减速箱设计与运动仿真二级圆柱圆锥毕业设计

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1、减速箱设计与运动仿真二级圆柱圆锥毕业设计摘 要齿轮减速器是一种广泛应用在各行各业，是一种非常普遍的机械装置。现在的减速机械装置通常体积很庞大，或者还有的机械传动效率低下的问题。本设计讲述了带式运输机的传动装置二级圆锥圆柱齿轮减速器的设计过程。首先进行了传动方案的评述，选择齿轮减速器作为传动装置，然后进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容）。运用AutoCAD软件进行齿轮减速器的二维平面设计，完成齿轮减速器的二维平面零件图和装配图的绘制。并且运用SolidWorks三维软件对各零

2、件进行建模并装配，最后进行了运动仿真模拟减速机工作过程 本次设计综合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、几何精度、理论力学、材料力学、机械原理等知识，进行结构设计，并完成带式输送机传动装置中减速器装配图、零件图设计。本论文电动机通过减速器输出功率的计算选择。通过齿面接触疲劳强度计算齿轮，齿根弯曲疲劳强度计算的许用弯曲应力；计算方法检查轴直径。关键词：电动机；减速器；齿轮53AbstractThe gear reducer is a kind of widely used in all walks of life, is a very common mechanical device. Dec

3、eleration mechanical device now usually volume is very large, or mechanical transmission efficiency is low and the problems.The design process of the design on the transmission of two conical cylindrical gear reducer of conveyor belt. First review of the transmission scheme, selection of gear reduce

4、r as the driving device, and then calculate the design of speed reducer (including the selection of electric motor, gear shaft design structure design, selection and calculation of rolling bearing selection and checking, checking, coupling flat key connection, selection of gear and bearing lubricati

5、on of nine parts). Planar design using AutoCAD software for gear reducer gear reducer, completed the 2D part drawings and assembly drawings. And the use of 3D SolidWorks software modeling and assembly of parts, the motion simulation of the reducer work process.The design of the integrated use of mec

6、hanical design, mechanical drawing, mechanical manufacturing base, geometric accuracy, theoretical mechanics, material mechanics, mechanical principles, structural design, and completes the design of the reducer assembly drawing and part drawing belt conveyor device.In this paper, through the select

7、ion and calculation of the motor reducer output power. Through the calculation of gear tooth surface contact fatigue strength of the tooth root bending fatigue strength, the calculation of the allowable bending stress calculation method to check the shaft diameter.Keywords motor reducer gear目 录摘 要1A

8、bstract2目 录3绪论4第1章 设计任务91.1设计要求91.2电动机的选择91.3各部分传动比的选择10第2章 齿轮传动的设计计算122.1高速级圆锥齿轮传动设计122.2斜圆柱齿轮的设计与计算152.3 齿轮上作用力的计算19第3章 减速器轴的设计计算213.1 减速器高速轴设计计算213.2 减速器中间轴设计计算263.3 减速器低速轴设计计算31第4章 减速器附件37第5章 减速器主要部件的建模385.1 斜齿轮建模385.2 圆锥齿轮建模385.3 低速轴建模385.4 端盖建模395.5 箱体建模405.6 滚动轴承的绘制40第6章 减速器的装配仿真416.1 基于solid

9、works的减速器装配仿真416.2 减速器的二维装配图43总结45参考文献46致谢47绪论齿轮减速器是一种广泛应用在各行各业，是一种非常普遍的机械装置。现在的减速机械装置通常体积很庞大，或者还有的机械传动效率低下的问题。国外的减速器，目前仍属于三德国国家，丹麦和日本处于领先地位，特别是在材料和制造工艺的优势，减速器可靠性好，使用寿命很长。但其传递运动的方式依然以不动轴齿轮之间的转动，体积庞大，还有重量等的这些问题，也未解决好。最近报道，FA高精度重工业株式会社住友减速机，X-Y型发展美国扬牛顿公司减速机，相似或类似项目的传动原理和结构，无论是目前先进的齿轮减速器。大功率的减速器，传动比大，体

10、积小，机械效率高，寿命长的方向发展。因此，除了材料质量的持续改进，提高技术水平，或传输原理和传输和创新的深入研究结构，是为了突出平动齿轮传动结构的一个很好的例子。该减速机与电机的连接结构，而且还大力发展形式，并产生了多种结构形式和不同功率，不同类型的产品。目前，超缓凝剂不显眼的小研究成果。在医药，生物工程，机器人等领域，微型发动机已基本形成，美国和荷兰最近开发的纳米分子如减速电机尺寸的纳米尺度，应用前景。20世纪70-80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下：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

11、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。1.1

12、国内齿轮减速机发展现状自20世纪60年代以来，我国先后制订了JB1130-70圆柱齿轮减速器等一批通用减速器标准，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器生产厂。我国现有齿轮生产企业613家(其中国有与集体所有的大中型企业110家，国有、集体所有的小企业435家，私有企业48家，三资企业25家) 。生产减速器的厂家有数百家，年产通用减速器75万台左右，年生产总值约250亿元。这些企业和厂家对发展我国的机械产品作出了贡献。20世纪60年代的减速器大多数是参照前苏联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

13、国引进了一批先进的加工装备。通过不断引进、消化和吸收国外先进技术以及科研攻关，开始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都有较大的提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB179-60的89级提高到GB10095-88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，体积和重量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了大幅度的提高，对节能和提高主机的总体水平起到明显的作用。从1988年以来，我国相继制定了5060种齿轮和蜗杆减速器的标准，研制了许多新型减速器，这些产品大多数达到了20世纪80年代的国际水平。目前，我国可设计制造2800kW的水泥

14、磨减速器、1700mm轧钢机的各种齿轮减速器。各种棒材、线材轧机用减速器可全部采用硬齿面。但是，我国大多数减速器的水平还不高，老产品不可能立即被替代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。1.2齿轮减速机发展趋势随着我国市场经济的推进“，九五”期间，齿轮行业的专业化生产水平有了明显提高，如一汽、二汽等大型企业集团的齿轮变速箱厂、车轿厂，通过企业改组、改制，改为相对独立的专业厂，参与市场竞争；随着军工转民用，农机齿轮企业转加工非农用齿轮产品，调整了企业产品结构；私有企业的崛起，中外合资企业的涌现，齿轮行业的整体结构得到优化，行业实力增强，技术进步加快。近十几年来，计算机技术、信息技术、自动化技术

15、在机械制造中的广泛应用，改变了制造业的传统观念和生产组织方式。一些先进的齿轮生产企业已经采用精益生产、敏捷制造、智能制造等先进技术，形成了高精度、高效率的智能化齿轮生产线和计算机网络化管理。在产品设计阶段，就同时进行工艺过程设计及安排产品整个生产周期的各配套环节。市场的快速反应大大缩短了产品投放市场的时间。零部件企业正向大型化、专业化、国际化方向发展。齿轮产品将成为国际采购、国际配套的产品。适应市场要求的新产品开发，关键工艺技术的创新竞争，产品质量竞争以及员工技术素质与创新精神，是21世纪企业竞争的焦点。在21世纪成套机械装备中，齿轮仍然是机械传动的基本部件。由于计算机技术与数控技术的发展，使

16、得机械加工精度、加工效率大为提高，从而推动了机械传动产品多样化，整机配套的模块化、标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致、美观。CNC机床和工艺技术的发展，推动了机械传动结构的飞速发展。在传动系统设计中的电子控制、液压传动，齿轮、带链的混合传动，将成为变速箱设计中优化传动组合的方向。在传动设计中的学科交叉，将成为新型传动产品发展的重要趋势。汽车的自动变速器已成为高档轿车不可缺少的装备。众多厂家都在寻找适合中国国情，具有中国特色的效率高，成本低，结构简单，容易制造，能适应中低挡轿车及城市客车需要的自动变速器。自动变速器(Automatic Transmission)简称AT，目前在轿车上普遍

17、采用的是液力机械式AT2HMT(Hydrodynamic Mechanical Transmission ) 。AT的发展主要有以下动向:1) 变矩器的高效率化；2) 多档位化；3)变矩器闭锁离合器的打滑控制；4)换档点控制的智能化；5) 换挡过渡过程的高品质化；6) 保留手动模式。摩托车齿轮生产的专业化、规模化、标准化已基本形成。今后市场竞争的焦点是质量、品牌与新产品的开发。临近中国加入世贸组织(WTO) ，工程机械齿轮必须跟上整机产品升级换代的要求。随着我国大功率工程机械的研制开发，中国工程机械齿轮传动产品液力传动装置和动力换挡变速箱以及静压传动装置，将有较大的发展。我国农用运输车经过20

18、 年的成长与高速发展，现已进入稳定发展期，各型轮式拖拉机有向大功率发展的趋势。因此与之配套的拖拉机齿轮企业的新产品开发，将会紧紧跟上发展的步伐。工业通用变速箱是指为各行业成套装备及生产线配套的大功率和中小功率变速箱。国内的变速箱将继续淘汰软齿面，向硬齿面(5060HRC) 、高精度(45级) 、高可靠度软启动、运行监控、运行状态记录、低噪声、高的功率与体积比和高的功率与重量比的方向发展。中小功率变速箱为适应机电一体化成套装备自动控制、自动调速、多种控制与通讯功能的接口需要，产品的结构与外型在相应改变。矢量变频代替直流伺服驱动，已成为近年中小功率变速箱产品(如摆轮针轮传动、谐波齿轮传动等)追求的

19、目标。随着我国航天、航空、机械、电子、能源及核工业等方面的快速发展和工业机器人等在各工业部门的应用，我国在谐波传动技术应用方面已取得显著成绩。同时，随着国家高新技术及信息产业的发展，对谐波传动技术产品的需求将会更加突出。船用齿轮箱在某些指标方面与国际先进水平尚有一定差距，但在制造精度方面及某些产品性能方面已接近国际水平。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，游艇、高速艇齿轮箱将会有较大的发展。面临21世纪，齿轮先进制造技术的全过程实现计算机信息技术与现代管理技术的结合，将会飞速发展。随着我国改革开放，世界级的跨国大公司已开始大举进军中国市场，并以独资、合资、合作制造等形式在我国生产汽车、工程

20、机械、大型成套设备的齿轮及齿轮装置，齿轮产品在我国将会有大量国际品牌加入，这必将促使我国零部件结构的大调整，车辆齿轮生产的专业化集中度将继续提高。目前齿轮行业存在的低水平制造能力过剩，高水平制造能力不足的局面必须改变。中国齿轮行业在20世纪90年代的快速发展，已基本完成了由卖方市场到买方市场的转变。随着我国体制改革的深入，充分发挥行业协会作用，加强行业自律性市场约束，形成有序竞争的市场机制，是当前市场发展的迫切任务。总之，当今世界各国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、二化方面发展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率；二低即低噪声、低成本；二化即标准化、多

21、样化。减速器和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，因此，开拓和发展减速器和齿轮技术在我国有广阔的前景。第1章 设计任务1.1设计要求1.传动系统示意图双级展开式圆锥-圆柱齿轮减速机传动简图如图所示：2.原始的设计数据传送带拉力F(N)传送带速度V(m/s)链轮直径D（mm）60000.93003.设计条件 1. 工作条件：机械零件安装车间；双班倒；空载启动、连续、单方向运行，载荷无明显波动； 2. 使用设备的年限：使用设备的年限为10年；3. 生产车间：减速机厂。1.2电动机的选择1、电动机类型的选择：对于三相的异步电机，选择电机的类型，额定电压为380V交流电，

22、考虑到传动装置的功率损耗，根据公式计算电动机的输出功率，F为滚筒牵引力，V为滚筒运转线速度。由此得出：由于电源通过一个传动副或运动副经历过亏损，所以多级串联的总效率 本题中：取一对轴承运转时的效率，锥齿轮啮合运转时的效率，圆柱齿轮运转时的效率，联轴器效率，得到电动机到工作机间的效率：所以电动机效率根据表8-2选取电动机的额定功率 2、确定电动机转速 由表2-2可知锥齿轮传动传动比为，圆柱齿轮传动传动比，则总传动比范围为。电机的额定转速范围为：由表8-2可知，符合这一范围的电机转速为750r/min，1000r/min 1000r/min，考虑到接近其上限，所以本文选择为750r/min电机转速

23、，负荷为720rmin，电机模型Y160L-8。1.3各部分传动比的选择1、减速器总传动比为 2、选择各级分传动比对锥齿轮传动比的高水平的传动比应小一点，约，低速部分为圆柱齿轮传动，它的传动比可以选择大一点的。所以可以选择 3、动力装置运动参数的计算 1、各传动轴的运转参数 2、各传动轴的输入功率 3、各传动轴的扭矩 将以上的计算结果整理并且汇总在以下列表中表3 传动轴的各项参数项目电动机轴高速级轴I中间轴II低速级轴III工作机轴IV转速（r/min）720720244.0757.2957.29功率（kw）7.56.045.745.515.4转矩()80.9180.11244.6918.41

24、900.16第2章 齿轮传动的设计计算2.1高速级圆锥齿轮传动设计 1，选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数（1）通用减速器锥齿轮减速器，它的速度不高，8级精度的选择。（2）从“机械设计材料的选择（第八版）表10-1 选择小齿轮用45钢进行淬火和回火热处理材料，调制后硬度250HBS，大齿轮材料选择45钢调质的，加工后硬度220HBS。2，根据齿面间的接触疲劳强度设计1因为它是软齿面封闭传动，根据齿面间的接触的疲劳的强度来进行计算，其计算的公式如下： 2. 小齿轮传递的扭矩为3. 因v的数值不知道，K的数值也不能确定，所以可先选择载荷系数4. 由表8-19，查得弹性系数5. 从图9-3查表得到的

25、节点区域系数6. 齿轮比值为7. 以齿轮为宽度系数8. 最大的接触疲劳度可用下式计算对图10-21390MPa齿面硬度大，接触疲劳强度极限580MPa齿轮接触疲劳极限。周期数应与小齿轮和大齿轮分别由图8-5查得寿命系数，；由表8-20取安全系数，则有取初算小齿轮的分度圆直径，有 （1） 设计计算（1） 计算载荷系数：由表8-21查得使用系数 齿宽中点分度圆直径为 故 由图8-6降低1级精度，按9级精度查得动载荷系数，由图8-7查得齿向载荷分配系数，则载荷系数。（2） 对进行修正：因与有较大的差异，故需对计算出的进行修正，即： （3） 确定齿数：选齿数，取，则 ，在允许范围内。（4） 大端模数：

26、，查表，取标准模数。（5） 大端分度圆直径为： 103.486（6） 锥顶距为：（7） 齿宽为：。 取（8） 对进行修正：因与有较大的差异，故需对计算出的进行修正，即： （9） 确定齿数：选齿数，取，则 ，在允许范围内。（10） 大端模数：，查表，取标准模数。（11） 大端分度圆直径为： 103.486（12） 锥顶距为：（13） 齿宽为：。 取 3、按齿根弯曲疲劳强度设计 齿根弯曲疲劳强度条件为： （3） 同前（4） 圆周力为（5） 齿形系数和应力修正系数 则当量齿数为由图8-8查得，；由图8-9查得，。（6） 许用弯曲应力： 由图8-4查得弯曲疲劳极限应力，。由图8-11查得寿命系数，由表

27、8-20查得安全系数，故： 4、计算锥齿轮传动其他几何尺寸 2.2斜圆柱齿轮的设计与计算 1、选定圆柱齿的类型、尺寸加工等级、选择材料及指标 大、小齿轮均采用45钢，对小齿轮进行调质热处理，对于大齿轮则采用正火热处理，由表8-17得齿面的硬度，。平均硬度，。在之间。选择八级加工精度。2、初步计算齿轮传动的主要尺寸因为软齿的面封闭的传递，根据的齿面的接触的疲劳强度进行计算，该计算公式： 1） 小号的齿轮它传递的扭矩2） 因v的数值还不能确定，K的数值也不能确定，所以可以初步选择载荷系数3） 由表8-19，查得弹性系数 4） 初选螺旋角，查得节点区域系数5） 齿数比6） 取齿宽系数7） 初选，则，

28、取，则端面重合度为轴向重合度为由图8-3查得其重合度的系数为8） 查得其螺旋角的系数为9） 许用接触应力可以用下式进行计算 查图10-21小齿轮的齿面硬度得到接触疲劳强度，大齿轮的接触疲劳强度 小齿轮与大齿轮之间的应力循环次数分别为由图8-5查得寿命系数，；由表8-20取安全系数，则有 取小齿轮节圆直径的初步计算，得3、确定传动尺寸1） 计算载荷系数：由表8-21查得使用系数 因，由图8-6查得动载荷系数，由图8-7查得齿向载荷分配系数，由表8-22查得齿间载荷分配系数，则载荷系数为2） 对进行修正：因与有较大的差异，故需对计算出的进行修正，即： 3） 确定模数： ，取。4） 计算传动尺寸：中

29、心距为 圆整， 螺旋角为 因值与初选值相差较大，故对与有关的参数进行修正，由图9-2查得节点区域系数，端面重合度为：轴向重合度为。由图8-3查得重合度系数，由图11-2查得螺旋角系数因，由图8-6查得动载荷系数，载荷系数K值不变。，取，则中心距为螺旋角为修正完毕，故 ，取，4、校核齿根弯曲疲劳强度 齿根弯曲疲劳强度为（1） 同前（2） 齿宽（3） 齿形系数和应力修正系数，当量齿数为：由图8-8查得，；由图8-9查得，。（4） 由图8-10查得重合度系数（5） 由图11-3查得螺旋角数（6） 许用弯曲应力 由图8-4查得弯曲疲劳极限应力， 由图8-11查得寿命系数，由表8-20查得安全系数，故

30、5、计算齿轮传动其他几何尺寸 端面模数 齿顶高 齿根高 全齿高 顶隙 齿顶圆直径为 齿根圆直径为 2.3 齿轮上作用力的计算1、高速级齿轮传动的作用力（1） 已知条件：一级轴传动的转矩，转速，小齿轮端面分度圆直径，。（2） 锥齿轮1的作用力，圆周力为的方向和相反方向的力作用点的圆周速度。径向力为：作用点的方向是指向的1轮受力旋转中心。轴向力为：沿轴线方向的小端的小伞齿轮大端。法向力为：（3） 2周力锥齿轮，锥齿轮的径向力和轴向力和2锥齿轮的轴向力的方向1大小相等、方向相反的径向力。2、低速级齿轮传动的作用力（1） 已知条件：中间轴传递的转矩，转速，低速级斜齿圆柱齿轮的螺旋角，对螺旋齿轮和锥3的

31、2部分相互抵消轴向力齿轮的轴向力，低速齿轮右旋左旋，大齿轮，小齿轮节圆直径。（2） 齿轮3的作用力圆周力为的方向和相反方向的力作用点的圆周速度。径向力为：由点到3轮的力作用点的方向旋转中心。轴向力为：确定可用右手法则，即方向，用右手轴举行3轮，并使四指沿轮的旋转方向时，力的方向是拇指点。法向力为：（3） 齿轮4的作用力从动齿轮4的动力和驱动齿轮3上的相应的力大小相等，方向相反。第3章 减速器轴的设计计算3.1 减速器高速轴设计计算（1） 已知条件：一级轴传动的功率，转矩，转速，小齿轮大端分度圆直径，齿宽中点处分度圆直径，齿轮宽度。（2） 选择轴的材料由于功率是不传动的，与结构尺寸和重量无特殊要

32、求。因此，对常用材料的45钢进行调制处理。（3） 初算轴径 查表9-8得，取中间值，则轴连接皮带轮，键槽，轴径应增加至3% 5%，在轴端的细直径 （4） 结构设计a. 轴承零件的结构设计：在轴承零件的装配和拆卸方便，减速器采用分体式置本体结构型减速器，低发热，轴不长，所以两者的轴承两端固定模式。轴类零件的安装顺序，从小型设计b.与轴端耦合：联轴器在轴上安装，和设计的选择应同时耦合设计。连接耦合补偿安装误差，双轴振动隔离，弹性柱销联轴器的选择。查表8-37，取载荷系数，计算转矩为 由表8-38检查LX2型联轴器符合要求：额定转矩为560nm，允许速度6300rmin，轴孔在20 35mm范围。考

33、虑，取联轴器毂轮直径为28mm，轴孔长度，Y型轴孔，一个键，耦合驱动端代号LX2 2862 GBT 5014-2003，相应的轴段I的直径。其长度略小于毂孔宽度，取。c.轴承与轴段II和IV的设计：在确定两轴径轴向截面，应考虑密封圈固定大小的耦合的轴。如果再加上轴肩定位，轴肩高度。轴段II的轴径，最后的值是由密封环的确定。轴的圆周速度小于3m/s，可以选择毛毡密封件，毛毡圈/ zq4606-1997 35jb，则，轴承内径为40mm，经过计算，这样的轴径选择过大，及轴承使用寿命太长，所以28mm内径和外径的套筒定位套筒不仅应满足密封要求，又满足定位标准轴承，视为一个悬臂梁的轴线，轴向力和作用，

34、圆锥滚子轴承的选择30207，主轴承，由表9-9得轴承内径，外径，宽度，内圈定位直径，外径定位直径，轴上力作用点与外圈大端面的距离，故，定位套连接到顶部的轴承内圈端面。然后轴长度应小于轴承内圈的宽度，取。锥齿轮减速器的圆周速度大于2ms，所以轴承润滑油，齿轮油是导油槽进入轴承座。通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则，右边是1套定位装置，以确保套筒的右端面可以在轴承的内圈上，轴的长度应比轴承内圈略小，故取。a. 轴段III的设计：该轴段的轴承定位，轴承定位轴肩直径段的直径，即，轴的悬臂长度，从而确保第一悬臂长度。b. 齿轮与轴段V的设计：齿轮安装轴上的V，小伞齿轮轴处采用悬臂结构， 应小于，可

35、初定。锥齿轮齿宽齿轮结构，节圆总部和大端径向端确定米的距离，由于齿轮的直径比较小，固体式的使用，通过测量距离地图，杯的侧锥齿轮径向轴承端面轴承的内壁底部，舷侧的距离即，外环，轴承套杯肩厚度，径向齿轮侧端面大、右端面齿轮中心距结构，根据需要为56mm左袖，档位，端头挡板固定在轴上，以便根据齿轮端面进行环，轴和齿轮轮毂孔略小于齿轮，所不同的是0.75mm，则c. 轴端轴端轴向长度我和III的长度与我相关的轴上零件的例外与轴承端盖，还包括其他相关。由表4-1可知，下箱座壁厚，取壁厚，以M20侧连接螺栓轴承，法兰的连接螺栓体是M16，地脚螺栓，轴承端盖连接螺钉，M10的值，从表8-30可取轴承端盖法兰

36、厚度；端盖和调整垫片厚度的轴承座连接的高速轴端盖螺钉，检查；拆卸空间表8-29用M1035螺栓安装基准的直径比外面直径螺纹连接集线器就足够将联轴器毂孔端面距轴承端盖表面的距离，更方便，结构尺寸；为圆形，轴承端盖凸缘安装面与轴承的距离左端面，轴段我端左端面耦合距离1.75mm，有。轴段III的长度与该轴的悬臂长度有关。小齿轮的力的作用点和右端点之间的距离的轴力轴承则两轴承对轴的力作用点间的距离为 取，则有 在其取值范围内，合格。d. 轴段I力作用点与左轴承对轴力作用点的间距 由图12-4可得（5） 键连接皮带轮与轴段我使用类型普通平键连接，查表8-31取其模型的关键856，IV齿轮与轴段采用普通

37、平键连接的类型，型号为键1063。（6） 轴的受力分析a. 画轴的受力简图轴的受力简图如图所示b. 计算支撑反力，在水平面上为在垂直平面上为轴承1的总支撑反力为轴承2的总支撑反力为c. 画弯矩图 弯矩图如图所示在水平面上，a-a剖面为 b-b剖面左侧为在垂直平面上为合成弯矩a-a剖面为 b-b剖面左侧为d. 画转矩图 转矩图如图所示，（7） 校核轴的强度 因a-a剖面弯矩大，同时作用有转矩，a-a剖面为危险面，其抗弯截面系数为抗扭截面系数为弯曲应力为扭剪应力为按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数，则当量应力为由表8-26查得45钢调质处理抗拉强度极限

38、，则由表8-32查得轴的许用弯曲应力，强度满足要求。（8） 校核键连接的强度联轴器处键连接的挤压应力为 齿轮处键连接的挤压应力为取键、轴及带轮的材料都为钢，由表8-33查得，强度足够。（9） 校核轴承寿命a. 计算轴承的轴向力， 由表9-9查30207轴承得，。由表9-10查得30207轴承内部轴向力计算公式，则轴承1、2的内部轴向力分别为 外部轴向力，各轴向力方向如图所示，则 则两轴承的轴向力分别为 b. 计算当量动载荷，因为，轴承1的当量动载荷因为，轴承2的当量动载荷为因，故只需校核轴承2，。轴承在100以下工作，查表8-34得。对于减速器，查得载荷系数c. 校核轴承寿命 轴承2的寿命为减

39、速器预期寿命为，故轴承寿命足够。3.2 减速器中间轴设计计算（1） 已知条件：二级轴传动的功率，转速，大伞齿轮端分度圆直径，齿宽中点处分度圆直径，齿轮宽度。（2） 选择轴的材料因传动的功率很小，并对和重量及结构尺寸无特殊要求。故选用常用的材料45钢，调制处理。（3） 初算最细处轴径 查表9-8得，考虑轴端不承受转矩，只承受少量的弯矩，故取较小值，则（4） 结构设计a. 轴承部件的结构设计：该轴不长，故轴承采用两端固定方式。按轴上零件的安装顺序。从处开始计算。I和V轴端的轴向截面的设计：轴承安装部分，同步它的设计应与轴承的选择。考虑到齿轮的轴向力较大的切向和轴向力，圆锥滚子轴承的选择。安装轴段I

40、和V的轴承，其直径应既便于轴承的安装，并根据轴承内径系列。根据，取轴承30207，由表9-9得轴承内径，外径，宽度，内圈宽度，定位直径，外径定位直径，轴承对轴上力作用点与外圈大端面的距离，故，通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则。轴段II和IV部分的设计：轴的轴段设置II轴上的齿轮3，第四部分设有齿轮2，便于安装齿轮， 和应分别略大于和，此时安装齿轮3处的轴径可选38mm，经过验算，其强度不满足要求，可暂定进行计算。由于小直径齿轮3，固体式的使用，和左肩的右端轴向定位，用套筒固定，齿轮宽度范围2中心是，取其轮毂宽度，通过定位轴肩左，右端盖固定，为了使齿轮轴端轴套端面，轴段II和长第四部分应稍

41、短于相应的齿轮轮毂，故取，。b. 轴段III的设计：该段为中间轴上的两个齿轮提供定位，其轴肩高度范围为，取其高度为，故。3左端面齿轮、2齿轮箱和距离的轮毂端与箱体内壁内壁之间为轴对称，并在箱高速轴的两内侧壁，测量宽度，取，则轴段III的长度为 在这一点上的锥齿轮是不正确的安装位置，在装配时可调整垫片端盖下使其处于正确的安装位置。c. 轴端I与轴端V的长度：由于轴承采用油润滑，故轴承内端面距箱体内壁的距离取为，则轴段I的长度为 轴段V的长度为 d. 轴上作用点的间距：轴承反力的作用点距轴承外圈大端面的距离，则有图12-7可得轴的支点及受力点间的距离为 （5） 键连接齿轮与轴段间采用A型普通平键连

42、接，查表8-31取其型号分别为键12100，和键1245。（6） 轴的受力分析a. 画轴的受力简图，轴的受力简图如图所示b. 计算支撑反力，在水平面上为式中负号表示与图中所画方向相反在垂直平面上为轴承1的总支撑反力为轴承2的总支撑反力为c. 画弯矩图 弯矩图如图所示在水平面上，a-a剖面左侧为 a-a剖面右侧为在垂直平面上为合成弯矩a-a剖面左侧为 a-a剖面右侧为b-b剖面左侧为 b-b剖面右侧为d. 画转矩图 转矩图如图所示，（7） 校核轴的强度虽然A-A剖面左弯，但在正确的时刻，角色的A-A剖面也有扭矩的作用，轴径较小，所以两边A-A剖面可能是危险的表面，抗弯截面模量分别计算A-A剖面抗

43、扭截面系数为a-a剖面左侧弯曲应力为a-a剖面右侧弯曲应力为扭剪应力为根据弯曲和扭转强度校核计算合成，旋转的单向旋转，转矩脉动循环处理根据，故取折合系数，则当量应力为，故a-a剖面右侧为危险截面由表8-26查得45钢调质处理抗拉强度极限，则由表8-32查得轴的许用弯曲应力，强度满足要求。（8） 校核键连接的强度齿轮2处键连接的挤压应力为 取键、轴及齿轮的材料都为钢，由表8-33查得，强度足够。齿轮3处的键长与齿轮2处的键，故其强度也足够。（9） 校核轴承寿命a. 计算轴承的轴向力， 由表9-9查30207轴承得，。由表9-10查得30207轴承内部轴向力计算公式，则轴承1、2的内部轴向力分别为

44、 外部轴向力，各轴向力方向如图所示，则 则两轴承的轴向力分别为 b. 计算轴承1当量动载荷，因，故只需校核轴承1的寿命。因为，轴承1的当量动载荷轴承在100以下工作，查表8-34得。对于减速器，查得载荷系数c. 校核轴承寿命 轴承1的寿命为减速器预期寿命为，故轴承寿命足够。3.3 减速器低速轴设计计算（1） 已知条件：三级轴传动的功率，转速，齿轮4分度圆直径，齿轮宽度。（2） 选择轴的材料因传动的功率较小，并对和重量及结构尺寸无特殊要求。故选用常用的材料45钢，调制处理。（3） 初算最细处轴径 查表9-8得，考虑轴端只承受转矩，故取小值，则轴与联轴器连接，有一个键槽，轴径应增大3%5%，轴段最

45、细处直径为（4） 结构设计a. 轴承部件的结构设计：该轴不长，故轴承采用两端固定方式。按轴上零件的安装顺序。从处开始计算。联轴器及轴段I的设计：1部分是安装在轴耦合，这部分的设计应选择同步和耦合。安装误差，两轴振动隔离补偿联轴器，弹性柱销联轴器的选择。查表8-37，取载荷系数，则计算转矩表8-38检查LX4型耦合器满足要求：公称扭矩2500nmm，允许速度3870rmin，轴孔在40 63mm范围。考虑，取联轴器毂孔直径为55mm，孔84mm长度，J型轴孔，一个键，耦合驱动端代号LX4 5584，轴段1对应于直径为55mm，长度略小于轮毂孔宽度，取。密封圈与轴段II的设计：在确定2轴的直径，还

46、应考虑密封圈固定大小的耦合的轴。肩定位耦合，轴肩高度轴段II的轴径，最终确定的密封圈。轴的圆周速度小于3m/s，可以选择毛毡油封，查表选用毡圈65jb / zq4606-1997，然后。轴承和轴的第III和第七轴齿轮设计：考虑轴向力效应，但这里的轴直径较大，选用角接触球轴承。轴承的轴段III的安装，其直径不应仅以便于轴承的安装，并根据轴承内径系列。以轴承为7214c，从表11-9轴承直径，外径，宽度，内圈定位直径，外径定位直径，从轴力的点的距离和轴承外圈的大端面，故，由于齿轮的圆周速度大于2ms，采用油润滑轴承，无需把挡油环，。为补偿箱体的铸造误差在箱体内壁和轴承端面内壁的距离，。通常一根轴上

47、的两个轴承取相同的型号，则。b. 齿轮与轴段VI的设计：轴段VI上安装齿轮4，为便于齿轮的安装，应略大于，可初定，齿轮4轮毂的宽度范围为，取其轮毂宽度与齿轮宽度相等，左肩的右端采用套筒定位，固定。为了使套筒端上的齿轮端面，VI的长度轴段应略短于4齿轮轮毂，取。c. 轴段V和轴段 IV的设计：轴段V为齿轮提供定位，其轴肩高度范围为，取其高度为，故取，。轴段IV的直径可取轴承内圈定位直径，即，齿轮左端面与箱体内壁距离为，则轴段IV的长度为轴端II与轴端VII的长度：该轴部分2拆卸和相关零件在轴上和轴承座的长度，宽度也与轴承端盖和相关的其他部分。轴承座的宽度为，轴承旁连接螺栓为M20，则，箱体轴承座

48、宽度，取；轴承盖螺栓连接的查表选择M1025，这是大于联轴器轮毂直径圆的安装，拆卸和装配空间轮毂直径和端盖螺钉的干扰，所以采取端面联轴器轮毂和轴承端盖面，则有 轴段VII的长度为 d. 轴上作用点的间距：轴承反力的作用点距轴承外圈大端面的距离，则有图12-10可得轴的支点及受力点间的距离为（5） 键连接与轴部1和齿轮4联轴器和轴段6使用型普通平键连接，查表8-31带模型进行了关键的1680和20100的关键。（6） 轴的受力分析a. 画轴的受力简图，轴的受力简图如图所示b. 计算支撑反力，在水平面上为式中负号表示与图中所画方向相反在垂直平面上为轴承1的总支撑反力为轴承2的总支撑反力为c. 画弯

49、矩图 弯矩图如图所示在水平面上，a-a剖面左侧为 a-a剖面右侧为在垂直平面上为合成弯矩a-a剖面左侧为 a-a剖面右侧为d. 画转矩图 转矩图如图所示，（7） 校核轴的强度由于对弯矩右侧A-A剖面，和扭矩的作用，A-A剖面是在危险面右侧，弯曲截面系数抗扭截面系数为弯曲应力为扭剪应力为根据弯曲和扭转强度校核计算合成，旋转的单向旋转，转矩脉动循环处理根据，故取折合系数，则当量应力为由表8-26查得45钢调质处理抗拉强度极限，则由表8-32查得轴的许用弯曲应力，强度满足要求。（8） 校核键连接的强度联轴器处键连接的挤压应力为 齿轮4处键连接的挤压应力为 取键、轴及齿轮的材料都为钢，由表8-33查得

50、，强度足够。（9） 校核轴承寿命a. 计算轴承的轴向力， 由表11-9查37214C轴承得，。由表9-10查得7214C轴承内部轴向力计算公式，则轴承1、2的内部轴向力分别为 外部轴向力，各轴向力方向如图所示，则 则两轴承的轴向力分别为 b. 计算当量动载荷，由，查表11-9得，因，故，轴承1的当量动载荷由，查表11-9得，因，故，轴承2的当量动载荷c. 校核轴承寿命：因，故只需校核轴承2，。轴承在100以下工作，查表8-34得。对于减速器，查得载荷系数。轴承1的寿命为减速器预期寿命为，故轴承寿命足够。第4章 减速器附件1. 检查孔及检查孔盖检查孔尺寸为，位置在中间轴的上方；检查孔盖尺寸为。2

51、. 油面指示装置选用油标尺M16，由表8-40可查相关尺寸。3. 通气孔选用提手式通气器，又图8-21可查相关尺寸。4. 放油孔及螺塞设置一个放油孔，螺塞选用六角螺塞，螺塞垫。5. 起吊装置上箱盖采用吊环，箱座上采用吊钩，由表8-43可查相关尺寸。6. 起箱螺钉 起箱螺钉查表8-29，选用螺钉，。7. 定位销定位销查表8-44，取销，两个。第5章 减速器主要部件的建模Solidworks是参数化技术的先驱，参数化是其最突出特点。是CADCAMCAE软件的主流，特别是在国内汽车行业，工程机械行业和产品设计领域占据着不可替代的地位。在本文中，利用SolidWorks软件对减速建模部分，然后装配与运

52、动仿真。其中在对齿轮及其它标准件的建模时通过solidworks软件的数化设计来输入各零件的参数完成对零件的建模。通过solidworks的建模清楚、形象、直观地表达减速器各部分的特点15。5.1 斜齿轮建模渐开线圆柱齿轮螺旋齿轮，参数化设计应用到输入参数，斜齿轮的计算具有良好的（法向模数，齿数，压力角，螺旋角，齿宽，齿顶高系数，最高系数和位移系数）由螺旋齿轮产生的，“拉伸”命令生成齿轮轮毂和键槽。斜齿轮的三维模型如图5.1所示。5.2 圆锥齿轮建模圆锥齿轮建模方式与斜齿轮相似。锥齿轮的三维模型如图5.2所示。5.3 低速轴建模通过“旋转”生成部分的轴，然后运用“拉伸”命令生成键槽等。低速齿轮

53、轴的三维视图如图5.3所示。图5.1 斜圆柱齿轮的三维图图5.2 锥齿轮的三维模型图5.3 低速轴的三维模型5.4 端盖建模端盖分为闷盖和透盖，闷盖用于轴不伸出端面，透盖用于轴伸出端面。二者的建模基本相同，通过“旋转”和孔特征命令即可生成。闷盖的三维建模如图5.4所示，透盖的三维建模如图5.5所示。图5.4 闷盖的三维模型图5.5 透盖的三维模型5.5 箱体建模箱体为减速器的支撑部分，起保护和承载作用，在本设计中箱体采用的是上下分体式。对箱体的建模相对复杂，需通过“拉伸”、“旋转”命令，再孔特征、筋特征和阵列特征等一系列步骤可生成箱体。减速器下箱的三维视图如图5.6所示。图5.6 减速器下箱的

54、三维视图5.6 滚动轴承的绘制该滚动轴承采用分别绘制零件图然后再进行装配，并且使用“旋转”等命令完成轴承的内圈、外圈和滚子，然后装配完成轴承的建模，轴承的三维模型如图5.7所示。 图5.7 轴承的三维模型第6章 减速器的装配仿真6.1 基于solidworks的减速器装配仿真减速器的三维装配将使设计好的各零件的装配关系直观地展现在人们面前，同时在装配过程中可以意识到设计中各个零部件的尺寸是否正确，外观是否美观等。（1）减速器各轴的装配的装配仿真在solidworks组件坏境下调用建模好的各个零件，按照设计思路和轴的结构对各轴进行装配仿真，轴的三维装配模型如图6.1、图6.2、图6.3所示。（2

55、）减速器装配仿真在solidworks组件坏境下以箱体为载体调用已完成建模的所有零部件，完成减速器装配仿真。减速器三维装配仿真模型图如图6.4所示，减速器爆炸图如图6.5所示。图6.1 高速轴的装配模型图6.2 中间齿轮轴的安装视图图6.3 低速齿轮轴的安装结构图图6.4 齿轮箱的安装结构外形图图6.5 减速器爆炸图（3）减速器效果图渲染PhotoView 360是一个SolidWorks插件，可产生SolidWorks模型具有真实感的渲染。渲染的图像组合包括在模型中的外观、光源、布景及贴图。PhotoView 360可用于Solid WorksProfessional和SolidWorks

56、Premium。在solidworks软件的插件photo view360中对设计好的减速机各部件赋予材质及颜色等参数。最后进行渲染出图。效果图如图6.6。图6.6 减速器渲染图6.2 减速器的二维装配图是美国Autodesk AutoCAD 1982，AutoCAD，绘制减速器装配图和主要零件图本文运用现在已经成为一个受欢迎的国际绘图工具生产自动计算机辅助设计软件公司首次在2 d绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计与完美的强大的图形渲染和编辑支持多个平台的能力、通用性和易用性强的特点在全世界范围内吸引了不少客户。虽然科技进步，技术发达的今天，但在产品设计中二维的装配图还是毕不可少的。总装配

57、图如图6.7、图6.8和6.9所示。图6.7 减速器二维装配图主视图图6.8 减速器二维装配图俯视图图6.9 减速器二维装配图左视图总结机械行业为了提高自身竞争力，缩短产品的设计周期，提高设计效率，机械设计从传统的人工测量、构想、初步设计、人工绘图进入了新的CAD技术时代17。本文介绍了基于SolidWorks的齿轮减速机的设计，具体设计完成了以下工作：（1）对减速器进行了分析，提出了设计的背景和意义。（2）根据设计参数对减速器的初期设计进行了详细的分析和计算，在完成各部件的设计的同时，对必要的零部件进行校核分析。（3）为了满足速器的工作要求，对减速器的各附件、润滑和密封方式进行分析与选择。（

58、4）对减速器的设计完成后，利用SolidWorks软件建模，装配和减速器运动仿真。（5）利用AutoCAD绘制减速器装配图及主要零部件图。参考文献1 吴彦农，康志军. 机械工程材料选择. 淮阴：淮阴工学院，20032 叶伟昌. 机械工程及自动化简明手册（上册）. 北京：机械工业出版社，20013 徐锦康. 机械设计. 北京：机械工业出版社，20014 成大先. 机械设计手册（第四版 第4卷）. 北京：化学工业出版社，2002 5 葛常清. 机械制图（第二版）. 北京：中国建材工业出版社，20006 朱 敬. 孙明，邵谦谦.AutoCAD2005.电子工业出版社，2004 7 董玉平. 机械设计

59、基础.机械工业出版社，20018 曾正明. 机械工程材料手册. 北京：机械工业出版社，20039 周昌治. 杨忠鉴，赵之渊，陈广凌. 机械制造工艺学. 重庆：重庆大学出版社，199910 曲宝章. 黄光烨. 机械加工工艺基础.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，200211 张福润. 徐鸿本，刘延林. 机械制造基础（第二版）. 武汉：华中科技大学出版社，200212 徐锦康. 机械设计. 北京：高等教育出版社，200413 宁汝新. 赵汝嘉. CAD/CAM技术. 北京：机械工业出版社，200314 司徒忠. 李璨. 机械工程专业英语. 武汉：武汉理工大学出版社，200115 甘登岱. AutoCAD2000.航空工业