基于solidworks二级减速器毕业设计(论文).doc
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1、河南工程学院本科毕业论文(设 计)文(设计)题目 基于SolidWorks二级减速器的设计及其运动仿真基于SolidWorks的二级减速器三维造型设计摘 要减速器是一种重要的动力传递装置,但其内部结构复杂,不易准确表达。三维造型设计将减速器的关键部件很清晰地展现出来。本设计以SolidWorks软件为主,并结合AutoCAD、CAXA电子图板等二维绘图软件,设计了一个二级圆柱齿轮减速器,实现了减速器的三维模型,以及由此生成二维工程图的设计思想。通过SolidWorks软件特有的三维设计功能,检查、优化设计方案,实现了减速器的运动仿真,完成了减速器在计算机中的模拟设计。关键词:减速器,结构设计,
2、三维造型,运动仿真Abstract Mechanized production, the gear unit is an important power transmission device but its internal structure is complicated, difficult to accurately express. Three-dimensional design of the key components of the reducer is clearly demonstrated. The design SolidWorks software-based des
3、ign, combined with AutoCAD, CAXA electronic drawing board, and two-dimensional drawing software, designed a two-stage cylindrical gear reducer, reducer three-dimensional model, and thereby generate a two-dimensional engineering drawings thought. SolidWorks software unique three-dimensional design fe
4、atures, check, optimize, design, motion simulation of the reducer, reducer completed in the computer simulation design. .Key words: reducer, design of structures, three-dimensional modeling, kinematics simulation目 录1 绪 论11.1 三维造型软件概述11.1.1 AutoCAD介绍11.1.2 CAD技术的发展方向11.1.3 SolidWorks介绍12 二级直齿圆柱齿轮减速器总
5、体方案设计12.1 确定减速器的工作条件12.2 传动装置的总体设计22.3 选择电机22.3.1 电机功率计算22.3.2 电机转速和型号确定32.4 分配传动比32.5 传动装置运动和动力参数的计算32.5.1 计算各轴转速32.5.2计算各轴输入功率42.5.3 计算各轴输入转矩43 V带的设计44 齿轮的设计64.1 高速级齿轮的设计64.2 低速级齿轮的设计85 轴的设计95.1 高速轴的设计95.1.1 确定各轴段直径和长度95.1.2 校核高速轴和轴承105.1.3 轴承寿命校核125.1.4 键的设计与校核125.2 中间轴的设计125.2.1 确定各轴段直径和长度125.2.
6、2 校核高速轴和轴承135.2.3 轴承寿命校核155.2.4 键的设计与校核155.3 从动轴设计155.3.1 确定各轴段直径155.3.2 确定各轴段长度165.3.3 校核高速轴和轴承165.3.4 轴承寿命校核185.3.5 键的设计与校核186 选择联轴器197 减速器箱体结构设计198 确定润滑方式229 减速器零件的三维建模229.1 齿轮三维模型229.2 轴的三维模型239.3 箱体的三维模型249.4 其他零件三维模型成型259.4.1 轴承的三维模型成型259.4.2 轴承盖、油标、通气塞的三维模型2510 减速器的运动模拟仿真26总 结27致 谢28参 考 文 献29
7、1 绪 论1.1 三维造型软件概述1.1.1 AutoCAD介绍AutoCAD是由美国Autodesk公司开发的通用计算机辅助设计软件,是当今设计领域广泛使用的绘图工具之一。随着计算机技术的发展和用户的设计需要,软件性能不断完善,AutoCAD由原来的侧重于二维绘图技术为主,发展到二维绘图、三维绘图,以及三位参数化造型,渲染显示,数据库管理和Internet通信等为一体的通用计算机辅助设计软件包。1.1.2 CAD技术的发展方向CAD的概念和内涵是随着计算机、网络、信息、人工智能等技术或理论的进步而不断发展的。CAD技术是以计算机、外围设备及其系统软件为基础,包括二维绘图设计、三维几何造型设计
8、、优化设计、仿真模拟及产品数据管理等内容,逐渐向标准化、智能化、可视化、集成化、网络化方向发展。1.1.3 SolidWorks 介绍SolidWorks 是三维机械设计软件市场中的主流软件,是终端工程应用的通用CAD平台。SolidWorks 已经成功地应用于机械设计、机械制造、电子厂品开发。模具设计、汽车工业和产品外观设计等方面。学习使用SolidWorks造型软件具有很强的行业竞争力。对公司,对个人,对整个社会都将带来巨大的作用。2 二级直齿圆柱齿轮减速器总体方案设计2.1 确定减速器的工作条件 二级直齿圆柱齿轮减速器1)要求:拟定传动关系由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。2)
9、工作条件:双班工作,有轻微振动,小批量生产,单向传动,使用5年,运输带允许误差5%。3)已知条件:运输带卷筒转速,减速箱输出轴功率马力。2.2 传动装置的总体设计1)组成:传动装置由电机、减速器、工作机组成。2)特点:齿轮相对于轴承不对称分布,故沿轴向载荷分布不均匀,要求轴有较大的刚度。3)确定传动方案:考虑到电机转速高,传动功率大,将V带设置在高速级。 其传动方案如图2-1:图2-1 传动装置总体设计图2.3 选择电机2.3.1 电机功率计算查机械设计基础课程设计指导书第6页表2-3可得:带传动效率:0.96 每对轴承传动效率:0.99圆柱齿轮的传动效率:0.96 联轴器的传动效率:0.99
10、3卷筒的传动效率:0.96电机至工作机之间的传动装置的总效率: 2.3.2 电动机的确定表2-1 电动机型号参数表额定功率kW满载转速同步转速质量ADEFGHLAB496010007321638801033132515280 2.4 分配传动比1)总传动比由于选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速为n,可得传动装置总传动比为/n960/1950.53。2)分配传动装置传动比50.53/3.0516.56根据展开式布置,考虑润滑条件,为使两级大齿轮直径相近,查图得高速级传动比为4.56,则16.564.56=3.562.5 传动装置运动和动力参数的计算2.5.1 计算各轴转速将传动装置各轴由高速
11、到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴。依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率。2.5.2计算各轴输入功率2.5.3 计算各轴输入转矩3 V带的设计1)确定V带型号查机械设计基础表13-6得: 则根据=4.4, =960r/min,由机械设计基础图13-5,选择A型V带,取。查课本机械设计基础第206页表13-7取。为带传动的滑动率=0.010.02。2)验算带速 带速在525范围内,合适。3)取V带基准长度和中心距a初步选取中心距a:,取。由课本机械设计基础第203页式13-17得:查课本机械设计基础第202页表13-8取。由机械设计基础第203页式13-18计算实
12、际中心距:。4)验算小带轮包角由课本机械设计基础第203页式13-1得。5)求V带根数Z由课本机械设计基础第203页式13-19得:,查课本机械设计基础第203页表13-8由内插值法得,。 EF=0.1=1.37+0.1=1.38 图3-1 线性图 EF=0.08 图3-2线性图查机械设计基础第201页表13-6得,查机械设计基础第201页表13-6由内插值法得。=163.0 EF=0.009=0.95+0.009=0.959则:所以,取根。 图3-3 线性图6)求作用在带轮轴上的压力 查课本机械设计基础第193页表13-1得m=0.10m/kgm-1,故由课本第204页式13-20得单根V带
13、的初拉力:作用在轴上压力:。4 齿轮的设计4.1 高速级齿轮的设计1)确定材料热处理方式高速级小齿轮选用45钢调质,齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用45钢正火,齿面硬度为220HBS。2)许用弯曲应力的计算查课本机械设计基础第146页表10-5得: 。查课本机械设计基础第149页表10-7得: 。故 。查课本机械设计基础第151页表10-21C图得: 故 。3)齿面接触强度设计9级精度制造,查课本机械设计基础第148页表10-6得:载荷系数,取齿宽系数 计算中心距:由课本机械设计基础第149页式10-14得: 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取则取实际传动比传动比误差:齿宽:取高
14、速级齿轮: 。因为采用腹板式齿轮结构,结构尺寸见表4-1:表4-1 齿轮结构尺寸表代号结构尺寸和计算公式结果(mm)轮毂处直径72轮毂轴向长度84倒角尺寸1齿根圆处的厚度10腹板最大直径321.25板孔直径62.5腹板厚度25.24)验算轮齿弯曲强度查机械设计基础第148页表10-7得: 按最小齿宽计算得: 所以安全。5)齿轮的圆周速度 查课本机械设计基础第162页表11-2知选用9级精度是合适的。4.2 低速级齿轮的设计1)确定材料热处理方式低速级小齿轮选用45钢调质,齿面硬度为250HBS。低速级大齿轮选用45钢正火,齿面硬度为220HBS。2)许用弯曲应力的计算查课本机械设计基础第146
15、页表10-5得: 。查课本机械设计基础第149页表10-7得: 。故: 查课本机械设计基础第151页表10-21C图得: 故: 。3)齿面接触强度设计采用9级精度制造,查课本机械设计基础第148页表10-6得:载荷系数,取齿宽系数4)计算中心距由课本机械设计基础第149页式10-14得: 取 则取计算传动比误差,合适。齿宽则取 低速级齿轮 5)验算轮齿弯曲强度查课本机械设计基础第148页表10-7得:按最小齿宽计算:,所以工作是安全的。6)齿轮的圆周速度查课本机械设计基础第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。5 轴的设计5.1 高速轴的设计5.1.1 确定各轴段直径和长度该减速器的高
16、速轴选用45号钢调质处理,根据课本机械设计基础第289页表18-3可取 C=100。根据课本机械设计基础第289页式18-2得:又因为装小带轮的电动机轴径,又因为高速轴第一段轴径装配大带轮,且所以查机械设计课程设计手册第9页表1-16取。L1=1.75d1-3=60。因为大带轮要靠轴肩定位,且还要配合密封圈,所以查机械设计课程设计手册第85页表7-12取,L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。段装配轴承且,所以查机械设计课程设计手册第62页表6-1取。选用6204轴承。 L3=B+2=16+10+2=28;段主要是定位轴承,取。L4根据箱体内壁线确定后在确定;装配齿轮段直径判断是否可
17、以做成齿轮轴: 查机械设计课程设计手册第51页表4-1得 :得:e=5.96.25,段装配轴承所以,L6= L3=28,L1=73,L2=211,L3=96所以,高速轴设计结果见图5-1:图5-1 高速轴5.1.2 校核高速轴和轴承作用在齿轮上的圆周力为:径向力为作用在轴1带轮上的外力 1)求垂直面的支反力 2)求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图3)求水平面的支承力由得NN4)求水平面弯矩5)求F在支点产生的反力6)求F力产生的弯矩 F在a处产生的弯矩:7)求合成弯矩图考虑最不利的情况,把与直接相加8)求危险截面当量弯矩从图可见,m-m处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数)9)计算危险截面处轴的
18、直径因为材料选择调质,查课本机械设计基础第225页表14-1得,查课本机械设计基础第231页表14-3得许用弯曲应力,则:因为,所以该轴是安全的。5.1.3 轴承寿命校核轴承寿命可由式进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以,查课本机械设计基础第259页表16-9,10取取。按最不利考虑,则有 则 因此所该轴承符合要求。5.1.4键的设计与校核 根据,确定V带轮选铸铁HT200,参考机械设计基础表10-9,由于在3038范围内,故轴段上采用键=,所以采用A型普通键,键校核为L1=1.75d1-3=60综合考虑取=50得:查课本机械设计基础第155页表10-10可以得: 所选键为:5.2
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