2）确定轴上零件的位置与固定方式在一级减速器中，将齿轮置于箱体中央，轴承对称分布，轴外伸端安装联轴器，齿轮靠轴肩和套筒实现轴向定位，靠平键以及过盈配合实现周向固定，轴靠轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合实现轴向和周向定位。（3）确定各段轴的直径估算轴 d = 30mm作为外伸端直径与联轴器相配。联轴器靠轴肩实现轴向1 d定位，第二段直径取 d 2=35mm, d 3 应大于 d 2，取 d 3=40mm，为了便于齿轮装卸和齿轮配合处轴径 d 4 应大于 d 3，取 d 4 = 50mm。齿轮用套筒和轴肩定位，轴肩直径 d 5 =60mm 。满足另一侧轴承的安装要求，根据选定轴承的型号，设置阶梯轴 d6= 45mm ，两侧轴承相同。（4）选择轴承型号查【1】P111 表2-58 初选深沟球轴承，代号为6208，查得轴承宽度为B=18mm，安装尺寸为D=40mm,则 d 7 =40mm 。（5）确定轴各段直径和长度段： d 1 = 32mm，长度为。 L1 = 50mm 。段： d 2 =35mm，考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，取 L2 = 60mm 。段： d 3 =40mm， L3 = 40mm 。段：考虑齿轮段长度应比轮毂宽度小， L4 = 42mm。段： d5 = 60mm，取 L 5 = 10mm。段：阶梯轴段，考虑到箱体的距离，取 L6 = 10mm 。段：安装轴承，初选6208，B=18mm,则 L 7 =18mm 。算得轴承支撑跨距L=120mm。（6）按弯矩复合强度计算1）.求分度圆直径： d2= 176mm 2).求转矩： Tw =175N M3).求圆周力：4).求径向力：5).绘制轴受力简图如图2.2 a。6).轴承支反力：两边对称，截面C 的弯矩对称。截面C 在垂直面弯矩为截面C 在水平面的弯矩7).绘垂直面弯矩图如图2.2 b,水平面弯矩图如图2.2 c。8).绘制合弯矩图如图2.2 d。10).绘制当量弯矩图如图2.2 f 。取 a = 0.2，截面C 处的当量弯矩：11）.校核危险截面C 的强度该轴强度足够图2.2 受力简图、弯矩图等2.6.2 主动轴的设计1.选择轴的材料确定许用应力轴的材料为45 钢，调制处理，查【2】P165 表9-1 b = 650 MPa ， s = 360 MPa， -1 b = 60MPa 。2.按扭转强度估算轴的最小直径一级齿轮减速器的高速轴，输入轴与皮带轮相连，从结构上考虑，最小轴径为 查【2】P170 表9-2 取C=118。考虑键槽影响以及联轴器孔径系列标准，取 d = 20mm 。3.齿轮作用力计算齿轮所受的转矩：式中， T 齿轮作用力，F t 圆周力， F r径向力4.轴的结构设计（1）确定轴上零件的位置与固定方式齿轮安置在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边，两端轴承靠套筒和轴肩实现轴向定位，轴通过两端端盖实现轴向定位。（2）确定各段轴直径将 d = 20mm 作为外伸端直径 d主1 =20mm，第二段取 d主 2=23mm , d主3 d主 2 ,该段为轴承内径，小齿轮右侧设置阶梯轴， d主 4=36mm ， d主 5=30mm 5，第六段安装轴承，则与第三段直径相同。（3）选择轴承型号查【1】P111 表2-58 初选深沟球轴承，代号为6205，查得轴承宽度为B=15mm，安装尺寸为D=52mm,则 d 主 3=d主 6=25mm 。（4）确定轴各段直径和长度。段： d主1 =20mm，长度为 L主1=50 mm 。段： d主2= 23mm ，考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，取 L主2=60 mm 。 段： d 主 2=25mm L主3 34mm。段：小齿轮宽 L主4= 50 mm 。 段： d主 5=36mm，取。 L主5 =10mm。段：阶梯轴段，考虑到箱体的距离，取 L主6= 10 mm 。 段：安装轴承，初选6205，B=15mm,则 L主7=15 mm。 算得轴承支撑跨距L=120mm。(5）按弯矩复合强度计算1）.求分度圆直径： d 1 = 44mm2）.求圆周力： T =46.5 N m3）.求径向力：两边对称，截面C 的弯矩对称。4).截面C 在垂直面弯矩为5).截面C 在水平面的弯矩：6).合弯矩：7).截面C 处的当量弯矩： 取 a = 0.2该轴强度足够2.6.3 滚动轴承的校核计算一、从动轴轴承1.轴承预计寿命2.初选轴承的型号6208 查【1】P111 表2-58 初选深沟球轴承，查得轴承宽度为B=18mm，安装尺寸为D=40mm，基本额定动载荷 Cr = 22.8KN ，基本静载荷， C0 r= 15.8KN极限转速10000r/min。已知： n w = 95.5r min，两轴承径向反力： F R 1 =F R 2= 1058 N轴承内部轴向: 任取一端为压紧端。3.求系数x,y查【2】P194 表10-4 取 e = 0.68。4.计算当量载荷 P 1、 P2查【2】P195 表10-5 传动装置取 fp=1.5。5.轴承寿命计算预期寿命足够。二、主动轴轴承1.轴承预计寿命L h=103008 = 24000 h2.初选轴承的型号6205 查【1】P111 表2-58 初选深沟球轴承，查得轴承宽度为B=15mm，安装尺寸为D=52mm，基本额定动载荷 C r =14.2KN ，基本静载荷， C0 r =10.2 KN， 极限转速14000r/min。已知： n = 382.4r min ,两轴承径向反力： 。 F R1 = F R 2= 1121 N轴承内部轴向力：任取一端为压紧端。3.求系数x,y查【2】P194 表10-4 取 e = 0.68。4.计算当量载荷 P 1、 P2 查【2】P195 表10-5 传动装置取 fp=1.5。5.轴承寿命计预期寿命足够2.7 键联接的选择和校核计算2.7.1 选定键查【1】P105 表2-54 取：1.高速轴和V 带轮联接键为：键8X28 GB1096-79,2.大齿轮与轴联接的键为：键10X32 GB1096-79,3.轴与联轴器的键为：键8X36GB1096-79。2.7.2 键的强度校核.大齿轮与轴上的键：10X32 GB1096-79。b h =108, L =32 mm, 则 L s =Lb = 32 10 = 22 mm1).圆周力：2).挤压强度：挤压强度足够。3).剪切强度：挤压强度足够,键10X32 GB1096-79 符合要求。.高速轴和V 带轮联接键为：键8X28 GB1096-79。b h = 87, L =28 mm, 则 L s =L b=2810 =18 mm 。1）.圆周力：2).挤压强度：挤压强度足够。3).剪切强度：挤压强度足够,键8X28 GB1096-79 符合要求。.轴与联轴器的键为：键8X36 GB1096-79。bh = 87,L = 36 mm,则 L s = L b = 36 10= 26mm。1).圆周力：2).挤压强度：挤压强度足够3).剪切强度：挤压强度足够,键8X36 GB1096-79 符合要求。2.8 减速器箱体、箱盖及附件的设计计算本文的一级圆柱齿轮减速器附件的使用如下：通孔器：在室内使用，选用通气器，采用 M121.25油面指示器。油标尺： M12。起吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳。放油螺塞： M 201.5。查【1】P89 表2-37 选择适当型号：起盖螺钉型号：GB/T5780 M16X1.5X100，材料Q235。高速轴轴承盖螺钉：GB578386 M8X25，材料Q235。低速轴轴承盖螺钉：GB578386 M8X25，材料Q235。螺栓：GB578386 M12X25，材料Q235。观察盖螺钉：GB578386 M6X16，材料Q235。箱体主要尺寸：（1）箱座壁厚 = 0.025a +1 = 0.025110 +1 = 3.75 mm （2-49）取 = 8。（2）箱盖壁厚 1=0.02a+1=0.02*110+1=3.2mm （2-50）取1 =8。（3）箱盖凸缘厚度b1 = 1.5 1 = 1.58 =12mm （2-51）（4）箱座凸缘厚度b =1.5 =1.58 =12 mm（5）箱座底凸缘厚度b2 = 2.5 =2.58=20 mm （2-52）（6）地脚螺钉直径d f = 0.036 a +12 = 0.036110 +12 =15.96 mm （2-53）取 d f mm=18 。（7）落地螺钉数目 n = 4，因为 a 9.6mm。（15）齿轮端面与内箱壁间的距离：20mm。（16）箱盖，箱座肋厚： m1 =8mm， m2 =8mm。2.9 润滑与密封1.齿轮润滑采用浸油润滑，由于是一级圆柱齿轮减速器，当速度 m 20m / s 时，浸油深度h 为一个齿高，但是不小于10mm,所以浸油高度为65mm。2.滚动轴承的润滑开设油沟、飞溅润滑。3.润滑油的选择齿轮和轴承用同种润滑油较为适宜，小型设备，选用GB443-89 全损耗系统用油L-AN15 润滑油。4.密封方法的选择选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB894.1-86-25 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。2.10 设计小结本章节完成了一级圆柱齿轮减速器的机械设计，对轴、齿轮、V 带轮、联轴器、键、螺钉等的选择，以及对轴、轴承、键等进行了校验，整体满足设计要求，符合设计规范。第三章 基于SolidWorks 的三维建模3.1 SolidWorks 软件介绍SolidWorks 软件是由SolidWorks 公司开发的，SolidWorks 公司是一家专门从事开发三维机械设计软件的高科技公司，从1993 年，PTC 公司与CV 公司成立SolidWorks 公司，并于1995 年推出该软件，引起设计相关领域的一片惊叹。现在SolidWorks 最新版为2009 SP0 多国语言版， 本次毕业设计用的是SolidWorks2008 SP0 版本。SolidWorks 软件集三维建模、装配、工程图于一身，功能强大、易学易用和技术创新，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。具有零件建模、曲面建模、钣金设计、有限元分析、注塑分析、消费产品设计工具、模具设计工具、焊件设计工具和装配设计等功能。该软件将各个专业领域的世界级顶尖产品连接到一起，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。该软件本身集成了较多的插件，方便设计者利用，降低了设计劳动，本次毕业设计用到如下的插件：GearTrax 主要用于精确齿轮的自动设计和齿轮副的设计，通过指定齿轮类型、齿轮的模数和齿数、压力角以及其它相关参数，GearTrax 可以自动生成具有精确齿形的齿轮。toolbox 提供了如iso、din 等多标准的标准件库。利用标准件库，设计人员不需要对标准件进行建模，在装配中直接采用拖动操作就可以在模型的相应位置装配指定类型、指定规格的标准件。3.1.1 对齿轮、轴及小齿轮轴的三维建模、齿轮三维模型的形成SolidWorks 的插件GearTrax 用以生成各种齿轮模型，如图3.1。根据机械设计数据，选择直齿，输入齿轮的模数 m = 2，大小齿轮齿数88和22，点击齿面厚，键入大小齿轮的齿轮宽度 b 50mm ， 。分别点1 = b 44mm 2 =击激活大小齿轮后，点击完成，插件自动将成型的齿轮导入SolidWorks 中，从而完成齿轮建模,如图3.2 和图3.3。图3.1 GearTrax2008 操作图 3.3 大齿轮的大体建模 图 3.3 大齿轮的大体建模得到了大齿轮的大体建模，然后修改大齿轮： 通过【拉伸切除】命令构造轮毂直径为50mm，键槽高、宽分别为5mm、10mm。如图3.5。 修改大齿轮，按工程图画减重槽和减重孔，利用【拉伸切除】命令，先画减重槽，深度为10mm,如图 3.6，利用基准面通过【镜像】命令，画出另一侧。 通过【拉伸切除】命令打一个减重孔，孔径为36mm,如图3.7，【插入】-【参考几何体】-【基准轴】 命令，选择圆心为基准轴，如图3.8，通过【圆周阵列】命令，选择基准轴和阵列的数目，完成多个减重孔成型如图3.9。 通过【倒角】命令倒角，最后成型,如图3.10。图 3.4 齿轮的工程图图 3.5 加工轮毂和键糟 图 3.6 加工减重槽 图 3.7 加工减重孔 图 3.8 插入基准轴 图 3.9 减重孔圆周整列 图 3.10 大齿轮的三维建模、小齿轮轴的三维建模在中GearTrax 导入小齿轮的基础上,按照二维工程图进行建模，如图3.11。 依次用【拉伸】命令构造小齿轮轴，完成小齿轮轴的大体建模，如图3.12。 然后利用【插入】-【参考几何体】-【基准面】命令，在小齿轮轴的外伸端建立基准平面1,如图3.13 ，再在该基准平面上利用【拉伸切除】命令，按照高速轴和V 带轮联接键的尺寸：高速轴和 V 带轮联接键为：键8X28 GB1096-79b h = 87,L = 28，绘制草图，选择切除厚度，完成键槽的成型，如图3.14。 利用【倒角】和【倒圆角】命令修改小齿轮轴，完成建模如图3.15。图 3.11 小齿轮轴工程图3.12 齿轮拉伸 图 3.13 建立基准面 1图 3.14 拉伸键 图 3.15 小齿轮轴的三维建模、轴的三维建模 用【拉伸】命令，选择任意基准平面，按照设计尺寸依次拉伸成型，如图3.16。 通过【插入】-【参考几何体】-【基准面】命令，在齿轮安装段和外伸端建立两个基础平面，如图3.17，依次用【拉伸切除】命令切出大齿轮与轴的键槽和低速轴（如图3.18）和联轴器的联接键键槽（如图3.19）。 用【倒角】和【倒圆角】命令修改轴，完成建模，如图 3.20。图 3.16 轴的工程图 图 3.17 轴的拉伸图 3.18 建立两个基准面图 3.19 齿轮键拉伸 图 3.20 联轴器的键拉伸图 3.21 轴的三维建模3.1.2 对箱体、箱盖的三维建模、箱体三维建模 根据箱体的二维图，如图 3.22，图 3.23，图 3.24，用【拉伸】命令，选择任意基准面，构造箱体大体立方体，如图 3.25 用【圆角】命令将立方体四个棱边倒 R=20mm 的圆角。 利用【抽壳】命令，选择壁厚度 8mm，选择挖出材料面，完成抽壳，如图 3.26。 在抽壳选择面使用【拉伸】命令，拉伸出顶面凸缘，厚度为 12mm，如图 3.27，选择底面拉伸出箱体底板厚度为 20mm，如图 3.28，并【拉伸切除】底面通槽如图 3.29。在凸缘下面【拉伸】轴承座凸台（如图 3.30）和凸台（如图 3.31） ，在轴承座凸台上用【拉伸切除】命令切出轴承槽，如图 3.32。 用【插入】-【参考几何体】-【基准面】命令分别在两个轴承座建立基准平面 1 和基准平面 2，如图 3.33，用【筋】命令，绘制轴承座凸台的加强筋，如图 3.34。 用【镜像】命令选择镜像对称平面，镜像凸台、轴承座凸台、加强筋和轴承槽，如图 3.35。 选择中间基准平面，用【筋】命令构造两个吊耳，如图 3.36。 用【扫描切除】命令，绘制油沟，绘制扫描路线和扫描截面，如图3.37，用【异形孔向导】在轴承槽端面上打 M8 的螺纹孔，如图 3.38， 【插入】-【参考几何体】-【基准轴】命令，分别建立基准轴 1 和 2，圆周阵列螺纹孔，等间距，孔数为 6，如图 3.39。 用【拉伸切除】命令在顶面凸台上打 d=13mm 起盖螺钉孔和销孔，在凸台上打 d=17mm 螺栓孔，在底板上打 d=18mm 地脚螺钉孔。 用【插入】-【参考几何体】-【基准面】命令在箱体后端面建立一个45平面作为基准，如图 3.40，用【拉伸】命令构造凸台，如图 3.41，在凸台上打油标尺 M12 的螺纹孔。在后端面上拉伸的 d=30mm 的凸台，在凸台上打M20 的油塞孔。用【倒圆角 】对箱体各处进行 R=10mm 倒圆角，完成建模，如图 3.42。图 3.22 箱体主视图 图 3.23 箱体俯视图图 3.24 箱体左视图图 3.25 拉伸长方体 3.26 长方体的抽壳 图 3.27 拉伸凸缘 图 3.28 拉伸底板图 3.29 拉伸切除通糟 图 3.30 拉伸轴承座图 3.31 拉伸凸台 图 3.32 拉伸切除轴承安装槽图 3.33 建立两个基准图 3.34 轴承座加强筋 图 3.41 拉伸油标尺凸台 图 3.42 箱体三维建模、箱盖的三维建模根据减速器箱盖二维工程图进行建模，如图 3.43，图 3.44,图 3.45。 【拉伸】构造箱盖的大体轮廓，如图 3.46， 【抽壳】命令，选壁厚为8mm ,选择底面为去除材料面，如图 3.47，在去除材料面【拉伸】凸缘，厚度为 12mm,如图 3.48，在凸缘上【拉伸】出轴承座（图 3.49）和凸台(图 3.50)，【拉伸切除】打 52mm 和 80mm 的轴承安装槽,如图 3.51。 【镜像】 ，选择凸台、轴承座和轴承安装槽为对象，选择箱体对称面为基准面，构造另一侧，如图 3.52。 【筋】命令，构造吊耳，选择箱盖的对称面做草图，如图 3.53。 用【插入】-【参考几何体】-【基准轴】命令，选择圆柱面，建立基准轴 1，用【异形孔向导】选择在轴承侧面打 M8 的螺纹孔， 【圆周阵列】选择基准轴 1 为旋转轴，螺纹孔为阵列对象，数目选择为 6，如图 3.54。 【拉伸切除】在吊耳上打 10mm 的孔，在凸缘上打四个 13mm 的起盖螺钉孔，在凸台上打六个 17mm 螺栓通孔，再【旋转切除】出两个 8mm 销孔。 选择箱盖上表面为基准面，先【拉伸】出 90X60 的，厚度为 4mm 的凸台，如图 3.55，再【拉伸切除】出观察孔，如图 3.56，再在观察盖凸台上【异形孔向导】打四个 M6 螺纹孔。 【倒圆角】 、 【倒角】命令，对箱盖进行 R5mm 和 1mm 的倒角，完成建模，如图 3.57。图 3.43 箱盖的主视图图 3.44 箱盖的俯视图图 3.45 箱盖的左视图 图 3.46 构造大体轮廓 图 3.47 抽壳图 3.48 拉伸凸缘图 3.49 拉伸轴承座图 3.50 拉伸凸台 图 3.51 拉伸轴承槽图 3.52 镜像凸台凸缘 图 3.53 建立