基于SolidWords蜗轮蜗杆减速器设计
46页 12000字数+论文说明书+任务书+3张CAD图纸【详情如下】
Solidworks蜗轮蜗杆减速器设计说明书.doc
蜗轮--A1.DWG
蜗轮蜗杆减速器装配体--A0.DWG
输入轴--A1.DWG
摘要
这篇课程设计的论文主要阐述的是一套系统的关于蜗轮蜗杆减速器的设计，运用SolidWords软件对蜗轮蜗杆减速器进行设计和实体造型。
通过对减速器的简单了解，学习设计蜗轮蜗杆减速器并尝试设计增强感性认知和社会的认知能力，也进一步巩固了自己学习过的理论知识，提高综合运用所学知识发现问题并能解决所发现的问题。学习如何进行机械类设计，学习运用多种工具如CAD、SolidWords等软件应用，机械传动装置都会在使用过程中产生不同程度上的磨损，因此要对机械进行维护和保养，使其延长使用寿命，高效化的运行，提高生产率，降低生产成本，获得使用效率的最大化。
蜗轮蜗杆减速器是讲电机的回转数减速到所需要的回转数，并得到较大的转矩的结构，目前用于传递动力和运动的机构当中，应用范围十分广泛。本文首先通过对所需电动机的转速和功率进行计算，再结合表中数据选出合适的电动机。再根据对不同的齿数和模数等参数进行切量的计算，选出最优参数，通过减速器的简单了解，及进一步巩固自己所学过的理论知识，把理论和实践结合到一起，为以后工作和能够更好地学习积累宝贵的经验。
关键词： 蜗轮蜗杆减速器； SolidWords软件； 结构设计； 三维实体建模；
Abstart
Mainly elaborated this paper curriculum design is a set of system about the design of the worm gear and worm gear reducer, using SolidWords software of single-stage worm gear and worm reducer design and solid modeling.
Through the simple understanding of the speed reducer, learning design worm gear and worm gear reducer design and try to enhance the perceptual cognition and social cognitive abilities, has further consolidated its learning theory knowledge, improve the integrated use of knowledge in found can find problems and solve problems. Learn how to do mechanical design, using a variety of tools such as CAD, SolidWords software application, mechanical transmission device is in use process produce different degree of wear and tear, so for machinery maintenance and service, make its service life, the running of colleges and universities, increase productivity, reduce production cost, obtain the efficiency maximization.
Worm gear and worm reducer is about motor rotary reduction to the required number of rotary, and get a larger torque structure, is used to transfer power and sports institutions, application range is very wide. This paper based on the speed of the motor and power calculation, combined with the data in the table to select the suitable motor. Again according to the different number of teeth and module for cutting parameters, such as the amount of calculation, choose the optimal parameters, through the simple understanding of the speed reducer, and further consolidate their learned knowledge of theory, combine the theory and practice together, for later work and better able to learn valuable experience.
Key words: worm gear and worm gear reducer; SolidWords software; Structure design; 3 d entity modeling;
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题背景和目的 1
1.2 减速器简介及其发展现状和前景 1
1.2.1 减速器简介 1
1.2.2 减速器的发展现状和前景 2
1.3 蜗轮蜗杆减速器的介绍 2
第二章 蜗轮蜗杆减速器的参数设计 4
2.1 设计方案 4
2.1.1 减速器的工作条件 4
2.1.2 传动装置布置方案 4
2.2 电动机的选择 5
2.2.1 选择电机的类型 5
2.2.2 选择电机的功率 5
2.3 传动装置及动力参数计算 6
2.3.1 各轴转速的计算 6
2.3.2 各轴功率的计算 7
2.3.3 各轴扭矩的计算 7
2.4 传动结构设计及计算 7
2.4.1 选择蜗杆传动类型 7
2.4.2 选择材料 7
2.4.3 按照齿面接触的疲劳强度进行设计 8
2.4.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 9
2.4.5 校核齿根弯曲疲劳强度 10
2.4.6 验算效率 11
2.4.7 精度等级公差和表面粗糙度的确定 11
2.4.8 热平衡核算 11
2.5 轴的结构设计及计算 12
2.5.1 按扭矩初算最小轴径 12
2.5.2 轴上零件的定位、固定和装配 12
2.5.3 确定轴的各段直径和长度 12
2.5.4 轴上的受力计算及校核 14
2.6 轴承的选择与校核 18
2.6.1 输入轴轴承的选择与校核 18
2.6.2 输出轴轴承的选择与校核 19
2.7 键的选择与校核 20
2.7.1 输入轴与电动机轴采用平键连接 20
2.7.2 输出轴与联轴器连接采用平键连接 21
2.7.3 输出轴与蜗轮连接用平键连接 21
2.8 联轴器的选择与计算 21
2.8.1 与电机输出轴的配合的联轴器 21
2.8.2 与减速器输出轴轴配合的联轴器 22
第三章 蜗轮蜗杆减速器的三维实体设计 24
3.1 三维建模原理 24
3.2 螺栓的三维设计 24
3.3 蜗杆的三维设计 25
3.4 蜗轮的三维设计 27
3.5 箱体的三维设计 29
3.5.1 箱体上的附件结构和作用 29
3.5.2 上、下箱体的建模 30
3.6 虚拟装配 31
3.6.1 虚拟装配的意义 31
3.6.2 装配过程 32
第四章 经济技术性分析 35
参考文献 36
致谢 37
第一章 绪论
1.1 选题背景和目的
计算机辅助设计及辅助制造（CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，能够使产品的缺陷和所存在的问题在设计阶段就能被及时的发现并加以解决。Solidworks软件是在CAD/CAM的基础上发展而来的，它拥有了十分强大的功能。目前已被许多世界级大企业广泛采用。Solidworks软件可以说是个全方位的3D产品开发软件，集成了零部件的设计、产品的装配、模具的开发、NC加工、钣金的设计、铸造件的设计、造型的设计、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，想要在市场中站有一席之地就必须能够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。使用SolidWorks软件进行产品设计时，生成的三维实体模型可以让设计者对产品有个直观的了解，根据三维实体模型还可以生成各零部件的工程图纸和装配图纸，并且对各种图文档管理还很有效，大大的缩短了产品的开发周期，对减少设计人员的工作强度，提高设计效率，降低设计差错方面都具有重要的意义。
因此，本次课题设计选择基于SolidWorks软件平台，对单级蜗轮蜗杆减速器进行设计和实体造型，通过本次课题的设计，将进一步深入地对这一技术进行更多的了解和学习。
1.2 减速器简介及其发展现状和前景
1.2.1 减速器简介
减速器是由多个齿轮组成的一种动力传动机构，利用齿轮的啮合原理，可以将原动机的高转速降低到所要的工作转速，还可以将原动机的输出扭矩增大到所需要的工作扭矩。减速器的种类很多，按照传动类型可以分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们相互组合起来的组合减速器；按照传动的级数可以分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可以分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器等；按照传动的布置形式又可以分为展开式、分流式和同轴式减速器。
减速器是机械装备的重要基础件，与带链、摩擦、液压等传动相比，具有功率范围大、传输效率高,稳定运动,传动比准确,使用寿命长,结构紧凑和一系列的特征,它的安全、可靠和具有成本效益的优良特点，决定了它在通用机械装备领域中的不可替代性。减速器主要应用在各种工业产品中，如船用、矿山、冶金、建材、煤炭、航空、电力等。
1.2.2 减速器的发展现状和前景
目前，国内各类通用减速器的标准系列已达数百个，基本可满足各行业对通用减速器的需求。在第一代通用硬齿面齿轮减速器和圆弧圆柱蜗杆减速器系列产品，由西安重型机械研究所所开发并完成标准化的新一代圆柱、圆锥圆柱齿轮减速器、圆弧圆柱蜗杆减速器业已投向市场。新一代减速器的突出特点为不仅仅在产品性能参数上进一步进行了优化，而且在系列设计上完全遵从模块化的设计原则，产品造型更加美观，更宜于组织的批量生产，更适应现代工业基础的发展越来越高产品的配套要求。此外，南京高精齿轮股份有限公司也促进了PR系列的模块式齿轮减速器的系列产品。但总体而言，国内在齿轮减速器系列产品开发和更新工作近年来进展，与国外同行的差距不断扩大的趋势。和市场的需求不完全合适，西安市重型机械研究所等单位已经开始着手开发和标准化。
1.3 蜗轮蜗杆减速器的介绍
蜗轮蜗杆减速器通是常用来传递两交错轴之间的运动和动力，蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条，蜗杆又与螺杆形状相似。因此，蜗轮蜗杆减速器通常用于两轴相互交错、传动比较大、传动功率不大或间歇工作的工作场合。
（1）蜗轮蜗杆减速器的优点
（a）蜗轮蜗杆减速器可以获得较大的单级传动比。在动力传动的作用之中，传动比的一般范围在5～80，并非对非动力传动，传动比可以达到 1000或者更大。
（b）由于传动比的功率相对较大，并且零件数目相对较少，因而结构相对紧凑。
第四章 经济技术性分析
在传统的二维设计中其基本设计流程是在已有的减速器的基础上进行，设计中存在以下问题：
（1）难以对所设计的产品进行装配检验、力学分析、运动分析、有限元分析等工作；
（2）设计工作一般是在已有减速器基础上进行的变型设计，设计人员根据所需设计的系列，在该系列中找到最相似的减速器样机，再调出相应的零部件二维工程图纸，在该图纸上进行变型设计。由于减速器种类太多，因此设计人员花费大量时间在寻找相似产品上，造成不必要的人力浪费，加长了产品的开发周期，使得一个新产品的设计开发周期一般达到6个月以上；
（3）在设计时容易忽略有些零部件已改动，而相应的其他零部件却没有改动或改动有错，导致装配时装配不上。由于不能进行装配检验，产品要到装配时才能发现有错，易造成很大的浪费；
（4）虽然在零件图的绘制上采用现有的二维参数驱动，但是对于零件的构造、装配、组合等一系列产品级的设计工作，仍然非常复杂而繁琐；
（5）减速器产品的管理采用传统的管理方法，图纸管理很大程度上还是手工形式，随着系列产品的增加和不断开发新产品，管理越来越麻烦，特别是管理工程图纸时传统管理费时费力且技术人员查找很不方便，而且修改时又必须重新绘制新的图纸存档，造成纸张的不必要浪费。
机械工业为国民经济提供设备，其技术和现代化水平很大程度上影响整个国民经济的技术水平。现代化的工业、农业、交通等各部门的开发需求设计生产效率高，性能良好的机械设备。为此，必将对机械设计或机构设计提出更高的要求。因此，采用先进的SolidWorks软件进行产品设计时可以克服以上的问题，实体生成与传统的绘图方式相比有很大的优势，它过程简单，耗时少，节省财力和物力。另外，还可以使得产品的缺陷和问题在设计阶段就能被及时发现并加以解决，避免后续生产中造成浪费。这项技术的广泛合理应用，将会给机械行业的发展带来巨大的飞跃。
参考文献
[1] 成大先主编.机械设计手册.第五版[M].北京:化学工业出版社,2014.
[2] 吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册.第二版[M],北京:高等教育出版社,1999.
[3] 杨可桢主编.机械设计基础.第五版[M].北京:高等教育出版社,2001.
[4] 纪名刚,濮良贵.机械设计.第八版[M].北京:高等教育出版社,2006.
[5] 哈尔滨工业大学理论力学教研室编.理论力学[M].北京:高等教育出版社,2002.
[6] 刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社,2004.
[7] 程乃士.减速器和变速器设计与选用手册[M].机械工业出版社,2007.
[8] 康鹏工作室.SolidWorks2006三维建模实例教程[M].清华大学出版社,2006.
[9] 林光春.机械设计课程设计.成都:四川大学出版社.2008.11.
[10] 沈世德.机械原理.北京:机械工业出版社,2002.02.
[11] 赵罘.SolidWorks 2013中文版CADCAE实例精解.北京:清华大学出版社.2013.09.
[12] 汤修映.CADCAM技术案例教程.北京:北京大学出版社.2010.09.
[13] 陈立德.机械设计基础课程设计.北京:高等教育出版社.2011.06.
[14] 高世杰.机械设计基础实验实训指导.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社.2008.05.
[15] 陈立德.机械设计基础课程设计指导书.第3版,北京:高等教育出版社.2007.08.
[16] 朱秀娟.机械设计与创新.北京:北京师范大学出版社.2011.07.
[17] 杨恩霞. 李立全机械设计.第2版,哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社. 2012.07.
[18] Northwestern Polytechnical University Machine Design Faculty Working Office.Machine design[M].Beijing:Popular Education Publishing House,1 978.
[19] Qingyuan Computer Working Office.Application development and examples of Auto CAD 2000i[M].Beijing:China Machine Press,2001.
致谢
毕业设计即将结束，在英璐老师的指导和帮助之下，我对蜗轮蜗杆减速器的设计有了更多新的认知，对蜗轮蜗杆减速器的设计有了更深一步的认识，对蜗轮蜗杆减速器的整体脉络了解得更加的清晰透彻。通过这次毕业设计，我对自己大学四年以来所学的知识有更多的认识。
毕业设计，帮助我们总结大学四年的收获、认清自我。同时，还帮助我们改掉处理事情时懒散的习惯。从最开始时的搜集资料，整理资料，到方案比选，确定方案，再到着手开始进行蜗轮蜗杆减速器各个部件的设计，每一步都是环环相扣，衔接紧密，其中任何一个步骤产生遗漏或者疏忽，就会对以后的设计带来很多的不便。
通过这次毕业设计，我忽然发觉以前老师讲过的课是那么有用，感谢侯志敏老师，她教给了我们机械专业最基础的机械原理，感谢衣方丹老师，作为导员他对我们的悉心教诲使我们终生难忘，感谢英璐老师，她教会我们机械制造工艺；感谢王敬一老师，她教我们Solidwords软件的应用，感谢陈慧珍老师，她教给了我们CAD制图的一些基础和技巧。
从这次毕业设计中，我的动手能力和资料搜集能力在设计中也得到提升。毕业设计中很多数值、公式、计算方法都需要我们去耐心地查阅书籍，浏览资料，设计中需要用到辅助设计软件的地方，比如公式编辑器，CAD，WORD，EXCEL，Solidwords以前我们只会用些皮毛，经过这次毕业设计我们又学会了很多，我深刻的体会到——学无止境。掌握使用的要领，运用到设计当中去。最后汇总的时候，需要将前期各个阶段的工作认真整理。
毕业设计结束了，通过设计，我深刻领会到基础的重要性，毕业设计不仅仅能帮助学生检验大学四年的学习成果，更多的是毕业设计可以帮助我们更加清楚的认识自我，磨练学生的意志与耐性，这会为我日后的工作和生活带来很大的帮助。
川公网安备: 51019002004831号