基于Solidworks的减速器设计及仿真.doc

基于 Solidworks 的减速器设计及仿真 摘 要 本论文是对减速器的结构进行分析并对其进行设计 通过对减速器的设计 获得如轴承 齿轮 轴等零件的各种数据 再利用 Solidworks 软件对这些数据 进行三维造型 最后再利用 Solidworks 软件进行装配及仿真 可见计算机辅助 技术在机械行业中的应用日渐广泛 对于复杂零件的设计与加工以及仿真起到 了重要作用 通过计算机辅助技术的帮助可以有效的提高工作效率 关键词 减速器 Solidworks 软件 装配及仿真 Based on the reducer Solidworks design and simulation Abstract This paper is reducer analysis of the structure and its design through access to the design of reducer such as bearings gears shaft and other parts of the data and then use these data to Solidworks software for 3D modeling and then use Solidworks assembly and simulation software This shows that computer assisted technology in the machinery industry of increasingly widespread For complex parts of the design and processing and simulation has played an important role Through the help of computer assisted technology can effectively improve their work efficiency Key words Reducer Solidworks software Assembly andSimulation 目录目录 1 绪论绪论 1 1 1 仿真技术的发展趋势 1 2 一级圆柱齿轮减速器的设计一级圆柱齿轮减速器的设计 2 2 1 设计参数 2 2 2 传动方案 2 2 3 选择电机 3 2 3 1 电动机的类型 3 2 3 2 电动机的型号 3 2 4 传动比分配 4 2 5 传动装置的运动和动力参数 4 2 5 1 电动机轴的运动和动力参数 4 2 5 2 齿轮的高速轴的运动和动力参数 5 2 5 3 齿轮的低速轴的运动和动力参数 5 2 5 4 工作轴的运动和动力参数 6 2 6 齿轮设计 6 2 6 1 设计准则 6 2 6 2 齿轮的设计参数 7 2 6 3 齿轮的选材 7 2 6 4 按齿面接触强度设计计算小齿轮直径 7 2 6 5 确定齿轮的主要参数和计算几何尺寸 9 2 6 6 校核齿轮传动的弯曲疲劳强度 11 2 6 7 计算齿轮的圆周速度 并确定齿轮精度 11 2 7 轴的设计 12 2 7 1 轴的材料及其选择 12 2 7 2 初算轴径 13 2 7 3 轴的结构设计 13 2 7 4 轴的受力计算 16 2 8 轴承的选择 16 2 8 1 轴承的初选 16 2 8 2 轴承的额定载荷的计算 17 2 9 键的选择 19 3 0 减速器的上下箱体的设计 21 3 0 1 减速器的箱体结构以及其作用 21 3 0 2 减速器箱体的主要结构尺寸 21 3 0 3 减速器箱体上的附件结构和作用 22 3 关于对关于对 Solidworks 的介绍的介绍 23 4 关于关于 Solidworks 对减速器各个零件的三维造型对减速器各个零件的三维造型 25 4 1 齿轮的三维造型 25 4 2 齿轮轴的三维造型 26 4 3 低速轴的三维造型 29 4 4 上箱体的三维造型 31 4 5 下箱体的三维造型 36 5 利用利用 Solidworks 对减速器进行装配仿真对减速器进行装配仿真 41 结论结论 46 致谢致谢 47 参考文献参考文献 48 1 绪论绪论 随着科技技术的飞速发展 CAD CAM 计算机辅助设计 计算机辅助制 技术在数控加工 模具制造等制造领域中的广泛普及应用 社会迫切需要一大 批既懂得 CAD CAM 设计 又熟悉 CAM 加工的专业人才 而 Solidworks 软件 是在 CAD CAM 的基础上发展而来的 它具有更为强大的功能 Solidworks 软 件广泛应用于电子 机械 模具 工业设计 汽车 机车 自行车 航天 家 电和玩具等各行业 Solidworks 软件可谓是个全方位的 3D 产品开发软件 集成 了零件设计 产品装配 模具开发 NC 加工 钣金设计 铸造件设计 造型 设计 自动测量 机构仿真 应力分析 和产品数据管理等功能 而制造企业的市场竞争十分激烈 要在市场中站有一席之地就必须在最短 的时间内以优异的质量 低廉的成本 制造出合乎市场需要和性能合适的产品 而产品质量的优劣可以通过 Solidworks 软件对产品进行测量和应力分析 从而使 产品质量和性能得到保证 通过 Solidworks 软件对产品进行设计及仿真可以缩 短产品的制造周期 从而最大程度上提高了企业的生产效率 所以 Solidworks 软件在制造业中有着重要的地位 1 1 仿真技术的发展趋势仿真技术的发展趋势 随着计算技术在软硬件方面的发展 大型工程软件系统开始有减少模型的 简化 减少模型解藕的趋势 力争从模型和算法上保证仿真的准确性 更强更 优化的算法 配合专业的库 将提供大型工程对象的系统整体仿真的可能性 在高性能计算方面 将支持包括并进行处理 网格计算技术和高速计算系统等 技术 仿真作为总体优化的系统级设计分析工具 必要条件之一是跨专业多学科 协同仿真 要求仿真工具能够提供建模 运算 数据处理 包括二次开发后的集成和 封装 数据传递等全部仿真工作流程要求的功能 并且通过数据流集成在更 大的 PDM PLM 平台上 同时 在时间尺度上支持全面开发流程的仿真要求 在空间尺度上支持不同开发团队甚至是交叉型组织架构间的协同工作以及数据 的管理 整合化 将出现主流的标准工具 其特征是功能涵盖了现代工业领域的主 要系统仿真需求 并与其他主流软件工具通过接口或后台关系数据库级别的数 据交互 有协同工作的能力 软件自身的技术进展迅速 具有强大的发展后劲 专业化 随着市场需求的细分 走专业化道路 将出现极专业的工具 这 些工具将在某些具体的专业领域提供深入研究的特殊支持 如开发特殊的库或 模型 专注于具有鲜明行业特征的技术 满足特殊的行业标准 因具有智能化的求解器及模型管理 不断改进 GUI 让软件使用者直接体 验到数值计算专家开发的后台工具提供的强大功能 同时减少软件学习和使用 的困难 提供易学易用的强大工具 提供源代码级的二次开发支持 开放的架构满足不同用户的专业开发要求 在强大的工具平台上 根据自身的需要 进行二次开发 这已经是目前许多研 发单位开发专有技术的标准方式 今后的系统仿真工具必须支持用户在进行二 次开发的时候 从源代码级别开始的创新和工程化定制 并能够通过封装集成 到原有平台中去 这种技术将成为用户在实现知识和技术组织内共享和传承的 同时 保护自身知识产权的必然选择 2 一级圆柱齿轮减速器的设计一级圆柱齿轮减速器的设计 2 1 设计参数设计参数 运输带工作拉力 KNF3 运输带工作速度 sm 6 1 滚筒直径 mmD400 工作寿命 10 年 2 班制 大修期 3 年 所以 3001082 工作条件 载荷平稳 空载启动 室内工作 有粉尘 2 2 传动方案传动方案 展开式一级圆柱齿轮减速器 图图 2 1 减速器的传动方案图减速器的传动方案图 2 3 选择电机选择电机 2 3 1 电动机的类型电动机的类型 Y 系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机 2 3 2 电动机的型号电动机的型号 工作机所需输入功率 电机所需功率 1000 F W W d 由电动机至工作机的传动装置总效率 为 54 3 321 查机械设计手册 机械传动和摩擦副的效率概略值得 V 带的传动的效率 96 0 1 圆柱齿轮传动的效率 985 0 2 滚动轴承的效率 99 0 3 联轴器的效率 97 0 4 平带传动的效率 98 0 5 所以电动机至工作机的传动装置总效率 则872 0 54 3 321 W F W 8 4 1000 6 13000 1000 W W d 50 5 872 0 8 4 查 JB 30474 82 Y 系列 IP44 电动机的技术数据 选用电机型号为 Y132S 4 电机同步转速选 1500 n minr 电机参数 额定功率 满载转速 W 5 5min 1440rnm 查 JB 30474 82 机座带底脚 端盖无凸缘电动机的安装及外形尺寸 则根据参数选用电机轴直径 mmDd 018 0 002 0 38 2 4 传动比分配传动比分配 传动装置总传动比 w m n n i 其中 min 43 76100060r D nw 所以84 18 43 76 1440 w m n n i 分配传动装置的各级传动比 齿 iii 其中 i 为高速级传动比 i齿为低速级传动比 且 ii5 1 3 1 则取 则有 齿 ii4 1 76 3 齿 i14 5 i 2 5 传动装置的运动和动力参数传动装置的运动和动力参数 2 5 1 电动机轴的运动和动力参数电动机轴的运动和动力参数 电动机功率的选择直接影响到电动机的工作性能合经济性能的好坏 如果 所选的电动机的功率小于工作要求 则不能保证作机正常工作 使电动机经常 过载而损坏 如果所选电动机的功率过大 则电动机经常不能满载运行 功率 因数和效率较低 从而增加电能消耗 造成浪费 因此在设计中一定要选择合 适的电动机功率 在设计的题目中 电动机一般为长期连续运载 载荷不变或很少变化的机 械 确定电动机功率的原则是电动机的额定功率稍大于电动机工作功率 d 即 这样电动机在工作时就不会过热 一般情况下可以不校验电动机的 d 启动转矩和发热 则 工作机所需的电动机输出功率为 W W d 50 5 872 0 8 4 满载转速 min 1440rnm 电动轴的转矩 mN nm d m 48 369550 2 5 2 齿轮的高速轴的运动和动力参数齿轮的高速轴的运动和动力参数 KW23 5 99 0 96 0 5 5 31 高 查机械设计手册 机械传动和摩擦副的效率概略值得 V 带的传动的效率 滚动轴承的效率96 0 1 99 0 3 所以通过计算得 高速轴的转速min 16 280 14 5 1440 r i n n m 高 高速轴的转矩mN n 28 178 16 280 23 5 95509550 高 高 高 2 5 3 齿轮的低速轴的运动和动力参数齿轮的低速轴的运动和动力参数 KW10 5 99 0 985 0 96 0 5 5 22 321 低 查机械设计手册 机械传动和摩擦副的效率概略值得 V 带的传动的效率 96 0 1 圆柱齿轮传动的效率 985 0 2 滚动轴承的效率 99 0 3 所以通过计算得 低速轴的转速min 43 76 84 18 1440 r ii nm n 齿 低 低速轴的转矩mN n 25 637 43 76 10 5 95509550 低 低 低 2 5 4 工作轴的运动和动力参数工作轴的运动和动力参数 根据运输带工作数据计算工作轴的功率 W F W 8 4 1000 6 13000 1000 查 JB 30474 82 Y 系列 IP44 电动机的技术数据 选用额定功率为的 Y132S 4 电动机KW W 5 5 工作轴的转速 min 43 76 100060 r D nw 工作轴的转矩mN n P T W W W 76 599 43 76 8 495509550 综合将以上所计算的各个轴的运动的动力参数列表如下 表表 2 1 各轴的数据参数各轴的数据参数 轴名 参数 电动机轴高速轴低速轴工作轴 转速 n r min 1440280 1676 4376 43 功率 p kw 5 55 235 104 8 转矩 T N m 36 48178 28637 25599 76 传动比 i1 005 1418 8418 84 效率0 990 95040 9270 872 2 6 齿轮设计齿轮设计 2 6 1 设计准则设计准则 齿轮的失效形式很多 但对于某个情况而言 它们不可能同时发生 因此 可以针对其主要失效形式确定相应的设计准则 闭式齿轮转动 软齿面 硬度 350HBS 齿轮的主要失效形式是齿面点蚀 故应先按齿 面接触疲劳强度进行齿轮几何参数设计 然后按齿根弯曲疲劳强度进行校核 硬齿面 硬度 350HBS 齿轮的主要失效形式是齿根的弯曲疲劳折断 故应先按齿根弯曲疲劳强度进行齿轮几何参数设计 然后按齿面接触疲劳强度 进行校核 开式齿轮传动 齿轮的主要失效形式是齿面磨粒磨损和齿根的弯曲疲劳折断 对齿面磨损 目前尚无成熟的计算方法 故通常按齿根弯曲疲劳强度进行齿轮几何参数设计 并将计算结果增大 10 20 以补偿磨损量 2 6 2 齿轮的设计参数齿轮的设计参数 根据表 2 1 得到下列已知参数 高速轴的功率KW23 5 99 0 96 0 5 5 31 高 高速轴的转速min 16 280 14 5 1440 r i n n m 高 高速轴的转矩mN n 28 178 16 280 23 5 95509550 高 高 高 高速轴的传动比14 5 高 i 2 6 3 齿轮的选材齿轮的选材 材料的基本要求是 应使齿轮的齿面具有较高的抗磨损 抗腐蚀 抗胶合 及抗塑性变形的能力 而齿根应具有足够的抗断裂的能力 应具有良好的加工 和热处理工艺性 齿轮选材 45 调质处理表面淬火 硬度 40 50HBS 2 6 4 按齿面接触强度设计计算小齿轮直径按齿面接触强度设计计算小齿轮直径 3 12 1 1 671 dH KT d 确定公式内的各项参数值 表表 2 2 载荷系数载荷系数 K 工作机械载荷系数 原动机 均匀中等冲击大的冲击 电动机1 1 21 2 1 61 6 1 8 多缸内燃机1 2 1 61 6 1 81 9 2 1 单缸内燃机1 6 1 81 8 2 02 2 2 4 注 直齿 圆周速度高 精度低 齿宽系数大时取大值 斜齿 圆周速度低 精度高 齿宽系数小时取小值 齿轮在两轴承间对称布置时取小值 不对称布置取大值 悬臂布时置取大值 通过查表 2 2 得 载荷系数 K 1 2 表表 2 3 齿宽系数齿宽系数 d 齿面硬度 小齿轮相对与轴承的位置 软齿面 硬度 350HBS 硬齿面 硬度 350HBS 对称分布 非对称分布 悬臂布置 0 8 1 4 0 6 1 2 0 3 0 4 0 4 0 9 0 3 0 6 0 2 0 25 注 直齿圆柱齿轮取小值 斜齿圆柱齿轮取大值 载荷稳定 轴的刚度大取大值 反之取 小 值 通过查表 2 3 得 齿宽系数 齿数比 1 d 14 5 高 i 已知高速轴的转矩mN n 28 178 16 280 23 5 95509550 高 高 高 查机械设计手册 齿轮材料的 Flim 值得 a F 550 1lim a F 380 1lim 表表 2 4 最小安全系数最小安全系数 S 齿轮传动的重要性SHminSFmin 一般11 齿轮失效会产生严重后果1 251 5 查表 2 4 得 最小安全系数 最小安全系数 1 min F S1 nSHmi 查机械设计手册 齿轮材料的 Hlim值得 a H 700 1lim a H 540 2lim 由式得 min lim F F F S a F 550 1 a F 380 2 a H 700 1 a H 540 2 选用较小的齿轮材料的值 则 所以按接触疲劳强度 H a H 540 2 条件计算小齿轮的直径 mm KT d dH 35 73 1 671 3 12 1 2 6 5 确定齿轮的主要参数和计算几何尺寸确定齿轮的主要参数和计算几何尺寸 1 确定齿轮齿数 齿轮不根切的最小齿数为 17 如果允许少量根切 齿数可以减少到 14 但 是 如果提高齿轮传动的重合度 使传动平稳 应适当增加齿轮齿数 因此 一般在满足弯曲强度条件的前提下 齿数适当多些 模数取小些 对于闭式硬 齿面齿轮传动或开式传动 齿数通常取 对于闭式软齿面齿轮传动 30 17 1 通常取 齿轮齿数的选取应满足强度计算要求 一对啮合传动齿轮40 24 1 的齿数 Z1和 Z2最好互为质数 以防止轮齿的磨损集中在几个轮齿上 所以取小齿轮的齿数 则大齿轮 则25 1 5 12814 5 25 12 高 i 取 5 128 2 传动比误差 39 0 14 5 14 5 12 5 i ii i 齿轮合格 为理论传动比 为实际传动比 3 39 0 i i i 1 2 i 2 确定齿轮模数 mm d m934 2 25 35 73 1 1 表表 2 5 渐开线齿轮的模数 渐开线齿轮的模数 GB 1357 87 第一系列1 1 25 1 5 2 2 5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 第二系列 1 75 2 25 2 75 3 25 3 5 3 75 4 5 5 5 6 5 7 9 11 14 18 22 28 30 36 45 注 选取时优先采用第一系列 括号内的模数尽可能不用 对斜齿轮 该表所示为法面模数 查表 2 5 得 渐开线齿轮的模数3 m 3 计算齿轮传动中心距 中心距 mm m 5 229 2 128253 2 21 4 计算齿轮的分度圆直径参数 小齿轮的分度圆直径 mmmd75253 11 分 大齿轮的分度圆直径 mmmd3841283 22 分 5 计算齿轮的齿宽参数 小齿轮的齿宽 mmdb d 75175 1 1 分 大齿轮的齿宽mmb80 2 6 计算齿轮的齿根圆以及齿顶圆直径参数 小齿轮的齿根圆直径mmzmd 5 67 5 225 3 5 2 根 小齿轮的齿顶圆直径mmzmd81 225 3 2 顶 大齿轮的齿根圆直径mmzmdg 5 376 5 2128 3 5 2 大齿轮的齿顶圆直径mmzmdd390 2128 3 2 7 其他几何参数从略 根据装配图确定其几何参数 2 6 6 校核齿轮传动的弯曲疲劳强度校核齿轮传动的弯曲疲劳强度 查机械设计手册 外齿轮的复合齿形系数 则标准齿轮 x 0 复合齿形系数 2 4 1 FS Y9 3 2 FS Y 验算齿根弯曲疲劳强度 aa mbd YKT F FS F 55049 106 2 1 1 1 11 1 分 aa Y Y F FS FS FF 38040 100 2 4 96 3 49 106 2 1 2 12 经验算 齿根弯曲疲劳强度满足要求 故合格 2 6 7 计算齿轮的圆周速度 并确定齿轮精度计算齿轮的圆周速度 并确定齿轮精度 通过计算圆周速度 所以根据圆周速度确定齿轮的精度 smv 536 1 2 表表 2 6 常用精度等级的齿轮加工方法及其应用范围常用精度等级的齿轮加工方法及其应用范围 齿轮的精度等级 6 级 高精度 7 级 较高精度 8 级 普通 9 级 低精度 加工方法 用范成法在精 密机床上精磨 或精制 用范成法在 精密机床上精 插或精滚 对 淬火齿轮需磨 齿或者研齿 用范成法插齿 或者滚齿 用范成法或者 仿形法粗滚或 型铣 齿面粗糙度 Ra m 0 80 1 61 6 3 23 2 6 3 6 3 用途 用于分度机构 或高速载重的 齿轮 如机床 用于高 中速 载重齿轮 如 机床 汽车 一般机械中 的齿轮 不属 于分度系统的 轻载传动的不 重要齿轮 或 低速传动 对 精密仪器 汽 车 船舶 飞 机中的重要齿 轮 内燃机中的较 重要齿轮 标 准系列减速器 中的齿轮 机床齿轮 飞 机 拖拉机中 不重要的齿轮 纺织机械 农 业机械中重要 的齿轮 精度要求低的 齿轮 直 齿 15 10 5 3 圆 柱 齿 轮 斜 齿 25 17 10 2 5 圆周速 度 v m s 圆 锥 齿 轮 直 齿 9 6 3 2 5 查表 2 6 得 齿轮传动为 8 级精度 2 7 轴的设计轴的设计 2 7 1 轴的材料及其选择轴的材料及其选择 轴的主要失效形式为疲劳断裂 轴的材料应具有较好的强度 韧性和耐磨 性 轴的材料主要碳钢和合金钢 由于碳钢比合金钢廉价 对应力集中的敏感 性较低 同时也可以通过热处理提高其耐磨性和抗疲劳强度 故制造时广泛采 用碳钢 其中最常用的是 45 钢 轻载或不重要的轴 可用 Q235 Q275 等普通 碳素钢 合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能 因此 在传递 大动力 并要求减小尺寸与质量 提高轴颈的耐磨性 常采用合金钢 如滑动 轴承的高速轴 常用 20Cr 20CrMnTi 等合金渗碳钢 一般情况下 选择钢的种类和决定钢的热处理方法时 主要根据强度 而 不是轴的弯曲或扭转刚度 但也应当注意 在既定条件下 有时也可以选择强 度较低的钢材 而采用适当增大轴横截面面积的办法来提高轴的刚度 2 7 2 初算轴径初算轴径 轴的材料均用 45 号钢 调质处理 3 n P Ad 高速轴的最小轴径 mmd71 29 16 280 23 5 112 3 min 高 轴外伸端安装联轴器 考虑补偿轴的可能位移 选用弹性柱销联轴器 由 n 和转矩 查 GB5014 1985 选用mN C 176 21393448 1782782 1 HL3 弹性柱销联轴器 轴孔采用 Y 型 若高速轴的标准孔径选择 mmd35 min 外伸轴 联轴器轴孔长度 L 82 根据联轴器参数选择 mmd35 min 低速轴的最小轴径 mmd43 45 43 76 10 5 1123 min 低 查 GB5014 1985 弹性柱销联轴器 选用 HL4 弹性柱销联轴器 轴孔选用 Y 型轴孔 低速轴的标准孔径 外伸轴 联轴器轴孔长度 L 112 根据联轴器参数可以选择mmd48 min 轴孔直径 mmd55 min 低 2 7 3 轴的结构设计轴的结构设计 轴上零件的定位 固定和装配 一级展开式圆柱齿轮减速器中可将齿轮安排在箱体两侧 齿轮由轴肩定位 套筒轴向固定 联接以平键作过渡配合固定 两轴承分别以轴肩定位 轴承两 端分别用端盖密封与固定 采用过渡配合固定 确定高速轴各段直径和长度 高速轴的草图 在确定轴的直径时 应注意当截面上开有键槽时 应增大轴径以考虑键槽 对轴的强度的削弱 对于直径的轴 有一个键槽时 轴径增大 3 mmd100 有两个键槽时 应增大 7 对于直径的轴 有一个键槽时 轴径增mmd100 大 5 7 有两个键槽时 应增大 10 15 然后将轴径圆整为标准直径 并与相配合零件 如联轴器 带轮等 的孔径相吻合 作为转轴的最小直径 再根据定位轴肩和非定位轴肩的高度 h 确定各轴直径 这个为高速轴 有一个键槽 且直径的轴 所以轴径按照 5 7 逐mmd100 渐增大 所以高速轴的各个轴段按照 6 逐渐增大直径 L2轴段是轴端 也是高速轴的最小轴径 根据上述对高速轴的轴径初算 因此从最小轴段 L2开始依次确定各个轴段的直径 所以轴段 L2mmd35 min 的直径 又因为 L2是用于联轴器的连接 其长度要根据联轴器的轴mmd35 2 孔来确定 L2 其中轴孔长度 因为联轴器选用 HL3 轴孔为 Y 型的联mmL82 轴器 故取 mmL70 2 L3 段将安装密封毡圈 查 JB ZQ 4606 86 mmd 1 37 6135 3 毡圈油封及槽 再按照标准件选择毡圈的直径 则此轴段的直径mmd39 mmd40 3 L4 段安装轴承 m 查 GB T 276 94 深沟球 mmd 4 42 6140 4 轴承 初选用 6209 型滚动球轴承 按照国标选择标准件轴承 则根据轴承的基 本直径 所以确定此轴段的直径 mmd45 mmd45 4 L5 为齿轮部分 分度圆直径 齿根高mmd75 1 分 所以齿根圆直径为 齿顶圆直径mmmhf75 3 325 1 25 1 mmd f 5 67 为 齿长 所以 mmda81 mmL100 mmL126 5 L6 段安装轴承 所以和 L4 段的直径是相同的 则有 mmdd45 64 其余长度尺寸根据装配图来确定其数据 确定低速轴的各段直径和长度 低速轴的草图 这个为低速轴 有两个键槽 且直径的轴 轴径增大mmd100 10 15 轴径增大取 12 L1 段为最小轴段 根据上述对低速轴的轴径初算 为了增加mmd55 min 轴的刚度 再根据此段用于联轴器的联结 所以查 GB5014 1985 选用 HL4 弹 性柱销联轴器 轴孔采用 Y 型 故此段的轴径取 所以从轴段mmd55 1 开始确定各个轴段的直径 此段用于联轴器的联结 mmd55 1 L2 段比 L1 段的直径有所增加 所以 此段用 mmd 5 60 10155 2 于安装密封毡圈 查 JB ZQ 4606 86 毡圈油封及槽 再按照标准件选择毡圈 的直径 则此段的轴径 mmd58 mmd60 2 L3 用于安装轴承 查 GB T 276 94 深沟球 mmd66 10160 3 轴承 初选用 6213 型滚动球轴承 按照国标选择标准件轴承 则轴承的基本 直径 所以此段的轴径 mmd65 mmd65 4 L4 是轴环 用于固定 定位的作用 通过查 GB T 276 94 深沟球轴承 选用 6213 型滚动球轴承 根据轴承的安装尺寸 所以轴环的直径为mmda72 mmd72 4 L5 用于安装齿轮 直径 d5大于 L6 段的直径且小于 L4 轴环的直径 所以 L5 段的直径 为了保证齿轮更好的固定和定位 故此段的mmdmm7265 5 轴径取 而大齿轮的宽度 为了保证齿轮的固定 L5 必须mmd68 5 mmb80 2 小于 80mm 所以此段的轴径取 mmL78 5 L6 用于安装轴承 所以和 L3 段的直径是相同的 则有 mmdd45 36 其余长度尺寸则根据装配图来确定其数据 2 7 4 轴的受力计算轴的受力计算 高速轴上齿轮的圆周力 N d T Ft13 4754 75 28 17822 1 1 1 分 高速轴上齿轮的径向力 NFF tr 36 173020tan13 4754tan 11 低速轴上齿轮的圆周力 N d T Ft01 3319 384 25 63722 2 1 2 分 低速轴上齿轮的径向力 NFtFt02 120820tan01 3319tan22 2 8 轴承的选择轴承的选择 2 8 1 轴承的初选轴承的初选 轴承的初选用为 6213 型滚动球轴承和 6209 型滚动球轴承两种 查 GB T 276 94 深沟球轴承 6213 型滚动球轴承的基本额定动载荷 Cr为 57kN 基本额定静载荷 Cor为 40kN 6209 型滚动球轴承的基本额定动载荷 Cr为 31 5 kN 本额定静载荷 Cor为 20 5kN 2 8 2 轴承的额定载荷的计算轴承的额定载荷的计算 其中 P 当量动载荷 fT温度系数 fP载荷系数 16667 h T P Ln f f PC 寿命系数 n 轴承的工作转速 表表 2 7 温度系数温度系数 fT 工作温度 C 120125150255200225250300 fT1 00 950 90 850 80 750 70 6 通过查表 2 7 得 fT 1 0 表表 2 8 载荷系数载荷系数 fP 载荷性质fP列举 无冲击或轻微冲击1 0 1 2 电机 汽轮机 通风机 水 泵 中等冲击1 2 1 8 车辆 机床 起重机 冶金 设备 内燃机 强大冲击1 8 3 0 破碎机 轧钢机 石油钻机 振动筛 通过查表 2 8 得 fP 1 1 6209 型滚动球轴承的轴向力 N d T Fa13 4754 75 28 17822 1 1 分 6209 型滚动球轴承径向力 NFFr t 36 173020tan13 4754tan 1 6213 型滚动球轴承的轴向力 N d T Fa01 3319 384 25 63722 1 1 分 6213 型滚动球轴承的径向力 NFFr t 02 120820tan01 3319tan 1 已知高速轴的转速 低速轴的转速min 16 280rn 高 min 43 76rn 低 根据以上数据计算 6209 型滚动球轴承各参数得 747 2 36 1730 13 4754 F F 23 0 20500 13 4754 C F 查机械设计手册 径向载荷系数 X 与轴向载荷系数 Y 得知 0 23 落在 0 170 0 280 之间 用插值法算得 59 0 17 0 28 0 34 0 38 0 23 0 e e F F 747 2 36 1730 13 4754 再通过查机械设计手册 径向载荷系数 X 与轴向载荷系数 Y Y 落在 1 05 1 15 之间 则取56 0 1 1 Y 查机械设计手册 轴承预期寿命 L h 的推荐表 轴承预期寿命取hLh6000 当量动载荷NYFXF54 619813 47541 136 173056 0 P 6209 型滚动球轴承的额定载荷 N Ln f f PC h T P 63 26243 16667 600016 280 1 1 1 54 6198 16667 3 6209 型滚动球轴承的大于计算所需的 故所选用NC31500 NC63 26243 的轴承合用 再根据以上数据计算 6213 型滚动球轴承各参数得 75 2 02 1208 01 3319 F F 083 0 40000 01 3319 C F 查机械设计手册 径向载荷系数 X 与轴向载荷系数 Y 得知 0 083 落在 0 056 0 084 之间 用插值法算得 797 0 056 0 084 0 26 0 28 0 083 0 e e F F 75 2 02 1208 01 3319 再通过查机械设计手册 径向载荷系数 X 与轴向载荷系数 Y Y 落在 1 55 1 71 之间 则取56 0 68 1 Y 查机械设计手册 轴承预期寿命 L h 的推荐表 轴承预期寿命取hLh6000 当量动载荷NYFXFP43 625201 331968 1 02 120856 0 6213 型滚动球轴承的额定载荷 N Ln f f PC h T P 66 17159 16667 600043 76 1 1 1 43 6252 16667 3 6213 型滚动球轴承的大于计算所需的 故所选用的NC57200 NC66 17159 轴承合用 2 9 键的选择键的选择 为了保证齿轮传动啮合良好 要求轴毂对中性好 故选用 A 型普通平键连 接 高速轴的末端有一键槽 C 其作用是用来联轴器的连接 而低速轴有两个 键槽 其中键 A 用于固定齿轮 另一个键 B 用于联轴器的连接 在固定齿轮处的键 A 的轴段 轴径 查 GB 1096 mmL78 5 mmd68 5 79 按照国家标准 则选取键宽为 键高为的普通平键 mmb20 mmh12 普通平键的长度 L 系列为 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 35 40 45 50 55 60 70 80 90 100 500 所以在轴段处 为了保证轴的刚度 取键的长度 mmL78 5 mmL60 键 校核键的连接强度 表表 2 9 键连接材料的许用应力键连接材料的许用应力 载荷性质 许用应力连接方式 轴 毂或键的材 料静载荷轻载荷冲击 钢120 150100 12060 90 静连接 铸铁70 8050 6030 45 p 动连接钢504030 注 p 按键 毂或轴中机械性能较的材料选取 对静连接 p 是指许用挤 压应力 对动连接 p 是指许用压强 P 动连接 如滑移齿轮 的相对滑动表面经表面淬火 则 p 应提高 2 3 倍 若强度不够 可采用两个键按 180 布置 考虑载荷的不均匀性 在强度计算中 按 1 5 个键计算 通过查表 2 9 选用铸铁材料 a 80 70 由公式计算得键 A 的强度为 a dhl T A p 09 78 2060 1268 63725044 所选的键 A 的强度足够 a A 80 70 在联轴器的连接处的键 B 的轴段 轴径 查 GB mmL100 1 mmd55 1 1096 79 按照国家标准 则选取键宽为 键高为的普通平mmb16 mmh10 键 通过对普通平键的长度 L 系列值的选取的 所以在轴段处 mmL100 1 为了保证轴的刚度 取键的长度 mmL80 键 由公式计算得键 B 的强度为 63 62 16901055 63725044 dhl T PB 所选的键 B 的强度足够 a B 80 70 在高速轴的键槽 C 是用于联轴器的连接 此轴段长度为 直径mmL70 2 高 为 查 GB 1096 79 按照国家标准 则选取键宽为 键mmD35 2 高 mmb10 高为的普通平键 通过对普通平键的长度 L 系列值的选取的 所以mmh8 在键槽 C 处的轴段长度为 为了保证轴的刚度 取键的长度mmL70 2 高 mmL55 键 由公式计算得键 B 的强度为 60 56 1055835 17827844 dhl T PC 所选的键 C 的强度足够 a C 80 70 3 0 减速器的上下箱体的设计减速器的上下箱体的设计 3 0 1 减速器的箱体结构以及其作用减速器的箱体结构以及其作用 减速器的箱体结构根据装配图进行说明 箱体采用中等强度的灰铸铁铸成 为了便于减速器中的零件安装和拆卸 箱体一般做成剖分式结构 其中剖分面 应与齿轮轴线重合 箱座和箱盖用圆锥定位销定位 并用螺栓连接固紧 箱座 上的加强筋用以增加支承刚性 箱体两端用轴承盖封闭 外伸轴处的轴承盖为 透盖 有通孔 采用间隙密封 为了加强密封效果 通常在装配前于箱体的剖 分面上涂以水玻璃或密封胶 为了便于吊运 在箱体上设置有起吊装置 箱盖 上的起吊挂钩用于提升整个减速器 打开观察孔盖板 通过观察孔可以检查齿 轮啮合情况及向箱内注油 平时用于观察齿轮啮合情况 箱座下部设有放油孔 换油时 排放污油和清洗剂 平时用螺塞堵住 为了便于检查箱内油面高低 箱座上还设有游标 减速器工作时由于箱内温度升高 空气膨胀 压力增大 为使箱内受热膨胀的空气能自动排出 以保持箱内压力平衡 不致使润滑油沿 剖分面等处渗漏 因此在箱盖上的观察孔盖上装有通气器 3 0 2 减速器箱体的主要结构尺寸减速器箱体的主要结构尺寸 一级圆柱直齿减速器的主要结构尺寸如下 a 为减速器两齿轮的中心距 箱座壁厚 为 经计算 取 9mmmma81025 0 箱盖壁厚 1为 1 取 9mmmma8102 0 箱盖凸缘厚度 11 5 1 bmmb 5 13 1 箱座凸缘厚度 5 1 bmmb 5 13 箱座底凸缘厚度 5 2 2 bmmb 5 22 2 地脚螺钉直径 故mmad f 262 2012036 0 mmd f 20 地脚螺钉数目 n 当时 当时 当250 a4 n500 250 a6 n 时 所根据计算中心距 则地脚螺钉数目 n 4500 a8 n250 a 轴承旁连接螺栓直径 选用 M16 的螺栓mmdd f 1575 0 1 箱盖与箱座连接螺栓直径 选用 M12 的螺栓mmdd f 126 0 2 检查孔螺钉直径 选用 M8 的螺栓mmdd f 84 0 4 定位销直径 mmdd6 98 0 2 齿轮顶圆与内箱壁间的距离 2 1 1 mm18 1 齿轮端面与内箱壁间的距离 2 mm18 2 3 0 3 减速器箱体上的附件减速器箱体上的附件结构和作用结构和作用 窥视孔和窥视孔盖 窥视孔用于检查传动件的啮合情况 润滑状态 接触斑点及齿侧间隙等 还可以用于注入润滑油 窥视孔应开在便于观察传动啮合区的位置 尺寸大小 以便于观察为宜 放油螺塞 放油孔应设在箱座底面的最低处 常将箱体的内底面设计成向放油孔方向 倾斜 1 1 5 并在其附近做出一小凹坑 以便攻丝及油污的汇集和排放 油标 油标用来指示油面高度 应设置在便于检查及油面较稳定之处 一般多采 用带有螺纹的杆式油标 采用杆式油标时 应使箱座油标座孔的倾斜位置便 于加工和使用 油标安置的部位不能太低 以防油进入油标座孔而溢出 油标 上的油面刻度线应按传动的浸油深度确定 为避免因油的搅动而影响检查效果 可在标尺外装隔套 通气器 减速器运转时 箱体内温度升高 气压增大 对减速器的密封极为不利 因此多在箱盖顶部或窥视孔盖上安装通气器 使箱体内的热胀气体自由逸出 以保证箱体内外压力均衡 提高箱体有缝隙处的密封性能 简易的通气器常用带孔螺钉制成 但通气孔不能直通顶端 以免灰尘进入 这种通气器用于比较清洁的场合 较完善的通气器内部做成各种曲路 并有金 属网 以减少灰尘随空气吸入箱体 定位销 为了保证剖分式箱体轴承座孔在加工与装配精度 在箱体连接凸缘的长度 方向两端各设一个圆锥定位销 两销间的距离尽量远些 以提高定位精度 定位销的直径一般取 d2为箱体连接螺栓的直径 其长度 2 8 0 7 0dd 应大于箱盖和箱座连接凸缘的总厚度 以便于拆装 吊钩 为了拆卸及搬运减速器 应在箱座上铸出吊钩 3 关于对关于对 Solidworks 的介绍的介绍 随着科技的不断进步 人们的生活水平不断的提高 各种电子产品 机械 产品 生活产品的使用周期不断的缩短 给产品的更新换代提出了很大的挑战 同时对产品的设计的效率提出了挑战 为了提高设计效率 首先从产品设计的 辅助工具去考虑 特别是计算机辅助设计软件 这其中有 Solidworks UG Pro E Auto CAD 等软件 在这里我重点介绍 Solidworks 软件的一些主要功能 从电脑开始菜单启动 Solidworks 软件 在菜单栏单击 按钮 弹出 一个如下图所示的对话框 图图 3 1 菜单栏菜单栏 选择 零件 后 单击 确定 便进入了零件三维实体的编辑界面 在 SolidWorks 窗口顶部分别是 Solidworks 软件的菜单栏和工具栏 左边的是 FeatureManager 设计树 窗口左边的是任务窗格 窗口底部是状态栏 其中工具栏是重点介绍的对象 分别对工具栏中的草图工具栏 视图工具 栏 插件工具栏 特征工具栏 装配工具栏作详细介绍 其中 草图工具栏如上图所示 在工具栏中的按钮的作用用于建立 草图 此按钮为智能尺寸按钮 用于标注草图中轮廓曲线的尺寸大小 上面的功能键分别用于在草图中绘 制直线 矩形 圆 圆弧 曲线 椭圆 绘制圆角 多边形 点等二维轮廓曲 线 此按钮的功能可以在面 边线以及草图实体上绘制字体 用于剪 裁实体或延伸实体 用于将模型上所选边线或草图实体转换草图实体 为等距功能键 为镜像功能键 为线性草图阵列和圆周草图阵列功 能键 此工具栏为视图工具栏 工具栏 的的各项功能分别是正视 前视 后视 左视 右视 上视 下视 等轴测 上下二等轴测 左右二等轴测 视图定向 此工具栏为插件工具栏 分别用 于各项插件的安装与卸载 它们分别是 3D Instsn Website 插件 CosmosMotion 插件 COSMOSWorks Designe 插件 Design Checker 插件 eDrawings 插件 FeatureWorks 插件 PhotoWork 插件 Solidworks Routing 插件 ScanTo3D 插件 Solidworks Toolbox 插件 Solidworks Utilities 插件 此工具栏为特征工具栏 它们分别为拉伸凸台 基体 拉伸切除 倒圆角和倒角 筋板创建 抽壳 拔模 异型孔向导 各种列阵和镜像 参考几何体 曲线指令 Intant3D 此为装配 工具栏 它们分别是插入零件 配合 零部件的阵列 智能扣件 移动 显示 隐藏的零部件 装配体特征 参考几何体 新建运动算例 爆炸视图 爆炸直 线草图 干涉检查 孔对齐 AssemblyXpert 4 关于关于 Solidworks 对减速器各个零件的三维造型对减速器各个零件的三维造型 4 1 齿轮的三维造型齿轮的三维造型 从电脑开始菜单启动 Solidworks 软件 在主窗口下单击菜单 文件 新建 命令 弹出如图 3 1 所示的 新建 对话框 选用 零件 模板 按 确定 后进入编辑界面 首先对减速器的齿轮进行三维实体造型 齿轮的三维实体造型可以通过插 件来完成 所以在进入编辑界面后 首先要对工具栏中的 Toolbox 插件进行 安装 然后单击任务窗格中的按钮 再单击按钮 此时出现很多 其它国家标准 则选用国际标准中的 最后单击 按钮 出现一系列的齿轮供我们选择 将鼠标移动到 正齿轮 选项上 右击后选择 生成零件 的选项 此时图形区域出现如图 4 1 1 所示的齿轮 图图 4 1 1 第第 1 步步 图图 4 1 2 第第 2 步步 图图 4 1 3 第第 3 步步 图图 4 1 4 第第 4 步步 图图 4 1 5 第第 5 步步 图图 4 1 6 第第 6 步步 再在图形区域的左边的 PropertyManager 中输入所需齿轮的参数 例如 模数为 3 齿数为 128 压力角为 20 度 面宽为 80mm 毂样式选择类型 A 标准轴径为 70mm 键槽为矩形等数据后单击 确定 所得齿轮的三维实体如 图 4 1 2 所示 然后再以齿轮的侧面为基准面建立草图 在此基准面上分别绘 制直径为 352 5mm 和直径为 108 8mm 的同心圆 如图 4 1 3 所示 再在工具栏 中单击按钮进行拉伸切除 且拉伸切除的厚度为 30mm 如图 4 1 4 所示 以同样的方法对齿轮的另一侧面做同样的处理 处理后的齿轮两侧如图 4 1 5 所示 继续再以齿轮的任意一侧为基准面建立草图 在基准面上绘制半径为 115 32mm 的圆 图图 4 1 7 第第 7 步步 图图 4 1 8 第第 8 步步 图图 4 1 9 第第 9 步步 图图 4 1 10 第第 10 步步 图图 4 1 11 第第 11 步步 如图 4 1 6 所示 并以此为基圆 在圆上任意一点绘制直径为 30mm 的圆 如 图 4 1 7 所示 再单击工具栏中按钮 对直径为 30mm 的圆进行圆周草图 阵列 然后修改 PropertyManager 中的参数 将阵列的份数设为 6 角度为 360 度等 再选择要阵列的圆 单击 确定 得到如图 4 1 8 所示的二维曲线 再 将草图中半径为 115 32mm 基圆删除 单击按钮 对齿轮进行完全贯穿的 拉伸切除 得到如图 4 1 9 所示的三维实体齿轮 最后再单击按钮 对齿 轮的每个直角边进行倒角 将 PropertyManager 中倒角参数设为 2mm 再选择 要进行倒角的所有边线 如图 4 1 10 所示 最终得到如图 4 1 11 所示的三维实 体齿轮 4 2 齿轮轴的三维造型齿轮轴的三维造型 在完成对齿轮的三维实体造型后 直接在主窗口下单击菜单 文件 新建 命令 弹出如图 3 1 所示的 新建 对话