基于Solidwork的同轴式三级圆柱齿轮减速器设计【三维SW】
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目 录摘 要2Abstract3第1章 绪论41.1 课程设计目的：41.2 减速器的发展现状41.3 减速器的发展趋势51.4 Solidworks软件特点6第2章 传动装置总体设计72.1 设计题目的提出7第3章 零件计算83.1 电机选型83.2 计算传动装置总传动比和分配各级传动比93.3 计算传动装置的运动和动力参数9第4章 齿轮设计计算114.1 高速轴齿轮的设计114.2 第二级传动齿轮设计144.3 第三级传动齿轮设计17第5章 轴的设计215.1 轴的设计215.2 轴的设计235.3 轴的设计265.4 轴的设计30第6章 滚动轴承的校核336.1 轴承校核336.2 轴承校核336.3 轴承校核336.4 轴承校核34第7章 减速器润滑方式及润滑剂的选择357.1 减速器的润滑方式357.2 润滑剂的选取367.3 润滑油的选取37第8章 Solidworks辅助设计388.1 SolidWorks功能简介388.2 运用计算机辅助设计软件SolidWorks展现减速机三维图39总 结46致 谢47参考文献48摘 要 减速器是一种由封闭在箱体内的齿轮，蜗杆蜗轮等传动零件组成的传动装置，装在原动机和工作机之间用来改变轴的转速与转矩，以适应工作机需要。减速器结构紧凑，传动效率高，使用维护方便，因而在工业中应用广泛。减速器的结构随其类型和要求的不同而异，一般由齿轮，轴，轴承，箱体和附件等组成。设计的是一台同轴式三级圆柱齿轮减速器，完成了齿轮设计、轴设计、齿轮及轴强度校核等计算工作，并且采用Solidworks三维造型和装配，同时利用CAD对减速器进行绘图和装配，使设计结果得到最直接的体现。初步建立了一台减速器的参数化设计系统，采用此方法实现一台减速器，可缩短设计周期，节约设计成本，提高设计正确性，对提高产品质量具有一定意义。关键词：减速器；三维造型；模型装配；CAD;SolidworksAbstract Reducer is a kind of enclosed by in the cabinet, the worm worm gear transmission parts such as transmission device, the prime mover and work machine mounted on between shaft used to change speed and torque, to adapt work machine needs. Reducer compact structure, high transmission efficiency, use convenient maintenance, so widely used in industry. This paper is about the design of a three-cylinder gear reducer, including the design of gear, the design of shaft and the strength check of them. With three-dimensional modeling and assembly by Solidworks,At the same time, using CAD to draw and assemble the reducer， the results have the most direct manifestation. By the initial establishment of this parametric design system, the program can devise a reducer, shorting the design cycle, saving design costs, and subjoining the accuracy of it. It is the great significance to improve product quality. Key words:Three-dimensional Modeling; Assembly Modeling;Solidworks;CAD第1章 绪论1.1 课程设计目的：进年来科技迅速发展，尤其是计算机大力发展，为机械行业注入了新的活力。运用三维绘图软件进行机械设计大大提高了工作效率、降低了工作强度。为机械设计者提供了巨大便利。为了适应新环境，安排了这次专业课程设计。同时专业课程设计也是本专业集中实践环节的主要内容之一，是学习专业技术课所需的必要教学环节。通过课程设计的教学实践，使学生所学的基础理论和专业知识得到巩固，并使学生得到运用所学理论知识解决实际问题的初步训练；专业课程设计使学生接触和了解实际局部设计从收集资料、方案比较、计算、绘图的全过程，进一步提高学生的分析、综合能力以及工程设计中计算和绘图的基本能力，为今后的毕业设计做必要的准备。1.2 减速器的发展现状1.2.1 我国减速器的发展现状减速机在我国的发展已有近40年的历史，广泛应用于国民经济及国防工业的各个领域。产品已从最初单一的摆线减速机，发展到现在五大类产品，即摆线减速机、无级变速器、齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机、电动滚筒。据初步统计，减速机用量比较大的行业主要有：电力机械、冶金机械、环保机械、电子电器、筑路机械、化工机械、食品机械、轻工机械、矿山机械、输送机械、建筑机械、建材机械、水泥机械、橡胶机械、水利机械、石油机械等，这些行业使用减速机产品的数量已占全国各行业使用减速机总数的60%70%。 “十五”期间，由于国家采取了积极的财政政策，拉动了内需，固定资产投资力度加大，各行业的发展驶入了快车道。特别是基础建设的投资，使冶金、电力、建筑机械、建筑材料、能源等加快了发展，因此，对减速机的需求也逐步扩大。预计“十一五”期间，随着国家对机械制造业的重视，重大装备国产化进程的加快以及城市改造、场馆建设等工程项目的开工，减速机的市场前景看好，整个行业仍将保持快速发展态势，尤其是齿轮减速机的增长将会大幅度提高，这与进口设备大多配套采用齿轮减速机有关。因此，业内专家希望企业抓紧开发制造齿轮减速机，尤其是大型硬齿面减速机及中、小功率减速机，以满足市场的需求。 从行业内企业发展情况来看，近年来，江苏省、浙江省的民营企业发展速度很快，已经成为行业中的一支生力军。此外，山东省淄博地区的减速机厂家也很多。一些发展速度较快的民营企业，在完成了原始积累后，不断发展壮大。他们紧跟市场变化，及时调整产品结构，对产品质量的要求也在不断提高。为了增强竞争力，他们加大购置检测设备、实验设备以及扩大厂房的资金投入，加工能力及技术水平提高很快，同时还重视人才的培养与引进，企业已开始向规范化、标准化方向发展。1.1.2 国外减速器的发展现状眼前国外工程机械紧要配套件大多半都出产历史久远，技艺成熟、供应富余，出产集中度高，品牌效应突出。配套件的开展随主机的开展而开展，同时配套件自身的开展反过来又推进主机的开展。眼前国外工程机械配套件的开展形势好过主机的开展形势。在流体产物范畴内，眼前世界上最大的流体产物缔造企业，美国的派克公司，成立于1918年，也有近100年历史，能够提供种类齐全的、高技艺程度的液压件、密封件及一切的液压附件。眼前世界上最大的用于静液压体系的变量液压元件缔造企业，德国的博士力士乐公司，已有200多年的历史，从1953年开端一切缔造液压元件，也有50年以上历史。其最具特征的产物是用于静液压传动的变量体系液压元件，不管是斜盘式或斜轴式，闭式或开式体系液压元件种类都十分齐全，能为各种需求静液压体系元件的工程机械配件。还有世界上最大的传动部件缔造企业，德国的ZF公司，成立于1915年，也有近100年历史，能为各种工程机械提供种类齐全的传动部件。在电气配套件方面，世界最大的德国西门子电气公司，以及日本的东芝公司、川崎公司、德国的博士公司等，都有50年以上，以至100年以上的久远历史，能满足工程机械各种高技艺程度的电气体系和电气元件的请求。1.3 减速器的发展趋势减速机发展趋势如下： 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。 促使减速器水平提高的主要因素有： 理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。 采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。 结构设计更合理。 加工精度提高到ISO56级。 轴承质量和寿命提高 润滑油质量提高。 自20世纪60年代以来，我国先后制订了JB113070圆柱齿轮减速器等一批通用减速器的标淮，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。目前，全国生产减速器的企业有数百家，年产通用减速器25万台左右，对发展我国的机械产品作出了贡献。 20世纪60年代的减速器大多是参照苏联20世纪4050年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。改革开放以来，我国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB17960的89级提高到GB1009588的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在45级。部分减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。 我国自行设计制造的高速齿轮减（增）速器的功率已达42000kW ，齿轮圆周速度达150m/s以上。但是，我国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。1.4 Solidworks软件特点Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得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。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便而方便的软件之一。美国著名咨询公司Daratech所评论：“在基于Windows平台的三维CAD软件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市场快速增长的领导者。”在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。第2章 传动装置总体设计2.1设计题目的提出设计一用于带式运输机上同轴式三级圆柱齿轮减速器2.1.1 总体布置简图图2-1：传动简图2.1.2工作情况工作平稳、单向运转2.1.3原始数据表2-1：运输机数据运输机卷筒扭矩（Nm）运输带速度（m/s）卷筒直径（mm）带速允许偏差（%）使用年限（年）工作制度（班/日）15000.854005102 第3章 零件计算3.1电机选型3.1.1电动机类型选择标准电动机的容量以额定功率表示，所选电动机的额定功率应不小于所需工作机的额定要求的功率。则工作机要求的电动机功率为： PdPw/ (3-1) Pd工作机要求的电动机输出功率，单位为Kw； 电动机至工作机之间传动装置的总效率； Pw工作机所需输入功率，单位为Kw。按工作要求和工作条件，选用一般用途的（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。3.1.2电动机容量（1）卷筒轴的输出功率 （3-2） （3-3）（2） 电动机的输出功率Pd 传动装置的总效率 式中为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由机械设计课程设计查得： 齿式联轴器传动效率 圆柱斜齿齿轮传动效率 滚子轴承 则 =0.990.980.980.980.980.980.980.980.99=0.851 故 （3） 选择电动机 一般常选用同步转速3000r/min的电动机为原动机，因此传动装置的总传动比约为49-74表3-1：Y160M1-2电动机参数型号额定功(kw)满载转速n(r/min)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y160M1-21129302.02.23.2计算传动装置总传动比和分配各级传动比3.2.1传动装置总传动比 （3-4）3.2.2分配各级传动比总传动比公式为ii*i*i，其中i72.15，根据传动比分配原则，初步假定i=2，i=4.，i=9。3.3计算传动装置的运动和动力参数3.3.1各轴转速n=2930 r/min （3-5）n=1465 r/min （3-6）n=366 r/min （3-7）n=41 r/min （3-8）3.3.2各轴输入功率 P=11KwP=P0.99=10.89Kw （3-9）P=P0.98=10.46Kw （3-10）P=P0.98=10.04Kw （3-11）P=P0.98=9.65Kw （3-12）式中，P ，P， P， P分别为相对应轴的功率。3.3.3 各轴输入转矩 T=9.5510=35.49 Nmm （3-13）T=9.5510=68.19 Nmm （3-14） T=9.5510=261.97 Nmm （3-15） T=9.5510=2247.74 Nmm （3-16）式中， 对应轴的转矩。第4章 齿轮设计计算4.1 高速轴齿轮的设计4.1.1 主要参数大小齿轮均采用20CrMnTi，经渗碳淬火，齿面硬度为5862HRC，7级精度，Z=25，Z=68，= 0.8,=134.1.2 按齿根弯曲疲劳强度设计a) 确定 M （4-1）1)载荷系数 试选K=1.52)小齿轮传递取T=9.5510=35.49大小齿轮弯曲疲劳强度极限 3)=460Mpa4)应力循环次数 N=60njLh=4.03210， N=60 njLh=1.482105)弯曲疲劳寿命系数K=0.88, K=0.906)计算许用弯曲应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，应力修正系数Y=2.0，则= 578.2 Mpa (4-2)= 591.4Mpa (4-3) Z =27.02 (4-4) Z =73.51 (4-5)7) 查表得出：Y=2.62, Y=2.24, Y=1.59，Y=1.758)因为 所以按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计计算 9)重合度系数Y及螺旋角系数YY=0.70 Y=0.86b)设计计算1) M=3.46m (4-6)2)圆周速度:v=6.5 m/s (4-7)3)计算载荷系数K 使用系数K=1.5，传动载荷系数K=1.2， 齿间载荷分配系数K=1.2, 齿间载荷分布系数K=1.24 K= K K K K=2.684)校正并确定模数m m=3.46=4.2mm (4-8) 取m=4mmc)计算齿轮传动几何尺寸1）中心距aa=190.9mm (4-9)2) 螺旋角=13.00 (4-10)3) 齿轮分度圆直径d=48.21mm d=279.15mm (4-11)4) 齿宽b= d=0.848.21=82.104mm (4-12) b=90mm b= b+(510)=100mm4.1.3 校核齿面接触疲劳强度 = (4-13) 确定上公式各参数值1) =1200 Mpa2) K=0.9 K=0.92 3)计算许用接触应力 取S=1=K/ S=0.91200/1=1080Mpa=K/ S=0.921200/1=1104Mpa=(+)/2=1092Mpa4)节点区域系数Z=2.44 5)重合度系数Z=0.8 6)螺旋角系数Z=0.987 7)材料系数Z= 189.8 8)校核=2.44189.80.750.992 (4-14)=926.43 Mpa =1092Mpa4.2 第二级传动齿轮设计4.2.1 主要参数大小齿轮均采用20CrMnTi，经渗碳淬火，齿面硬度为5862HRC，7级Z=25， Z=88，= 1.1,=134.2.2 按齿根弯曲疲劳强度设计a) 确定 M （4-15）1)载荷系数 K=1.52)小齿轮传递的转矩 T=68.19Nm3)大小齿轮的弯曲疲劳强度极限 =460Mpa4)应力循环次数 N=14.83210, N=0.42410 5)弯曲疲劳寿命系数 K=0.9, K=0.926)取弯曲疲劳安全系数S=1.4，应力修正系数Y=2，则 = 591.43 Mpa （4-16） = 604.6 （4-17）7)查取齿型系数和应力校正系数 Z =27.03 （4-18） Z =95.13 （4-19） 查表得 Y=2.57，=2.18 , Y=1.6，Y=1.798)计算大小齿轮的并加以比较 因为 故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计。9)重合度系数Y及螺旋角系数YY=0.7 Y=0.9b)设计计算1) 计算齿轮模数M=3.4372)圆周速度:v=2.377m/s （4-20）3)计算载荷系数K使用系数K=1.5，传动载荷系数K=1.01， 齿间载荷分配系数K=1.2, 齿间载荷分布系数K=1.34 K= K K K K=2.444)校正并确定模数 m=3.437=3.67mm （4-21） 取m=4mc)计算齿轮传动几何尺寸 1)中心距aa=232mm （4-22）2) 螺旋角=13 （4-23）3) 齿轮分度圆直径d= =102.63mm, d=361.26mm （4-24）4) 齿宽b= d=1.1102.63=112.893mm （4-25） b=120mmb= b+(510)=130mm （4-26）4.2.3 校核齿面接触疲劳强度 = （4-27）a) 确定上公式各参数值 1) =1500 Mpa （4-28）2) K=0.95 K=0.97 （4-29）3)计算许用接触应力 取S=1=K/ S=0.951500/1=1425Mpa （4-30）=K/ S=0.971500/1=1455Mpa （4-31）=(+)/2=1440Mpa （4-32）4)节点区域系数Z=2.44 5)重合度系数Z=0.8 6)螺旋角系数Z=0.987 7)材料系数Z= 189.8, Z=25 8)校核 =683.7=14404.3 第三级传动齿轮设计4.3.1 主要参数 大小齿轮均采用20CrMnTi，经渗碳淬火，齿面硬度为5862HRC，7级Z=25，Z=66，= 0.9,=13。4.3.2 按齿根弯曲疲劳强度设计a) 确定 M1)载荷系数 K=1.52)小齿轮传递的转矩 T=261.97 Nm3)大小齿轮的弯曲疲劳强度极限 =460Mpa 4)应力循环次数 N=4.2310, N=16.1105)弯曲疲劳寿命系数K=0.92, K=0.946)取弯曲疲劳安全系数S=1.4，应力修正系数Y=2，则 = 604.60 Mpa = 617.71 Mpa7)查取齿型系数和应力校正系数 Z =27.03 Z =71.35 查表得 Y=2.57 ,Y=2.24 , Y=1.600, Y=1.75 8)计算大小齿轮的并加以比较 故按小齿轮进行齿根弯曲疲劳强度设计9)重合度系数Y及螺旋角系数YY=0.7 Y=0.9b)设计计算 1) 计算齿轮模数M=5.472)圆周速度:v=1.080m/s (4-33)3)计算载荷系数K使用系数K=1.5，传动载荷系数K=1， 齿间载荷分配系数K=1.2, 齿向载荷分布系数K=1.3 K= K K K K=2.34 4)校正并确定模数m m=3.28=6.34mm (4-34) 取m=6mmc)计算齿轮传动几何尺寸 1)中心距aa=280.18mm2) 螺旋角=13.003) 齿轮分度圆直径d= =154.00mm d =406mm4) 齿宽b= d=138.60mmb=138mmb= b+(510)=148mm4.3.3 校核齿面接触疲劳强度 = (4-35)确定上公式各参数值 1) =1500 Mpa 2) K=0.97 ， K=0.98 3)计算许用接触应力 取S=1=K/ S=0.971500/1=1455Mpa=K/ S=0.981500/1=1470Mpa=(+)/2=1462.5Mpa4)节点区域系数 Z=2.44 5)重合度系数 Z=0.8 6)螺旋角系数 Z=0.987 7)材料系数 Z= 189.8 8)校核 =1406.49=1462.5第5章 轴的设计5.1 轴的设计 a）轴上小齿轮的直径较小，采用齿轮轴结构，轴的材料及热处理和齿轮的材料及热处理一致，均采用20CrMnTi，经渗碳淬火。b)轴的结构设计 1）估算轴径d，查表得轴的C值是112 d =50.14mm (5-1)单键槽增加5%7%，所以d(52.6553.65)mm，这里取d=53mm。2) 轴上转矩 T=35.49 Nm3)轴的结构简图如下图所示： 图5-1：I轴简图d=d=53 mm, d= d+2=55 mm, d= d+10=65 mm, d= d=65 mm, d= d=55 mm, L=82 mm, L=210 mm, L=242 mmL=8 mm, L=T=29 mm(T为轴承宽度)查轴承样本，选用型号为30311单列圆锥滚子轴承，其内径d=55 mm，外径D=120mm4)轴的受力分析如下图图5-2：I轴受力分析 L=L+ L+L=72.5 mm （5-2） L=L+ L +T=306.5 mm （5-3）5) 轴的校核F=16701 N （5-4）F= Ftan/cos=6239N （5-5） F= Ftan=3856N （5-6） R= F L/L=3195N （5-7） R =13506 N M=1.978706410 Nmm （5-8） R=(F L- F d)/ L =5640 N （5-9） R= 689 N M=979185 M= R L=408900 Nmm （5-10） M= R L=180528.5 Nmm （5-11） M=1061133 Nmm M=995688 Nmm T=857.0410 Nmm =0.6 M=1175165 Nmm (5-12)= M/=90Mpa满足要求图5-3：I轴的载荷分析图5.2 轴的设计a)轴上小齿轮的直径较小，采用齿轮轴结构，轴的材料及热处理和齿轮的材料及热处理一致，均采用20CrMnTi，经渗碳淬火。b)轴的结构设计 1）估算轴径d，查表11.3得轴的C值是105 d =64.7mm (5-13)单键槽增加5%7%，所以d(67.9469.23)mm，所以d=70mm2) 轴上转矩 T=1225.07Nm3)轴的结构简图如下图所示：图5-4：II轴简图d=70mm, d= d+10=80mm, d= d+2a= d+2(0.070.1)d=91.296，这里取d=94mm, d=78mm, d= 70mm 查轴承样本，选用型号为30314单列圆锥滚子轴承，其内径分别为d=70 mm，外径D=150 mmL=35mm, L=108mm, L=105mm, L=7mm, L=T=35mm(T为轴承宽度)4)轴的受力分析如下图 图5-5：II轴的受力分析L=T+( L-T)+ L=54mm (5-14) L= L+ L+ L+ L=224mm (5-15) L= L+ L+ L=107mm (5-16)5)轴的校核 F=16031 N (5-17)F= Ftan/cos=5988N (5-18) F= Ftan=3701 N (5-19)F=43603 N (5-20)F= Ftan/cos=16288 N (5-21) F= Ftan=10067 N (5-22) R=( F L+ F L) /L=25901 N (5-23) R=33733 NM= R L=1398654 Nmm (5-24) M= RL=360946 Nmm (5-25)R=3305 N (5-26)R=-8239N (5-27) M=R L=178470 Nmm (5-28) M= F L+R L=921403 Nmm (5-29) M= R L=-881573 Nmm (5-30) M= R L- F L=-422522 Nmm (5-31) M=1409995Nmm (5-32) M=1674878 Nmm (5-33) M=952603Nmm (5-34) M=555704 Nmm (5-35)图5-6：II轴的载荷分析图d）齿轮轴的弯扭合成强度校核根据轴的结构尺寸及弯矩图，转矩图，截面D处的弯矩最大，且有齿轮配合引起的应力集中；截面C处的弯矩较大，且有齿轮配合引起的应力集中。故这些都属于危险截面，应进行弯扭合成强度校核。考虑启、停机影响，扭矩为脉动循环变应力。=0.6, M=1646125 Nmm (5-36) = M/W=90Mpa满足要求。5.3 轴的设计a)轴上小齿轮的直径较小，采用齿轮轴结构，轴的材料及热处理和齿轮的材料及热处理一致，均采用20CrMnTi，经渗碳淬火。b)轴的结构设计 1）估算轴径d，查表11.3得轴的C值是107 d=98.8mm （5-37）单键槽增加5%7%，所以d(103. 74105.716)mm，所以d=110mm2) 轴上转矩 T=7528.26 Nm3)轴的结构简图如下图所示：图5-7：III轴简图d= d= d=95mm, d= d+26=121mm, d= d+10=130mm ，d=120mm，L=137mm, L=58mm, L=7 mm, L=T=45 mm(T为轴承宽度) L=45 mm,查轴承样本，选用型号为30319单列圆锥滚子轴承，其内径d=95 mm，外径D=200 mm。4)轴的受力分析如下图图5-8：III轴的受力分析L=L+ L+L=103.5mm (5-38)L=L+ L=221.5 mm (5-39)L=L+( L-T)+T=170 mm (5-40)5) 轴的校核 F=41678N (5-41)F= Ftan/cos=15569 N (5-42) F= Ftan=9622N (5-43)F=97770 N (5-44)F= Ftan/cos=36521 N (5-45) F= Ftan=22572 N (5-46)R=( F L+ F L) /L=91641 N (5-47)R=( F L+ F L) /L=47807 N (5-48)M= R L=948484 Nmm (5-49)M= RL=8127190 Nmm (5-50) R=-16516 N (5-51)R=-4436 N (5-52)M=R L=-1709406 Nmm (5-53) M= R L-F L =-1736694 Nmm (5-54) M= R L=-754120 Nmm (5-55) M= R L+ F L=272170Nmm (5-56) M=1954915 Nmm (5-57) M=1978820 Nmm (5-58) M=8162102 Nmm (5-59) M=8131746 Nmm (5-60)图5-9：III轴的载荷分析图d）齿轮轴的弯扭合成强度校核 根据轴的结构尺寸及弯矩图，转矩图，截面C处的弯矩最大，且有齿轮配合引起的应力集中；截面D处的弯矩较大，且有齿轮配合引起的应力集中。故这些都属于危险截面，应进行弯扭合成强度校核。考虑启、停机影响，扭矩为脉动循环变应力，=0.6, M=9328601 Nmm (5-61) = M/W=90Mpa满足要求。5.4 轴的设计a）轴材料选用40Cr，调质处理b)轴的结构设计 1）估算轴径d，查表得轴的C值是97d =121mm (5-62)单键槽增加5%7%，所以d(127129)mm，根据工厂实际情况，这里取d=130mm。2) 轴上转矩 T=24591.3 Nm3)轴的结构简图如下图所示：图5-10：IV轴结构简图d= d=140mm, d= d= d+10=150mm,d= d+2(0.070.1)=（173.28182.4）mm,这里取d=175mm, d= d+10=160 mmL=370mm, L=269mm, L1.4h=10.5,取L=15mm, L=180mm, L=T=65mm(T为轴承宽度)查轴承样本，选用单列圆锥滚子轴承，其内径d=150 mm，外径D=320 mm4)轴的受力分析如下图图5-11：IV轴的受力分析 L=167.5mm L=296.5mm5) 轴的校核F=18978.92N (5-63)F= Ftan/cos=34923 N (5-64) F= Ftan=21584 N (5-65)R= F L/L=33750 N (5-66) R = F L/L=59742 N (5-67) M=10006785 Nmm (5-68) R=(F L+ F d)/ L= 31759 N (5-69) R=(F L- F d)/ L=3164 N (5-70)M= R L=5319633 Nmm (5-71)M= R L=938126 Nmm (5-72)M=11332883 Nmm (5-73) M=938131 Nmm (5-74)图5-12：IV轴的载荷受力分析T=18978920Nmm (5-75)M=11332889 Nmm (5-76) = M/W=90 Mpa满足要求第6章 滚动轴承的校核6.1 轴承校核轴承类型为圆锥滚子轴承，轴承预期寿命为由之前计算可知：F=6329N，F= 3856 N轴承工作转速n=2930 r/minP=4952 N（6-1） C（6-2）故轴承30311满足要求6.2 轴承校核 轴承类型为圆锥滚子轴承，轴承预期寿命为由之前计算可知：F=5988N，F= 3701 N轴承工作转速n=515 r/min C (6-3) 故轴承30314满足要求6.3 轴承校核 轴承类型为圆锥滚子轴承，轴承预期寿命为由之前计算可知：F=36521N，F= 22572 N轴承工作转速n=147r/min C (6-4) 故轴承30319满足要求6.4 轴承校核轴承类型为圆锥滚子轴承，轴承预期寿命为由之前计算可知：F=34923N，F= 21584 N轴承工作转速n=56 r/min 25（有时30）适于轻载间歇运行喷油润滑在这里说明：当减速器立式安装时，因为浸油润滑达不到高速级和中间级，故可采用喷油润滑。一些特殊的减速器，当使用的环境温度过高时，一般也采用喷油润滑，并对润滑油进行冷却。在多级传动中，当时拟采用喷油润滑。一般黄油和特殊润滑脂只在开式齿轮上使用。 在输入或输出轴的外伸处，为了防止灰尘、水汽及其其他杂物渗入，引起轴承急剧磨损和腐蚀，以及润滑油外漏，都要求在端盖轴孔内装密封件。由于轴颈圆周转速v不大于4-5，则采用粗毛毡密封。7.3润滑油的选取根据齿面接触应力，齿轮状况和使用工况条件、选用润滑油的种类（见表2）。表2中抗氧化防锈工业齿轮油是在工业齿轮油中增加抗氧防锈剂，对延长工业齿轮油是在工业齿轮轴的是使用时间有益。此时润滑油主要以物理吸附的方式粘在齿面。因此时齿面应力较小，压力和温度尚不能达到破坏物理吸附，能起到润滑作用。中负荷和重负荷极压工业齿轮油，除增加抗氧防锈剂外，还要增加极压反应物，极压反应物为能起化学反应的添加剂，通常为硫磷组合物。添加剂的分子一方面沉积在齿廓上并形成保护层，另一方面添加剂在高压力与高接触温度下起化学反应，在齿廓上形成金属皂层，也可形成硫化物、磷化物、亚磷酸盐，它们减小了金属直接接触的部分，生成浴点低，摩擦系数小、剪断强度小的反应膜而起到润滑的作用。从而提高热胶合的承载能力。除根据计算应力选取润滑油外，还可以按照所用齿轮的种类来进行选择润滑油，因此设计时按照齿面接触应力而决定使用齿轮种类。一般软齿面减速器齿轮硬度,齿面应力RH=500MPa,可选用抗氧防锈工业齿轮油。中硬齿面减速器齿轮硬度HB286332，齿面应力RH=750MPa，可选用中负荷极压工业齿轮油。硬齿面减速器齿轮硬度HRC5662齿面应力，可选用重负荷极压工业齿轮油。表7-2：润滑油的选取表面应力MPa使用状况使用工艺推荐使用工业齿轮油一般齿轮传动抗氧防锈工业齿轮油低负荷齿轮3505001.调质处理，啮合等级8级2.每级齿数比8最大滑动速度与节圈线速度之比50075075011001.调质处理，啮合精度2. 最大滑动速度与节圈线速度之比0.13矿井提升机，化工机械，水利电力机械冶金矿山机械等的齿轮传动中负荷极压工业齿轮油重负荷齿轮1100冶金轧钢，井下采煤，高温有冲击等部位齿轮传动重负荷极压工业齿轮油第8章 Solidworks辅助设计8.1 SolidWorks功能简介SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸塞州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内，当初所赋予的任务是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995年推出第一套SolidWorks三维机械设计软件至今，它已经拥有位于全球的办事处，并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。 由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。 由于使用了Windows OLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。据世界上著名的人才网站检索，与其它3D CAD系统相比，与SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用SolidWorks，越来越多的企业雇佣SolidWorks人才。据统计，全世界用户每年使用SolidWorks的时间已达5500万小时。 在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如清华大学、北京航空航天大学、北京理工大学、上海教育局等也在应用SolidWorks进行教学。相信在未来的58年内，SolidWorks将会成为与当今AutoCAD一样，成为3D普及型主流软件乃至于CAD的行业标准。8.2 运用计算机辅助设计软件SolidWorks展现减速机三维图图8-1：齿轮1图8-2：齿轮2图8-3：齿轮3图8-4；齿轮4图8-5：轴1图8-6：轴2图8-7：轴3图8-8：轴4图8-9：下箱盖图8-10：上箱盖图8-11：无上箱盖装配图图8-12：装配图总 结至此，毕业设计已经接近尾声。回顾这两个月的学习生活，总结如下： 通过认真分析设计要求，开始着手对零部件进行设计计算，主要是各级传动齿轮、轴、轴承、键、箱体等的设计计算，并且对齿轮，轴，键等一些重要零件的强度进行了校核。随后根据计算出来的尺寸开始手工画草图，草图绘制完成后，再利用Solidworks计算机辅助设计软件进行齿轮绘制及造型、轴的绘制及造型、各个零部件的绘制造型、箱体的设计造型，并装配成一台同轴式三级级圆柱直齿轮减速器，至此设计造型过程顺利完成。通过认真反思，也认识到其中的不足之处，例如轴与齿轮之间的公差配合、上箱体的视孔盖布置、吊钩吊环的布置等问题都需要得到进一步解决。不过总的来说，作为众多机械设备中的一员，该减速器结构简单牢固，使用维护方便，承载能力范围大，不怕工况条件恶劣，是适用性好，应用量大的产品，具有良好的发展前景。致 谢回顾大学四年的学习生活，首先我要感谢我的亲人，感谢他们在生活上给予我默默的关心和支持，使我顺利完成了四年的学业。其次我要感谢很多同学在学习上对我的热心帮助，让我在学习生活中学到更多的课外知识。最后我要
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