一级圆柱齿轮减速器_机械基础课程_设计设计说明书[1]1(1) (1)_图文

1、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 . 4 2.1传动方案拟定 . 4 2.2电动机选择 . 5 2.3确定传动装置的总传动比和分配级传动比:. 7 2.4传动装置的运动和动力设计:. 8 2.5、齿轮传动的设计:. 11 2.6箱体结构设计 . 15 2.7轴的设计 . 16 2.7.1齿轮轴的设计 . 16 2.7.2输出轴的设计计算 . 20 2.8滚动轴承设计 . 23 2.8密封和润滑的设计 . 25 2.9箱体附件的设计 . 26第三章 基于 SolidWorks 的三维建模 . 27 3.1 SolidWorks 软件介绍 . . 27 3.

2、2对齿轮、轴及小齿轮轴的三维建模 . 28 3.3对箱体、箱盖的三维建模 . 33第四章 减速器的装配和仿真 . 40 4.1 减速器的装配 . 40 4.1.1 小齿轮轴的装配 . 40 4.1.2 大齿轮轴的装配 . 41 4.1.3 齿轮轴与箱体的装配 . 42 4.1.4 箱盖、端盖、观察盖等的装配 . 42 4.2 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

3、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

4、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5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 6 / 45 8 / 45 9 / 45 10 / 45 11 / 45 12 / 45 13 / 45 14 / 45 15 / 45 16 / 45 17 / 45

5、18 / 45 20 / 45 21 / 45 22 / 45 23 / 45 24 / 45 25 / 45 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 S

6、P0 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

7、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

8、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

9、的大体建模得到了大齿轮的大体建模,然后修改大齿轮: 1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。 4过【倒角】命令倒角,最后成型 , 如图 3.10。 图 3.4

10、 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

11、= 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】

12、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

13、 , 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

14、,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

15、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。 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36 / 45 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

16、.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

17、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3

18、7 / 4538 / 45 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39 / 45 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。 Soli

19、dworks 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。40 / 45 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

20、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。41 / 4542 / 45 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

21、齿轮和箱的对称面重合约束。 图 4.5 轴和箱体的装配图4.1.4 箱盖、端盖、观察盖等的装配盖上箱盖,安装上一系列的附件,完成齿轮箱大体装配。【插入】 :箱盖、端盖、观察盖、通孔器、油塞、油标尺,如图 4.6。【配合】 : 箱盖与箱体对称面重合、接触面面重合、同心约束。 端盖与箱体同心约束,与轴承座的对称面重合,与箱体接触面重合约束。 观察盖和箱盖接触面重合、对称面重合约束。 通孔器于观察盖面重合、同心约束。 油塞和油标分别与箱体面重合、同心约束。 图 4.6 箱盖、端盖、观察盖等的爆炸视图1 【打开】减速器装配体,点击箱盖,选择【隐藏零部件】 ,点击【旋转零部件】 命令,选择【碰撞检查】

22、,检查范围选择为【这些零部件之间】 :大齿轮和小齿轮轴, 选上【碰撞时停止】 ,旋转小齿轮轴,直至小齿轮轴不与大齿轮发生齿面重合为止, 选择确定,如图 4.12。3 单击齿轮轴,选择【隐藏零部件】 ,单击【配合】 -【机械配合】 ,选择齿轮轮 毂和小齿轮轴,点击【齿轮】 ,比率选为 47:255确定即可,如图 4.13。43 / 45 图 4.12 旋转零部件界面 图 4.13 齿轮配合界面4自由旋转小齿轮轴,大齿轮随即啮合运动, 【新建运动算例】 -【马达】 -【旋 转马达】 ,对高速轴添加旋转方向,以及转速为 960RPM, 点击确定后,选定运动时间 为 10s ,点击【计算】即可开始模拟。计算完成后,即可在截面上看到齿轮啮合运 动的图像,如图 4.14。5 【保存】即可输出运动动画。 图 4.14 齿轮啮合运动图44 / 45设计总结机械设计课程设计是我们机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练,是机械设 计和机