基于solidworks的减速器的三维设计及其仿真.doc

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1、编号 重庆大学毕业设计题 目基于SolidWorks的减速器的三维设计及仿真学生姓名学 号系 部机电工程系专 业机械工程及自动化班 级指导教师二一二年五月重庆大学本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：基于SolidWorks的减速器的三维设计及仿真）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名： 年 月 日 （学号）：完整的毕设，包括三维图，二维图，经过严格的毕业答辩并取得优秀，如有需要，请联系QQ 491748528基

2、于SolidWorks的减速器的三维设计及仿真摘 要本文主要研究的是基于SolidWorks的减速器的三维设计及仿真，利用SolidWorks软件平台首先进行零部件的建模，然后模拟仿真出减速器的工作过程。论文首先介绍了减速器在工业生产中的应用、特点以及分类，然后介绍了减速器的各零部件的结构和尺寸的设计；接着利用SolidWorks软件根据具体的计算参数对减速器进行三维建模，并且实现减速器的总体装配；最后利用仿真软件实现减速器的运动仿真。通过仿真结果表明了该设计是正确可行的。本设计是以SolidWorks软件为主，通过减速器的各部件的设计计算，利用SolidWorks进行建模并完成整体装配，然后

3、利用仿真插件进行运动仿真。通过仿真运动结果表明该设计是可行的。关键词：减速器，SolidWorks，运动仿真3D Design and Motion Simulation of Gear Reducer Based on SolidWorksAbstractThis paper mainly studies 3D design and motion simulation of gear reducer based on SolidWorks. Firstly, the thesis introduces the application of reducer in industry produc

4、tion, characteristics and classification. Then it introduces the reducer in all parts of the design in structure and size. Next the paper introduces the way for modeling the three-dimensional model of reducer according to the specific parameters based on the SolidWorks software, and the realization

5、of speed reducer assembly. Finally, by using the simulation software of gear reducer motion simulation, we find the design is correct and feasible. The design is based on the SolidWorks software, the we make the calculation of various parts of reducer. Using SolidWorks modeling and complete the whol

6、e assembly, and the use the simulation motion. Through the simulation of motion results show that the design is feasible.Key Words：Cylindrical gear reducer; SolidWorks; Simulation movement 目 录摘 要iAbstractii第一章 绪 论- 1 -1.1 减速器在工业生产中的应用- 1 -1.2圆柱齿轮减速器的特点以及它的发展趋势- 1 -1.2.1 特点及使用环境- 1 -1.2.2 发展趋势- 2 -1.

7、3 本课题研究的意义和基本内容- 3 -第二章 减速器的总体设计方案- 4 -2.1 设计任务及要求- 4 -2.2 设计方案的确定- 4 -2.3 电动机的类型选择- 5 -2.4 计算总传动比及分配各级的传动比- 5 -2.5 计算传动装置的传动和动力参数- 5 -2.6 减速器齿轮传动的设计计算- 6 -2.6.1高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算- 6 -2.6.2低速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算- 8 -2.6.3 圆柱齿轮上的作用力的计算- 11 -2.7 轴设计以及各轴上键,轴承的选择与校核- 11 -2.7.1 高速轴及键、轴承的设计及校核- 11 -2.7.2 中间轴及键、轴承

8、的设计及校核- 15 -2.7.3 低速轴及键、轴承的设计及校核- 18 -2.8 减速器附件的选择及参数的设置- 22 -2.8.1 窥视孔及窥视孔盖- 22 -2.8.2 放油孔及放油螺栓- 23 -2.8.3 油标- 24 -2.8.4 通气器- 24 -2.8.5 减速箱的结构尺寸- 24 -第三章 基于SolidWorks的减速器的零部件的三维建模- 26 -3.1 轴类零件的建模- 26 -3.1.1 高速轴、中间轴以及低速轴的建模- 26 -3.1.2 轴承以及端盖的建模- 28 -3.1.3 挡油环的建模- 29 -3.2 齿轮的建模- 30 -3.3 键以及螺栓,螺母的建模-

9、 31 -3.4 箱盖箱座的建模- 31 -3.5 通气器,油标尺,放油螺栓等的建模- 35 -第四章 基于SolidWorks的减速器的虚拟装配以及三维仿真- 36 -4.1 减速器的整体装配- 36 -4.2爆炸图- 38 -4.3 三维仿真以及动画的导出- 39 -第五章 总结与展望- 41 -参 考 文 献- 42 -致 谢- 43 -第一章 绪 论1.1 减速器在工业生产中的应用减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使

10、用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。1.2圆柱齿轮减速器的特点以及它的发展趋势1.2.1 特点及使用环境减速器包括平行轴系列、垂直轴系列、同轴式系列、三合一系列、挤塑机专用系列、齿轮减速电机系列及轴装式系列，起重机用硬齿面系列、重载模块化硬齿面系列。性能特点：1）中心距、公称传动比等主要参数均已优化设计，主要零部件互换性好。2）齿轮均采用优质合金钢经渗碳

11、、淬火而成，齿面硬度达HRC54-62。3）体积小、重量轻、精度高、承载能力大、效率高、寿命长、可靠性高、传动平稳、噪声低。 圆柱齿轮减速器的齿轮采用渗碳、淬火、磨齿加工，承载能力高、噪声低；主要用于带式输送机及各种运输机械，也可用于其它通用机械的传动机构中。它具有承载能力高、寿命长、体积小、效率高、重量轻等优点，用于输入轴与输出轴呈垂直方向布置的传动装置中。圆柱齿轮减速器广泛应用于冶金、矿山、起重、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、制药等领域。1.2.2 发展趋势20世纪70年代以来,世界减速器技术有了很大的发展。产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪声和高可靠性；技术发展中最引人注目的是

12、硬齿面技术、功率分支技术和模块化设计技术。到20世纪80年代，国外硬齿面技术已日趋成熟。采用优质合金钢锻件、渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮，精度不低于GB/T 10095.12008的6级，综合承载能力为中硬齿面调制齿轮的34倍，为软齿面齿轮的45倍。一个中等的硬齿面减速器的重量仅为中硬齿面减速器的1/3左右，且噪声低、效率高、可靠性高。对通用减速器而言，除普遍采用硬齿面技术外，模块化设计技术已成为其发展的一个主要方向。它旨在追求高性能的同时，尽可能减少零部件及毛坯的品种规格和数量，以便于组织生产、形成批量、降低成本、获得规模效益。同时，利用基本零件，增加产品的形式和花样，尽可能多地开发实用的变型设

13、计或派生系列产品，如由一个通用系列派生出多个专用系列；摆脱了传统的单一有底座实心轴输出的安装方式，增添了空心轴输出的无底座悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式连接、多方位安装面等不同形式，扩大了使用范围。改革开放以来，我国陆续引进先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，又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了较大提高，通过圆柱齿轮的制造精度可以从JB1791960的89级提高到GB/T 100952001的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在45级。目前我国已可设计制造2800kW的水泥磨减速器、1700mm轧钢机各种齿轮减

14、速器。各种棒、线材轧机用减速器已全部采用硬齿面。我国自行设计制造的高速齿轮装置的功率已达44000kW，齿轮圆周速度达168m/s。20世纪80年代末至90年代初，我国相继制订了近100个齿轮和蜗杆减速器的标准，研制了许多新型减速器，大体上实现了通用减速器的更新换代。许多产品达到了20世纪80年代的国际水平。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、传动效率和可靠性有了大幅度提高，对节能和提高主机的总体水平起到了明显的作用，为发展我国的机械产品做出了贡献。进入20世纪90年代中后期，国外又陆续推出了更新换代的减速器，不但更突出了模块化设计的特点，而且在承载能力、总体水平、

15、外观质量方面又有明显提高。随着社会的发展，应不断地开发出新结构、新类型的产品，以适应市场的需求。1.3 本课题研究的意义和基本内容计算机正在将制造业带入信息时代，它正作为一种新的工具进入到工厂中,正使制造业发生着变革。在竞争日益增加的社会，公司的生产效率以及生产质量对于公司在行业中立足起到至关重要的作用。而计算机就是这样一个提高企业竞争实力的工具，通过计算机对所造实体的仿真，可以及时找到设计中所存在的问题，找到可以改善的方法和措施，这样一来提高了企业的生产效率，而来减少了不必要的成本，增加了企业的利润。本课题研究的是在利用SolidWorks平台上绘制出减速器的相关零部件，并通过装配，爆炸明白

16、整个减速器的内部结构。利用SolidWorks自带的动画软件对齿轮减速器的运动进行仿真，从而达到模拟减速器的工作过程。第二章 减速器的总体设计方案2.1 设计任务及要求以虚拟设计中的特征建模技术为核心，以SolidWorks为三维设计平台，实现二级圆柱齿轮减速器的三维设计；并通过基于特征建模的虚拟设计和高效虚拟装配实现减速器的虚拟仿真。2.2 设计方案的确定本文所设计的减速器方案如图2.1所示，电动机1通过联轴器2将动力传到减速器3中，减速器3通过联轴器5与开式齿轮6将动力传到主轴7，最后通过主轴将动力传到碾轮，带动碾轮的工作。图2.1 传动方案简图原始数据：1、主轴转速 n主（r/min）：

17、45；2、电动机功率P电（kw）：5.5；3、电动机同步转速n电 （r/min）:1500；4、减速器的设计寿命为5年；5、工作情况：两班工作，每年按300个工作日，工作时间约占25%。2.3 电动机的类型选择根据用途选择Y系列三相异步电动机，因电动机功率为5.5kw，故选择的电动机型号为Y132S-4。此电动机在满载时，转速为：1440r/min，电压为380V，电流为：12A，功率因素：0.84。2.4 计算总传动比及分配各级的传动比总传动比 。分配各级传动比为：电动机到高速轴：；高速轴到中间轴：；中间轴到低速轴：，（开式传动）。2.5 计算传动装置的传动和动力参数各轴的转速： ；各轴的输

18、入功率： I：； II：； III：；IV：； V：； 各轴的输出功率：I：； II：； III：； 。电动机输入转矩：； ； ； 。电动机输出转矩：； ； ； 。2.6 减速器齿轮传动的设计计算2.6.1高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算（1）小齿轮1的材料选为45钢调质，齿面平均硬度取260HBS；大齿轮2的材料选为45钢正火，齿面平均硬度取200HBS。软齿面，8级精度。初估。（2）取小齿轮的齿数，大齿轮齿数；齿数比。（3）小齿轮转矩：，总的工作时间：。（4）由11p140表6-3得使用系数：；由，查11p141图6-13得动载荷；由22p69表8-18取，由22p72图8-7得；初取，则

19、端面重合度，纵向重合度，总重合度，故查22p72表8-22得；载荷系数。（5）按齿面接触疲劳强度设计，小齿轮的应力循环次数：； 大齿轮的应力循环次数：；根据22p71图8-5得到寿命系数，根据22p70图8-4取接触疲劳极限，22p71表8-20取安全系数，通过公式计算分别得到齿轮1、齿轮2的许用接触应力：，；由22 p69表8-19得弹性系数；由22 p119图9-2得节点区域系数；重合度系数；螺旋角系数；由公式得小齿轮的分度圆直径；圆周速度，故修正小齿轮直径，其中，。（6）初估中心距，圆整后取；模数，查表得标准值；实际螺旋角，由此可以确定大小齿轮的分度圆直径，；由得两齿轮齿宽分别为。（7）

20、齿根疲劳进行校核，由22p74图8-11查得寿命系数，由22p84得弯曲疲劳极限，尺寸系数，参照22p71表8-20取安全系数，则许用应力，；当量齿数，；根据22 p73图8-8取齿形系数，；22p73图8-9取应力修正系数，；则重合度系数；螺旋角系数；齿根弯曲疲劳应力，弯曲疲劳强度足够。2.6.2低速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算（1）小齿轮1的材料选为45钢调质，齿面平均硬度取260HBS；大齿轮2的材料选为45钢正火，齿面平均硬度取200HBS。软齿面，8级精度。初估。（2）取小齿轮的齿数，大齿轮齿数；齿数比。（3）小齿轮转矩：，总的工作时间：。（4）由11p140表6-3得使用系数：；由

21、，查11p141图6-13得 ；由22p69表8-18取由及由22p72图8-7得；初取，则端面重合度，纵向重合度，总重合度，故查22p72表8-22得；载荷系数。（5）按齿面接触疲劳强度设计，小齿轮的应力循环次数：； 大齿轮的应力循环次数：；根据22p71图8-5得到寿命系数，根据22p70图8-4取接触疲劳极限，22p71表8-20取安全系数，通过公式计算分别得到齿轮1、齿轮2的许用接触应力：，；由22p69表8-19得弹性系数；由22p119图9-2得节点区域系数；重合度系数；螺旋角系数；由公式得小齿轮的分度圆直径；圆周速度，无需修正。 （6）初估中心距，圆整后取；模数，查表得标准值；实

22、际螺旋角，由此可以确定大小齿轮的分度圆直径，；由得两齿轮齿宽分别为。（7）齿根疲劳进行校核，由22p74图8-11查得寿命系数，由22p84得弯曲疲劳极限 ，尺寸系数，22p71表8-20取取安全系数，则许用应力，；当量齿数，；根据22p73图8-8取齿形系数，；22p73图8-9取应力修正系数，；则重合度系数；螺旋角系数；齿根弯曲疲劳应力，弯曲疲劳强度足够。表2.1 齿轮参数表高速级齿轮小齿轮大齿轮模数2.5压力角螺旋角齿数2272分度圆57.104186.884齿顶圆直径62.104191.884齿根圆直径50.854180.634中心距122齿宽6257低速级齿轮小齿轮大齿轮模数3压力角

23、螺旋角齿数2272分度圆68.35223.68齿顶圆直径74.35229.68齿根圆直径60.85216.18中心距146齿宽74692.6.3 圆柱齿轮上的作用力的计算高速级齿轮传动的作用力：小齿轮左旋，大齿轮右旋；齿轮1上的作用力如下：圆周力，其方向与力作用点圆周速度方向相反；径向力，方向为由力的作用点指向轮1的转动中心；轴向力，方向可用左手法则确定，用左手握住轮1的轴线，并使四指的方向顺着轮的转动方向，此时拇指的方向即为该力方向；法向力；从动齿轮2的作用力与主动轮1上相应的力大小相等，方向相反。低速级齿轮传动的作用力：为使齿轮3的轴向力与齿轮2的轴向力相抵消，则小齿轮右旋，大齿轮左旋；齿

24、轮3上的作用力如下：圆周力，其方向与力作用点圆周速度方向相反；径向力，方向为由力的作用点指向轮3的转动中心；轴向力，方向可用右手法则确定，用右手握住轮1的轴线，并使四指的方向顺着轮的转动方向，此时拇指的方向即为该力方向；法向力；从动齿轮4的作用力与主动轮3上相应的力大小相等，方向相反。2.7 轴设计以及各轴上键,轴承的选择与校核2.7.1 高速轴及键、轴承的设计及校核（1）轴的材料选择为45钢，调质。（2）初算轴径：查22p126表9-8得，考虑轴端不承受转矩，只承受少量的弯矩，故取，此时有，截面上有一键槽，故值增大5%，,故取。轴的结构构想图:图2.2 高速轴l 轴段1上安装联轴器,此段设计

25、应与联轴器的选择同步,为补偿联轴器所连接的两周的安装误差,隔离振动,选用弹性柱销联轴器。查22p94表8-37得，则计算转矩，查22p94表8-38得中的型联轴器满足要求：公称转矩为，许用转速为，轴孔范围12-24mm。又因d18.81mm，故取联轴器毂孔直径为20mm，轴孔长度52mm，Y型轴孔，A型键，则相应的轴段1的直径 ，其长度略小于毂孔长度，取。l ，考虑轮齿有轴向力的存在，选用角接触球轴承。轴段3上安装轴承，其直径应符合轴承内径系列。暂取轴承位7207C，查22p198表11-9得轴承内径d=35mm，外径D=72mm，宽度B=17mm，定位轴肩，外径定位直径，对轴的力作用点与外圈

26、大端面的距离，故。轴承采用脂润滑，需要挡油环阻止箱体内润滑油溅入轴承座，轴承内端面距箱体内壁的距离取为20mm，则，右端采用挡油环进行定位及固定。通常一根轴上采用两个轴承型号相同的轴承，故，。l 轴段5上安装齿轮，该轴上承载的转矩较大，故将该轴设计为齿轮轴，因此，。l 轴段4和轴段6，该两段的轴径可取略大于轴承定位轴肩的直径，则，齿轮右端面距离箱体内壁距离为15mm，。l 轴段2的长度不仅与轴上的零件有关，还与轴承座宽度及轴承端盖等零件有关，。l 轴上的力作用点的间距为，。l 轴段1与联轴器采用A型普通平键，查22p86表8-31得它们的型号为。l 轴受力如下，水平面上，；垂直面上，轴承1的总

27、的支撑反力为，。l 在齿轮处为截面a-a，水平，剖面右侧：，剖面左侧：；垂直面上，；合成弯矩，左侧，右侧，。图2.3 轴受力分析及弯矩图l 校核轴的强度，左侧，右侧；，因为，故轴的强度满足要求。l 校核键的联接强度，键的挤压应力，查22p89表8-33得，强度满足要求。l 校核轴承寿命，查22p198表11-9得7207C的，7207C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,，则有，得出当量动载荷，校核寿命，轴承在以下工作，查22p89表8-34得，对于减速器，22p89表8-35得载荷系数，轴承1的寿命 ，故轴承寿命足够。图2.4 轴承受力分析图2.7.2 中间

28、轴及键、轴承的设计及校核（1）轴的材料选择为45钢，调质。（2）初算轴径：查22p126表9-8得，考虑轴端不承受转矩，只承受少量的弯矩，故取，此时有，截面上有两键槽，故值增大10%，。轴的机构构想图图2.5 中间轴l 轴段1和轴段5上安装轴承,故设计与轴承的选择同步。考虑齿轮有轴向力的存在，因此选用角接触球轴承。轴段1和5上安装轴承，故直径应符合轴承内径系列，取7207C进行设计计算。查22p198表11-9可知，轴承内径，外径，宽度，定位轴肩，外径定位直径，对轴的力作用点与外圈大端面的距离，故。l 轴段2上装齿轮3，轴段4上装齿轮2，为便于齿轮安装，和应略大于和，初定，齿轮轮毂宽度与齿轮宽

29、度相等，左端采用轴肩定位，右端采用挡油环固定，而齿轮3右端采用轴肩定位，左端采用挡油环固定，其轮毂宽度与齿轮宽度也相等。而轴2和轴4的长度应略小于轮毂宽度，则。l ，又因同轴上的两齿轮之间的距离至少为1520，又因齿轮3左端面与箱体内壁距离为20mm，高速齿轮右端面距内壁距离为15mm，齿轮2和齿轮3之间的距离初定20mm，故内壁之间的距离，则。l 由于该减速器的圆周速度小于2m/s,故轴承采用脂润滑，需要挡油环阻止箱体内润滑油溅入轴承座，轴承内端面距离箱体内壁的距离为20mm，中间轴上两个齿轮的固定均有挡油环完成，则。l 轴上力作用点之间的距离，。l 齿轮与轴采用A型平键连接，查22p86表

30、8-31型号分别为，。l 轴受力如下，水平面上（向下），（向上）；在垂直平面面上，。轴承1的支撑反力，轴承2的支撑反力为。l 齿轮3处截面a-a，左侧，右侧；齿轮2处截面b-b，右侧，左侧 ；，,合成弯矩a-a：左侧，右侧，b-b剖面：左侧，右侧图2.6 轴受力分析及弯矩图l 校核轴的强度，虽然a-a剖面左侧弯矩大，但其右侧有弯矩，也有扭矩，故两面均可能是危险截面，分别计算，a-a面的抗弯截面系数为，抗扭截面系数，a-a左侧弯曲应力，右侧弯曲应力，扭剪力为，按弯扭合成强度进行校核计算，对于单项转动的轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数，则当量应力为，查22p81表8-26得45钢调质处理抗拉强

31、度极限，22p87表8-32轴的弯曲许用应力是，强度满足要求。l 校核键连接的强度，齿轮2处键连接的挤压应力，查22p89表8-33得，强度满足要求。l 校核轴承的寿命，查22p198表11-9得7207C的，7207C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,，则有，因，只需校核轴承1的寿命；得出当量动载荷，校核寿命，轴承在以下工作，查22p89表8-34得，对于减速器，22p89表8-35得载荷系数，轴承1的寿命 ，故轴承寿命足够。图2.7 轴承受力分析图2.7.3 低速轴及键、轴承的设计及校核（1）轴的材料选择为45钢，调质。（2）初算轴径：查22p126表9

32、-8得，考虑轴端只受转矩，故取，此时有，截面上有两键槽，故值增大10%，故取。轴的结构构想图：图2.8 低速轴l 轴段1上安装联轴器,此段设计应与联轴器的选择同步,为补偿联轴器所连接的两周的安装误差,隔离振动,选用弹性柱销联轴器。查22p94表8-37得，则计算转矩，查得中的型联轴器满足要求：公称转矩为，许用转速为，轴孔范围20-35mm。又因d33.74mm，故取联轴器毂孔直径为35mm，轴孔长度60mm，Y型轴孔，A型键，则相应的轴段1的直径 ，其长度略小于毂孔长度，取。l ，考虑轮齿有轴向力的存在，选用角接触球轴承。轴段3上安装轴承，其直径应符合轴承内径系列。暂取轴承位7209C，查22

33、p198表11-9得轴承内径d=45mm，外径D=85mm，宽度B=19mm，定位轴肩，外径定位直径，对轴的力作用点与外圈大端面的距离，故。轴承采用脂润滑，需要挡油环阻止箱体内润滑油溅入轴承座，轴承内端面距箱体内壁的距离取为20mm，则，左端采用挡油环进行定位及固定。通常一根轴上采用两个轴承型号相同的轴承，故，。l 轴段5上装齿轮4，为便于齿轮安装，应略大于，初定，齿轮轮毂宽度与齿轮宽度相等，右端采用轴肩定位，左端采用挡油环固定，其轮毂宽度与齿轮宽度也相等。而轴5的长度应略小于轮毂宽度，则。l 该段为齿轮提供定位和固定作用，则，齿轮左端面距箱体内壁距离为20mm，该段的长度。l 轴段2和轴段6

34、的长度不仅与轴上的零件有关，还和轴承座宽度及轴承端盖等零件有关，。l 轴上作用点之间的距离：，。l 键的选择，联轴器与轴段1以及齿轮与轴段5之间均采用A型普通平键连接，查22p86表8-31得其型号分别为，。l 轴的受力分析如下：支承反力，在水平面上，；垂直面上，总支承反力为，。l 齿轮4处截面为a-a，水平面上，剖面左侧截面：，剖面右侧：；垂直面上，；合成弯矩，左侧：，右侧弯矩为：。图2.9 轴受力分析及弯矩图l 校核轴的强度，因a-a剖面右侧弯矩大，且作用有转矩，故a-a剖面右侧为危险截面，则其抗弯截面系数为，抗扭截面系数为，弯曲应力，扭剪应力为；按弯扭合成强度进行校核计算，对于单项转动的

35、转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数，则当量应力为，查表得45钢调质处理抗拉强度极限，轴的弯曲许用应力是，强度满足要求。l 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，键、轴、齿轮及联轴器的材料都为钢，查22p89表8-33得，因，则键的强度满足要求。l 校核轴承的寿命，查22p198表11-9得7209C的，7209C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, ，则有，；得出当量动载荷，；校核寿命，轴承在以下工作，查22p89表8-34得，对于减速器，22p89表8-35得载荷系数，轴承1的寿命 ，故轴承寿命足够。图2.10 轴承受

36、力分析图2.8 减速器附件的选择及参数的设置2.8.1 窥视孔及窥视孔盖图2.11窥视孔盖剖图图2.12 窥视孔盖上视图其中:A=100，A1=140，A2=120，B=68，d4=M6，B1=104，R=5。2.8.2 放油孔及放油螺栓图2.13 放油孔剖视图其中：d1=10.2，D=22，e=15，S=13，L=24，h=12，b=3。2.8.3 油标图2.14油标结构尺寸图其中：D=26，D1=22，d1=4，d2=16，d3=6，h=35，a=12，b=8，c=5。2.8.4 通气器图2.15 通气器剖面图其中：D=30，D1=25.4，S=22，L=29，l=15，a=4，d1=6。

37、2.8.5 减速箱的结构尺寸表2.2 减速器结构尺寸表代号名 称减速器形式箱座壁厚8箱盖壁厚8箱座加强肋厚6.8箱盖加强肋厚6.8箱座分箱面凸缘厚12箱盖分箱面凸缘厚12平凸缘底座厚斜凸缘底座厚18.818.8地脚螺栓轴承螺栓连接分箱面的螺栓轴承盖螺钉检查盖螺钉M20M18M16M10M6n地脚螺栓个数4第三章 基于SolidWorks的减速器的零部件的三维建模3.1 轴类零件的建模SolidWorks是一款功能强大的计算机辅助绘图和设计软件系统，可以拉伸、旋转、扫描、放样等特征形式形成实体。3.1.1 高速轴、中间轴以及低速轴的建模在Solidworks中，阶梯轴是比较容易实现的。可以通过逐

38、段【拉伸】的方法完成，例如，在本次设计中，高速轴设计为齿轮轴，不太方便利用旋转实现阶梯轴的实体建模，因此在完成齿轮建模的基础上，通过逐级拉伸轴完成整个齿轮轴的建模。而对于中间轴以及低速轴，通过【旋转凸台/基体】，先完成阶梯轴草图的绘制，制定旋转轴完成轴的建模。轴段上的键槽，首先选取一平面，在草图界面下进行键槽草图的绘制【直槽口】，然后【拉伸切除】开出键槽。图3.1 高速齿轮轴平面图 图3.2 高速齿轮轴图3.3 中间轴平面图图3.4 中间轴图3.5 低速轴平面图图3.6 低速轴 图3.7 开槽草图 图3.8 齿轮轴的建模3.1.2 轴承以及端盖的建模 轴承的建模是装配体运用的过程，所以完成内圈

39、、外圈、滚珠后，利用一定的装配关系将其装配起来便得到轴承。另外SolidWorks有自带的零件库，也可以自动生成相应的零件，首先点开【设计库】，选中【Toolbox】，轴承的标准是GB，点开轴承，选择所需要的轴承类型【角接触球轴承】，右击生成零件，在弹出的对话框中根据自己的数据要求填入参数，则可以完成轴承的建立。 图3.9 插件轴承生成参数图 图3.10 角接触球轴承轴承盖的建模就比较简单，可以通过简单的【拉伸凸台】，以及【拉伸切除】便可以完成模型的建立。 图3.11 轴承端盖 图3.12 轴承端盖平面图3.1.3 挡油环的建模首先对挡油环的截面进行一个草绘，然后利用旋转，转出挡油环，然后两端

40、根据装配图中的距离进行相应的拉伸。完成挡油环的建模图3.13 挡油环截面草图 图3.14 挡油环3.2 齿轮的建模同样，齿轮的建模也可以通过设计库来实现，齿轮的标准是ISO，在【动力传动】下选择齿轮的类型，根据参数设置齿轮的大小，生成相应的齿轮模型。 图3.15 齿轮插件参数图 图3.16 齿轮模型3.3 键以及螺栓,螺母的建模键，螺栓，螺母均可通过设计库中直接插入零件。只要输入相应的参数设置即可满足要求。 图3.17 螺栓 图3.18 螺母图3.19 键3.4 箱盖箱座的建模由于箱体的造型比较复杂，故首先运用了【拉伸】、【切除】、【筋】、【镜像】、【阵列】等特征形成箱体的三维模型。图3.20

41、 箱座主视图图3.21 箱座俯视图图3.22 箱座左视图图3.23 箱座三维图图3.24 箱盖主视图图3.25 箱盖俯视图图3.26 箱盖左视图图3.27 箱盖三维图3.5 通气器,油标尺,放油螺栓等的建模通气器，油标尺，六角螺栓均可用拉伸、切除、旋转完成相应的建模。螺纹的生成可以用，达到效果。具体三维模型图参考图3.28、3.29、3.30。 图3.31 放油螺栓 图3.32 通气器图3.33 油标尺第四章 基于SolidWorks的减速器的虚拟装配以及三维仿真4.1 减速器的整体装配减速器的各个零部件完成建模以后,可通过【装配体】,新建装配体文件,将各部分装配起来。首先完成三根轴的装配，通

42、过【插入零部件】，依次插入轴、挡油环、轴承、键和齿轮。利用【配合】中的【同心】、【重合】，可以完成三个轴的装配；其次将箱座插入到装配图中，可以同心和重合的配合关系将轴承端盖和箱座配合到一起；将装配好的三个轴利用与轴承端盖伸入端的同心和重合关系将其配合起来。然后，完成齿轮之间的啮合关系，调整好两齿轮啮合时的状态，选中齿轮所在的两端轴，选中配合中的【机械配合】，点取【齿轮】，在弹出的【比率】中输入两齿轮的齿数比，完成两对齿轮之间的啮合关系。随即将箱盖与箱座相配合，利用同心、对齐、重合等配合指令配合。最后，将游标、通气器、六角螺栓等利用同心、配合完成装配。图4.1 装配图主视图图4.2 装配图俯视图

43、图4.3 装配图左视图图4.4 减速器整体装配4.2爆炸图在将所有零件完全装配好的基础上，点开装配图上方的【爆炸图】，根据指令，选取零部件，按照轴向方向进行拖拉到相应位置，根据装配过程的逆过程来拆下零件，导出爆炸图，最终导出爆炸动画。图4.5 减速器装配爆炸图4.3 三维仿真以及动画的导出利用SolidWorks的仿真软件对减速器的运动过程进行运动仿真，更好的观察减速器的工作过程。点开下方的【运动算例】，齿轮是旋转运动，故可以加旋转【马达】，设定相应的转速，计算出运动过程。得到如图4.6的运动仿真界面动画。具体的运动算例见于图4.7。图4.6 运动仿真界面图4.7 运动算例图点击【开始】，检查

44、运动过程。确认运动无误后，便可以【导出动画】，进行保存。第五章 总结与展望本文是基于SolidWorks的减速器的设计与仿真，利用SolidWorks对二级圆柱斜齿轮进行了虚拟设计，详细地概述了减速器的设计、建模、装配以及仿真的步骤和方法，通过本课题的研究得到了以下结论：本文是利用SolidWorks对减速器进行三维设计，然后进行虚拟装配。通过仿真，得到的结果表明设计方案可行。完成减速器的机械设计，对减速器在社会各领域的应用有了重新的认识，对了解减速器有着至关重要的作用。通过SolidWorks完成了零件的建模，由于软件本身拥有Toolbox设计库，利用已有的插件装置直接导入标准键，这样减少了工作量。通过仿真运动，可以清楚看出减速器的运动过程，并且看明白齿轮的啮合情况，从而证明了本设计的可行性。今后，可以利用程序增加设计库的零件数，通过参数设置直接导出标准件，一方面提高工作效率，另一方面也可以规范零件的画法。参 考 文 献 1 曹茹. SolidWorks2009三维设计及应用M. 第2版. 机械工业出版社.2 张