二级减速机设计.doc

内蒙古工业大学专业综合设计说明书学校代码： 10128学 号： 200980191036 课程设计说明书题 目： 二级减速器计算机辅助设计与分析学生姓名： 刘佳东学 院： 机械学院班 级： 机制095班指导教师： 贺向新 二零一二 年 七 月 十二 日目录第一章 原始参数- 4 -1.1齿轮- 4 -1.1.1高速齿轮:中心距a=110mm- 4 -1.1.2低速齿轮:中心距a=138mm- 4 -1.2滚动轴承- 4 -1.3键- 5 -1.4轴的直径的确定- 5 -1.4.1一轴- 5 -1.4.2二轴- 5 -1.4.3三轴- 5 -1.5机体结构数据（mm）- 6 -1.6联轴器- 6 -第二章 建模- 7 -2.1齿轮的建模- 7 -2.2齿轮轴的建模- 10 -2.2.1齿轮轴的齿轮建模- 10 -2.2.2齿轮轴的轴建模- 11 -2.3机座的建模- 12 -2.4档油环的建模- 13 -2.5套筒的建模- 13 -2.6轴承端盖的建模- 14 -2.7轴承端盖垫片的建模- 14 -2.8轴的建模- 15 -2.9罗塞的建模- 16 -2.10油标的建模- 16 -2.11通气器的建模- 17 -2.12窥视孔盖与垫片的建模- 17 -2.13机盖的建模- 18 -2.14轴承的建模- 19 -第三章 虚拟装配- 20 -3.1轴承的装配- 20 -3.2一轴与挡油环、键的装配- 20 -3.3二轴与高速大齿轮、低俗小齿轮、套筒、键的装配- 21 -3.4三轴与套筒、挡油环、低俗大齿轮、键的装配- 22 -3.5机座与罗塞、油标的装配- 23 -3.6机座与轴承装配- 23 -3.7机座与一轴、二轴、三轴的装配- 24 -3.8机座与轴承端盖、垫片装配- 25 -3.9机座与机盖的装配- 26 -3.10机盖与窥视孔盖、垫片、通气器的装配- 26 -第四章 运动分析- 28 -4.1点二运动分析- 28 -4.1.1点1位移分析- 28 -4.1.2点1速度分析- 29 -4.1.3点1加速度分析- 30 -4.2点三运动分析- 31 -4.2.1点2位移分析- 31 -4.2.2点2速度分析- 32 -4.2.3点2加速度分析- 33 -4.3点四运动分析- 34 -4.3.1点3位移分析- 34 -4.3.2点3速度分析- 35 -4.3.3点3加速度分析- 36 -第五章 设计总结- 37 -第六章 参考文献- 38 -第七章 二级齿轮减速器爆炸图- 39 -第一章 原始参数1.1齿轮1.1.1高速齿轮:中心距a=136mm 参数齿轮iadB小3.5813.922012213641.245.236.22046大230.7234.7225.711241表1-1高速齿轮参数1.1.2低速齿轮:中心距a=138mm 参数齿轮iadB小3.6143201221787783692582大2782602849077表1-2低速齿轮参数1.2滚动轴承 参数轴dDB一轴255215二轴408018三轴5510021表1-3轴承参数1.3键 参数轴轴径bhL二轴4412852三轴59181160表1-4键的参数1.4轴的直径的确定按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径d 其中p周传递的功率；n轴的转速；A材料常数1.4.1一轴外伸轴取115则一轴外伸端直径考虑键的削弱作用扩大57D取=181.4.2二轴二轴取115则一轴外伸端直径考虑键的削弱作用扩大57 D取=321.4.3三轴外伸轴取115则一轴外伸端直径考虑键的削弱作用扩大57D取=471.5机体结构数据（mm）（1） 机盖壁厚：15（2） 机座壁厚：15（3） 机盖凸缘厚度：35（4） 机座凸缘厚度：35（5） 机座底凸缘厚度：25（6） 地脚螺钉直径：M20（7） 轴承旁连接螺栓直径：M16（8） 机盖与机座连接螺栓直径：M12（9） 轴承端盖螺钉直径：M8（10） 窥视孔盖螺钉：M8(11)定位销直径：M8表1-5机体结构参数1.6联轴器型号TdD/mmGy690040，42，45，4811214080表1-6联轴器参数第二章 建模2.1齿轮的建模 齿轮的建模一般大齿轮的建模过程是最典型的，小齿轮与齿轮轴式的齿轮都是大齿轮建模过程中某些步骤去掉即可，因此去打齿轮的建模为例说明齿轮的建模过程，选用低速轴上的大齿轮为例说明。建模步骤如下：（1）.画重要圆：用草绘工具基准面选择TOP面画出基圆，齿根原，分度圆及齿顶圆四个圆如下图：图2-2建立定义的参数关系（3）建立基准点：有原始数据画出渐开线，并渐开线与分度圆的焦点建立基准点PNT0.图2-3建立基准点（4）建立基准轴：在RIGHT与TOP的交界处建立一个基准轴A_1.图2-4建立基准轴（5）建立两个基准面：第一个基准面是A_1与PNT0所决定的基准面DTM1.第二个基准面是经过A_1并与 DTM1的夹角关系是360/Z*4的基准面DTM2.（6）画轮齿: 将原先画出来的渐开线镜像与DTM2、再用草绘工具/通过便建立元件抓取轮齿并修建齿线再确定退出.（7）建立重要柱圆：过齿根圆画出与齿轮宽相等的圆柱1，再建立一个过分度圆的曲面2，曲面宽、同样与齿宽相等如下图所示。图2-5建立重要柱圆（8）在RIGHT面上画出投影线经过PNT0，与中心线的夹角等于螺旋角的线段，再投影到第8步里建立的曲面上，最后再投影曲线与第8步里建立的曲面边缘交接处建立基准点PNT1这一步结束.图2-6建立基准点（9）用编辑/特征操作功能复制平移第7步画的轮齿到PNT1.（10）用混合扫描根据以上步骤扫描出一个齿轮轮齿.图2-7扫描齿轮轮齿（11）阵列轮齿：选中第11步扫描出来的一个轮齿点击阵列输入齿数确定退出。图2-8阵列轮齿（12）挖轴孔：用拉伸选择TOP面依据轴的直径与键槽的尺寸画出草绘图进行取出材料通透拉伸。（齿轮轴式齿轮不需要此步骤直接倒角即可完成次齿轮的建模，比如一轴上的齿轮）图2-9挖轴孔（13）对大齿轮一般进行取出材料减轻齿轮重量修整，最后倒完角大齿轮的建模即可完成。（小齿轮也不需要这一步直接倒角即可完成建模）图2-10齿轮修正2.2齿轮轴的建模2.2.1齿轮轴的齿轮建模图2-11齿轮建模a) 定义参数b) 建立定义的参数关系并输入pore的工具/关系中.c) 画重要圆：用草绘工具画出基圆，齿根原，分度圆及齿顶圆四个圆。d) 建立基准点：有原始数据画出渐开线，并渐开线与分度圆的焦点建立基准点PNT0.e) 建立基准轴：在RIGHT与TOP的交界处建立一个基准轴A_1.f) 建立两个基准面：第一个基准面是A_1与PNT0所决定的基准面DTM1.第二个基准面是经过A_1并与 DTM1的夹角关系是360/Z*4的基准面DTM2.g) 画轮齿: 将原先画出来的渐开线镜像与DTM2、再用草绘工具/通过便建立元件抓取轮齿并修建齿线再确定退出.h) 建立重要柱圆：过齿根圆画出与齿轮宽相等的圆柱，再建立一个过分度圆的曲面，曲面宽、同样与齿宽相等.i) 在RIGHT面上画出投影线经过PNT0，与中心线的夹角等于螺旋角的线段，再投影到第8步里建立的曲面上，最后再投影曲线与第8步里建立的曲面边缘交接处建立基准点PNT1这一步结束.j) 用编辑/特征操作功能复制平移第7步画的轮齿到PNT1.k) 用混合扫描根据以上步骤扫描出一个齿轮轮齿.l) 阵列轮齿：选中第11步扫描出来的一个轮齿点m) 齿轮进行倒角即可完成齿轮的建模。2.2.2齿轮轴的轴建模图2-12轴建模齿轮轴是经过拉伸来完成的：1齿轮轴的左侧：。点击拉伸选择齿轮左侧平面为基准画出直径等于36的圆、拉伸长度为99确定退出再点击拉伸选择刚拉伸出来的圆柱左则面为基准画直径为30、拉伸长度为18的圆柱则齿轮轴左侧完毕。2齿轮轴的右侧：同样点击拉伸选择齿轮右侧平面为基准画出直径等于36的圆、拉伸长度为16确定退出. 再点击拉伸选择刚拉伸出来的圆柱左则面为基准画直径为30、拉伸长度为18的圆柱确定退出。接着同样点击拉伸选择上一步拉伸出来的圆柱左则面为基准画直径为24、拉伸长度为44的圆柱确定退出.最后建立输入轴端点击拉伸选择上一步拉伸出来的圆柱左则面为基准画直径为20、拉伸长度为180的圆柱点击确定退出。3齿轮轴倒圆角齿轮轴就建立完毕。2.3机座的建模图2-13机座线框图1. 用拉伸命令选择TOP面，草绘机座外机壁闭环线（外机壁厚=内机壁尺寸+2*壁厚）在给定拉伸高度h=150。2. 借上一步生成的正方形抽壳，抽壳厚度为壁厚等于8，抽壳时选择TOP面与TOP面相反的面一并抓取不留厚度，这样机座的基本尺寸一定。3. 建立机座固定机脚：点击拉伸基准面选择TOP面给定基本草绘尺寸（长度/宽度=机座长度/机座宽度+C1+C2）拉伸长度h1=20.4. 机座打固定地脚孔：按计算的尺寸在几座地打出六个地脚螺栓孔。5. 建立与机盖固定板：同地脚板的尺寸在与TOP相平行的机座表面草绘出方框通过面创建图元选择机座内表面闭环线拉伸，拉伸长度h3=20.6. 打轴承座孔：按齿轮的中心距及大齿轮与内机壁的1确定轴承座的中心线，再按轴承的尺寸打孔即可。7. 作筋板：在机座长度方向建立筋板，选择筋板命令画出筋板的封闭线给定近半厚度即可。8. 对地脚板等进行减轻工作，打所需要的螺纹孔。9. 建立吊钩。10. 最后倒圆角即可完毕。图2-14机座实体图2.4档油环的建模图2-15档油环 一轴用2个挡油环，三轴用1个挡油环。挡油环最大直径与轴承外径相同，于轴承定位处的直径不能超过轴承的-d，高度为10（mm）。建模过程：（1）用旋转命令，进入内部草绘按尺寸画出草图后沿旋转轴旋转即可完成。2.5套筒的建模图2-16套筒二轴用2个套筒，三轴用1个套筒。套筒内径与轴的直径相同，外径不能超过轴承的-d，起到挡油作用的部分的齿间角为，轴向长度为轴承端面至对应的轴肩。建模过程：（1）用旋转命令，进入内部草绘后按尺寸画出草图沿旋转轴旋转即可完成。2.6轴承端盖的建模图2-17轴承端盖 轴承端盖凸缘厚度8，凸缘直径与轴承座外径相同，内径与轴承内径相同，要留垫片的槽（有轴伸出端要有通孔且要留密封圈的槽），轴承端盖根据轴承座尺寸的不同而变化有三类但建模过程相同。建模过程：（1）用旋转命令，进入内部草图后按尺寸画出草图沿旋转轴旋转完成主体（2）用新建基准面命令，建立两个相互垂直的基准面（3）用拉伸命令，在前面建立的基准面上画出需要开的凹槽的草图后在去除材料模式下打穿（需根据建立的基准面的数量确定操作次数）。（4）用拉伸命令，在轴承凸缘上对称画出4个M10的控（孔在轴承座外径和内径的中间位置）在去除材料模式下打穿孔。（如果是轴伸出端的还需用拉伸命令去除材料模式下在端盖凸缘上打出一个通孔）。2.8轴的建模轴与轴承接触定位处的轴肩不能超过轴承的-d/2，有齿轮处应开键槽。图2-19轴（1） 一轴建模过程：（2） 二轴建模过程：、用拉伸命令，在基准面上对称拉出直径49距离10的圆柱作为基准圆柱、用拉伸命令在，以基准圆柱的左端面为基准拉出直径40距离75的圆柱、用拉伸命令，以上述圆柱的端面为基准面拉出直径35距离35.5的圆柱、用拉伸命令，以基准圆柱的右端面为基准拉出直径43距离50的圆柱、 用拉伸命令，以上述圆柱端面为基准拉出直径35距离37.5的圆柱、用新建基准命令，以水平穿过轴心得基准面为起点平移21.5建立新基准1、用拉伸命令，内部草绘中在基准平面上按尺寸画出键在去除材料模式下拉出键槽高度h/2、用新建基准命令，以穿过轴心的基准为起点偏移20建立进准2（基准1和2的偏移方向相同）、用拉伸命令，在基准2上按尺寸画出草图在去除材料模式下拉出键槽，高度h/2、用倒圆角命令，在轴肩处按要求倒圆角、用倒平角命令，在轴的两端按要求倒出平角。（3） 三轴建模过程：、用拉伸命令，在基准面上对称拉出直径66距离10的圆柱作为基准圆柱、用拉伸命令在，以基准圆柱的左端面为基准拉出直径56距离70的圆柱、用拉伸命令，以上述圆柱的端面为基准面拉出直径50距离40.5的圆柱（4） 用拉伸命令，以上述圆柱的端面为基准面拉出直径44距离40的圆柱、用拉伸命令，以上述圆柱的端面为基准面拉出直径40距离63的圆柱、用拉伸命令，以基准圆柱的右端面为基准拉出直径56距离71.5的圆柱、 用拉伸命令，以上述圆柱端面为基准拉出直径50距离22的圆柱、用新建基准命令，以水平穿过轴心得基准面为起点平移28建立新基准1、用拉伸命令，内部草绘中在基准平面上按尺寸画出键在去除材料模式下拉出键槽高度h/2、用倒圆角命令，在轴肩处按要求倒圆角、用倒平角命令，在轴的两端按要求倒出平角。2.9罗塞的建模图2-20罗塞根据机械设计图册上的公式及数据算出尺寸。建模过程：（1）用旋转命令，在内部草绘中按尺寸画出草图沿旋转轴旋转即可完成。2.10油标的建模图2-21游标根据机械设计图册上的公式及数据算出尺寸。建模过程：（1）用旋转命令，在内部草绘中按尺寸画出草图沿旋转轴旋转即可完成。2.11通气器的建模图2-22通气器根据机械设计图册上的公式及数据算出尺寸。建模过程：（1）用旋转命令，在内部草绘中按尺寸画出草图沿旋转轴旋转即可完成。2.12窥视孔盖与垫片的建模图2-23窥视孔盖与垫片 根据机盖上的窥视孔的尺寸确定盖的尺寸，垫片的尺寸也相同。孔盖建模过程：（1）用拉伸命令，在内部草绘中按尺寸画出孔盖160*110，在四个角上倒R7的圆角在圆角的圆心上画M6的圆，拉伸出厚度为10的孔盖 (2)用拉伸命令，内部草绘中在盖的中心画出与通气器的直径相同的圆，用去除材料模式拉出装通气器的孔。垫片建模过程：（1）用拉伸命令，按机盖上窥视孔的内外尺寸画出垫片包括孔，拉伸2（mm）即可完成。2.13机盖的建模图2-24机盖按原始数据中的机体结构数据设计。机盖建模过程：（1）用拉伸命令，箱体的长度441宽度170，低俗大齿轮的轴心以内机壁的距离为118，高速小齿轮的轴心与外机壁的距离为95，中心距分别为137和116根据这些尺寸画出箱体盖对称拉伸 （2）用抽壳命令，将一做好的箱体抽成壁厚为8的壳体 （3）用拉伸命令，画出机盖凸缘拉伸20（4）用拉伸命令，以箱体外壁为基准画出半个轴承座拉伸完成（5）用拉伸命令，在轴承坐上画出以轴承内径为尺寸的半圆，在去除材料模式下打穿 （6）用镜像命令，将另一侧的轴承座镜像出 （7）用拉伸命令，将轴承旁凸台拉伸出 （8）用拉伸命令，去除材料模式下齿轮旁凸台上打出螺栓孔 (8)用镜像命令，将另一侧的轴承旁凸台和螺栓孔镜像出 （9）用拉伸命令，按图册尺寸画出草图对称拉伸出吊环（10）用拉伸命令，在去除材料模式下打出机盖与机座连接螺栓孔、起盖螺钉孔以及定位销控(11) 用拉伸命令，在去除材料模式下轴承座端面生打出螺钉孔（12）用倒圆角命令，在需要倒圆角出全部倒角。2.14轴承的建模图2-25轴承 轴承共有三种型号的尺寸个不同可根据原始参数算出个部分尺寸：-d，-D，轴承建模过程相同。轴承建模过程：（1）用旋转命令，在内部草绘中按尺寸画出内圈草图沿旋转轴旋转 （2）用旋转命令，在内部草绘中按尺寸画出外圈草图沿旋转轴旋转（3）用旋转命令，在内部草绘中按尺寸画出球体草图沿旋转轴旋转。第三章 虚拟装配3.1轴承的装配图3-1轴承装配轴承装配：（1）先将外圈导入完全约束并刚性固定（2）导入球体与外圈的槽相切约束（3）将球体阵列（4）导入内圈轴线对称约束和端面对称约束就将轴承装配好了。3.3二轴与高速大齿轮、低俗小齿轮、套筒、键的装配图3-3二轴与高速大齿轮、低俗小齿轮、套筒、键的装配过程 二轴装配：（1）先将一轴导入完全约束并刚性固定（2）导入键将两个圆头的轴线与键槽圆头轴线对齐，键的面与键槽的面对齐且重合（两个键的装配方法相同） (3)导入齿轮其中心线与轴的中心线对齐，齿轮上的键槽的侧面与以装配的键的侧面对齐，齿轮侧面与相应的轴肩对齐且重合则完成齿轮装配（两个齿轮的装配方法相同） (4) 导入套筒其中心线与轴的中心线对齐，套筒一侧的端面与相应的轴肩对齐且重合则完成装配（两个套筒的装配方法相同）。3.4三轴与套筒、挡油环、低俗大齿轮、键的装配 图3-4三轴与套筒、挡油环、低俗大齿轮、键的装配三轴装配：（1）先将三轴导入完全约束并刚性固定 （2）导入键将两个圆头的轴线与键槽圆头轴线对齐，键的面与键槽的面对齐且重合（两个键的装配方法相同）(3)导入齿轮其中心线与轴的中心线对齐，齿轮上的键槽的侧面与以装配的键的侧面对齐，齿轮侧面与相应的轴肩对齐且重合则完成齿轮装配(4) 导入套筒其中心线与轴的中心线对齐，套筒一侧的端面与相应的轴肩对齐且重合则完成装配 （5）导入挡油环其轴线与轴的中心线对齐，挡油环内表面与相应的轴肩对齐且重合则完成装配。3.5机座与罗塞、油标的装配图3-5机座与罗塞、油标的装配机座装配：（1）先将机座导入完全约束并刚性固定 （2）导入罗塞其轴线与机座上罗塞孔的轴线对齐，罗塞相应的内表面与机座螺塞孔表面对齐且重合完成装配。（3）导入油标其轴线与油标孔轴线对齐，油标相应内表面与油标孔表面对齐且重合则完成装配。3.6机座与轴承装配图3-6机座与轴承装配机座装配：（1）先将机座导入完全约束并刚性固定 （2）导入轴承1其外表面与轴承座内表面对齐且重合，轴承端面与机座内壁匹配且偏移10，完成装配（操作两次） （3）导入轴承2其外表面与轴承座内表面对齐且重合，轴承端面与机座内壁匹配且偏移10，完成装配（操作两次）（4）导入轴承3其外表面与轴承座内表面对齐且重合，轴承端面与机座内壁匹配且偏移10，完成装配（操作两次）3.7机座与一轴、二轴、三轴的装配图3-7机座与一轴、二轴、三轴的装配过程机座装配：（1）先将装配好轴承的机座导入 （2）导入一轴其中心线与轴承座中心线对齐，轴承内端面与相应的轴肩对齐且重合则完成装配（两边都可以）(3) 导入二轴其中心线与轴承座中心线对齐，轴承内端面与相应的轴肩对齐且重合则完成装配（两边都可以）（4）导入三轴其中心线与轴承座中心线对齐，轴承内端面与相应的轴肩对齐且重合则完成装配（两边都可以）3.8机座与轴承端盖、垫片装配图3-8机座与轴承端盖、垫片装配过程机座装配：（1）先导入装配好轴承和轴的机座（2）导入轴承垫片其中心线与轴承座中心线对齐，垫片上的一个孔的中心线与轴承座上的端盖连接螺钉的孔的轴线对齐，垫片一侧与轴承座外端面对齐且重合则完成装配（共有三种型号的六个垫片需重复操作6次）（3）导入轴承端盖其中心线与轴承座中心线对齐，端盖上的孔与轴承座上的端盖连接螺钉的中心线对齐，端盖凸缘内表面与轴承座端面对齐且重合则完成装配（共有5种端盖数量是6个需重复操作6次）。3.9机座与机盖的装配图3-9机座与机盖的装配过程箱体装配：（1）导入装配好的机座 （2）导入装配好的机盖其一对连接螺栓孔的轴线与机座连接螺栓孔的轴线对齐，机盖凸缘下表面与机座凸缘上表面对齐且重合则完成装配。3.10机盖与窥视孔盖、垫片、通气器的装配 图3-10机盖与窥视孔盖、垫片、通气器的装配过程机盖装配：（1）先将机盖导入完全约束并刚性固定 （2）导入垫片其上的一对斜对称的孔的中心线与窥视孔的连接螺钉的中心线对齐，垫片的一侧与窥视孔的端面对齐且重合则完成装配 （3）导入窥视孔盖其上的一对斜对称的孔的中心线与窥视孔的连接螺钉的中心线对齐，窥视孔盖一侧与窥视孔的端面对齐且重合则完成装配 (3) 导入通气器其轴线与窥视孔盖上的通气器孔的中心线对齐，通气器相应内表面与通气器孔表面对齐且重合则完成装配。第四章 运动分析4.1点一运动分析 4.1.1点二位移分析图4-1点一位移分析图波峰波谷=471465=6mm 点1直径为2mm波峰和波谷的差值接近于轴的直径4.1.2点一速度分析图4-2点一速度分析图6deg/s=1mm/min=1/60mm/s 5760deg/s16mm/sn=5760deg/s=16mm/s w=2n=2*3.14*16=100.48v=wr=100.48*3=301.44mm/s计算速度为301.44 分析出速度301.59 差值0.15 mm/s4.1.3点一加速度分析图4-3点一加速度分析图加速度为：a=v/r=wr=100.48*100.48*3=30288.6912mm/s分析加速度为：30319.42472 误差为：-30.733524.2点二运动分析4.2.1点二位移分析图4-4点三位移分析图波峰波谷=624.8623.2=1.8mm 轴3直径为3波峰和波谷的差值接近于轴的直径4.2.2点二速度分