二级圆锥圆柱齿轮减速器

毕业设计论文说明书题目二级圆锥圆柱齿轮减速器机械实体造型设计、仿真系别机电工程系专业机械设计制造及其自动化学生姓名王俊学号0601010513指导教师皋萍职称题目类型理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发2010年5月31日I摘要本课题主要研究的内容是根据减速器设计的原始资料，研究减速器够组成部件（包括齿轮、轴、轴承、上箱体和下箱体）的设计及校核方法。对二级圆锥圆柱齿轮减速器设计进行功能分解，确立齿轮减速器三维参数化设计方法以及齿轮减速器零件（各主要传动件，标准件等）模型库、总装配库的构建方法。并用INVENTOR虚拟软件，进行二级圆锥圆柱齿轮机构的三维建模，对圆锥圆柱减速器的机构的组成，内部传动部件，进行装配干涉分析、应力应变分析、运动仿真，最终生成二维工程图。利用INVENTOR虚拟软件对所设计的产品进行三维建模，装配，运动仿真和工程图的产生等方面进行研究后发现，干涉、应力分析在CAD中是极其重要的内容。从三维开始设计，在现有的软件支持下，这个模型至少有可能表达出设计构思的全部几何参数，整个设计过程可以完全在三维模型上讨论，对设计的辅助就很容易迅速扩大的全过程，设计的全部流程都能使用统一的数据，从三维开始的设计，二维工程图的表达仍然要遵守传统设计的要求。关键字三维虚拟设计；三维建模；减速器；IIABSTRACTTHEMAINRESEARCHTOPICSAREBASEDONTHEDESIGNOFTHEORIGINALDATAREDUCER,REDUCERENOUGHOFCOMPONENTPARTSINCLUDINGGEARS,SHAFTS,BEARINGS,THEUPPERCASINGANDLOWERCASINGDESIGNANDVERIFICATIONMETHODOFTHETWOCONICALGEARREDUCERDESIGNOFFUNCTIONALDECOMPOSITION,THEESTABLISHMENTOFTHREEDIMENSIONALPARAMETRICGEARREDUCERANDGEARREDUCERDESIGNPARTSTHEMAINTRANSMISSIONPARTS,STANDARDPARTS,ETCMODELLIBRARY,THETOTALASSEMBLYMETHODOFCONSTRUCTINGTHELIBRARYANDWITHTHEINVENTOROFVIRTUALSOFTWAREANDDATABASETECHNOLOGY,FORTWOCONICALCYLINDRICALGEARSTHREEDIMENSIONALMODELINGOFCONICALREDUCERCYLINDRICALBODYCOMPOSITION,THEINTERNALTRANSMISSIONPARTS,ANDASSEMBLYINTERFERENCEANALYSIS,STRESSANDSTRAINANALYSIS,SPATIALMOTIONANALYSIS,MOTIONSIMULATION,EVENTUALLYTOPRODUCETWODIMENSIONALDRAWINGSUSINGINVENTOROFVIRTUALSOFTWAREPRODUCTSDESIGNEDTHREEDIMENSIONALMODELING,ASSEMBLY,MOTIONSIMULATIONANDENGINEERINGPLANSANDOTHERASPECTSOFTHEPRODUCTIONSTUDYFOUNDTHATSTRESSANDSTRAINANALYSISINTHECADISANEXTREMELYIMPORTANTELEMENTONLYTHREEDIMENSIONALDESIGN,BEPOSSIBLETOSETUPTHEFINITEELEMENTANALYSISOFRAWDATA,ANDTHENTOPARTGEOMETRYANDTHEOPTIMALSHAPEOTHERWISE,THEDESIGNISTHETRADITIONALMETHODEVENTHEPROTOTYPEFORMANYOFTHEBENCHTESTFORTHEHIGHCOST,CYCLELENGTH,ISTHEMODERNMARKETECONOMYCANNOTBETOLERATEDSTARTINGFROMTHETHREEDIMENSIONALDESIGN,INSUPPORTOFEXISTINGSOFTWARE,THISMODELMAYBEEXPRESSEDATLEASTALLTHEGEOMETRICPARAMETERSOFTHEDESIGNCONCEPT,THEWHOLEDESIGNPROCESSCANBEFULLYDISCUSSEDINTHETHREEDIMENSIONALMODEL,ITISEASYTODESIGNTHESUPPORTINGRAPIDEXPANSIONOFTHEWHOLEPROCESSTHEDESIGNOFALLTHEPROCESSESCANUSEAUNIFIEDDATA,STARTINGFROMTHETHREEDIMENSIONALDESIGN,THEEXPRESSIONOFTWODIMENSIONALENGINEERINGDRAWINGSSTILLHAVETOCOMPLYWITHTHEREQUIREMENTSOFTRADITIONALDESIGNTHISISACADDEVELOPEDTODAY,TOMORROWOURCOMPUTERCADKEYWORDS3DVIRTUALDESIGNTHREEDIMENSIONALMODELINGREDUCERIII目录引言11概述22电机的选择计算421选择电动机的类型422选择电动机的容量423确定电动机转速424计算传动装置的总传动比I并分配传动比5241分配原则5242总传动比I5243分配传动比525计算传动装置各轴的运动和动力参数5251各轴的转速5252各轴的输入功率5253各轴的输入转矩63传动零件的设计计算631闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算632闭式直齿圆柱齿轮传动的设计计算933轴的设计计算12331减速器高速轴的设计12332减速器的低速轴的设计14333减速器低速轴的设计计算164滚动轴承的选择与寿命计算1841减速器高速I轴滚动轴承的选择与寿命计算1842减速器低速III轴滚动轴承的选择与寿命计算195键联接的选择2051高速轴的键联接2052低速轴的键连接206减速器机体的结构设计2061机体要具有足够的刚度2062机体的结构要便于机体内零件的润滑，密封及散热2163机体结构要具有很好的工艺性2264确定机盖大小齿轮一段的外轮廓半径22IV7润滑和密封设计2271润滑2272密封238箱体设计的主要尺寸及数据239三维建模2491三维建模技术2492草图概念设计25921零件的三维参数化设计建摸25922虚拟装配28923干涉分析30924应力分析3010结论31谢辞32参考文献33桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第1页共34页1引言本课题研究的目的是在已有减速器设计的基本理论基础上，利用INVENTOR2008三维设计软件和数据库技术，建立齿轮、轴、轴承、上箱体及下箱体的三维参数模型，将各零件进行装配。本课题研究的意义在于能够为齿轮减速器是设计提供一种全新手段和方法，改变原有的手工设计，二维设计变为三维设计，并在设计中体现引导作用，使设计更为直观、形象、生动；通过实时人机互动式的三维参数化实体造型设计，更好地理解、掌握零部件的结构及装配关系，实现齿轮建起的动力学参数设计计算、齿轮传动设计技术、轴系的设计技术；分析三维参数化设计的方法，运用设计辩论与程序设计相结合的方法实现零件的三维参数化设计，在此基础上采用了在零件环境中以及在装配环境中建立零件模板的两天方法；分析齿轮减速器总装配及各部件之间的结构尺寸约束关系，并运用自顶向下与自底向上的设计思想分别构建减速器总装装配模板和轴系模板。采用INVENTOR2008三维设计软件，并结合AUTOCAD_2004等二维绘图软件，设计了一个二级圆锥圆柱齿轮减速器，实现了减速器的三维模型生产，以及由此生成二维工程图的思想。通过INVENTOR2008三维设计软件特有的干涉分析、应力应变分析、空间运动分析、运动仿真功能，对减速器进行了检查和优化设计方案，实现减速器的运动仿真，完成了减速器在计算机中虚拟设计。桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第2页共34页21概述随着现代工业的不断发展和扩大，对工业机械的需求量也再迅速的增加，同时对机械设备的可靠性，维修性，安全性，经济性和燃油性也提出而来更高的要求。随着微电子工业向机械工业的渗透，现代机械日益向智能化和机电一体化方向发展。自20世纪90年代以来，国外机械工业进入了一个新的发展时期，技术发展的重点在于努力完善产品的标准化实现高精度，多用途，超小型化是工业机械的发展趋势。齿轮机构是在各种机构中应用最广泛的一种传动机构。它可以用来传递空间任意两轴件的运动和动力，并具有功率范围大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作安全可靠等特点。而作为齿机构的最基本组成部分齿轮所起的作用是无可代替的，所以齿轮的设计尤为重要。齿轮是应用最为广泛的通用零件，广泛用在各种传动中，如机床的传动装置，汽车的变速箱和后桥，减速器和玩具等。齿轮传动机构中很重要的应用就是减速器。减速器是原动机和工作机之间独立的闭式机械传动装置用来降低原动机转速或增大转矩，以满足工作机需要。而齿轮减速器作为一种重要的动力传递装置，在机械化生产中起着不可替代的作用。圆柱圆锥齿轮减速器是最常用的机械传动机构之一。纵观国内减速器行业的现状，为保持行业的健康可持续发展在充分肯定行业不断发展、进步的同时，更应看到存在的问题，并积极研究对策，采取措施，力争在较短时间内能有所进展。目前，同外减速器行业存在的比较突出的问题是，行业整体新产品开发能力弱、工艺创新及管理水平低，企业管理方式较为粗放，相当比例的产品仍为中低档次、缺乏有国际影响力的产品品牌、行业整体散、乱情况依然较为严重当今世界各国减速器及齿轮技术发展总的趋势是向六高、二低、三化方向发展。六高即指高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动率；二低，即低噪声、低成本；三化，即标准化、多样化、通用化。减速器及齿轮的设计与制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平，因为其应用非常广泛，大到矿山机械中的传动装置，小到汽车变速箱等领域无不渗透着齿轮以及减速器的应用。当今是要求人与自然和谐发展的社会，我们的齿轮加工也逐步往绿色环保的干式、半干式加工转变，其中有高速和低温冷风干式加工两个方向，从这一点上讲，传统的机加工都将迈向一个新的台阶。国际上，动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低振动、低噪声齿轮装置的研制是齿轮减速器设计方面的一些特点为达到齿轮减速器装置小型化目的，可以提高现有渐开线齿轮的承载推力。各国普遍采用硬齿面技术，提高硬度以缩小装置的尺寸；也桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第3页共34页3可应用以圆弧齿轮为代表的特殊齿形。英法合作研制的舰载直升飞机主传动系统采用圆弧齿轮后，使减速器高度大为降低。随着船舶动力由中速柴油机代替的趋势，在大型船上采用大功率行星齿轮装置确有成效；现在冶金、矿山、水泥一轧机等大型传动装置中，行星齿轮以其体积小、同轴性好、效率高的优点而应用愈来愈多。研究手段的现状和发展趋势随着科学技术的发展和日益增长的社会需求，机械产品的类型、规格及性能迅速地发生变化，市场要求产品的设计周期越来越短传统的减速器设计往往是手工设计，因计算烦琐、复杂，致使手工设计的效率、可靠性、准确性大大降低，而且对于系列化产品设计需要进行反复的计算、查询和绘图，造成大量重复劳动。另外，传统的类比设计中还存在一个极大的毛病，即在设计时，大部分设计人员都是在己有产品的基础上将尺寸增大，这样的相似设计使得产品的尺寸与重量越来越大，造成财力、人力的浪费。在科学技术日益发展的今天，虽然CAD技术已被企业重视，但通用CAD支撑软件对大多数用户来说，只是绘图工具，只是使所绘图便于保存，便于修改，不是真正的实现了通过计算机设计的目的，不能解决设计问题，其实质仍是手工设计，它不仅设计效率低，同时对使用者的要求也较高，因使用者要直接使用图形支撑软件的命令去构造图形，这就要求其对各种命令的功能及其使用方法十分了解，从而限制了对这些命令不熟悉但精通产品设计的人员有效地使用计算机进行辅助设计，而使硬件和软件得不到充分利用。而且，在传统绘图设计过程中，工程师们感到最别扭的、最影响设计质量的、最需要有人辅助的几个常见的问题可能有下列几项复杂的投影线生成问题、漏标尺寸，漏画图线的问题、机构的几何关系和运动关系的分析讨论问题、设计的更新与修改问题、设计工程管理问题、二维参数化的局限性等等，这些在我们的二维软件绘图中都不能得到很好的解决。在二维参数化软件前景不甚明确的条件，在此背景下，基于计算机的虚拟技术，虚拟产品开发就越来越显出其独特的优势。基于特征的三维参数化/变量化软件开始进入设计领域。人在设计零件时的原始冲动是三维的，是有颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置、相关零件、制造工艺等等关联概念的三维实体，甚至是带有相当复杂的运动关系的三维实体。如果能直接以三维概念开始设计，在现有的软件支持下，这个模型至少有可能表达出设计构思的全部几何参数，整个设计过程可以完全在三维模型上讨论，对设计的辅助就很容易迅速扩大的全过程，设计的全部流程都能使用统一的数据。这样就有可能比较容易地建立充分而完整的设计数据库，并以此为基础，进一步进行应力应变分析、制件质量属性分析、空间运动分析、装配桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第4页共34页4干涉分析、NC控制可加工性分析、高正确率的二维工程图生成、外观色彩和造型效果评价、商业广告造型与动画生成等一系列的需求都能充分满足，是对设计全过程的有效的辅助，是有明确效益的CAD。三维设计的好处已经确实了，INVENTOR或其他同类软件的实施过程中，都能体会得到。由三维实体造型自动生成二维工程图纸的方法，这在实际设计工作中有很大的优势，尤其是对于复杂的零部件的造型及其黑维工程图纸的设计，会得到事半功倍的效果，如剖面图自动生成，空间相贯线求交、投影等。对于创成设计，三维设计模式几乎是最为合理的了2电机的选择计算21选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V22选择电动机的容量工作机的有效功率为PWFV/10002200N10M/S/100022KW从电动机到工作机输送带间的总效率联轴器的传动效率1099带传动效率2096一对圆锥滚子轴承的效率3098一对球轴承的效率4099闭式直齿圆锥齿传动效率5097闭式直齿圆柱齿传动效率6097总效率21233456099209609830990970970817所以电动机所需工作功率为PDPW/22KW/0817269KW23确定电动机转速查表得二级圆锥圆柱齿轮减速器传动比I840，而工作机卷筒轴的转速为D250MMNW601000V/D765R/M所以电动机转速的可选范围为NDINW8407656123060R/M桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第5页共34页5符合这一范围的同步转速有750R/M,1000R/M,1500R/M,3000R/M四种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量及价格因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000R/M的电动机如表21表21电动机的型号额定功率/KW满载转速/（R/M）启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132S639602020电动机的主要安装尺寸和外形尺寸如表22表22尺寸/MM型号HABCDEFGDGY132S1322161408938801083324计算传动装置的总传动比I并分配传动比241分配原则1各级传动的传动比不应该超过其传动比的最大值2使所设计的传动系统的各级传动机构具有最小的外部尺寸3使二级齿轮减速器中，各级大齿轮的浸油深度大致相等，以利于实现油池润滑242总传动比I为INM/NW960/76512549243分配传动比II1I2圆锥齿轮传动比一般不大于3，所以直齿轮圆锥齿轮传动比I13直齿轮圆柱齿轮传动比I2418实际传动比I34181254因为I0009H2取5115MPA3按齿面接触强度设计小齿轮大端模数（由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计）取齿数Z124，则Z2Z1I124372，取Z272实际传动比UZ2/Z172/243，且UTAN2COT13118435271565则小圆锥齿轮的当量齿数ZM1Z1/COS124/COS18435253ZM2Z2/COS272/COS71565227684查表有材料弹性影响系数ZE1898，取载荷系数KT20有T1265104T/NMM，U3，R11/3试计算小齿轮的分度圆直径为D1T29223HZE231/11051KTTRRU6396MMC齿轮参数计算1计算圆周速度VD1TNI/600003146396960/60000321335M/S2计算齿轮的动载系数K根据V321335M/S，查表得KV118,又查表得出使用系数KA100取动载系数K10取轴承系数K151251875齿轮的载荷系数KKVKAKK22153按齿轮的实际载荷系数所得的分度圆直径由公式D1D1T3/KKT639632221/26615MMM6615/24275D按齿根弯曲疲劳强度设计桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第8页共34页8FMIN107HBS275由公式查得1小齿轮的弯曲疲劳强度FE1500MPA；大齿轮的弯曲疲劳强度FE2380MPAM2223114/1051/FAFSFKTRRZUYY2查得弯曲疲劳强度寿命系数KFN1086,KFN2088计算弯曲疲劳强度的许用应力，安全系数取S14由FFMINKFN/SFMIN得F1FE1KFN1/S500086/14308929MPAF2FE2KFN2/S380088/14240214MPA计算载荷系数KKVKAKK22151查取齿形数YFA1265,YFA222362应力校正系数YSA1158,YSA217543计算小齿轮的YFAYSA/F并加以比较YFA1YSA1/F1265158/308928001355YFA2YSA2/F222361754/240214001632YFA1YSA1/F1H2取539MPA3按齿面接触强度设计小齿轮大端模数（由于小齿轮更容易失效故按小齿轮设计）取齿数Z124，则Z2Z1I124418100，取Z2100实际传动比UZ2/Z1100/244167，4查表有材料弹性影响系数ZE1898，取载荷系数KT15有T1763104T/NMM，U3，R11/3齿宽系数D1试计算小齿轮的分度圆直径为D1T23232/1/KTTDUU23HZE431576310/131/32318995396034MMC齿轮参数计算1计算圆周速度VD1TNI/600003146034320/6000010104M/S齿宽BDD1T160346034计算齿宽与齿高之比B/H模数MTD1T/Z16034/242514H225MT56565B/H6034/56565106672计算齿轮的动载系数K根据V10104M/S，查表得KV105,又查表得出使用系数KA100取动载系数K11取轴承系数K11125142齿轮的载荷系数KKVKAKK164013按齿轮的实际载荷系数所得的分度圆直径由公式D1D1T3/KKT6034316401/156216MMM6216/24259D按齿根弯曲疲劳强度设计FMIN107HBS275由公式查得桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第11页共34页111小齿轮的弯曲疲劳强度FE1500MPA；大齿轮的弯曲疲劳强度FE2380MPAM2223114/1051/FAFSFKTRRZUYY2查得弯曲疲劳强度寿命系数KFN10885,KFN20905计算弯曲疲劳强度的许用应力，安全系数取S14由FFMINKFN/SFMIN得F1FE1KFN1/S5000885/1431607MPAF2FE2KFN2/S3800905/1424564MPA计算载荷系数由B/H10667,K142查得KF145KKVKAKKF11051113515591查取齿形数YFA1265,YFA22282应力校正系数YSA1158,YSA21793计算小齿轮的YFAYSA/F并加以比较YFA1YSA1/F1265158/31607001324YFA2YSA2/F2228179/24564001661YFA1YSA1/F1393许用转速N4750R/MINN960R/M所以联轴器符合使用要求4作用在小锥齿轮上的力桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第13页共34页13DM1105B/RD1105/1127050125MM圆周力FT12T1/DM12265104/5812591182N径向力FR1FT1TAN20COS191182NTAN20COS1843531483N轴向力FA1FT1TAN20SIN1843510497N5轴的结构设计如图31图311根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，为了满足半联轴器的轴向定位要求，I轴端右端需要制出一轴肩DI30MM，故取D35MM，为了保证轴吨挡圈只压在半联轴器上面不压在轴的断面上，故I轴段取LI62MM。初步选定滚动轴承，因为轴承同时有径向力和轴向力的作用，故选单列圆锥滚子轴承。参照工作要求根据D35MM，根据机械设计手册标准，单列圆锥滚子承选用型号为30208，其主要参数为D40MM，D80MM，T1975，B18，C16，所以D40MM，D50MM，D40MM，L17MM取安装齿轮处的轴端的直径D32MM，齿轮的左端通过轴套定位，右端通过轴套和螺钉定位。轴段的长度取L58MM。由轴承盖宽度和套筒宽宽的确定L44MM。DI30MMLI62MMD35MML44MMD40MML17MMD50MML56MMD40MML17MMD32MML58MM至此，已经初步确定了轴的各段直径和长度。6求轴上的载荷如图32计算轴上的载荷桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第14页共34页14图32求垂直面内的支撑反力该轴受力计算简图如下图，齿轮受力L56MM轴承的T1975MMA176L2L2（TA）5621975176603MM根据实际情况取L260MM，估取L340MMMB0,RCYFT1L2L3/L2911826040/6015197NY，RBYFT1RCY911821519760788NMCY151976091182NMM求水平面内的支撑力MB0，RCZFR1L2L3FALDM1/2/L23148360401049750125/2/L248086NZ0，RBZFR1RCZ314834804816565NM水平面内C点弯矩，MZ4808660288516NM合成弯矩M22MCYMCZ22911822885169563771NM作轴的扭矩图如图33图33计算扭矩TT1265104NM校验高速轴根据第三强度理论进行校核MD45443许用转速N4750R/MINN766R/M所以联轴器符合使用要求4作用在大直齿轮上的力圆周力FT4FT3254333NFR4FR39257N桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第17页共34页175轴的结构设计如图35如图35根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器的轴向定位要求，I轴端右端需要制出一轴肩DI40MM，故取D50MM，为了保证轴吨挡圈只压在半联轴器上面不压在轴的断面上，故I轴段取LI80MM。初步选定滚动轴承，因为轴承只有轴向力的作用，故选深沟球轴承。参照工作要求根据D50MM，根据机械设计手册标准，深沟球承选用型号为60210，其主要参数为D50MM，D90MM，B20MM，所以D56MM，为大齿轮的右端定位制造出一轴肩的高度为65MM，宽度为10MM，即D65MM，L10MM，D50MM，L17MM取安装齿轮处的轴端的直径D60MM，齿轮的左端通过轴套定位，右端通过轴套和螺钉定位。大直齿轮的齿宽为60MM，所以轴段的长度取L58MM。为保证机箱的宽度，故为确保机箱的宽度，轴和轴安装轴承的轴的长度应向对应，故取L3225MM。由轴承盖端的总宽度和挡圈宽度轴承的宽度来确定L585MMDI40MMLI88MMD50MML66MMD56MML598MMD65MML10MMD60MML58MMD50MML585MM至此，已经初步确定了轴的各段直径很长度。6求轴上的载荷该轴受力计算简图如图36计算轴的载荷桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第18页共34页18图36求垂直面内的支撑力MC0，RBYFT4L1/（L1L2）2543331098/（1098785）148404NY0，RCYFT4RBY254333148404105929N，垂直面内D点弯矩MDYRCYL1105929109811631004NM，M1DYRBYL214840478511649714NM水平面内的支撑反力MC0，RBZFR4L1/（L1L2）92571098/188353978NZ0，RCZFR4RBZ92575397838592N，水平面内D点弯矩MDZRCZL13859210984242032NM，M1DZRBZ539787854237273NM合成弯矩MD22MMDZDY2211631004424203212380431NM，M1D1212MMDYDZ22423737311649714424077NM作舟的扭矩图如图37图37计算扭矩TT1303105NMM。校核低速轴根据第三强度理论进行校核桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第19页共34页19由图可知，D点弯矩最大，故验算D处的强度MDE时，X04,Y162计算轴承D的受力（图15），支反力RB22RRBYBZ22607881656563004N，RC22RRCYCZ221519748086159396N附加轴向力（对滚子轴承SFR/2Y）SBRB/2Y63004/3219688N，SCRC/2Y159396/324981125N轴向外载荷FAFA110497N4各轴承的实际轴向力ABMAX（SB，FASC）FASC10497498112539314N，AC（SC，FASB）SC49815N5计算轴承当量动载由于受较小冲击查表得FD12，又轴I受较小力矩，取FM15AB/RB39314/630040623037，取X04，Y16，PBFDFM（XRBYAB）18（04630041639314）1585872NAC/RC49815/15858720314037，取X1，Y0，PCFDFM（XRCYAC）121511593962869128N6计算轴承寿命又PBPC，故按PC计算，查表，得FT10L10H106（FTC/P）/60N1106（59800/2869128）10/3/（60960）0032106H。桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第20页共34页2042减速器低速III轴滚动轴承的选择与寿命计算1高速轴的轴承只承受一定径向载荷，选用深沟球轴承，初取D55，由表选用型号为6210，其主要参数为D50，D90，CR33500N，CR0250002计算轴承D的受力支反力RB22RRBYBZ2214840453978157915N，RC22RRCYCZ2210592938592112739N3轴向外载荷FA0N4计算轴承当量动载由于受较小冲击查表FD12，又轴I受较小力矩，取FM15PBFDFMRB1215157915284247NPCFDFMRC1215111273920293N5计算轴承寿命又PBPC，故按PC计算，查表得FT10L10H106（FTC/P）/60N3106（33500/284247）10/3/（60766）1482106H当减速器内的浸油传递零件（如齿轮）的圆周速度V2M/S时，采用齿轮传动时飞溅出来的润滑油来润滑轴承室最简单的，当浸油传动零件的圆周速度V2M/S时，油池中的润滑油飞溅不起来，可采用润滑脂润滑轴承。然后，可根据轴承的润滑方式和机器的工作环境是清洁或多尘选定轴承的密封方式。5键联接的选择51高速轴的键连接1高速轴I输出端与联轴器的键连接采用圆头普通平键（GB109579，GB109679），由D30，查表得BH87，因L1长为60，故取键长L50，2小圆锥齿轮与高速轴I的的键联接采用圆头普通平键（GB109579，GB109679），由D32，查表得BH108，因小圆锥齿轮宽为38，L1长为40MM，故取键长L3052低速轴的键连接1大圆锥齿轮与低速轴II的键联接采用圆头普通平键（GB109579，GB109679），由D50，查表得BH149，因大圆锥齿轮宽为38，且L1长为60MM，故取键长L502小柱齿轮与低速轴II的键联接桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第21页共34页21采用圆头普通平键（GB109579，GB109679），由D55，查表得BH1610，因小圆柱齿轮宽为65，且L1长为65MM，故取键长L553大圆柱齿轮与低速轴III的的键联接采用圆头普通平键（GB109579，GB109679），由D60，查表得BH1811，因大圆柱齿轮宽为60，且L1长为60MM，故取键长L503低速轴III输出端与联轴器的键联接采用圆头普通平键（GB109579，GB109679），由D40，查表得BH128，因L1长为80，故取键长L706减速器机体的结构设计减速器机体是用来支持和固定轴系部件的重要零件。机体应有足够的强度和刚度，可靠的润滑与密封及良好的工艺性。铸铁机体被广泛采用，它具有较好的吸震性，良好的切削性能和承压性能。61机体要具有足够的刚度设计机体时，要保证机体有足够的刚度，主要措施是1保证轴承座的刚度。为了增加轴承座的刚度，轴承座应有足够的厚度，当轴承座孔采用凸缘式轴承盖时，轴承座的厚度常取为25D3，D3为轴承盖的链接螺栓的直径。为了增加轴承座的刚度，可在轴承座附近加支撑肋板或采用凸壁式机体。肋板有外肋和内肋两种结构形式。内肋结构刚度大，外表面光滑美观，且存油量增加。因此，虽然工艺比较复杂，内壁阻碍润滑油的流动，但是目前采用内肋的机体还在逐渐增加。为了提高轴承座链接的刚度，座孔两侧的链接螺栓距离S1应尽量小一些，但不与端盖螺钉孔相干涉。通常S1D2，D2为轴承座外径，取螺栓中心线与轴承座外径D2的圆相切的位置。为此轴承座旁边应州出凸台，轴承座凸台的高度可以根据C1的大小用作图法来确定。设计凸台结构时，应在三个基本视图上同时进行，当凸台位置在机壁外侧是，凸台可设计成圆弧结构。当机体同一侧有多个大小不等的轴承座时，除了要保证扳手空间C1和C2外，轴承旁边凸台的高度应尽量去相同的高度，以使轴承旁边链接螺栓长度都一样，减少了螺栓的品种，而且应按直径最大的轴承座确定凸台的高度。2机盖和机座的连接凸缘及机座底部凸缘应具有足够的厚度和宽度。一般机盖和机座的连接凸缘厚度为机体壁厚的15倍，即B151，B15。机盖和机座连接凸缘的宽度和凸缘的类型有关，对外凸缘，其宽度为BC1C2，桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第22页共34页22式中，为机壁厚，C1，C2为凸缘上连接螺栓D2的扳手空间尺寸；对内凸缘，其宽度为K222D式中，D为机盖和机座间连接螺栓直径机座底部凸缘承受很到的倾覆力矩，应该很好地固定在机架或地基上，因此，所设计的机座底部凸缘应有足够的强度和刚度。为增加机座底部凸缘的刚度，常取凸缘厚度P25，为机座的壁厚，而凸缘的宽度按地脚螺栓直径DF，由扳手空间C1和C2的大小确定。为了增加地脚螺栓的连接刚度，地脚螺栓孔的间隔距离不应太大，一般为150200MM地脚螺栓的数量通常取48个。62机体的结构要便于机体内零件的润滑，密封及散热减速器的传动件，通常采用浸油润滑，为了满足润滑和散热的需用，机体油池必须有足够的储油量。同时为了避免浸油传动件回转式将油池底部沉积的污物搅起，大齿轮的的齿顶圆到油池地面的距离H1应不小于（3050）MM，由此可决定机座的中心高H，如果H值与相连电动机的中心高相接近，则可取电动机的中心高作为减速器机座的中心高，从而简化安装减速器和电动机的平台机架结构。传动件在油池中的浸油深度。圆柱齿轮应浸入12各齿高，但不应该小于10MM，这个有油面位置为最低油面位置。考虑使用中油不断蒸发损耗，还应给春一个允许的最高油面。对中小型减速器，其最高油面比最低油面高处（1015）MM即可。此外还应保证传动件浸油深度最低不得超过齿轮半径的1/41/3，以免搅油损耗过大。锥齿轮的浸油深度取齿宽的1/2最为最低油面位置。浸油也不应小于10MM。为了保证机盖与机座连接处的密封，可采取的措施有连接凸缘出应有足够的宽度外，连接表面应精刨，其表面粗糙度应不小于63，密封要求高的表面还要经过刮研。装配时可涂密封胶，但不允许放任何垫片。在螺栓的布置上应尽量做到均匀，对称，并注意不要与吊耳，吊钩，定位销等发生干涉。63机体结构要具有很好的工艺性机体结构工艺性主要包括铸造工艺性和机械加工工艺性等方面。良好的工艺性对提高加工精度和生产率，降低成本及提高装配质量等有重大影响，因此设计机体时要特别注意。1铸造工艺性要求设计铸造机体时应充分考虑铸造过程的规律。力求形状简单，结构合理，壁厚均匀，过渡平缓，保证铸造方便，可靠，尽量避免产生缩孔，裂纹，浇铸不足和冷隔等各种铸造缺陷。桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第23页共34页232机械加工工艺性的要求机械加工工艺性性综合反映了零件机械加工的可行性和经济性。在进行机体结构设计室，为获得良好的机械加工工艺性，应尽可能减少机械加工量，为次在机体上需要合理设计凹坑和凸台，采用铣沉头座孔等，减少机械加工表面的面积，还应尽量减少在机械加工时工件和刀具的调整次数，方便加工。螺栓连接的支承面应当进行机械加工，经常采用圆柱铣刀铣出沉头座孔。64确定机盖大小齿轮一段的外轮廓半径1机盖大齿轮一端的外轮廓半径的确定轮廓半径大齿轮的齿顶圆半径11，式中11有经验公式确定。外轮廓半径数值应适当圆整2机盖小齿轮一端的外轮廓半径的确定这一端的外轮廓圆弧半径不能像大齿轮一端那一用公式确定。因为小齿轮直径较小，按上述公式计算会是机体的内壁不能超出轴承座孔。一般这个圆弧半径的选取应使得外轮廓弧线在轴承旁边的凸台边缘的附近。这个圆弧线可以超出轴承旁边的凸台。7润滑和密封设计71润滑当减速器内的浸油传递零件（如齿轮）的圆周速度V2M/S时，采用齿轮传动时飞溅出来的润滑油来润滑轴承室最简单的，当浸油传动零件的圆周速度V2M/S时，油池中的润滑油飞溅不起来，可采用润滑脂润滑轴承。然后，可根据轴承的润滑方式和机器的工作环境是清洁或多尘选定轴承的密封方式。浸油润滑不但起到润滑的作用，同时有助于箱体的散热。为了避免浸油的搅动功耗太大及保证齿轮合啮区的充分润滑，传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅，设计的减速器的合适浸油深度H对应圆柱齿轮一般为1个齿高，但不应小于10MM，保持一定的深度和存油量。油池太浅易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨损，也不易散热。换油事件为半年，主要取决于油中杂质多少及被氧化，被污染程度。72密封减速器需要密封的部位很多，有轴伸出处，轴承内侧，箱体接受能力合面和轴承盖，窥视孔和放油的接合面等处。轴伸出处的密封作用是使滚动轴承与箱外隔绝，防止润滑油漏出以及箱体外的杂质，水及灰尘等侵入轴承室，避免轴承急剧磨损和腐蚀。由脂润滑选用毡桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第24页共34页24圈密封，毡圈密封结构简单，价格便宜，安装方便，但对轴颈接触的磨损较严重，因而功耗大，毡圈寿命短。轴承内侧的密封该密封处选用挡油换密封，其作用用于脂润滑的轴承，防止过多的油进入轴承内，破坏脂的润滑效果箱盖与箱座的密封接合面上涂上密封胶。8箱体设计的主要尺寸及数据箱体的尺寸及数据如表81表81名称符合减速器形式及尺寸MM圆锥齿轮减速器机座壁厚001D1D2810机盖壁厚1002A3810机座凸缘厚度B1515机盖凸缘厚度B115115机座底凸缘厚度P2525地脚螺钉直径DF0015D1D211212地脚螺钉数目N66轴承旁边连接螺栓直径D1075DF10机盖与机座连接螺栓直径D20506DF8连接螺栓D2的间距L150200180轴承盖螺钉直径D30405DF6窥视孔盖螺钉直径D40304DF6定位销直径D0708D25D1，D2，D3至外壁距离C11818D1，D2至凸缘边缘距离C21616轴承旁凸台半径R11818凸台高度H36外机壁至轴承座端面距离L1C1C25840外、内机壁至轴承座端面距离L2C1C25858大齿轮顶圆与内机壁距离11212齿轮端面与内机壁距离210机盖，机座肋厚M1,M2M10851,M208518桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第25页共34页25轴承端盖外径D2轴承座孔直径5D370轴承端盖凸缘厚度E112D37轴承旁边连接螺栓距离S一般取SD2209三维建模91三维建模技术计算机辅助设计技术是随着计算机技术的发展而发展起来的一门综合性技术“是人们不断将计算机技术引入到机械设计和制造领域而产生的一门综合性应用技术三维设计在工业领域的应用越来越普及“二维设计着眼于完善产品的几何描述能力“而三维设计是着眼于更好表达产品完整的技术和生产管理信息“使得一个工程项目的设计和生产准备各环节可以并行展开。在三维造型设计中，用特征来描述产品的信息，特征是设计者对设计对象的功能、形状、结构、制造、装配、检验、管理与使用信息及其关系等具有确切的工程含义的高层次抽象描述。特征模型用逻辑上相互关联、互为影响的语义网络对特征事例及其关系进行描述和表达。特征模型表达高层次的具有功能意义的实体，如孔、槽等，其操作对象不是原始的几何元素而是产品的功能要素，产品的技术信息和管理信息，体现设计者的意图。对于结构、形状较为复杂的产品模型进行建模的思路是将整个产品分解为多个特征，通过特征之间的布尔运算逐步得到完整准确的具体模型。其中，将整个产品中最重要或是最大的部分作为基本特征，首先完成对它的造型。其它部分作为添加特征，以搭积木的方式在基本特征的基础上。通过添加、切除和求交的布尔运算最终得到整个模型。最后，再进行一些细小特征的添加，如倒角、倒圆和孔等等。最后得到准确完整的产品模型。三维实体特征建立的基本思路就是从二维到三维的过程。因此，在生成一个三维实体特征的第一步就是在适宜的位置绘制特征的轮廓或者轨迹线，即在合适的草图平面上生成合适的平面草图，为进一步生成三维实体特征准备条件。通过三维设计软件中提供的完善的定义功能，可以把坐标系统中的任意坐标平面，或以之为基准进行偏移、旋转所得到的空间平面定义为草图平面也可以选择已经生成的三维实体的一个平直平面或以它为基准进行偏移、旋转所得到的空间平面作为草图平面。此外还可以通过向量等特征定义相应的平面草图。这些完善的定义功能完全能够满足我们在进行三维实体设计时定义草图平面的需要。在定义好准确的草图平面之后，就可以在这个草图平面上绘制特征截形线。一般而言，要求这些命令所绘制的特征截形线必须是封闭的，而且不能够自相穿越，否则将不能通过这些截形线完成三维实体特征的生成。接下来是对草图桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计论文说明书第26页共34页26截形线加以约束1使用软件命令，选择上一步生成的特征截形线，定义为软件生成三维实体特征所需的截形线。2需要对截形线加一些尺寸和几何约束，得到符合实际需要的准确截形线。在增加尺寸和几何约束的同时，软件就自动修改了上面生成的截形线。而这些尺寸和几何约束不能重复定义，否则不能得到正确的截形线。当然如果尺寸和约束不足以限制所有的变化，也不能得到准确的截形线。这一点是在添加尺寸和几何约束时必须考虑到的问题。3在完成了三维实体模型的整个造型工作之后，还可以通过修改对某一特征的截形线或轨迹线