二级圆柱齿轮减速器的设计说明书

...wd......wd......wd...二级圆柱齿轮减速器的设计第1章绪论随着人们生活水平的提高，消费者的价值观正在发生构造性的变化，呈现出多样化与个性化，用户对各类产品的质量，产品的更新换代的速度，以及产品从设计、制造到投放到市场的周期都提出了越来越高的要求。为了适应这种变化，工厂的产品也向着多品种、中小批量方向开展。要适应这种瞬息万变的市场要求，那么要求生产更具柔性。传统的批量法那么面临这严重的挑战，一场更加剧烈的竞争环境正在形成。计算机辅助设计〔CAD〕与计算机辅助制造〔CAM〕就是满足这种新的要求而产生的一种新的制造方法。CAD/CAM〔计算机辅助设计与制造〕技术是一门多学科综合性技术，是当今世界开展最快的技术之一，目前已经形成产业。CAD/CAM等新技术在制造业的应用，对制造业的制造模式和市场形势产生了巨大影响，促进了生产模式的转变和制造业市场形势的变化。

CAD/CAM技术的不断开展与完善让越来越多的工厂认同了这种技术，与此同时，市场上出现了越来越多CAD/CAM/CAE一体化设计软件。来自PTC公司的Pro/ENGINEER就是其中最成功的一款设计软件，自1988年问世以来，经过短短十几年时间，就成为全世界最普及的三维设计系统之一，它广泛应用于电子、通信、机械、模具、汽机车、自行车、航天、家电、玩具、等行业。Pro/E集零件设计、造型设计、模具开发、数控加工、钣金设计、机构仿真、逆向工程、有限元分析和产品数据库管理等功能于一体。对加速工程和产品的开发、缩短产品设计制造周期、提高产品质量、减低成本、增加企业市场竞争力和创造能力发挥着重要作用。深受众多大中型企业，研究所和大学亲睐。作为21世纪的机械自动化方向的大学生，掌握并熟练运用先进的设计绘图软件是一门必修的课程。CAD/CAM课程设计给我们提供了这样一个平台。此次设计是机械专业的学生一个必不可少的课程设计工程，它是学生步入公司前的一个模拟设计过程，使学生初步熟悉应用绘图软件进展设计的一般步骤与要求，通过应用先进的绘图软件，再综合所学的专业知识进展产品的初步设计从而到达熟练掌握绘图软件的能力，同时通过此次设计对所学专业知识进展回忆与复习，使学生能够在专业领域到达一个新的高度。此次设计对我们的设计能力以及三维软件的运用能力都是一个锻炼。我们应该通过本次课程设计，到达以下目的：了解pro/E软件的基本功能；熟悉并掌握零件图的绘制方法，能熟练运用拉伸、旋转、扫描、混合、镜像、阵列、孔、壳等功能绘制零件图；掌握peo/E中零件装配方法和机构仿真的步骤和方法；掌握工程图的创立方法；能够通过本次设计到达举一反三的效果；再次熟悉机械设计课程设计过程中的步骤、方法及本卷须知，培养严谨，认真、踏实的设计作风。设计内容此次设计内容为二级齿轮减速器。减速器是指原动机与工作机之间独立的闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转速。在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。减速器是一种典型的机械根基部件，广泛应用于各个行业，如冶金、运输、化工、建筑、食品，甚至艺术舞台。具有一定的代表性。本次设计具体课体：二级圆柱齿轮减速器。此次设计目的为pro/E基本软件掌握，故设计中不考虑零部件的强度问题。先设输入轴为轴Ⅰ，中间轴为轴Ⅱ，输出轴为轴Ⅲ；又设高速级小齿轮和大齿轮分别为齿轮1、齿轮2，低速级小齿轮和大齿轮分别为齿轮3、齿轮4。第3章典型零部件的设计过程3.1低速轴轴Ⅲ模型的创立〔1〕启动Pro/ENGINEER,设置系统的工作目录。〔2〕单击“新建〞按钮，在“新建〞对话框中输入零件名“shaft_3〞，(采用“mmns_part_solid〞模板)单击“确定〞按钮。〔3〕单击根基特征工具栏中的“旋转〞按钮，在弹出的窗口中选择“FRONT〞面为草绘平面，承受“RIGHT〞为默认参考平面，进入草绘模式，绘制如图3-1-1所示的图形：图3-1-1轴的旋转草绘图〔4〕完成草绘，以指定角度旋转360°，完成旋转如图3-1-2所示：图3-1-2轴的旋转图〔5〕在工具栏内单击按钮，弹出“拉伸〞定义操控面板，在面板内单击“放置〞→“定义〞，弹出“草绘〞定义对话框，选择“DTM1〞(距离TOP面28.5mm)面作为草绘平面，承受系统默认的参考平面，单击“草绘〞进入草绘环境。图3-1-3键的草绘图再点击图示按钮，图3-1-4拉伸命令点击“双向拉伸〞，点击“方向〞，点击“去材料〞，在单击确定。图3-1-5键槽1同理画出另一个键槽图3-1-6键槽2图3-1-7低速轴轴Ⅲ〔6〕两端面倒角及轴过渡段倒圆角。单击特征工具栏中的“倒角〞工具，在弹出的窗口中设置倒角的大小和标注形式，标注形式为D*D，大小为2，按住Ctrl键选择要倒角的两边，单击完成两端面的倒角。下面倒圆角，单击特征工具栏中的“倒圆角〞工具，在弹出的窗口中设置圆角大小为2，选定要倒圆角的边，确定，从而完成圆角创立。至此低速轴模型创立完成，低速轴完整模型图如以以下图3-1-8：图3-1-8低速轴3.2低速级大齿轮齿轮Ⅳ模型的创立3.2.1输入基本参数和关系式〔1〕启动Pro/ENGINEER,设置系统的工作目录。〔2〕单击“新建〞按钮，在“新建〞对话框中输入零件名称“dachi〞，(采用“mmns_part_solid〞模板)单击“确定〞按钮。〔3〕齿轮参数的设定。单击“工具〞→“参数〞，弹出参数对话框，单击添加参数，齿轮4参数名及值如以以下图3-2-1参数对话框所示：图3-2-1齿轮参数的设定〔4〕插入齿轮各值间的关系。单击“工具〞→“关系〞，在弹出的对话框中输入齿轮各值的关系式，如下：ha=mhf=1.25*mda=m*(z+2)d=m*zdb=d*cos(angle)df=m*(z-2.5)完成后的关系对话框如图3-2-2所示：图3-2-2关系对话框〔5〕重生成参数。点击“重生成〞按钮，再选择“工具〞→“关系〞，在弹出的对话框中可以看到以往设置为零的选项会生成尺寸。具体尺寸见图3-2-1。3.2.2创立齿轮基本圆〔1〕以“FRONT〞面为草绘平面，承受默认参考面进展草绘，绘四个同心圆，四个圆从内到外依次为齿根圆、基圆、分度圆、齿顶圆，选择“标注尺寸〞项，对所画的四个圆从内到外进展尺寸标注〔尺寸大小任意〕。点击确定，草绘完毕。〔2〕运用关系将所画的四个圆定尺寸。双击所画的四个圆，出现圆的尺寸，选择“信息〞→“切换尺寸〞，可以发现圆的尺寸由数字变为d0、d1、d2、d3。如图3-2-3：图3-2-3“关系〞圆〔3〕用关系将四个圆的尺寸变为标准值。选择“工具〞→“关系〞，弹出关系对话框，在其中输入如下关系：d3=da；d2=d；d1=db；d0=df。具体关系对话框如以以下图3-2-4：图3-2-4关系对话框确定圆的直径〔4〕点击确定按钮，再单击再生成按钮，从而再生成齿轮的四个基本圆，如以以下图图3-2-5：图3-2-5齿轮基本圆的再生图3.2.3创立渐开线〔1〕用方程创立齿轮中齿的轮廓——渐开线。点击“插入基准曲线〞按钮，在弹出的“菜单管理器〞中选择“从方程〞，单击“完成〞。弹出“曲线：从方程〞对话框，选取坐标系，在窗口中选择“笛卡尔〞。弹出“记事本〞对话框，输入关系式，如以以下图3-2-6：图3-2-6笛卡尔坐标系参数方程〔2〕单击“文件〞→“保存〞，再单击“文件〞→“退出〞，在“曲线：从方程〞对话框中选择确定，完成第一段渐开线的创立，如图3-2-7：图3-2-7渐开线的创立3.2.4镜像渐开线〔1〕创立一个基准点。在工具栏内单击按钮，系统弹出“基准点〞对话框，如图3-2-8所示；图3-2-8基准点对话框单击选择分度圆曲线作为参考，按住Ctrl键，单击第一段渐开线作为参考，放大视图，检查所创立的点是否位于两条曲线的交点处，单击“基准点〞对话框中确实定按钮，完成基准点“PNT0〞的创立，如图3-2-9所示：图3-2-9基准点PNT0的创立〔2〕创立一根基准轴。单击工具栏上的“创立轴〞按钮，系统弹出“基准轴〞对话框，如图3-2-10所示：图3-2-10基准轴对话框在绘图区单击选取“TOP〞面，按住Ctrl键，选取“RIGHT〞面，在“基准轴〞对话框中点击确定按钮，完成“A-1〞轴的创立，如图3-2-11：图3-2-11轴“A-1”的创立〔3〕过“A-1〞轴和点“PNT0〞创立平面。单击工具栏上的“基准平面〞按钮，弹出“基准平面〞对话框，单击“A-1〞轴，按住Ctrl键选择“PNT0〞点，如图3-2-12所示：图3-2-12“基准平面〞对话框单击“确定〞按钮，完成“DTM1”的创立，如图3-2-13：图3-2-13“DTM1〞的创立〔4〕创立平面“DTM2〞。创立初始步骤同“DTM1〞。选择“DTM1〞作为参考平面，按住Ctrl键，选择“A-1〞轴，此时出现旋转角度，角度以默认为准，单击“确定〞，完成“DTM2〞的创立，如图3-2-14：图3-2-14“DTM2”面的创立〔5〕应用“关系〞确定创立的两平面间的夹角d6的大小。选择“工具〞→“关系〞，在“关系〞对话框中输入如下关系式：d6=90/z。单击“确定〞，再单击“重置〞按钮完成对尺寸d6的定义，具体关系设置及修改后的图见3-2-15和3-2-16：图3-2-15“关系〞对话框图3-2-16两面间夹角的定义〔6〕镜像渐开线。选择第一段渐开线，单击“镜像〞按钮，系统弹出镜像面板对话框，并要求选择一个工程进展镜像，选择先前创立的DTM2平面作为镜像平面，在“镜像〞特征定义操控面板内单击按钮，完成渐开线的镜像。完成后的曲线如图3-2-17所示：图3-2-17完成后镜像渐开线3.2.5拉伸齿根圆〔1〕在工具栏中单击“拉伸〞按钮，弹出“拉伸〞定义操控面板，在面板内单击“放置〞→“定义〞，弹出“草绘〞定义对话框，选取“FRONT〞面作为草绘平面，承受系统默认的参考平面，单击“草绘〞，系统进入草绘环境。〔2〕选择“利用边〞按钮，在绘图区单击选取齿根圆曲线，如图3-2-18，单击草绘工具栏中的，完成草绘。〔3〕拉伸。拉伸深度暂时自定，拉伸形式为设置为“从草绘平面以指定的深度拉伸〞，单击“拉伸〞操控面板中的，完成齿根圆的拉伸，具体如图3-2-19：图3-2-18草绘齿根圆曲线图3-2-19拉伸后的齿根圆〔4〕运用“关系〞选项确定齿根圆的宽度。单击“工具〞→“关系〞，单击拉伸后的图形，此时图形中会出现齿根圆的宽度d7在弹出的“关系〞对话框中输入d7=b，如图3-2-20，单击“确定〞，“再生〞完成齿根圆的拉伸创立。拉伸后的齿根圆如图3-2-21：图3-2-20齿根圆宽度确实定图3-2-21已定的齿根圆3.2.6创立齿形〔1〕在工具栏内单击按钮，弹出“拉伸〞定义操控面板，在面板内单击“放置〞→“定义〞，弹出“草绘〞定义对话框，选择“FRONT〞面作为草绘平面，承受系统默认的参考平面，单击“草绘〞进入草绘环境。〔2〕绘制如图3-2-22所示的二维草图，草绘中圆角的大小可以先不确定，只约束两圆角相等即可，在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制。图3-2-22齿形的草绘图〔3〕拉伸齿形。在拉伸特征定义操控面板中选取“实体〞按钮，拉伸深度可暂时不定，单击完成拉伸，如以以下图3-2-23：图3-2-23齿形的初步拉伸〔4〕运用“关系〞将齿形标准化。单击“工具〞→“关系〞，系统会弹出“关系〞对话框，再单击初步拉伸成的齿形，发现视图中会出现两个尺寸：齿宽d8和圆角半径d9。在关系对话框中输入关系式，d8=b；ifhax>=1，d9=0.38*m，endif；ifhax<1，d9=0.46*m，endif。如图3-2-24。再单击“确定〞按钮。图3-2-24“关系对话框〞〔5〕“再生成〞标准齿形。点击“再生成〞按钮，标准齿形齿形创立完成。如图3-2-25：图3-2-25标准齿形图3.2.7齿的复制和阵列〔1〕齿的复制。单击“编辑〞→“特征操作〞，在弹出的“菜单管理器〞中选择“复制〞→“移动〞→“完成〞，选定创立的齿，单击“完成〞→“旋转〞→“曲线/边/轴〞，选择“A-1”轴，单击“正向〞，在“输入旋转角度〞中输入“360/z〞，单击，再单击“菜单管理器〞中的“完成移动〞，尺寸参数先不予考虑，单击“完成〞，再单击“组元素〞中的“确定〞，完成一个齿轮的复制。如图3-2-26：图3-2-26齿轮的复制〔2〕齿的尺寸阵列。选定复制的齿，单击“阵列〞按钮，点击图中的尺寸，变其值为“360/z〞，具体操作如图3-2-27：图3-2-27尺寸阵列〔1〕单击“Enter〞键，系统弹出对话框，单击其中的“是〔Y〕〞按钮，在“阵列操控面板〞输入阵列个数为任意值，如“5〞，单击按钮，完成齿的初步阵列，如图3-2-28所示：图3-2-28齿的初步阵列〔2〕运用“关系〞完成齿轮齿的全部创立。单击“工具〞→“关系〞，系统弹出“关系〞对话框，点击所阵列的五个齿，此时会发现其中出现齿数的标注p17，在“关系〞对话框中输入如下关系：p17=z-1。如图3-2-29。单击“确定〞，“重生成〞，完成齿轮齿数的创立，如图3-2-30。图3-2-29用“关系〞定齿数图3-2-30齿的全部生成3.2.8创立腹板式齿轮构造〔1〕单击“拉伸〞按钮，在“拉伸操控面板〞中选择“放置〞→“定义〞，弹出“草绘〞对话框，选择上面所画齿轮的一个面作为参考平面，承受系统默认的参照平面，点击“草绘〞进入草绘界面。草绘一个圆，以齿轮的分度圆为圆心，大小为Φ50，单击，完成草绘。在“拉伸操控面板〞中设置拉伸方向为经过齿轮实体，选择“去除材料〞按钮，单击，完成“拉伸〞，拉伸后如图3-2-31：图3-2-31拉伸齿轮中间孔和键槽〔2〕中心孔倒角。点击“倒角工具〞，在“倒角操控面板〞中选择“倒角形式〞为“45°*D〞，在“倒角大小〞中输入大小为1.5，单击，完成倒角，倒角后如图3-2-32：图3-2-32齿轮中间孔的倒角〔3〕齿轮凹槽的建设。单击“拉伸〞按钮，弹出“拉伸〞定义操控面板，在面板内单击“放置〞→“定义〞，弹出“草绘〞定义对话框，选择“FRONT〞面作为草绘平面，承受系统默认的参考平面，单击“草绘〞进入草绘环境。如图3-2-33：图3-2-33齿轮凹槽的草绘草绘完毕后，单击，完成草绘，输入36.5进展单向拉伸，单击“去除材料〞按钮，单击，完成拉伸，拉伸后的齿轮如图3-2-34：图3-2-34齿轮一侧凹槽的创立〔4〕镜像凹槽。镜像凹槽首先需创立一个过齿轮中间的平面，单击“基准平面工具〞，弹出“基准平面〞对话框。选择“FRONT〞面作为参考平面，在“平移〞中输入偏距为25，单击“确定〞，完成平面“DTM3〞的创立，如图3-2-35：图3-2-35“DTM3”的创立选择〔3〕中创立的凹槽，使其所有的边呈现红色，单击“镜像〞按钮，弹出“镜像定义操控面板〞，选择所创立的“DTM3”平面，单击“镜像定义操控面板〞中的，完成凹槽的镜像处理，完成后如图3-2-36：图3-2-36凹槽的镜像〔5〕腹板孔的创立。单击“拉伸〞按钮，弹出“拉伸定义操控面板〞，在面板内单击“放置〞→“定义〞，弹出“草绘〞定义对话框，选择齿轮的一个平面作为草绘平面，承受系统默认的参考平面，单击“草绘〞进入草绘环境。草绘如图3-2-37所示图形，单击，完成草绘，在拉伸操控面板中选择“拉伸方向〞为经过齿轮实体，拉伸长度为大于或等于齿轮的宽度。单击“去除材料〞按钮，单击，完成腹板孔的拉伸。图3-2-37腹板孔拉伸的设置拉伸后的腹板孔如3-2-38所示图3-2-38腹板孔的创立〔6〕凹槽倒圆角。单击“倒圆角工具〞，弹出“倒圆角定义操控面板〞，在其中设置圆角大小为5，鼠标单击选定凹槽中要倒角的局部，单击，完成凹槽的倒圆角，如图3-2-39：图3-2-39凹槽的倒圆角键槽完成后需对其进展倒圆角，查?机械设计课程设计手册?可的倒角大小为0.3mm。单击“倒圆角工具〞，弹出“倒圆角定义操控面板〞，在其中设置圆角大小为0.3，鼠标单击选定键槽中要倒角的局部，单击，完成键槽的倒圆角，如图3-2-40：图3-2-40键槽的倒圆角3.2.9完成齿轮的创立完成以上所有步骤，至此齿轮的创立完成，完成后的腹板式圆柱齿轮如图3-2-41所示：图3-2-41腹板式圆柱齿轮的三维图在齿轮的创立中合理运用参数及分析的方法是非常有效的，这样画出的齿轮比纯粹拉伸出来的齿轮更加标准化，有利于仿真中齿轮的啮合。但需注意的是分析过程中公式的正确化，正确运用的齿轮间各个参数的基本关系才能绘出标准化的齿轮。典型零部件的装配过程因减速器的设计中涉及到多处装配，包括轴上零件的装配，轴与箱体的装配，箱体间的装配，箱体与箱体上零部件的装配等，在此只详细介绍中间轴的装配及简要介绍总装配中的本卷须知。中间轴的装配中涉及到轴与齿轮、键、轴承、挡油环等的装配。下面分别介绍。4.1轴与键的装配〔1〕添加键。在前两步的根基上，单击“将原件添加到组件〞按钮，在“翻开〞对话框中选择所画的零件，此处选择名称为“KEY_III_1.PRT〞的零件，调出中间轴键。〔2〕键与轴的装配。单击“添加组件定义操控面板〞中的“放置〞，连接方式为“用户定义〞。键的装配需要约束三个面重合。首先约束第一个面：单击选中键槽底部的一个平面，再选择键与键槽相对应的一个平面，完成第一个面的约束，此时约束状态为“局部约束〞。再进展第二个面的约束：单击“新建约束〞，选中键槽的一个侧面，同时选中键的一个侧面，在“放置定义面板〞中选择“约束方式〞为“重合〞，完成第二个面的约束。进展第三个面的约束：单击“新建约束〞，选择键槽中的一个半圆面，再单击选择键上相应的半圆面，系统自动进展重合约束。此时“约束状态〞为“完全约束〞，单击，如此完成键与轴的装配，如图4-1-2：图4-1-1键与轴的装配4.2齿轮的装配〔1〕添加齿轮。在前三步所装配的根基上，单击“将原件添加到组件〞按钮，在“翻开〞对话框中选择所画的零件，此处选择名称为“ZHONGCHI.PRT〞的零件，调出高速级大齿轮。如图4-2-1所示：图4-2-1高速级大齿轮的添加〔2〕高速级大齿轮齿轮与中间轴的装配。单击“添加组件定义操控面板〞中的“放置〞，连接方式为“用户定义〞。首先约束为同轴，单击选中轴的中心线“A-1〞，再单击选中齿轮的中心线“A-1〞,完成轴的约束，此时“约束状态〞为“局部约束〞。下面进展面的约束，单击“放置控制面板〞中的“新建约束〞，选择齿轮轴轴肩上的一个面，再选择齿轮上与其约束的一个平面，在“放置控制面板〞中选择“重合〞，齿轮会自动约束在轴上，观察，假设发现齿轮上的键槽与轴上的键没有约束对其，那么还需在齿轮与键上个创立一个键槽与键的中心平面进展面重合的约束，完成后约束状态为“完全约束〞，单击，完成齿轮与轴的装配，如图4-2-2：图4-2-2齿轮与轴的装配4.3轴与挡油环的装配〔1〕启动Pro/ENGINEER,设置系统的工作目录。〔2〕单击“新建〞按钮，选择“组件〞，在“新建〞对话框中输入零件名称“ZUZHUANG_ZHONGJIAN.ASM〞，在“新建〞对话框中将中的勾去掉，单击“确定〞，在“新文件选项〞对话框中选择模板形式为“空〞，单击“确定〞按钮，系统进入装配面板。〔3〕单击“将原件添加到组件〞按钮，在“翻开〞对话框中选择所画的零件，此处选择名称为“SHAFT-2.prt〞的零件，调出中间轴。〔4〕添加挡油环。步骤同〔3〕，单击“将原件添加到组件〞按钮，选择名称为“DANGYOUBAN2_1.PRT〞的零件，单击“翻开〞，挡油环添加进装配面板。如图4-3-1所示：图4-3-1轴挡油环的添加〔5〕装配挡油环。单击“添加组件定义操控面板〞中的“放置〞，连接方式为“用户定义〞。首先约束为同轴，单击选中轴的中心线“A-1〞，再单击选中挡油环的中心轴“A-2〞，完成轴的约束。此时约束状态为“局部约束〞。再单击“放置控制面板〞中的“新建约束〞，选择齿轮轴的一个面，再选择挡油环小圆的一个平面，在“放置控制面板〞中选择偏距为“0〞，按“Enter〞键，此时挡油环会约束在轴上，观察，如果挡油环位于齿轮内部那么单击“反向〞，此时约束状态为“完全约束〞，单击，完成一个挡油环的装配，如图4-3-2：图4-3-2挡油环的装配4.4轴与轴承的装配〔1〕添加轴承。在轴与挡油环的装配的根基上，单击“将原件添加到组件〞按钮，在“翻开〞对话框中选择所画的零件，此处选择名称为“208<200>.ASM〞的零件，调出轴承。如图4-4-1：图4-4-1轴承的添加〔2〕轴承的装配。单击“添加组件定义操控面板〞中的“放置〞，连接方式为“用户定义〞。首先约束为同轴，单击选中轴的中心线“A-1〞，再单击选中轴承的中心轴“A-3〞，完成轴的约束，此时约束状态为“局部约束〞。再单击“放置控制面板〞中的“新建约束〞，选择挡油环小圆的一个面，再选择轴承的一个平面，在“放置控制面板〞中选择偏距为“0〞，按“Enter〞键，此时轴承会约束在轴上，仔细观察，如果轴承位于挡油环的内部，那么单击“反向〞，此时约束状态为“完全约束〞，单击，完成一个轴承的装配，如图4