鏈式輸送機傳動裝置與設計【含CAD圖紙和說明書】

畢 業(yè) 設 計 說 明 書 課題名稱 鏈式輸送機傳動裝置設計 系/專 業(yè) 機械工程學院/機械制造自動化 班 級 學 號 學生姓名 指導教師： 龔曉群 年 4 月 15 日 摘 要 減速機是一種動力傳達機構，利用齒輪的速度轉換器，將電機（馬達）的回轉數(shù)減速到 所要的回轉數(shù)，并得到較大轉矩的機構。在目前用于傳遞動力與運動的機構中，減速機的應 用范圍相當廣泛。幾乎在各式機械的傳動系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、 汽車、機車，建筑用的重型機具，機械工業(yè)所用的加工機具及自動化生產(chǎn)設備，到日常生活 中常見的家電，鐘表等等.其應用從大動力的傳輸工作，到小負荷，精確的角度傳輸都可以見 到減速機的應用，且在工業(yè)應用上，減速機具有減速及增加轉矩功能。因此廣泛應用在速度 與扭矩的轉換設備。減速機的作用主要有： 1）降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比，但要注意不能超出 減速機額定扭矩。 2）減速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。本設計為一級減速器的設計及計算機輔助軟件繪制。根據(jù)二維圖紙建立三維模型，完成 設計過程。 本設計主要解決一下問題： 1. 確定原始數(shù)據(jù)和資料 2. 選定減速機的安裝方式和類型 3. 初定各項工藝方法及參數(shù) 4. 確定傳動級數(shù) 5. 確定幾何參數(shù) 6. 整體方案 7. 校核 8. 潤滑冷卻計算 9. 確定減速機的附件 10. 繪制工程圖 11. 畫出三維圖形 12. 通過三維生成二維圖形，并加以修改。 關鍵詞:減速器,齒輪傳動,三維實體 56 Abstract Reducer is a power transmission mechanism, the gear speed converter, motor (motor) rotary number reduction to rotation number, and get a larger torque mechanism. At present is used to transfer power and movement mechanism, the use of a wide range of speed reducer. See it all in almost all kinds of mechanical transmission system, from the ship, transport vehicles, locomotives, heavy equipment for construction, processing machinery and automated production equipment used in industrial machinery, household appliances, common daily watches and so on. The application of power transmission from the work, to small load, accurate transmission angle can see the application of speed reducer, and in industrial applications, speed reducer has to slow down and increase torque function. It is widely used in speed and torque conversion equipment. The role of reducer are: 1) slow down while increasing the output torque, the torque output ratio by motor outputby slowdown, but be careful not to exceed the rated torque reducer. 2) speed and reduce the load inertia, inertia of deceleration than reduced to the square. The design for the software design and computer aided drawing a reducer. According to the 2D drawings to build a 3D model, complete the design process. This design is mainly to solve the problem: 1 to determine the original data and information The installation mode and type 2 selected gear reducer 3 the initial process and parameters 4 drive series 5 determine the geometric parameters 6 overall plan 7 check 8 calculation of lubrication and cooling 9 reducer accessories 10 engineering drawing 11 draw three-dimensional graphics 12 through 3D 2D graphics generation, and modify. Keywords: gear reducer, gear transmission, 3D 目　　錄 1 設計任務書 1 2 選擇電動機 2 2.1 電動機類型和結構型式 2 2.2 電動機容量 2 2.3 電動機的轉速 2 3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 4 4 帶傳動計算 6 4.1 帶傳動設計 6 4.2選擇帶型 7 4.3確定帶輪的基準直徑并驗證帶速 7 4.4 確定中心距離、帶的基準長度并驗算小輪包角 8 4.5確定帶的根數(shù)z 9 4.6 確定帶輪的結構和尺寸 9 4.7 確定帶的張緊裝置 10 4.8 計算壓軸力 10 4.9 圓錐直齒輪的設計計算 12 5 軸的設計 16 5.1 軸一的設計 16 5.1.1 輸出軸上的功率，轉速和轉矩 16 5.1. 2 軸的結構設計 17 5.2 軸二的設計 19 6 滾子軸承的校核 23 7 鍵的校核 24 7.1軸一鍵校核 24 7.2 軸二間校核 24 8 潤滑方式及密封形式的選擇 25 8.1潤滑方式 25 8.2 密封形式的選擇 25 9 減速箱體設計 26 10 一級圓錐齒輪減速器三維建模 28 10.1 輸入、輸出軸上錐齒輪的參數(shù)化建模 28 10.1.1輸入軸上錐齒輪的參數(shù)化建模 28 10.1.2輸出軸上錐齒輪的三維建模 34 10.2減速器箱體的三維建模 35 10.2.1減速器上箱體的建模 35 10.2.2減速器下箱體的三維建模 39 10.3輸入、輸出軸的三維建模 40 10.3.1輸入軸的三維建模 40 10.3.2輸出軸的三維建模 42 10.4軸承端蓋及其它零部件的三維建模 42 11 圓錐齒輪減速器的裝配與運動仿真 45 11.1零件裝配基本流程 45 11.2裝配過程中常用的方法 45 11.3裝配齒輪減速器 46 總論 54 參考文獻 55 QQ 1 設計任務書 1、 設計要求 減速器設計，采用cad輔助設計繪制圖紙，三維實體造型設計可采用三維軟件UG\Proe\CATIA\CAXA任選 2、 設計條件 （1） 原始數(shù)據(jù) 已知條件：輸送帶拉力2000N，帶速0.8m/s，滾筒直徑350mm （2） 傳動裝置簡圖 （3）工作條件 1）工作情況：三班制，間歇工作，載荷變動小 2） 工作環(huán)境：室內，灰塵較大，環(huán)境最高溫度35°C左右 3） 使用期限：折舊期15年，每三年一次大修 4） 制造條件及生產(chǎn)批量：專門工廠制造，小批量生產(chǎn) 2 選擇電動機 2.1 電動機類型和結構型式 按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（IP44）系列三相異步電動機。它為臥式封閉結構。 2.2 電動機容量 (1)卷筒的輸出功率 (2)電動機輸出功率 傳動裝置的總效率 查表2-1，取一對軸承效率軸承=0.99，錐齒輪傳動效率錐齒輪=0.96，聯(lián)軸器效率聯(lián)=0.99（位輸送鏈與減速器之間的），V帶傳動帶=0.96得電動機到工作機間的總效率為 故 (3)電動機額定功率 由《機械設計（機械設計基礎）畢業(yè)設計》表20-1選取電動機額定功率。 2.3 電動機的轉速 圓錐減速器 計算驅動卷筒的轉速 選用同步轉速為1000r/min或1500r/min的電動機作為原動機由圖可知，該設備原動機為電動機，傳動系統(tǒng)為減速器。 推算電動機轉速可選范圍，由《機械設計（機械設計基礎）畢業(yè)設計》表2-1查得圓錐齒輪傳動比范圍，V帶傳動一般 i=2～5，則電動機轉速可選范圍為： 其中750r/min的電動機不常用，初選同步轉速分別為1000r/min和1500r/min的兩種電動機進行比較，如下表： 方案 電動機型號 額定功率 （KW） 電動機轉速(r/min) 電動機質量(kg) 總傳動比 同步 滿載 1 Y112M-6 2.2 1000 940 45 21.53 選定電動機的型號為Y112M-6，能適合卷筒的工況 3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 1）傳動裝置總傳動比 2）分配各級傳動比 根據(jù)V帶傳動一般 i=2～7，畢業(yè)設計要求：錐齒輪速比不適宜過大，圓柱齒輪速比不宜過小，帶傳動速比也不適宜過大。初取，那么圓錐圓柱二級減速器的傳動比為 3）各軸轉速（軸號見圖） 4）各軸輸入功率 按電動機所需功率計算各軸輸入功率，即 5）各軸轉矩 4 帶傳動計算 4.1 帶傳動設計 輸入功率P=2.2kW,轉速n1=940r/min,帶傳動比i=7 表3-1 工作情況系數(shù) 工作機 原動機 ⅰ類 ⅱ類 一天工作時間/h 10~16 10~16 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機；離心式水泵；通風機和鼓風機（）；離心式壓縮機；輕型運輸機 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷 變動小 帶式運輸機（運送砂石、谷物），通風機（）；發(fā)電機；旋轉式水泵；金屬切削機床；剪床；壓力機；印刷機；振動篩 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 變動較大 螺旋式運輸機；斗式上料機；往復式水泵和壓縮機；鍛錘；磨粉機；鋸木機和木工機械；紡織機械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷 變動很大 破碎機（旋轉式、顎式等）；球磨機；棒磨機；起重機；挖掘機；橡膠輥壓機 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 取KA＝1.1。即 4.2選擇帶型 普通V帶的帶型根據(jù)傳動的設計功率Pd和小帶輪的轉速n1按《機械設計》P297圖13－11選取。 圖3-1 帶型圖 根據(jù)算出的Pd＝2.42kW及小帶輪轉速n1＝940r/min ，查圖得：dd=80～100可知應選取A型V帶。 4.3確定帶輪的基準直徑并驗證帶速 由《機械設計》P298表13－7查得 則取dd1=106mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得） 表3-2 V帶 帶輪最小基準直徑 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 由《機械設計》P295表13-4查“V帶輪的基準直徑”，得=710mm 誤差驗算傳動比： （為彈性滑動率） 誤差 符合要求 ② 帶速 滿足5m/s300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。 總之，小帶輪選H型孔板式結構，大帶輪選擇E型輪輻式結構。 帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。 4.7 確定帶的張緊裝置 選用結構簡單，調整方便的定期調整中心距的張緊裝置。 4.8 計算壓軸力 由《機械設計》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝166.91N，上面已得到=115o，z=3，則 對帶輪的主要要求是質量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉速高時要進行動平衡，對于鑄造和焊接帶輪的內應力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側面間的夾角是40°，為了適應V帶在帶輪上彎曲時截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°（按帶的型號及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。 表3-5 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 項目 符號 槽型 Y Z A B C D E 基準寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準線下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽間距 e 8 ± 0.3 12 ± 0.3 15 ± 0.3 19 ± 0.4 25.5 ± 0.5 37 ± 0.6 44.5 ± 0.7 第一槽對稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 f ? z —輪槽數(shù) 外徑 d a 輪 槽 角 32° 對應的基準直徑 d d ≤ 60 - - - - - - 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36° 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38° - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 極限偏差 ± 1 ± 0.5 V帶輪按腹板（輪輻）結構的不同分為以下幾種型式： （1） 實心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時)，如圖3-2a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時)，如圖3-2b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時)，如圖3-2c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時)，如圖3-2d。 （a） （b） （c） （d） 圖3-2 帶輪結構類型 根據(jù)設計結果，可以得出結論：小帶輪選擇實心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇孔板帶輪如圖（b） 4.9 圓錐直齒輪的設計計算 已知輸入功率，小齒輪轉速940r/min，齒數(shù)比u=3.075，由電動機驅動，工作壽命10年（設每年工作300天），一班制，輸送機工作經(jīng)常滿載，空載起動，工作平穩(wěn)。 選定齒輪精度等級、材料及齒數(shù) 圓錐圓柱齒輪減速器為通用減速器，速度不高，故選用7級精度(GB10095-88) 材料選擇 由《機械設計（第八版）》表10-1選擇小齒輪材料為(調質)，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS。 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，取整。則 按齒面接觸強度設計 由設計計算公式進行試算，即 確定公式內的各計算數(shù)值 試選載荷系數(shù) 計算小齒輪的轉矩 選齒寬系數(shù) 4）由《機械設計（第八版）》圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限 5）由《機械設計（第八版）》表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) 6） 計算應力循環(huán)次數(shù) 7) 由《機械設計（第八版）》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) 8) 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 （2） 計算 1） 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 2） 計算圓周速度v 3） 計算載荷系數(shù) 根據(jù)，7級精度，由《機械設計（第八版）》圖10-8查得動載系數(shù) 直齒輪 由《機械設計（第八版）》表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)大齒輪兩端支撐，小齒輪作懸臂布置，查《機械設計（第八版）》表得軸承系數(shù)，則 接觸強度載荷系數(shù) 4） 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得 5） 計算模數(shù)m 取標準值 6） 計算齒輪相關參數(shù) 1、 校核齒根彎曲疲勞強度 1） 確定彎曲強度載荷系數(shù)　 2） 計算當量齒數(shù) 3） 由《機械設計（第八版）》表10-5查得齒形系數(shù) ， 應力校正系數(shù) ， 4） 由《機械設計（第八版）》圖20-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的彎曲疲勞強度極限 5） 由《機械設計（第八版）》圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)　 6） 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，得 7） 校核彎曲強度 根據(jù)彎曲強度條件公式進行校核 滿足彎曲強度，所選參數(shù)合適。 5 軸的設計 5.1 軸一的設計 5.1.1 輸出軸上的功率，轉速和轉矩 1) 輸入軸上的功率 ,轉速 2）求作用在齒輪上的力 因已知高速級小錐齒輪的分度圓直徑為=72mm，而 =1282N; 108N; 101.2N。 3) 初步確定軸的最小直徑 先按式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45#鋼，調制處理。根據(jù)表15-3，取120 ，于是得 =17.4mm 輸入軸的最小直徑顯然是安聯(lián)軸器的直徑，為使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選聯(lián)軸器的型號。 聯(lián)軸器的計算轉矩，查表14-1，考慮到轉矩變化很小，故取=1.5 ，則 。 按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的調教，查手冊，選型號為GB/T4323-2002型凸緣聯(lián)軸器，其公稱轉矩為250 N.m，半聯(lián)軸器的孔徑=32~42 mm，故取=48mm，半聯(lián)軸器長度L= 44mm，半聯(lián)軸器與軸配合的殻孔長度= 82mm. 5.1. 2 軸的結構設計 1）擬定裝配方案： 2)根據(jù)軸向定位的要求去誒的那個軸的各段直徑與長度： （1） 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求12軸段右端需制出一軸肩故取= 38mm，半聯(lián)軸器與軸配合的殻孔長度=82 mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上故12段長應比略短一些，現(xiàn)取= 25mm。 （2）初步選擇滾動軸承 因軸承同時受有徑向力和軸向力作用故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)=45 mm；由軸承產(chǎn)品目錄中初步選擇0基本游隙組，標準精度等級的單列圓錐滾子軸承30210；其尺寸為dDT=60mm110mm23.75mm，故=50mm，==50mm，軸承超過相配周長為 ，==23mm 取軸承端蓋所配周長為=60mm ;其數(shù)據(jù)表如下： 軸段 12段 23段 34段 45段 56段 長度mm 75 12 20 100 20 直徑mm 42 44 45 50 45 軸上零件的周向定位 齒輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵鏈接。按由手冊差的平鍵臨截面bh=12mm10mm 鍵槽用鍵槽銑刀加工，長尾 20mm mm，同時為了保證齒輪與軸的配合為H6/h6；同樣，半聯(lián)軸器與軸的配合為H6/k6，滾動軸承與軸的周向定位也是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 4)確定軸上周角和倒角尺寸 參考表15-2，取軸端倒角為145，各軸高出的圓角半徑入圖。 5）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結構圓做出軸的計算簡圖。在確定軸承的支點位置時，應從手冊中查找a值，對于30210型圓錐滾子軸承由手冊中查得=22.3mm，因此，作為簡支梁的軸的支撐跨距L1+L2=317mm 圓周力，徑向力及軸向力的方向如下圖： 根據(jù)周的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖 表4-2 軸1的支反力及彎扭矩 載荷 水平面 垂直面 支反力F 0 N 0N 166.6N 47.6N 彎鉅M M=0N.m = -42.68N.m =-50N.m 總彎矩 M=42.68N.m =50N.m 扭矩T T=72.45N.m T=-26.93N.m 6)按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受的最大玩具和扭矩的截面的強度。根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)值并取=0.6 ，軸的計算應力為： 9.3MPa 前已選定軸的材料為45#鋼，調制處理。由表15-1，查得[，因此次，故安全。 5.2 軸二的設計 1 輸出軸上的功率 =43.67r/min，轉矩 2求作用在齒輪上的力 因已知低速級齒輪的平均分度圓直徑163.43mm， 2944 2944 3 初步確定軸的最小直徑 先按公式（15-2）初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45#鋼，調制處理。 根據(jù)表15-3取，于是得42mm 軸的最小直徑是安裝滾動軸承的直徑，為了使所選的軸直徑與滾動軸承內徑適應，故需同時選取滾動軸承的型號。因軸承同時受有徑向力和軸承力作用，故選單列圓錐滾子軸承30211，其尺寸為dDT= ，取=42 mm，100mm；= 50mm，=22mm； d=55mm,=121mm;取安裝齒輪處的軸段45的直徑=60 mm，=70 mm。 初步選取滾動軸承采用軸肩進行軸向定位，有手冊查得30211軸承的定位軸肩高度=5 mm，因此=60mm，=70mm 4 軸上零件的周向定位 按= 42mm，由手冊查得平面截面，鍵槽采用鍵128 ，L=28 mm，A型鍵，按由手冊查得平面截面，鍵槽采用128 銑刀加工，長為L=16mm。其尺寸如下表： 表4-3軸2的尺寸 軸段 12段 23段 34段 45段 56段 67段 直徑mm 42 50 45 57 50 42 長度mm 40 20 65 75 20 40 表4-4軸二支反力及彎扭矩 支反力 0 N ，0 N，70N，70N 總彎矩 -134.6 N.m 134.6 N.m 扭矩 104.52 N.m 7）按彎扭合成應力校核的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受的最大彎矩和扭矩的截面強度。根據(jù)式 （15-5）及上表中的數(shù)值去 ，軸的應力計算為: 39MPa 前已選定軸的材料為45#鋼，調質處理。由表15-1，查得60MPa ，因此，故安全。 6 滾子軸承的校核 （一） I軸（輸入軸）： 1）.求兩軸承受到的徑向載荷 412.56N 108N 查手冊得e=0.37 2）.派生軸向力： 152.6N 39.96N 3）.軸向力： 245N 205.04N 4）計算當量載荷： 0.36 X= 0.4 ,Y= 1.6 , 409.2N 2.2 2882N 5）.壽命計算： 3789.1h>L 4800h 該軸承壽命足夠。 7 鍵的校核 7.1軸一鍵校核 （一）鍵的校核： 軸一左鍵強度計算： =Mpa 因鍵所能承受應力值為34.3Mpa，所以兩鍵均安全。 7.2 軸二間校核 （一）鍵的校核 軸二左鍵強度計算： =Mpa 因鍵所能承受應力值為，所以兩鍵均安全。 8 潤滑方式及密封形式的選擇 8.1潤滑方式 （一）侵油潤滑，這種潤滑方式是軸承直接侵入箱內油中潤滑（例如下置式蝸桿減速器的蝸桿軸承），但是油面高度不應超過軸承最低滾動體中心，以免加大攪油損失。油面接觸高度為，對于高速運轉的蝸桿和斜齒輪，由于齒的螺旋線作用，會迫使?jié)櫥蜎_向軸承帶入雜質，影響潤滑效果，故在軸承前常設有擋油環(huán)，擔擋油環(huán)不應封死軸承孔，以利于油進入潤滑軸承。 （二）脂潤滑 當滾動軸承速度較低時，常采用脂潤滑，脂潤滑的機構簡單，易于密封， 一般每隔半年左右補充或更換一次潤滑脂，潤滑脂的填裝量不應超過軸承空間的 1/2，可通過座上的注油孔及通道注入，為了防止箱內的油侵入軸承與潤滑脂混合 ，并防止?jié)櫥魇?，應在箱體內測裝擋油環(huán)，其結構尺寸如圖所示，。 8.2 密封形式的選擇 軸伸端密封方式有接觸式和非接觸式兩種。橡膠油封是接觸性密封中性能最好的一種，可用于油或脂的潤滑的軸承中。以防漏油為主時，油封唇邊對著箱內，以防外界灰塵為主時，唇邊對著箱外，當兩油封相背放置時，則防漏防塵能力強，為安裝油封方便，軸上可做出斜角。 9 減速箱體設計 1 選擇材料，選擇箱體的材料為HT150，硬度為140HBS。 2設計結構尺寸 （1） 箱座壁厚與查表得：0.01（）=12： （2） 箱蓋壁厚，查表得為11.2:； （3） 箱座凸緣厚度：； （4） 箱蓋凸緣厚度：=1.5=16.8； （5） 箱座滴凸緣厚度：； （6） 地腳螺栓設計：； （7） 地腳螺栓數(shù)目：; （8） 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑：； （9） 箱蓋與座箱聯(lián)接螺栓直徑： （10） 聯(lián)接螺栓的間距：; （11） 軸承端蓋螺釘直徑：； （12） 窺視孔蓋螺釘直徑：； （13） 定位銷直徑：； （14） 螺栓扳手空間與凸緣寬度： 安裝螺栓直徑 M10 M12 M16 M20 M24 M30 至外箱壁直徑 13 16 18 22 26 34 40 至凸緣邊距離 11 14 16 20 24 28 34 沉頭座直徑 20 24 26 32 40 48 60 （15） 軸承旁凸臺半徑：； （16） 凸臺高度：20 （17） 外箱壁至軸承座端距離：40; （18） 大齒輪頂圓與內壁距離：； （19） 齒輪端面與內距離：； （20） 箱蓋，箱座肋骨： ； （21） 軸承端蓋外徑：； （22） 軸承端蓋凸緣厚度：； （23） 軸承旁聯(lián)接螺栓距離：; 10 一級圓錐齒輪減速器三維建模 10.1 輸入、輸出軸上錐齒輪的參數(shù)化建模 10.1.1輸入軸上錐齒輪的參數(shù)化建模 齒輪的三維模型的建立主要難點是齒廓曲線的建立（漸開線齒廓），根據(jù)以往設計人員的設計經(jīng)驗，可以直接利用其設計結果，將其中的某些參數(shù)和關系式改變即可直接生成所需要的齒輪模型。 參數(shù)化設計模型是以約束來表達產(chǎn)品模型的形狀特征，以一組參數(shù)來控制設計結果，從而能通過變換一組參數(shù)值方便地創(chuàng)建一系列形狀相似的零件。參數(shù)化設計的基本手段有程序驅動與尺寸驅動。程序驅動法是通過分析圖形幾何模型的特點，確定模型的主參數(shù)以及各尺寸間的數(shù)學關系，將這種關系輸入程序中，進而在零件設計時只要輸入幾個參始值就可生成所要求的模型。尺寸驅動是對程序驅動的擴展，它的基本思想是由應用程序生成所涉及的基圖，該圖的尺寸有一系列的標識，這些尺寸由用戶在編程時輸入或交互式輸入，從而生成用戶的模型。 此錐齒輪三維建模的一般步驟如下： （1）從齒輪零件庫中調取錐齒輪模型，將其打開。 （2）單擊菜單欄中的工具命令，出現(xiàn)如圖3.9的工具對話框。單擊參數(shù)，出現(xiàn)如圖3.10所示的參數(shù)對話框： 圖3.9工具對話框 3.10參數(shù)對話框 （3）根據(jù)所設計的齒輪尺寸參數(shù)，將上述參數(shù)對話框中的用戶定義的項目改成自己所設計的尺寸參數(shù)。如將齒數(shù)Z改成自己所設計的參數(shù)25。（3.10所示的參數(shù)對話框中的參數(shù)都是按照自己所設計的尺寸參數(shù)）改過之后單擊確定命令。 （4）在單擊菜單欄中的工具命令，然后單擊如圖3.9所示關系命令，出現(xiàn)如圖 3.11所示的關系對話框。 3.11關系對話框 其中關系對話框中的關系式是已經(jīng)輸入好的錐齒輪的關系式，不需要改變，可直接利用。若是其他類型的齒輪，則此關系式需要重新輸入其相對應的關系式，方可。如下所示，為錐齒輪的關系式。 HA=(HAX+X)*M HF=(HAX+CX-X)*M H=(2*HAX+CX)*M DELTA=ATAN(Z/Z_ASM) D=M*Z DB=D*COS(ALPHA) DA=D+2*HA*COS(DELTA) DF=D-2*HF*COS(DELTA) HB=(D-DB)/(2*COS(DELTA)) RX=D/(2*SIN(DELTA)) THETA_A=ATAN(HA/RX) THETA_B=ATAN(HB/RX) THETA_F=ATAN(HF/RX) DELTA_A=DELTA+THETA_A DELTA_B=DELTA-THETA_B DELTA_F=DELTA-THETA_F BA=B/COS(THETA_A) BB=B/COS(THETA_B) BF=B/COS(THETA_F) D0=D/(2*TAN(DELTA)) D1=D/2 D2=DA/2 D3=DB/2 D4=DF/2 D5=B D6=90 D9=D/COS(DELTA) D10=DA/COS(DELTA) D11=DB/COS(DELTA) D12=DF/COS(DELTA) D14=(D-2*B*SIN(DELTA))/COS(DELTA) D15=(DA-2*BA*SIN(DELTA_A))/COS(DELTA) D16=(DB-2*BB*SIN(DELTA_B))/COS(DELTA) D17=(DF-2*BF*SIN(DELTA_F))/COS(DELTA) D19=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHA D20=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHA D21=360*COS(DELTA)/(4*Z) D25=0.8*H D26=H IF HAX<1 D37=0.31*M D49=0.31*M ENDIF IF HAX>=1 D37=0.2*M D49=0.2*M ENDIF D51=360/Z D75=360/Z P76=Z-1 D150=360/(2*Z) （5）錐齒輪漸開曲線的建立，其也主要是利用其漸開線方程的建立而直接生成的，如下圖所示的漸開線 錐齒輪大端的漸開線方程如下： /* 為笛卡兒坐標系輸入?yún)?shù)方程 /*根據(jù)t (將從0變到1) 對x, y和z /* 例如:對在 x-y平面的一個圓，中心在原點 /* 半徑 = 4，參數(shù)方程將是: /* x = 4 * cos ( t * 360 ) /* y = 4 * sin ( t * 360 ) /* z = 0 /*------------------------------------------------------------------- r=D11/2 theta=t*60 x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180 y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180 z=0 錐齒輪小端的漸開線方程如下： /* 為笛卡兒坐標系輸入?yún)?shù)方程 /*根據(jù)t (將從0變到1) 對x, y和z /* 例如:對在 x-y平面的一個圓，中心在原點 /* 半徑 = 4，參數(shù)方程將是: /* x = 4 * cos ( t * 360 ) /* y = 4 * sin ( t * 360 ) /* z = 0 /*------------------------------------------------------------------- r=D16/2 theta=t*60 x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180 y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180 z=0 當將上述的參數(shù)改完之后及可生成所需的齒輪，如圖3.12所示： 3.12錐齒輪的基礎三維模型 （6）在錐齒輪的基礎模型建好之后，可利用拉伸和倒圓角命令對所生成的齒輪模型進行修改，使其滿足所設計的要求。如圖3.13所示： 、 3.13錐齒輪的模型 10.1.2輸出軸上錐齒輪的三維建模 輸出軸上的錐齒輪建模與輸入軸上的錐齒輪建模方式一樣，只需改一部分參數(shù)即可。 其參數(shù)如圖3.14所示： 圖3.14參數(shù)對話框 而其關系式和漸開線方程與輸入軸的一樣，其關系是和漸開線方程如上. 然后利用其它命令對所生成的錐齒輪進行進一步的修改或添加。最終的三維模型如圖3.15所示： 圖3.15錐齒輪模型 10.2減速器箱體的三維建模 10.2.1減速器上箱體的建模 （1）新建文件，單擊工具欄新建工具，選擇公制模板mmns-part-solid，然后單擊“確定”。 （2）單擊拉伸命令，選擇草繪平面，并進入草繪界面，根據(jù)設計結構要求，選擇工具菜單欄上的草繪命令，繪制如圖所示的圖形，完成單擊確認如圖3.16所示： 圖3.16草繪 同上一樣根據(jù)結構要求指定拉伸深度為100. 拉伸后的三維模型如圖3.17所示： 圖3.17上箱體壁拉伸模型 （3）同上一樣根據(jù)結構要求利用拉伸命令，使之生成如圖3.18所示的三維模型。 圖3.18上箱體拉伸模型 （4）選中如下圖所示的圓柱部分 單擊鏡像命令選取PRONT平面做為鏡像平面，按滾輪中鍵確定。生成如圖3.19所示的三維模型： 圖 3.19上箱體拉伸模型 （5）利用拉伸和鏡像命令使之生成上箱體的其余部分如圖3.20所示： 圖3.20箱坐拉伸模型 （6）單擊筋工具選擇草繪平面，并進入草繪界面，根據(jù)設計結構要求，選擇工具菜單欄上的草繪命令，繪制如圖3.21所示的圖形，完成單擊確認。 圖 3.21筋草繪 根據(jù)結構要求入筋厚度，按滾輪中鍵確定。生成如圖 3.22所示的模型： 圖3.22筋模型 （7）利用拉伸、鏡像、倒圓角命令使之生成上箱體的其余部分，如圖3.23所示： 圖3.23上箱體拉伸模型 （8）利用拉伸、倒圓角、拔模命令在生成最終的上箱體的三維模型，如圖3.24所示： 圖3.24下箱體的最終拉伸模型 10.2.2減速器下箱體的三維建模 同減速器下箱體的方法類似，也主要用到了拉伸、鏡像、倒角、拔模等命令。最終的模型如圖3.25所示： 3.25上箱體的最終模型 10.3輸入、輸出軸的三維建模 10.3.1輸入軸的三維建模 利用PRE/E的拉伸命令或旋轉命令可進行輸入、輸出軸的基礎建模，在此選用PRO/E的拉伸命令進行基礎建模。 （1）新建文件，單擊工具欄新建工具，選擇公制模板mmns-part-solid，然后單擊“確定”。 （2）單擊拉伸命令，選擇草繪平面，并進入草繪界面，根據(jù)設計結構要求，選擇工具菜單欄上的草繪命令，繪制如圖所示的草繪圖形，完成單擊確認如圖3.1所示。 圖3.1草繪 （3）草繪完成之后進入到三維界面以指定的深度值拉伸如： 。拉伸后生成的三維模型，如圖3.2所示。 圖3.2軸的一段模型 同樣操，作利用拉伸命令對軸的其它個段進行拉伸，拉伸后的三維模型如圖3.3所示 圖3.3軸的三維模型 （4）單擊基準平面工具，新建一個基準平面作為軸上鍵槽的草繪基準。選擇RIGHT平面作為參照，根據(jù)結構要求選擇參照平面的偏移距離為11.0，如圖3.4所示。 圖3.4基準平面對話框 （5）單擊拉伸命令，選擇草繪平面，并進入草繪界面，根據(jù)設計結構要求，選擇工具菜單欄上的草繪命令，繪制如圖所示的圖形，完成單擊確認如圖3.5所示。 圖3.5草繪 同樣，草繪完成之后選擇拉伸深度為3.5。并且單擊去除材料工具，去除材料后如圖3.6所示。 圖3.6鍵槽的拉伸 同樣另建一個基準平面，選擇拉伸命令拉伸軸上的另一個鍵槽。 （6）單擊倒圓角命令對軸上的軸肩各處進行倒圓角 （7）單擊倒角命令對軸端處進行倒角。 最終輸入軸的三維模型就已建成。如圖3.7所示。 圖3.7軸的三維模型 10.3.2輸出軸的三維建模 同輸入軸的建模方式一樣，輸出軸的最終三維模型，如圖3.8所示。 圖3.8軸的三維模型 10.4軸承端蓋及其它零部件的三維建模 （1）新建文件，單擊工具欄新建工具，選擇公制模板mmns-part-solid，然后單擊“確定”。 （2）單擊旋轉命令，選擇草繪平面，并進入草繪界面，根據(jù)設計結構要求，選擇工具菜單欄上的草繪命令，繪制如圖所示的圖形，完成單擊確認如圖3.26所示： 圖3.26草繪 在按滾輪中鍵確定。生成如圖3.27的三維模型： 圖 3.27軸承端蓋旋轉模型 （3）同上方法相似利用旋轉命令，再次生成如圖6.8所示的三維模型： 圖 3.28軸承端蓋旋轉模型 （4）利用旋轉、倒圓角、拔模命令，最終生成如圖3.29所示的三維模型： 圖3.29軸承端蓋最終模型 （5）其余的軸承端蓋與上述的建模方法類似 （5）對于減速器其它零部件的建模方法與上述零部件所用的到的建模方法相類似，在此不在繼續(xù)說明 11 圓錐齒輪減速器的裝配與運動仿真 在裝配的過程中，各部件是靠聯(lián)接關系或約束關系裝配在一起的，在裝配某個零部件時，根據(jù)產(chǎn)品的結構和功能確定它是固定件還是活動件。 11.1零件裝配基本流程 （1）進入裝配設計環(huán)境 （2）在零件裝配設計環(huán)境下，從插入零部庫中插入第一個零件到工作區(qū)中，該零件稱為基礎零件，系統(tǒng)對第一個插入的零件自動添加一個固定裝配關系。 （3)根據(jù)裝配關系，逐個插入其它零件，并在插入零件與當前裝配件上，選擇相應的裝配關系命令進行裝配。 (4)完成所有零件的裝配，進行干涉檢查，確認無誤后，保存文件。 以上步驟為自下而上的裝配方法。 在裝配過程中還可以根據(jù)需要隨時進行新零件的設計，新設計的零件在形狀和尺寸上可以與己有的零件和部件保持相關和協(xié)調，這個過程便體現(xiàn)自上而下的設計，因此兩種方法不是獨立不相干的，它們在裝配設計中是融合使用的 11.2裝配過程中常用的方法 （1）重合配合:該配合將會使所選擇的面、邊線及基準面(它們之間的相互組合或與單一頂點組合)重合在一條無限長的直線上，或將兩個點重合。定位兩個頂 點使 它們彼此接觸。 （2）軸心配合:該配合將會使所選擇的項目位于同一中心點。 （3）垂直配合:該配合將會使所選擇的項目以90度相互垂直。 （4）相切配合:該配合將會使所選擇的項目保持相切(至少有一個選擇項目為圓柱面、圓錐面或球面)。 （5）平行配合:該配合將會使所選擇的項目保持相同的方向，并且互相保持相同的距離。 （6）距離配合:該配合將會使所選擇的項目之間保持指定的距離。 （7）角度配合:該配合將會使所選擇的項目之間以指定的角度配合。 Pro/E的組件模塊為用戶提供了基于三維模型的裝配工具和手段,所謂的“組件”是指由多個零件或零部件按一定約束關系構成的裝配件，組件中的零件在Pro/E中稱為“元件”，而零部件則稱為“子組件”(或稱子裝配)。在Pro/E的“組件”模式下，不但可以將元件和子組件裝配在一起以形成組件，并允許對該組件進行修改、分析或重新定向，而且可以在組件中根據(jù)零件的組合方式來設計零件。 減速器中的零件包括箱體，齒輪，軸，鍵，軸承，擋油環(huán)，端蓋等主要零件和螺釘，墊片等輔助零件。在裝配過程中為簡便起見，可先將齒輪、軸、鍵、擋油環(huán)等零件裝配成子組件，再將子組件與其他零件裝配成整體模型。這樣可方便零件在整體模型中的定位，簡化操作。 具體過程為： （1）新建一個裝配體文件。在“插入零部件”對話框中選擇上箱體零件，并將其定位在原點處，此時Pro/E將“下箱體”默認為“固定”狀態(tài)。在將上箱體的其它附件按照一定的配合關系插入到此組件之中，如油杯、視空蓋、通氣帽等。 （2）新建一個裝配體文件。在“插入零部件”對話框中選擇輸出軸，并將其定位在原點處，此時Pro/E將“輸出軸”默認為“固定”狀態(tài)。在將鍵、擋油環(huán)等零部件按照一定的配合關系插入到此組件之中。 （3）新建一個裝配體文件。在“插入零部件”對話框中選擇輸入軸，并將其定位在原點處，此時Pro/E將“輸入軸”默認為“固定”狀態(tài)。在將鍵、擋油環(huán)等零部件按照一定的配合關系插入到此組件之中。 （4）新建一個裝配體文件。在“插入零部件”對話框中選擇下箱體，將其定位在原點處，此時Pro/E將“下箱體”默認為“固定”狀態(tài)。在將上述所裝配的子組件按照一定的配合關系分別插入到此組件之中，最后將其余的零部件如軸承螺母、螺釘?shù)攘慵謩e按照一定的方式裝配到此組件之中。 至此減速器的裝配就已經(jīng)完成。 11.3裝配齒輪減速器 （1）新建一個裝配體文件，單擊按鈕，調入零件上箱體， 選擇固定在選定點，完全約束，完成后如圖4.1所示： 4.1插入上箱體 （2）單擊，調入調整墊片，如圖4.2所示。選擇墊片的一個外棱邊與上箱體視孔蓋的外棱邊用對齊約束使之對齊，同樣選擇其另外的兩條外棱邊使之對齊，最后選擇墊片的一個下平面和上箱體視孔蓋的上平面，用匹配約束使之重合，這樣就已經(jīng)將墊片按照結構要求裝配到了上箱體之中。 4.2插入墊片 （3）單擊按鈕，調入視空蓋，與墊片的裝配方式相類似將視空蓋裝配到相應的位置中。 （4）同樣單擊按鈕，將螺釘通