單級蝸輪蝸桿齒輪減速器的CAE技術(shù)畢業(yè)論文.doc

單級蝸輪蝸桿齒輪減速器的CAE技術(shù)畢業(yè)論文目 錄摘要IAbstractII前言II1.傳動系統(tǒng)方案的確定及電動機的選擇11.1傳動方案的確定11.2 電動機的選擇12. 減速器的設計32.1 蝸輪蝸桿運動參數(shù)的計算32.2 蝸輪蝸桿尺寸參數(shù)計算42.2.1選擇蝸桿類型和材料42.2.2 按齒面接觸強度進行計算42.4 蝸輪軸的結(jié)構(gòu)設計72.4.1 確定軸的各段的直徑和長度72.4.2 蝸輪軸軸承端蓋的選擇102.4.3 蝸輪軸及其軸上零件的校核112.5 蝸桿的結(jié)構(gòu)設計142.5.1 確定蝸桿各段的長度和直徑152.5.2 蝸桿軸承端蓋的確定162.5.3 蝸桿的校核172.6 箱體的設計182.7 減速器主要附件的設計193. 蝸輪蝸桿的建模223.1蝸輪的建模223.1.1 蝸輪的建模分析223.1.2 蝸輪的建模過程233.2 蝸桿的創(chuàng)建423.2.1 蝸桿的建模分析423.2.2 蝸桿的建模過程434. 減速器的裝配47總 結(jié)52致 謝54參考文獻56單級蝸輪蝸桿齒輪減速器的CAE技術(shù) 單級蝸輪蝸桿齒輪減速器的CAE技術(shù)摘 要隨著科學技術(shù)不斷前進，蝸輪蝸桿齒輪傳動減速器的需求量不斷增大，不同種類不同類別的機械傳動中都能看到蝸輪蝸桿減速器在其中的應用。從交通工具的汽船、轎車、客機到平時生活中的電器、鐘表、到兒童玩物等都可以看到它的使用，質(zhì)量要求也越來越高，早期的設計理念不能滿足現(xiàn)在生產(chǎn)生活的要求，所以加強它的設計和研究工作很有必要也很重要。這次設計就是從方方面面對單級蝸輪蝸桿減速器進行闡述探究，增加人們對它的了解，最終實現(xiàn)在這方面的超越。CAD/CAM技術(shù)可以提高各種減速器產(chǎn)品使用性能和整體質(zhì)量、縮減產(chǎn)品開發(fā)時間、降低產(chǎn)品的研發(fā)成本。本次畢業(yè)設計的主要任務就是運用Proe軟件，對減速器建模，并生產(chǎn)裝配動畫仿真運動。整體來說本次畢業(yè)的減速器設計包含齒輪運動設計、軸及軸承的校核與選用、減速器的三維設計、減速器的零部件組裝與裝配仿真等內(nèi)容。關鍵詞： 蝸輪；蝸桿；CAE；PROE；仿真Single-stage worm gear reducer CAE technologyAbstractWith the development of science and technology, involute gear reducergrowing demand , a variety of mechanical transmission can see traces of the worm reducer . From planes into daily life appliances, watches, toys and so you can see its application , the quality are improving traditional design methods reducer can not meet user needs . So strengthen its design and research work is necessary also very important. This design is from the aspects of the single-stage worm reducer elaborate inquiry, increase people s understanding of it , and ultimately surpass in this regard . CAD / CAM technology to improve product performance and quality, reduce costs. The main topic in Pro / E software tools for the worm gear reducer virtual design and motion simulation. The main content of the design is based on the Proe single-stage worm gear reducer design. Including gear design , shaft and bearing designand selection , 3Dmodeling reducer , reducer assembly and movement simulation .Keywords ：worm gear；CAE ；PROE ；simulation前 言經(jīng)歷多年多年的努力我國的蝸輪蝸桿行業(yè)已經(jīng)形成了幾十億的生產(chǎn)規(guī)模，進入高速前進的階段，又次成為國民經(jīng)濟的新動力和新的制高點。預計今后十年產(chǎn)業(yè)規(guī)模要翻番。就市場需求和規(guī)模而言現(xiàn)在中國已經(jīng)進入前五。隨著產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模大小進入世界前幾名，中國在這方面已經(jīng)成為真正的有影響力的國家，但整體水平與發(fā)達國家相比仍有很大差距。比如說生產(chǎn)廠家很多，質(zhì)量好的沒有幾家。離減速器傳動部分進行模塊化設計還差很多傳動零部件質(zhì)量趕不上國外的同類產(chǎn)品，行業(yè)標準產(chǎn)品質(zhì)量要求還沒和國外同行接軌，國內(nèi)的鋼材質(zhì)量要求達不到要求，企業(yè)生產(chǎn)制造裝備落后，產(chǎn)業(yè)信息化水平不高，過量生產(chǎn)嚴重，不合理競爭強烈，對外國技術(shù)依靠嚴重等諸多問題。國家正意識到這些問題并采取了一系列舉措。在“十二五”規(guī)劃中對減速機這方面做出了全面的規(guī)劃。其工作的重中之重是:加大對減速器設計的投入力度、綜合開發(fā)和制造能力的整體管理、加強自我創(chuàng)新能力和各個環(huán)節(jié)的標準化設計；在重要的裝備領域大力開發(fā)功能多樣性的設備，在各種清潔能源和新興方面，對能源利用率和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進行合理籌劃和調(diào)整，我們對自己的要求要比國際同行，甚至世界最高國際標準要高一個層次，讓這樣的標準存在于生產(chǎn)和研發(fā)的各個環(huán)節(jié)領域，以適應國家在全球經(jīng)濟的競爭和國家工業(yè)整體規(guī)劃對裝備制造業(yè)的要求。減速機行業(yè)在我國各行業(yè)中占有很重要的地位，具有很大的發(fā)展前景。所以說在這方面，一方面臨臨挑戰(zhàn)，另一方面迎來發(fā)展機遇。為了更好的迎接機遇，解決中國在這方面面臨的挑戰(zhàn)，早日趕上世界先進水平，作為機械行業(yè)的一份子，我們有責任有義務在這方面貢獻自己的才智，同時在行業(yè)發(fā)展良好發(fā)展趨勢的情況下，讓自己在未來的各種激烈的競爭中有所作為，給自己一片立足之地，那就讓我們的奮斗從這里開始。III 1.傳動系統(tǒng)方案的確定及電動機的選擇1.1傳動方案的確定根據(jù)以往的設計經(jīng)驗，單級蝸桿減速器傳動路線可設計為：電動機連軸器蝸輪蝸桿減速器連軸器帶式傳輸機。根據(jù)設計任務要求和實際經(jīng)驗知，該蝸桿減速器的線速度不大，所以采用蝸桿下置式的布置結(jié)構(gòu)更合理，。從各方面比較考慮，蝸輪和其軸利之間在軸向上用平鍵固定。蝸輪軸和蝸桿都采用圓錐滾子軸承，這種軸承既可以承受軸向力又可以承受徑向力，蝸輪蝸桿承可以承受徑向和軸向載荷的雙重作用。由于外界的灰塵和雜物可以進入箱體，必須在軸承蓋上安裝密封元件氈圈，這樣可以防外界灰塵異物進入箱體內(nèi)部。減速器的構(gòu)成部件包括蝸輪蝸桿、動力裝置，箱座、箱蓋、軸承等。系統(tǒng)具體傳動方案如圖1-1所示。圖1-11.2 電動機的選擇現(xiàn)在生產(chǎn)采用一般般用三相交流電源，所以采用Y系列三相異步電動機。三相異步電動機具有工作性能穩(wěn)定，整體價格不太貴，進行維護比較簡單等優(yōu)點。根據(jù)設計任務書，即將設計的減速器鏈輪分度圓直徑是330mm。運輸鏈的有效拉力F是1960N，鏈工作時速度V是0.9m/s，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)工作，工作環(huán)境多塵，電源為三相交流電，電壓為380V。電動機類型選擇根據(jù)設計任務要求， 選用Y系列電動機，正常運行電壓380V。電動機各參數(shù)的確定傳遞鏈的輸出功率 傳動系統(tǒng)各傳動件的傳動效聯(lián)軸器效率 滾動軸承(一對)效率 蝸桿傳動效率 (4) 傳動鏈效率 所以系統(tǒng)總效率 電動機所需功率 傳動鏈輪的工作轉(zhuǎn)速 先推算出電動機的轉(zhuǎn)速范圍,進而確定電動機的轉(zhuǎn)速，從參考資料表2-1中可以查得蝸傳動比可在10-80之間選取，確定電動機的轉(zhuǎn)速范圍 n=530-4242r/min。據(jù)此查閱表20-1參考資料可知表1-1中均符合要求。 表1-1 電動機的可選方案表方案電動機型號 額定功率 Kw轉(zhuǎn)速r/min質(zhì)量Kg滿載 同步 1Y100L2-431420 1500 382Y132S-639601000633Y132M-8371075079綜合考慮考慮電動機額定功率、滿載轉(zhuǎn)速、重量、和生產(chǎn)制造成本等因素，綜合考慮全面分析方案2相對來說更合適，因此選擇Y132S-6型號電動機。2.減速器的設計2.1 蝸輪蝸桿運動參數(shù)的計算蝸桿的輸入功率、轉(zhuǎn)速、和轉(zhuǎn)矩 蝸輪的輸入功率、轉(zhuǎn)速、和轉(zhuǎn)矩：傳動系統(tǒng)的總傳動比： 輸送鏈輪的輸入功率蝸輪蝸桿的運動運動參數(shù)如表2-1所示表2-1蝸輪蝸桿運動參數(shù)表類型 功率Pkw 轉(zhuǎn)速n r/min 轉(zhuǎn)矩T Nm傳動比蝸桿 2.97 960 29.55 18.11 蝸輪軸2.18 53 392.8 鏈輪2.12 53 3822.2 蝸輪蝸桿尺寸參數(shù)計算2.2.1 選擇蝸桿類型和材料根據(jù)國標的規(guī)定及實際生產(chǎn)的需要，選用漸開線類蝸桿即(ZI)?？紤]到蝸桿實際工作中的狀況，載荷小，速度不高，所以用45鋼作為蝸桿的材料；為了達到高標準高質(zhì)量，讓客服滿意的產(chǎn)品要求，蝸桿齒面要進行淬火處理，硬度達到45-55HRC。蝸輪的制作材料為鑄錫磷青銅。2.2.2 按齒面接觸強度進行計算蝸桿傳動的設計要求，首先按齒面接觸疲勞強度設計算，由式(11-2)(機械設計)，傳動中心距(1) 作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2的確定由已知 (2) 確定載荷系數(shù)K因工作載荷沒有大的波動，故載荷分布不均勻系數(shù)可以選擇；根據(jù)參考資料表11-5確定蝸輪蝸桿減速器使用系數(shù)，查得 ；由于轉(zhuǎn)速低，沖擊性很小，可選用動載系數(shù)。則 K=1.1(3) 確定彈性影響系數(shù)和接觸系數(shù) 因選用的材料是45鋼加工的蝸桿和鑄錫磷青銅2CuSn10P1制成的蝸輪間的傳動，故=160M?？梢约僭O蝸輪蝸桿傳動中心距和蝸桿分度圓直徑的比值=0.35，根據(jù) (機械設計) 圖11-18，可以進行選擇=2.9(4) 確定許用接觸應力蝸輪是由材料錫磷青銅鑄造而成，蝸桿齒面硬大于45HRC根據(jù)參考資料表11-7確定其許用的應力=268MP壓力循環(huán)次數(shù) =60531(183005) = 壽命系數(shù) =0.9196=246.5MPa計算中心距 115 取=125mm根據(jù)i=18.11，根據(jù)機械設計表11-2確定蝸輪蝸桿的模數(shù)： m=5蝸桿分度圓直徑 =50mm計算得 =0.4 從機械設計圖 11-18確定接觸系數(shù)2.75，上述計算結(jié)果適合的。(5) 蝸輪蝸桿主要參數(shù)和幾何尺寸蝸桿沿軸方向的齒間距 Pa=m=15.7mm直徑系數(shù) =10齒頂圓直徑 齒根圓直徑 分度圓導程角 ， 蝸桿軸向齒厚 =蝸輪齒數(shù) 變位系數(shù) 驗算傳動比 是合格的。蝸輪分度圓直徑 蝸輪咽圓直徑 蝸輪齒根圓直徑 蝸輪咽圓母圓半徑 2-2 蝸桿尺寸參數(shù)表中心距a(mm)模數(shù)m蝸輪齒數(shù)分度圓徑(mm)齒頂圓直徑(mm)分度圓導程角125525060齒根圓直徑(mm)38表2-3 蝸輪尺寸參數(shù)中心距a(mm)模數(shù)m蝸輪齒數(shù) 蝸輪分度度圓徑(mm)蝸輪齒頂圓直徑(mm)蝸輪齒根圓直(mm) 125 5 39 195200177.5壓力角變位系數(shù)2齒寬(mm)咽圓面半徑(mm)蝸輪外徑(mm)20-0.054520206. 校核齒根彎曲疲勞強度 當量齒數(shù) 根據(jù) 根據(jù)參考資料確定齒形系數(shù) =2.92 進而求得 =0.919許用彎曲應力 根據(jù)參考資料來確定材料為鑄錫磷青銅的蝸輪蝸桿的基本許用彎曲應力=56Mpa壽命系數(shù) = =0.874=48.9Mpa=37.3 彎曲強度滿足要求。(6) 驗算效率 =(0.95-0.96) ， V=arctanfv; fv與相對滑動速度Vs有關 從表11-18用插值法查得fv=0.02 V=1.1683帶入式得，=(0.95-0.96) =0.78，大于原效率不用從算。(7)表面粗糙度和精度等級公差的確定在時間工作中減速器進行的是動力傳動，同時用在一般的生產(chǎn)中，根據(jù)國家標準GB/T10089-1988圓柱蝸桿精度等級選擇8級即可。2.4 蝸輪軸的結(jié)構(gòu)設計2.4.1確定軸的各段的直徑和長度(1) 求輸出軸的功率、轉(zhuǎn)速、和軸的轉(zhuǎn)矩(2) 初步確定蝸輪軸的最小直徑 對蝸輪軸工作時的最小直徑進行確定。由于工作中軸的轉(zhuǎn)速不是很高，轉(zhuǎn)矩不是很大材料為45鋼即可作為軸的材料，對其調(diào)制處理。依據(jù)參考資料中表(15-3)，選取A。=112，算出軸的最小直徑。mm安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑即輸出軸的直徑，選用的軸的直徑和與聯(lián)軸器處的孔的直徑大小要相適應，同時確定聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca=,根據(jù)參考資料，聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩相對來說很小，綜合考慮實際工作情況選用=1.5 則 Tca=589200 m根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩 Tc比聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩要小的條件，查GB/T5014-2003或手冊選擇合適的聯(lián)軸器，故選擇HL3彈性銷聯(lián)軸器，它的公稱轉(zhuǎn)矩為630000m。半聯(lián)軸器孔d=42mm,軸段直徑=42mm,半聯(lián)軸器長度112mm聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=84mm。(3) 軸的結(jié)構(gòu)設計確定軸上零件的裝配方案,經(jīng)過分析比較本設計的裝配方案選用如圖2-1所示方案。 圖 2-1(4) 軸的尺寸參數(shù)確定及其上零件的定位 圖2-2為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，從左端算起-段軸需要一段軸肩對聯(lián)軸器進行定位，故-段軸應高出-段，取-段軸直徑=48mm,左端用軸端擋圈定位。半聯(lián)軸器與轂配合段的長度L1=84mm,為了保證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，故-段的長度應比半聯(lián)軸器的長度L1略短些，故取。滾動軸承的確定。在蝸輪蝸桿傳動中軸承不僅承受軸向力還要承受徑向力的作用，確定選用單列圓錐滾子軸承。根據(jù)設計任務的需要，軸段直徑=48mm,依據(jù)標軸承尺寸參數(shù)的數(shù)據(jù)，初步選用單列圓錐滾子軸承30210 dDT=509021.75。故，同理因為-段也是安裝軸承段，故。軸的長度和軸承寬度相等T=21.75mm,所以 =21.75mm。-段軸上的軸承左端可采用軸肩定位，右端可用端蓋進行定位，軸肩定位的高度由h=3.5mm,可以算出 。齒輪安裝處的軸的直徑mm。對進行齒輪的定位，齒輪用套筒和軸肩進行定位，根據(jù)已知蝸輪與軸配合處的寬度70mm,它們之間要存在長度差，以便是齒輪的固定更可靠，故取配合處軸的長度。齒輪的右端面采用蝸輪軸的軸肩進行定位，軸肩的高度大于0.07d,經(jīng)過計算取h=5mm,則對蝸輪進行定位軸肩的直徑，軸肩寬度大于等于1.4h,計算后取軸肩寬度。軸承端蓋的總的寬度為12.5mm，軸承端蓋要便于裝拆，及添加潤滑劑，所以端蓋外側(cè)與聯(lián)軸器之間要有一段距離，半聯(lián)軸與軸承端蓋的外端面的距離L=28.5mm。套筒的長度為26。故mm,取蝸輪距箱體內(nèi)壁的距離為18mm,由于箱體的鑄造不是十分精確，所以滾動軸承應距離箱體內(nèi)壁一段距離取s=18mm。已知滾動軸承整體寬度T=21.75mm,求得軸-長度=T+s+a+3.5=50.75mm，(5) 軸上軸向零件的定位 在蝸輪軸上主要需要對半聯(lián)軸器和蝸輪進行定位，在這里主要采用平鍵進行定位，根據(jù)國標GB1096-97和GB1095-97可以選出需要的圓頭普通平鍵。由于對聯(lián)軸器和蝸輪進行定位處的公稱直徑不一樣所以選用不同的平鍵。半聯(lián)軸器處軸的公稱直徑為42mm,所以選擇圓頭普通平鍵的尺寸規(guī)格為：BHL=12870同理蝸輪處鍵的尺寸規(guī)格為： BHL=1610562.4.2 蝸輪軸軸承端蓋的選擇軸承端蓋的選擇是根據(jù)軸承的外徑來進行的，已知軸承的外徑為D=90mm,根據(jù)端蓋的尺寸計算要求即可求出端蓋的各個尺寸參數(shù)。為連接箱體和軸承端蓋螺釘?shù)闹睆?。查詢參考資料得知其詳細參數(shù)。mm2.4.3 蝸輪軸及其軸上零件的校核分別設蝸輪輪轂的中點沿軸左右方向到蝸輪軸支撐點的長度長度分別為、則：水平面的支承反力垂直面的支承反力繪水平面的彎矩圖繪垂直面的彎矩圖繪合成彎矩圖該軸所受扭矩為 按彎扭合成應力校核軸的強度。根據(jù)最小截面檢測原則，軸承截面處是危險截面，根據(jù)機械設計式（15-5）及計算結(jié)果，考慮到軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)時脈動循環(huán)變應力是切應力，故取=0.6，軸的計算應力為軸是經(jīng)45鋼加工而成，后期對其調(diào)質(zhì)處理，由參考資料查得。所以，故是可靠的。按扭轉(zhuǎn)強度對軸進行校核所以軸的強度在工作是是有結(jié)余的，考慮蝸輪軸受力在軸承處應力最大，應力集中一般，所以各處軸的其他各處應力集中都不是太大，故可以推斷蝸輪軸疲勞強度是合格的。圖2-3對蝸輪軸上軸承的校核,蝸輪上的軸承代號為：30210蝸輪承受轉(zhuǎn)矩。則齒輪上承受的圓周力：軸向力：徑向力：求當量動載荷。根據(jù)設計任務要求工作年限5年，每年300天工作時間，采用單班工作制，則大概總的工作時間為：經(jīng)過查詢知 P=，查參考資料可知：X=0.4，Y=1.7；故P=1.3x(0.4x417+1.7x397)=1034 在參考資料中查得基本額定動載荷計算公式查表13-4得；對于滾子軸承=故=13202N對軸承壽命進行校核，有前面計算得C=13.2KN =10/3 n=960r/min ，故此軸承的壽命滿足要求。1鍵的校核。軸和聯(lián)軸器是鋼和鑄鐵制成，且它們之間的力是靜力，從參考資料查得許用擠壓應力為=120150MPa,可以采用中間值，故=135MPa。鍵在工作時起作用的長度為L=l-b=70mm-12mm=58mm，鍵與聯(lián)軸器孔槽接觸高度是0.5h，h=0.510mm=5mm。由參考資料知通過計算結(jié)果可知該鍵是符合要求的。2鍵的校核。它們的材料分別是鋼和鑄錫磷青銅，且他們之間的力是靜力。從參考資料中查得=120-150MPa,可以選取中間值，故=135MPa。鍵在工作是起作用的長度為l=L-b=50mm-10mm=40mm，鍵與蝸輪輪轂槽的接觸高度為h=0.5h h =0.58mm=4mm。查參考資料可得通過計算結(jié)果可知該鍵是符合條件的。3鍵的校核。軸和聯(lián)軸器分別由鋼和鑄鐵制成，且它們之間的力屬于靜力，從參考資料知=120-150MPa,選用中間值，故=135MPa。鍵在工作時起作用的長度為l=L-b=50mm-10mm=40mm，鍵與軸配合處的觸高度為h =0.5H=0.58mm=4mm。從參考資料查得通過計算可知鍵的強度滿足條件。減速器中的連接鍵全部校核完，所有的鍵都滿足條件。鍵的裝配圖如圖2-4： 圖2-42.5 蝸桿的結(jié)構(gòu)設計擬定蝸桿上零件的裝配方案，本設計的裝配方案經(jīng)過分析比較選用如圖所示方案。圖2-52.5.1 確定蝸桿各段的長度和直徑(1) 求蝸桿軸上的功率、工作轉(zhuǎn)速、和轉(zhuǎn)矩(2) 初步確定蝸輪軸的最小直徑 參照課本式(15-2)確定軸的蝸桿軸的最小直徑。蝸桿由材料為45鋼制成進行調(diào)制處理。根據(jù)參照課本表(15-3)，選用A。=103，計算得軸的直徑最小處就是軸與聯(lián)軸器的結(jié)合處，所以要確定軸的直徑必須知道聯(lián)軸器孔的值，蝸桿軸和聯(lián)軸器安裝在一起，所以先選擇聯(lián)軸器，然后再確定軸直徑。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩Tca=,參照課本本表14-1，綜合軸在工作過程中矩變化不的特點選擇=1.3。 則 Tca=38415m按照聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩計算轉(zhuǎn)矩應大于計算轉(zhuǎn)矩Tca要求，查詢標準國標GB/T5014-2003，選擇HL3彈性銷聯(lián)軸器，查表知公稱轉(zhuǎn)矩為630000m。半聯(lián)軸器孔直徑d=32mm, 故蝸桿=32mm,半聯(lián)軸器長度等于60mm，為了確保擋圈只壓在聯(lián)軸器上，與蝸桿配合處的轂孔長L1=58mm。(3)蝸桿的尺寸參數(shù)確定及其定位為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，從左端算起-段軸需要一段軸肩對聯(lián)軸器進行定位，故-段軸應高出-段，取-段軸直徑=34mm,左端用軸端擋圈定位。根據(jù)上面分析可知故半聯(lián)軸器的長度L1比-段的長度略長些，所以取mm。滾動軸承尺寸初步選定。軸承不僅受到軸向力作用和還受到徑向力的作用，滾子軸承滿足這一需要，所以選擇單列圓錐滾子軸承。根據(jù)計算結(jié)果和實際情況，根具標準軸承的尺寸數(shù)據(jù)，確定選用單列圓錐滾子軸承30207。 dDT=357218.25故，同理因為-段也是安裝軸承段，故。軸的長度即等于軸承寬度T=18.25mm, =18.25mm。蝸桿-段，可采用軸肩對軸承左端定位，用端蓋對軸承右端進行定位，定位軸肩的比軸高出0.07d，經(jīng)計算h=3.5mm ,得出選擇。軸承的定位軸肩寬大于等于1.4h,取寬度，同理進而求出左端軸肩的直徑和寬度，。蝸桿-軸段處的長度和直徑分別為 ，。(4) 對軸上零件進行定位 在蝸輪軸上主要需要對半聯(lián)軸器進行定位，在這里主要采用平鍵進行定位，根據(jù)國標GB1096-97和GB1095-97可以選出需要的圓頭普通平鍵。半聯(lián)軸器處軸的公稱直徑為32mm,所以選擇圓頭普通平鍵的尺寸規(guī)格為：BHL=10850 2.5.2 蝸桿軸承端蓋的確定軸承端蓋的選擇是根據(jù)軸承的外徑來進行的，已知軸承的外徑為D=90mm,根據(jù)端蓋的尺寸計算要求即可求出端蓋的各個尺寸參數(shù)。為連接箱體和軸承端蓋螺釘?shù)闹睆?。從參考資料中查得其詳細參數(shù)mm2.5.3蝸桿的校核按彎扭組合對蝸桿進行強度校核（蝸桿和蝸輪的彎扭矩圖和受力簡圖極其相似，所以不再畫出），求水平面H內(nèi)的支反力及彎矩 Fv1=Fa2=1005N Ft1=Ft2=1207N Fq1=Fq2=3075N從蝸桿的布置來看它關于支撐點對稱，所以蝸桿兩端的支反力是一樣的，=求垂直平面V內(nèi)的支反力及彎矩支反力由得 截面C左側(cè)的彎矩截面C右側(cè)的彎矩求合成彎矩，截面C左側(cè)的合成彎矩截面C右側(cè)的合成彎矩，計算轉(zhuǎn)矩： 求當量彎矩，蝸桿的傳動是單向傳動，轉(zhuǎn)矩的變化情況為波動周期循環(huán)，所以折算系數(shù)取=0.6,進而求得危險截面處的當量彎矩:=162.4N.m計算截面C處的直徑，校驗強度因此處有一鍵槽，故將軸徑增大5%，即：d=31.531.05=31mm，故強度足夠。2.6箱體的設計如表2-4箱體尺寸參數(shù)名稱符號 尺寸關系 尺寸(mm)箱座壁厚0.04a+38=10箱蓋壁厚11=0.85 1=8.5 箱體凸緣厚度b ，b1， b2b=1.5 b1= 1.51 b2=2.5b=15 b1=12.75 b2=25加強肋厚m m1m = 0.85 m1=0.851m = 8.5 m1=7.225地腳螺釘直徑dfdf=12+0.036a20地腳螺釘數(shù)量n4軸承旁連接螺栓直徑 D10.75df16箱座箱蓋連接螺栓直徑D2(0.5-0.6)df10軸承蓋螺釘數(shù)目和直徑n1，D3 詳見機械設計課程設計n1=4 D3=8 觀察孔蓋螺栓直徑D4(0.3-0.4)df 6箱體邊臺高和半徑H RH R由箱體情況確定H=15 R=202.7 減速器主要附件的設計窺視孔及視孔蓋。窺視孔的主要作用就是工作人員在需要觀察減速器內(nèi)部的運行狀況，而又不方便打開減速器的防護蓋，或者打開防護蓋存在一定的危險性時，箱體內(nèi)部的運行狀況就要通過窺視孔來觀察，進而做出正確的操作，這就是窺視孔的作用。視孔蓋的作用主要作用是最大限度的隔絕箱體內(nèi)部與外界的環(huán)境，防止外界的異物進入減速器箱體內(nèi)部，污染油液，同時還可以防止油液的過快揮發(fā)。窺視孔和視孔蓋在機床的正常運行中發(fā)揮的重要作用，所以說窺視孔及視孔蓋也是減速器的不可缺少重要組成部分。 圖2-6表2-5窺視孔及端蓋尺寸參數(shù)直徑孔數(shù)907560567055407445通氣器的確定。減速器的通氣器的作用簡單來說就是用來通氣的，具體來說就是平衡減速箱內(nèi)外的大氣壓強的壓力。減速器在夏天高溫環(huán)境下，或者連續(xù)運行時間過長時，箱體內(nèi)外部之間會產(chǎn)生很多熱量，這樣減速器箱體內(nèi)外部的氣體壓強就出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，為了不損壞減速器內(nèi)部的油封，減速器的通氣器就變得至為重要，有了通氣器減速器箱體內(nèi)部和外部的壓力就可以得到平衡，避免了油封件的損壞。通氣器的通氣器一般會擰在注油口上，把通氣器拆下后就可以加以加油。所以通氣器也是減速器的重要組成部分。由已知選型號外型安裝圖如圖2-7所示： 圖2-7表2-6通氣孔尺寸參數(shù)124.5246054151022246039.632722放油孔與油塞。減速器在長時間使用后，外面的雜物會進入油箱，齒輪齒面磨損，減速器里的潤滑油會變得很臟，長時間使用的潤滑油由于污染和氧化會失效，需要把舊的油放出來，放油孔必須放在箱體油池的最低位置，這個孔工作時用油塞堵住，由于用的是圓柱螺塞，要有密封件封油墊片。出油孔的位置要比油的最低處低，這樣可以將油排干凈，油塞的裝配圖如圖2-8所示： 圖2-8定位銷。定位銷的作用就是對箱體進行準確定位，這里選用選圓錐銷，由機械設計課程設計圓錐銷的尺寸參數(shù)表可選出需要的銷。起吊裝置。在實際應用中要對減速器進行搬運、拆裝，所以為了方便起見，要在箱體上裝上起吊裝置吊耳。根據(jù)參考資料可知箱體的參數(shù)如表2-7所示：箱蓋厚度為。 表2-7起吊裝置尺寸參數(shù)=34=51=17=51=8.5=6.8吊環(huán)螺釘?shù)耐庑螆D如下：圖2-9潤滑和密封。減速器的潤滑主要包括對軸承，蝸輪蝸桿的潤滑。密封是由氈圈油封來完成。傳動件的潤滑。蝸輪材料是鑄錫磷青銅，蝸輪蝸桿減速器用的是蝸桿下置的形式，參考機械設計課程設計表3-3蝸桿減速器的潤滑可采用蝸桿浸油的方式。運動時的線速度，且以閉式傳動的方式運行，傳動載荷不大，根據(jù)參考文獻表16-3蝸桿傳動的潤滑油粘度的值和給油方式的選用，可以采用浸油潤滑的方式，綜合考慮選用中負荷工業(yè)齒輪油N320。其傳動采用的是密閉形式，所以潤滑油的消耗相對來說比較低。蝸桿轉(zhuǎn)動時的帶油作用可以用來對蝸輪進行潤滑。對于軸承的潤滑，蝸桿軸承采用浸油潤滑。同時蝸輪軸承潤滑可以對蝸輪軸承進行潤滑，刮油板上刮到的油通過箱體上的油槽流到軸承上。軸承在安裝的時候也要進行潤滑，可以用潤滑油脂對軸承進行完全的潤滑。用悶端蓋和氈圈密封軸承。蝸輪軸軸承的密封同樣如此。整個箱體是密封的這樣就完成了對整個箱體的潤滑和密封。3.蝸輪蝸桿的建模蝸輪蝸桿減速器是由很多零部件組裝而成，其中蝸輪和蝸桿是最重要的零部件，相對其它零部件來說結(jié)構(gòu)更復雜，尺寸參數(shù)要求更多。所以說蝸輪蝸桿的建模是蝸輪蝸桿減速器各零部件建模中難點，是減速器建模的重中之重，只要把蝸輪蝸桿減速器的建模方法和過程學習的熟練，其他零部件的建模也就不存在任何困難了，在這里我們著重詳細的介紹下蝸輪蝸桿的建模過程。3.1蝸輪的建模蝸輪結(jié)構(gòu)的總體來說比蝸輪復雜，所以建模相對來說也是比較難的，中間用到多命令和指令及其它們之間的綜合運用。為了建模過程能有條有序的進行，在建模之前首先對建模進行分析。3.1.1蝸輪的建模分析蝸輪的建模過程主要包括以下幾個步驟:齒輪基本圓創(chuàng)建，齒廓曲線創(chuàng)建，掃引軌跡創(chuàng)建，創(chuàng)建第一個輪齒，輪齒陣列，修整蝸輪。圖3-1 蝸輪建模圖3.1.2 蝸輪的建模過程(1) 創(chuàng)建齒輪基本圓 首先進入草繪草繪基本圓環(huán)境，在操作界面中單擊命令，在彈出的界面中對新建文件命名后點擊。草 繪蝸輪的基本圓，這時進行蝸輪建模的基礎，在操作界面內(nèi)點擊命令，彈出“草繪”對話框，然后選擇“FRONT”面作為草繪平面，選擇基本面“RIGHT”面作為草繪參考面，參考方向選擇“右”，如圖3-2，點擊【草繪】命令，開始草繪。圖3-2 定義蝸輪基圓草繪平面繪制草圖如圖3-3所示，在操作界面點擊按鈕，蝸輪基本圓曲線草圖的繪制完成。圖3-3 繪制蝸輪基圓的二維草圖（2）創(chuàng)建齒廓曲線 創(chuàng)建蝸輪的漸開線，漸開線是蝸輪創(chuàng)建的關鍵，也是蝸輪建模中的難點。在操作界面點擊命令，出現(xiàn)“曲線選項”操作面板，如圖3-4所示。圖3-4“曲線選項”對話框在“曲線選項”操作面板上依次單擊 “從方程”，“完成”命令，出現(xiàn)“到坐標系”操作界面，選用PRT_CSYS_DEF參考。操作界面出現(xiàn)“設置坐標類型”選項，點擊選定 “笛卡爾”命令選項。在操作面板彈出的對話框中輸入漸開線方程公式，其方程:在“曲線”操作面板內(nèi)，點擊按鈕漸開線的創(chuàng)建完成了，如圖3-5所示蝸輪曲線上的漸開線。圖3-5 蝸輪漸開線的漸開線 鏡像漸開線。在操作面板上點擊按鈕，創(chuàng)建一個點使分度圓與漸開線相交，以便為蝸輪的進一步建模做準備，如圖3-6所示。圖3-6 蝸輪齒的一個基準點在操作面板內(nèi)點擊按鈕，出現(xiàn)“基準軸”選項卡，按照圖3-7所示創(chuàng)建一個基準軸。圖3-7 創(chuàng)建基準軸在操作面板內(nèi)點擊按鈕，出現(xiàn)“基準平面”選項卡，依照如圖所示的要求創(chuàng)建一個基準平面，如圖3-8所示。圖3-8 創(chuàng)建基準平面系統(tǒng) NT3在操作面板內(nèi)點擊命令，出現(xiàn)“基準平面”選項卡，依照圖3-9要求創(chuàng)建新的基準平面，在“旋轉(zhuǎn)”命令對話框內(nèi)輸入角度“360/(4*z)”，對在操作界面內(nèi)點擊【確定】新平面的創(chuàng)建結(jié)束了；圖3-9 基準平面的進一步創(chuàng)建點擊選中漸開線，在操作面板內(nèi)點擊擊命令，桌面出現(xiàn)“鏡像”對話框，點擊選中“DTM3”面，用其作為參考平面，點擊命令漸開線的創(chuàng)建完成了，如圖3-10所示。圖3-10 兩條漸開線完成（3）創(chuàng)建掃引軌跡 創(chuàng)建投影曲面。在操作面板內(nèi)點擊，出現(xiàn)“旋轉(zhuǎn)”操作界面，在對話框點擊，其后點擊 “放置”，“定義”，出現(xiàn)定義草繪的對話框，按如圖3-11所示進行定義。圖3-11 定義投影曲面草繪平面點擊命令，出現(xiàn)定義參照的對話框，依照圖3-12所規(guī)定定義參照，選中命令，進入草繪操作面板。圖3-12 定義參照繪制如圖3-13所示草圖，單擊按鈕，完成草圖的繪制，圓弧的半徑為D1=MQ/2,圓弧的圓心到中心線的長度為D2=2D1，D1=M(Q+Z2+2X2)2然后在操作面板內(nèi)單擊按鈕。圖3-13 旋轉(zhuǎn)軌跡草圖 創(chuàng)建投影線，投影線的創(chuàng)建很重要，在操作面板內(nèi)點擊命令，出現(xiàn)創(chuàng)建基準平面的對話框，依照圖8-14所示要求完成基準平面創(chuàng)建。 圖3-14 創(chuàng)建投影基準平面在操作面板內(nèi)點擊擊 “編輯”，“投影”命令，出現(xiàn)對“投影”進行定義的操作面板，依照圖3-15所示完成投影曲面和投影方向的定義。圖3-15 投影平面設置在所示命令欄點擊按鈕，在彈出的選項卡內(nèi)選用“投影草繪”命令，如3-16所示。圖3-16 投影方式選擇點擊命令，出現(xiàn)定義“草繪”的操作面板，依照圖3-17所示完成草繪平面的定義。圖3-17 選用命令，出現(xiàn)對“參照”進行定義的界面，依照圖3-18對參照進行定義，點擊命令，進入草繪界面，開始進行草繪。圖3-18 定義參照依照圖3-19進行草圖繪制，點擊命令，完成投影線的草圖繪制。圖3-19 繪制草圖在操作對話框內(nèi)點擊命令，投影線完成后如圖3-20所示。圖3-20 創(chuàng)建投影曲線 創(chuàng)建另一條投影線。第二條投影線的創(chuàng)建和第一天幾乎一樣，按上述 步驟，完成投影設置和草繪平面的定義。點擊命令，對參照進行定義的界面，依照3-21所示對參照進行定義，點擊命令，進入草繪操作面板，開始草繪。邊：F13 圖3-21 定義參照依照圖3-22所示繪制草圖，點擊擊命令，草圖繪制完成，在操作界面，點擊命令，第二條投影線的繪制完成了。圖3-22 第二條投影線草圖（4）創(chuàng)建蝸輪圓柱 在操作界面內(nèi)點擊命令，出現(xiàn)對“拉伸”進行定義的操作界面，在操作界面點擊 “放置”命令，再出現(xiàn)的對話框中選擇“定義”命令，出現(xiàn)對草繪進行定義的對話框，依照圖3-23要求對草繪平面進行定義。圖3-23 定義草繪平面點擊命令，進入草繪界面，依照圖3-24所示要求繪制，點擊命令圖8-24 蝸輪圓柱草圖完成草圖繪制。在對話框中，選擇，輸入數(shù)值“30”，點擊命令，生產(chǎn)圓柱實體模型。（5）變截面掃描生成第一個輪齒 蝸輪齒生成操作界面，在操作界面點擊命令，出現(xiàn)“變截面掃描”操作界面，點擊命令，出現(xiàn)一個子面板，依照圖3-25要求對“軌跡”和“剖面控制”進行定義。圖 3-25 在操作面板內(nèi)，單擊按鈕，彈出一面板，選擇“恒定剖面”。 創(chuàng)建蝸輪一半輪齒。在操作面板內(nèi)，點擊生成實體命令，同時單擊按鈕,出現(xiàn)草繪界面，依照圖3-26所示繪制蝸輪齒的草圖曲線，點擊擊命令，草圖的繪制完成了。圖3-26 草圖在對話框界面，選用，點擊命令，圖3-27為完成后的輪齒，蝸輪半齒的創(chuàng)建完成了。圖3-27 完成后的特征 創(chuàng)建另外半個輪齒。另一半齒的創(chuàng)建和前述半齒差不多，按上述和生產(chǎn)一半齒的生成步驟進行操作，不同地方是，在第二次軌跡選擇中，選擇不同的投影曲線，圖3-28為另一半齒創(chuàng)建完成后的模樣。圖3-28 選取軌跡線(6) 陣列創(chuàng)建蝸輪所有的輪齒 在“模型樹”中，把兩個半齒合并成一個組，這樣可以節(jié)約時間，具體操作如圖3-29。圖3-29 組操作先選中之前已經(jīng)建好的輪齒，然后在操作界面內(nèi)點擊 “編輯”，“復制”命令，第二步，再次單擊 “編輯”，出現(xiàn)另一個操作界面，選用 “選擇性粘貼”選項，彈出“選擇性粘貼”對話框。依照圖3-30所示來設置對話框，點擊【確定】命令，出現(xiàn)“選擇性粘貼”操作界面，點擊確定。圖3-30 “選擇性粘貼”對話框在“選擇性粘貼”定義面板內(nèi)選擇，輸入旋轉(zhuǎn)角度為“9.23”，如圖3-31所示。圖3-31 “選擇性粘貼”定義面板在“選擇性粘貼”操作界面內(nèi)點擊命令，第二個輪齒完成了創(chuàng)建。 在操作界面內(nèi)點擊第二個輪齒，再在操作界面內(nèi)選用命令，出現(xiàn)對“陣列”進行定義的界面，依照圖3-32對其進行進行定義，圖3-32 “陣列”定義面板選擇“軸”進行陣列，陣列參照選擇中心軸“A-2”，在對話框設置陣列的個數(shù)“28”，偏移角度設置為9.23度，在操作界面點擊命令，陣列的創(chuàng)建完成了，如圖3-33所示。圖3-33 蝸輪建模圖(7) 蝸輪的修整 在之前的操作中已經(jīng)完成了蝸輪基本特征的創(chuàng)建工作，但蝸輪的創(chuàng)建還有很多細節(jié)性的東西需要修改，首先去除多余的材料，在工具欄內(nèi)單擊按鈕，出現(xiàn)對“旋轉(zhuǎn)”進行定義的操作面板，在面板內(nèi)選擇“位置”， “定義”，出現(xiàn)對“草繪”進行定義的操作界面，依照圖3-34所示對草繪進行定義。圖3-34 定義草繪平面選用命令，自動進入草繪對話框，繪制如圖3-35所示草圖，點擊命令， 圖3-35 旋轉(zhuǎn)軌跡草圖草圖的繪制完成了。在對話框內(nèi)選用，然后點命令，蝸輪的生成圖如圖3-36所示。圖3-36 蝸輪建模完成圖在操作界面內(nèi)點擊命令，出現(xiàn)對“旋轉(zhuǎn)”進行定義的對話框，在面板內(nèi)單擊 “位置” “定義”，出現(xiàn)“草繪”定義操作面，依照圖3-37所示對其定義。圖3-37 定義草繪平面選擇命令，對其進行定義的面板，在操作界面內(nèi)選用 “草繪”，“參照”命令，出現(xiàn)對“參照”定義的面板，依圖3-38所示要求定義，點擊命令開始草繪。圖3-38 定義參照依照圖3-39所示進行草圖繪制，點擊命令，草圖的繪制工作完成。中心線圖3-39 草圖在操作界面選用，選用命令如圖3-40。圖3-40 蝸輪 創(chuàng)建拔模特征。在工具欄內(nèi)點擊命令，出現(xiàn)對“拔?！边M行定義的操作面，點擊命令，出現(xiàn)一面板，依照圖3-41所示進行定義。圖3-41 定義拔模參照定義結(jié)束后，在操作對話框內(nèi)點擊命令，拔模結(jié)束。依照的操作程序，完成另一側(cè)的拔模操作。在操作面板內(nèi)點擊命令，出現(xiàn)“孔”定義操作面板，點擊命令出現(xiàn)一個面板，選擇“同軸”，“放置”定義如圖3-42所示。圖3-42 定義孔參照在操作對話框內(nèi)，設置孔徑“56”，選用命令，點擊命令，孔的創(chuàng)建結(jié)束了。 創(chuàng)建鍵槽。在操作面板內(nèi)點擊命令，出現(xiàn)“拉伸”定義操作對話框，在對話框內(nèi)點擊 “位置”“定義”命令，出現(xiàn)對“草繪”進行定義的操作界面，依照圖3-43所示對草繪平面進行定義。圖3-43 定義草繪平面單擊按鈕，進入草繪環(huán)境進行草繪，繪制如圖3-44所示草圖，單擊按鈕，完成草圖的繪制。圖3-44 草圖在操作環(huán)境內(nèi)，選用命令，命令，點擊命令，鍵槽的創(chuàng)建結(jié)束，完成后的鍵槽如圖3-45。圖3-45創(chuàng)建鍵槽 倒角特征創(chuàng)建。在操作界面內(nèi)點擊命令，出現(xiàn)對“倒角”進行定義的操作界面，依照圖3-46對其定義，然后在操作界面內(nèi)，點擊命令，該份完成。圖3-46 定義倒角3.2 蝸桿的創(chuàng)建 在蝸桿建模之前要對蝸桿建模分析，分析過程如下所示。3.2.1 蝸桿的建模分析蝸桿的建模和蝸輪的建模相比運用的命令的數(shù)量要少很多，命令的難易程度也下降了不少，操作步驟也少了很多，總體來說也容易了。但也不是說蝸桿的建模就容易了，如果不認真學習深刻體會的話，也是很容易出現(xiàn)錯誤的，所以蝸桿的建模也要認真?？傮w來說蝸桿的建模可以分為兩大步，其一是創(chuàng)建階梯軸；其二就是創(chuàng)建輪齒，下面就是蝸桿的建模過程如下圖3-47所示的蝸桿的建模截圖。圖3-47 蝸桿圖3-48 蝸桿的建模分析3.2.2 蝸桿的建模過程(1) 創(chuàng)建階梯軸蝸桿的建模首先就要建立階梯軸，然后再階梯軸上進行創(chuàng)建蝸桿的特征，如圖3-49所示。圖3-49 創(chuàng)建階梯軸在操作界面內(nèi)擊命令，在出現(xiàn)的操作界面對其進行命名如“woganjietizhou”,然后選擇確定命令。 在操作界面內(nèi)點擊“插入”選項，選擇“旋轉(zhuǎn)”命令，出現(xiàn)對“旋轉(zhuǎn)”進行定義的操作界面，在界面內(nèi)點擊 “位置”選項，選擇定義，出現(xiàn)對草繪進行定義的“草繪”操作界面。 草繪平面選用“TOP”面，參照平面選用“RIGHT”，方向設置為向“右”，點擊【草繪】命令，進入草繪界面。 依照圖3-50對蝸桿二維草圖進行繪制，在操作界面擊命令，草圖的繪制結(jié)束了。中心線圖3-50 繪制蝸桿二維草圖 在操作界面中，點擊命令，預覽所建立的階梯模型，正確無誤點擊命令，蝸桿的階梯軸特征完成了。(2) 創(chuàng)建蝸桿輪齒 在操作界面內(nèi)依次點擊“插入”，“螺旋掃描”，“伸出項”選項，彈出圖3-51所示的對其屬性進行定義的界面。圖3-51 “屬性”菜單管理器 在彈出的的操作界面內(nèi)選擇默認選項后選擇完成命令，出現(xiàn)圖3-52操作對話框。圖3-52 在操作界面內(nèi)點擊“TOP”以其作為繪圖面，依次點擊 “正向”， “缺省”命令，進入蝸桿