一级圆柱齿轮减速器 机械基础课程 设计设计说明书

机械设计课程设计计算说明书课 程 名 称: 机械工程基础课程设计 课 程 代 码: 8209201 题 目: 学院(直属系): 交通与汽车工程学院 年级/专业/班: 09汽车服务1班 学 生 姓 名: 任洪涛 学 号: 312009080308130 指 导 教 师: 目录摘 要2第一章 设计题目及主要技术说明3第二章 结构设计42.1传动方案拟定52.2电动机选择52.3确定传动装置的总传动比和分配级传动比：72.4传动装置的运动和动力设计：82.5、齿轮传动的设计：112.6箱体结构设计152.7轴的设计162.7.1齿轮轴的设计162.7.2输出轴的设计计算202.8滚动轴承设计232.8密封和润滑的设计252.9箱体附件的设计26第三章 基于SolidWorks 的三维建模273.1 SolidWorks 软件介绍273.2对齿轮、轴及小齿轮轴的三维建模283.3对箱体、箱盖的三维建模33第四章 减速器的装配和仿真404.1 减速器的装配404.1.1 小齿轮轴的装配404.1.2 大齿轮轴的装配414.1.3 齿轮轴与箱体的装配424.1.4 箱盖、端盖、观察盖等的装配424.2 运动仿真43设计总结45摘 要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。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。第一章 设计题目及主要技术说明一、设计题目： 带式运输机的减速传动装置设计二、主要技术说内容：1、设计单级圆柱齿轮减速器2、工作条件： 使用年限年，工作为双班工作制，单向传动； 载荷有轻微振动； 运输煤、盐、砂、矿石等松散物品3、原始数据：滚筒圆周力F=1621N；带速V=2.695m/s；滚筒直径D=260mm；第二章 结构设计计 算 及 说 明结 果2.1传动方案拟定1、设计单级圆柱齿轮减速器2、工作条件：使用年限年，工作为一班工作制，载荷平稳，环境清洁。3、原始数据：滚筒圆周力F=1621N；带速V=2.695m/s；滚筒直径D=260mm；方案拟定：采用一级圆柱齿轮传动（传动比36），承载能力和速度范围大、传动比恒定、轮廓尺寸小、工作可靠、效率高、寿命长。，同时由于弹性联轴器传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应本次设计转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。1.电动机 2. 连轴器 3.圆柱齿轮减速器4.连轴器 5.滚筒 6.运输带2.2电动机选择1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2、电动机容量选择：电动机所需工作功率为：式（1）：da(kw)由式(2)：V/1000 (KW)因此 Pd=FV/1000a (KW)由电动机至运输带的传动总效率为：式中：1、3、4、5分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。因未选用带传动1取1取0.98，=0.975 ，=0.99则：总=10.980.9750.990.96 =0.925所以：电机所需的工作功率：Pd = FV/1000总 =(16212.965)/(10000.925) =4.7235 (kw)3、确定电动机转速卷筒工作转速为：n卷筒601000V/（D）=(6010002.695)/（260） =198.064r/min根据手册表推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=3。则总传动比理论范围为：36。故电动机转速的可选范为:=(36)198=594.181188r/min则符合这一范围的同步转速有：750、1000 r/min圆柱传动轮的主要性能参考至机械设计指导书P7页主要参数：一级圆柱齿轮传动齿轮，直齿传递功率750KW，闭式效率0.960.99，传动比一般范围为37电动机计算公式及传动效率引自机械设计指导书1114页电动机技术数据引至设计指导书P145n卷筒=198.064r/min根据容量和转速，由相关手册查出三种适用的电动机型号：（如下表）方案型号额定功率电动机转速(r/min)堵转转矩最大转矩传动装置传动比同步转速满载转速总传动比减速器1Y132M2-65.510009602.02.04.8484.8482Y160M2-85.57507202.02.03.6363.636综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比，可见第1方案比较适合。此选定电动机型号为Y132M2-6，其主要性能：电动机主要外形和安装尺寸：中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安装尺寸 AB地脚螺栓孔直径 K轴 伸尺 寸DE装键部位尺寸 FGD13252034531521617812288010412.3确定传动装置的总传动比和分配级传动比：由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速n1、可得传动装置总传动比为 （式中、分别为带传动和减速器的传动比）电动机技术数据引至设计指导书P145电动机的安装及外形尺寸引至指导书P146减速器传动比2.4传动装置的运动和动力设计：将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴，轴，.以及, ，.为相邻两轴间的传动比，.为相邻两轴的传动效率，.为各轴的输入功率 （KW），.为各轴的输入转矩 （Nm）,.为各轴的输入转矩 （r/min）可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数1、 运动参数及动力参数的计算（1）计算各轴的转数： 轴：= / =960/1=960r/min为发动机满载转速为电动机至 I轴转速轴：= / =960/4.848=198.02 r/min卷筒轴：= =198.02 r/min由指导书的表1得到：1=0.962=0.983=0.974=0.99轴转数：=960r/min轴转数：nII=198.02 r/min（2）计算各轴的输入功率：轴：=50.9925=5.45875（KW）轴： =5.256（KW）卷筒轴：= =5.25 =5. 15（KW）（2）计算各轴的输入转矩：电动机输出电动机轴输入转矩为： Td=9550Pd/nm=95505.5/960=54.714 Nm轴：= =54.3 Nm 轴: P= P12= P23 =120.334.440.980.99=518.34 Nm卷筒轴输入轴转矩：T = T01 =54.30 4.848 0.9628 =253.472Nm(3)计算各轴的输出功率： 由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：卷筒轴转数：nIII=198.02 r/min轴输入功率： P=5.45875（KW）轴输入功率： =5.256（KW）卷筒轴入功率=5. 15（KW）轴输入转矩：=54.3 Nm 轴输入转矩：=518.34 Nm卷筒轴输入轴转矩：T =253.472Nm轴输出功率：=5.39 KW故： =5.460.9925=5.39 KW= P轴承=4.230.98=4.02 KW(4)计算各轴的输出转矩：由于轴的输出转矩分别为输入转矩乘以轴承效率：则：=54.30.9925=53.62 Nm =253.470.963=250.30 Nm综合以上数据，得表如下轴名效率转矩T （Nm）转速n传动比 i效率P（KW）r/min输入输出输入输出电动机轴5.554.796010.993轴5.465.3954.353.69604.8450.963轴5.265.19253.47250198.0210.993卷筒轴5.155.09248.43245198.02：轴输出功率：=4.02 KW轴的输出转矩 =53.62 Nm=250.30 Nm2.5、齿轮传动的设计：(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。 按图所示传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，运输机为一般工作机器，速度不高，故选7级精度（GB10095-88）小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为40号钢调质，其硬度为HBS1=241286,取280HBS，大齿应比小齿轮硬度低，选用40号钢调质，齿面硬度为240HBS。 (2)、齿数选择 因为，闭式软齿面齿轮传动，=2040，取24 大齿轮齿数=i=116.352取116=117/24=4.833,与原要求仅差满足要求（3）按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径 d1 确定各参数值 载荷系数 查课本表6-6 取K=1.2 小齿轮名义转矩T1=9.55106P/n1=9.551065.39/960 =5.36104 Nmm 材料弹性影响系数 由课本表6-7 ZE=189.8 区域系数 ZH=2.5确定许用接触应力=550Mpa寿命系数KHN=齿轮齿面硬度及接触疲劳强度引至机械设计书P109表8-7载荷系数引至机械设计教材表6-6,P77齿面接触疲劳强度计算公式引至机械设计教材P113114NO=30(HBS2)2.4=30(240)2.4=1.55107齿宽系数选择展开式单击 齿轮传动，所以齿轮相对值承只能对称布置，0.90.14选取 为1.0 许用应力 查课本图6-21（a） 查表6-8 按一般可靠要求取SH=1 则 取两式计算中的较小值，即H=550Mpa于是 d1 = =46.068 mm4、模数计算m=d1/Z146.068/24=1.92 （3）按齿面接触疲劳强度计算由机械设计教材书P111，表8-8查得齿形系数 YFa1=2.67, YFa2=2.17弯曲疲劳极限应力 按齿面接触疲劳强度计算得d1=46.068 mm模数m=1.92齿形系数由机械设计教材书P111，表8-8查得 查表8-6 ，取SF=1.3，计算弯曲疲劳寿命系数,因为N=2.861081.55107,故KFN=1。 则 计算大小齿轮的并进行比较 由于 较大，故用此代入=1.4785(4)由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度的模数，由于齿轮模数m的大小取决于弯曲其弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即 模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.322并取标准模数1.5。按接触强度求d1。（5）由实际的载荷系数校正所得的分度圆直径圆周速度由机械设计基础教程P194，表10-8，v=2.19m/s,7精度得Kv=1.08直齿轮，Kha=Kfa=1表10-2，使用系数KA=1由表10-4，用差值法查得7精度，小齿轮响度支撑对称分布式，KHb=1.310按齿面接触疲劳强度计算得m=1.4785由，KHB=1.310查图10-13的KFB=1.28故载荷系数K=KAKVKHAKHB=11.0811.310=1.415按实际的载荷系数校正得=45.29mm=46.05 ( 6 ) 算出小齿轮齿数Z1= d1/m=45.29/1.5=30.2,取31Z2=4.85 31=150（ 7 ） 几何尺寸计算分度圆直径：d1=mZ1=1.531=47 mm d2=mZ2=1.5150=225 mm中心距 a=m （Z1+Z2）=1.5（31+150）/2=136 mm计算齿轮宽度 b2=47mm 取小齿轮宽度 b1=52 mm 名称代号单位小齿轮大齿轮中心距mm136传动比i4.84模数mbmm1.5端面压力角at()20齿数z31150分度圆直径dmm47225节圆直径dmm47225齿顶圆直径damm50228齿根圆直径dfmm43221宽度bmm5247材料及齿面硬度HBS280240分度圆直径d1=47 mmd2=225 mm中心距:a=136 mm齿轮宽度 :b2=47mmb1=52 mm2.6箱体结构设计（10）箱体结构尺寸选择如下表：名称符号尺寸（mm）机座壁厚8机盖壁厚18机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度b 112机座底凸缘厚度b 220地脚螺钉直径df16地脚螺钉数目n4轴承旁联结螺栓直径d112机盖与机座联接螺栓直径d28联轴器螺栓d2的间距 l 150轴承端盖螺钉直径d38窥视孔盖螺钉直径d46定位销直径d6df，d1, d2至外机壁距离C122, 18, 13df， d2至凸缘边缘距离C220, 11轴承旁凸台半径R120, 凸台高度h 根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准外机壁至轴承座端面距离l1 50大齿轮顶圆与内机壁距离110齿轮端面与内机壁距离2 10机盖、机座肋厚m1 ,m27， 7轴承端盖外径D2108， 120轴承端盖凸缘厚度t 8轴承旁联接螺栓距离S尽量靠近，以Md1和Md2互不干涉为准，一般s=D2箱体结构尺寸选择引至设计指导书P26df，d1, d2至外机壁距离，以及df， d2至凸缘边缘距离引至指导书P27表42.7轴的设计2.7.1齿轮轴的设计 (1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） 1，5滚动轴承 2轴 3齿轮轴的轮齿段 4套筒 6密封盖 7轴端挡圈 8轴承端盖 9-轴承端盖10键 11-联轴器(2)按扭转强度估算轴的直径选用45#调质，硬度217255HBS轴的输入功率为P=5.46 KW 转速为n=960 r/min根据课本P205（13-2）式，并查表13-2，取c=115d考虑键槽对轴强度削弱，1个键槽则d19.673mm2个键槽则 d20.437mm（3）确定轴各段直径和长度 从轴右起第一段，由于电动机与轴通过键联接，则轴应该增加5%，且由电动机轴直径选择联轴器LH3,由联轴器轴孔直径，查表可取轴直径D1=30mm，选用LH3型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为l1=82mm,轴段长L1=80mm 则第一段长度L1=80mm右起第二段直径考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取38mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为50mm，则取第二段的长度L2=90mm 右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6008型轴承，其尺寸为dDB=406815，那么该段的直径为D3=40mm长度，考虑1.齿轮与箱体内壁距离应大于8mm，取36mm 2.轴承润滑，轴承向内壁退后5mm 3.轴承宽度B=15综上，长度取L3=30mm套筒长度，为滚动轴承的定位套筒,取套筒孔直径与轴相同取40mm，筒外直径其直径应小于滚动轴承的内圈外径取D套筒=47mm，长度取L套筒= 15mm右起第四段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为50mm，分度圆直径为47mm，齿轮的宽度为52mm，则，此段的直径为D4=43mm，长度为L4=52mm右起第五段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D5=47mm长度取L5= 15mm 右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D6=40mm，长度L6=15mm（4）求齿轮上作用力的大小、方向 小齿轮分度圆直径：d1=47mm作用在齿轮上的转矩为：T1 =9550000=53620N.mm 求圆周力：Ft1Ft1=2T1/d1=2536205/47=2282N 求径向力FrFr=Fttan=2282tan200=831NFt，Fr的方向如下图所示由于选用深沟球轴承则Fa=0 （5）轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力：RH= Ft/2 =1141N 垂直面的支反力：RV=FR/2=415.5N（6）画弯矩图 水平面弯矩MH=RH*48.5=55.34N.m 垂直面的弯矩MV=Rv*48.5=20.152N.m总弯矩： 垂直面的弯矩水平面的扭矩：T=53.620N.m 当量弯矩： （9）判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知 ,由课本表13-1有:B=750MPa=(0.090.1)B =67.575Mpa =68MPa 则：ca1= /W= /(0.1D3)=1000/(0.1403)=10.45 MPa右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： e= MD/W= MD/(0.1D3)=31.641000/(0.1303)=11.72 MPa 所以确定的尺寸是安全的 。 2.7.2输出轴的设计计算(1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） 1，5滚动轴承 2轴 3齿轮 4套筒 6密封盖 7键 8轴承端盖 9轴端挡圈 10半联轴器 (2)按扭转强度估算轴的直径 选用45#调质，硬度217255HBS轴的输入功率为P=5.26 KW 转速为n=198.02 r/min根据课本P205（13-2）式，并查表13-2，取c=107d(3)确定轴各段直径和长度从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取40mm，根据计算转矩TC=KAT=1.3518.34=673.84Nm，查标准GB/T 50142003，选用LT7型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为l1=82mm,轴段长L1=80mm右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取48mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为30mm，故取该段长为L2=76mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6010型轴承，其尺寸为dDB=508016，那么该段的直径为50mm，长度为L3=32mm右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为225mm，则第四段的直径取53mm,齿轮宽为b=47mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=44mm右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为D5=58mm ,长度取L5=14mm右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D6=55mm，长度L6=16mm(4)求齿轮上作用力的大小、方向 大齿轮分度圆直径：d2=225mm 作用在齿轮上的转矩为：T1 =9550000=250300N.mm 求圆周力：Ft2=2T2/d2=22503005/47=2225N 求径向力Fr=Fttan=2282tan200=810N Ft，Fr的方向如下图所示；由于选用深沟球轴承则Fa=0（5）轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力：RH= Ft/2 =1112.5N 垂直面的支反力：RV=FR/2=405N（6）画弯矩图 水平面弯矩MH=RH*48=53.4N.m 垂直面的弯矩MV=Rv*48=19.440N.m总弯矩： 水平面的扭矩：T=250.300N.m 当量弯矩： （9）判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知=158.23N.m ,由课本表13-1有:B=650MPa=(0.090.1)B =58.565Mpa =60MPa 则：ca2= /W=158.23 /(0.1D3)=158.231000/(0.1533)= 10.6282 MPa右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： e= MD/W= MD/(0.1D3)=140.1681000/(0.1303)= 9.415 MPa 所以确定的尺寸是安全的 。2.8滚动轴承设计根据条件，轴承预计寿命Lh530016=24000小时1.输入轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P 因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr=831N（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值 （3）选择轴承型号查课本表11-5，选择6008轴承 Cr=17000N由课本式11-3有预期寿命足够此轴承合格2.输出轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr=810N（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值 =31837.69N（3）选择轴承型号查课本表11-5，选择6010轴承 Cr=22.0KN由课本式11-3有预期寿命足够此轴承合格2.9键的强度校核1.输入轴的键强度校核计算 输入轴传递转矩T=54.71N.m轴直径d=30 k=0.5h=0.5*8=4l=78-10=68=13.41Mpap2.输出轴的键强度校核计算与齿轮相接触的键强度校核输入轴传递转矩T=250.3N.m轴直径d=53 k=0.5h=0.5*8=4l=80-12=68 =34.73Mpap与联轴器相接触的键强度校核输入轴传递转矩T=250.3N.m轴直径d=40 k=0.5h=0.5*10=5l=29 =86.31Mpap2.8密封和润滑的设计1.密封 由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。2润滑(1) 对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度2m/sv 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.350.7m3。(2) 对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。2.9箱体附件的设计(1) 窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。(2) 放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注。(3) 油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。(4)通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。(5)启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。(6)定位销 为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。(7)调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。(8)环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。(9)密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用综上，一级圆柱齿轮减速器附件的使用如下：观察盖螺钉：GB578386 M6X16，材料Q235。通气器：M121.25油面指示器。油标尺：M12,材料Q235。起吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳。放油螺塞：M 201.5。启盖螺钉型号：GB/T5780 M8，材料Q235。输入轴轴承盖螺钉：GB578386 M8X25，材料Q235。输出轴轴承盖螺钉：GB578386 M8X25，材料Q235。定位销B型 d=6公差h8螺栓：GB578386 M12X25，材料Q235。P的值为前面第10页中给出电动机轴直径前面已选出，亦可查指导书P146, ,Y系列几座带底脚、端盖无凸缘电动机的安装及外形尺寸。联轴器选择引至指导书P128轴承表引至指导书P120121.在前面轮的计算中已经得到Z=3其余的数据手册得到D1=30mmL1=80mmD2=38mm；L2=70mmD3=40mm；L3=20mmD套筒=47mm L套筒= 37mmD4=43mmL4=52mmD5=47mm；L5= 15mmD6=40mm；L6=15mmFt=2282N Fr=831NRA=RB=48.5mmRH =1141 NRV=415.5NMH=55.34N.mMV=20.152N.mT=53.620N.m =0.59ca1=10.45 MpaD1=40mm；L1=80mmD2=52mm；L2=54mmD3=50mm；L3=32mmD4=60mm；L4=58mmD5=66mm；L5=10mmD6=55mm；L6=16mmFt2=2225NFr=810NRA=RB=1112.5NmRV=405NMH=53.4N.m MV=19.440N.mM=T=250.300N.mT=508.0 Nm=0.6MCa=158.23N.m-1=60MpaMD=140.168Nm滚动轴承寿命计算公式引至机械设计教程P160163键的尺寸及型号引至指导书P117键的许用挤压应力、许用压力引至机械设计教程P21表3-1p=100MPa密封形式引至指导书P58，选用粗羊毛毡油圈选用油润滑观察盖螺钉：GB578386 M6X16，材料Q235放油螺塞：M 161.5材料Q235,引至P134油标尺：M12,材料Q235通气器：M121.25，材料Q235，引至指导书P135启盖螺钉型号：GB/T5780 M8，材料Q235定位销引至指导书P118选取B型 d=6公差h8,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2011 SP0 多国语言版，本次减速器设计用的是SolidWorks2010 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，本次减速器设计用到如下的插件：GearTrax和迈迪插件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，GearTraxGearTrax和迈迪插件可以自动生成具有精确齿形的齿轮。GearTrax和迈迪插件 提供了如iso、GB 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。3.2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 = 1.5，大小齿轮齿数150和31，点击齿面厚，键入大小齿轮的齿轮宽度b=52mm，b=47mm 。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 迈迪插件操作 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：过【拉伸切除】命令构造轮毂直径为53mm，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40mm,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。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 插入基准轴图和减重孔圆周整列 图3.10 大齿轮的三维建模、小齿轮轴的三维建模在中迈迪插件导入小齿轮的基础上,按照二维工程图进行建模，如图3.11。 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：高速轴和联轴器联接键为：键GB1096-79b h = 108,L = 74，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3.3 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16mm 的孔，在凸缘上打四个6mm 的起盖螺钉孔，在凸台上打六个12mm 螺栓通孔，再【旋转切除】出两个6mm 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 建立吊耳 图3.54 整列M8 螺纹孔 图3.55 拉伸观察盖凸台 图3.56 拉伸切除观察 图3.57 箱盖的三维建模第四章减速器的装配和仿真4.1 减速器的装配装配是将各种零件模型插入到装配体文件中，利用零件的相应结构来限制各零件的相对位置，使构成机构的某部分，或者是一个完整的机构或机器。Solidworks允许用户在装配体文件中插入数目众多的零件进行组装配合。4.1.1 小齿轮轴的装配接着装配小齿轮轴，在完成轴承的装配基础上。【插入】：小齿轮轴与轴承、轴承端盖联接键，套筒，如图4.3。【配合】： 小齿轮轴和套筒同心、面重合约束。轴承和小齿轮轴同心约束，与套筒面重合约束。利用小齿轮的对称面【镜像】第二轴承。 减速器联接键和键槽面重合、同心、对称面重合约束。图4.3 小齿轮轴的爆炸视图4.1.2 大齿轮轴的装配装配完小齿轮轴，装配齿轮轴。【插入】：齿轮轴的轴承的保持架、内圈、外圈、滚动体，完成轴承的装配，再插入轴、齿轮、齿轮和轴联接键、轴和联轴器联接键、套筒，如图4.4。【配合】：轴和联轴器联接键、齿轮和轴联接键和轴的键槽面重合、同心、对称面重合约束。齿轮键槽与齿轮和轴联接键面平行约束，轮毂与轴同心约束，齿轮侧面与轴肩面重合约束。套筒和轴同心重合，与齿轮面重合约束。轴承与轴同心重合，与套筒面重合约束，利用大齿轮的对称面为基准，【镜像】轴承，完成装配。图4.4 齿轮轴的爆炸视图4.1.3 齿轮轴与箱体的装配完成两个轴的装配，把轴安装进齿轮箱体内。【插入】：箱体如图4.5。【配合】： 小齿轮轴上的轴承与轴承安装槽同心重合，大齿轮和箱体的对称面重合约束。 大齿轮轴上的轴承与轴承安装槽同心重合，大齿轮和箱的对称面重合约束。 图4.5 轴和箱体的装配图