减速器毕业设计.docx

1、 河南机电高等专科学校 毕业设计说明书 论文题目： 基于 Pro/E 的一级圆柱齿轮减速器的设计 与运动 仿真 系 部： 机械工程系 专 业 :起重运输机械设计与制造 班 级： 起机 121 学生姓名： 毛庆阳 学 号： 110125146 指导教师： 崔纪超 2015年 4月 20日河南机电高等专科学校毕业设计 I 摘要 本次毕业设计的课题是基于 Pro/E 的 一级 圆柱齿轮减速器三维装配建模 及运动 仿真，研究的主要方向是机械工程及自动化。在各个基本零件运动的特点的基础上，引入创新的思维和概念，对零件进行组合以达到设计要求。 齿轮减速器是日常生产加工中 非常普遍的 机械，由于 结构 复杂

2、，生产过程较长，采用 Pro/E 进行 辅助设计较为方便。 在对一级 直齿圆柱齿轮减速器的参数化 设计 的基础上，利用 Pro/E 进行 三维的 实体 模型建立， 并对三维 实体模型进行虚拟的装配 以及 运动仿真， 从而 验证 该 模型的有效性 和 可行性。 在设计过程中，综合运用三维设计课程及选修课程，如制图、机械制造工艺 、机械制造基础等，运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题，使理论知识更充分地融入实践中，并得到更好的发挥！ 通过设计，可以培养工程设计的独立工作能力，树立正确的设计思想，掌握常用三维图的绘制和基本零件的加工工艺的方法和步骤，并能综合地考虑经济、工艺等方面

3、的设计要求，确定合理的设计方案。并能熟练的应用有关参考资料、计算图表、手册、图集、规范和有关国家标准。 关键 词 ： 一级 圆柱齿轮减速器 ； Pro/E； 三维建模 ； 运动仿真 河南机电高等专科学校毕业设计 II Abstract The topic of this graduation design is level of cylindrical gear reducer based on Pro/E 3 d motion simulation, assembly modeling and research is the main direction of the mechanical

4、engineering and automation. On the basis of the movement characteristics of the basic parts, the introduction of innovative thinking and concepts, combination ofparts so as to meet the design requirements. Gear reducer is very common in daily production and processing machinery, because of its compl

5、ex structure, production process is longer, using Pro/E to aided design is more convenient. At level 1 straight tooth cylindrical gear reducer, on the basis of parametric design, use o f Pro/E to establish 3 d entity model and the three-dimensional entity model of virtual assembly and motion simulat

6、ion, so as to verify the feasibility and effectiveness of the model. In the process of design, the integrated use of 3 d design courses and elective courses, such as drawing, mechanical manufacturing technology, mechanical manufacturing base, etc. Has studied the theory and knowledge of the producti

7、on practice to analyze and solve practical engineering problems, make theory knowledge more fully into practice, and better play! By design, can train the ability of engineering design work independently, set up the correct design ideas, to master the commonly used three-dimensional graph drawing an

8、d basic components of the methods and steps of machining process, and can comprehensively consider the design requirements of economy, technology and so on, to determine the reasonable design scheme. And proficient in the application of relevant resources, computing diagrams, manuals, atlas, specifi

9、cation and the relevant national standards. Keywords： Cylindrical gear reducer； Pro/E； 3D modeling； Motionsimulation 河南机电高等专科学校毕业设计 III 目 录 摘要 . . . . . I 目录 . III 第 1 章 绪论 .1 第 2 章 一 级圆柱 齿轮减速器 参数化计算 2 2.1 引用数据 进行参数 化 模 . .2 2.2 电动机的 选择 . .2 2.3 计算总 传动比 . .4 2.4 运动 参数及运动参数 计算 . 4 2.5 皮带轮 的传动设计计算 . 4

10、 2.6 齿轮 传动 的 设计计算 . .6 2.7 轴的 设计计算 . .7 2.8 键连接 的选择及校核计算 . 13 2.9 箱体 、箱盖及附件的设计计算 . . 14 第 3 章 一级 圆柱 齿轮 减速器 三维 模型的创建 .16 3.1 渐开线 圆柱齿轮的三维模型 创建 . 16 3.2 轴的 三维模型 创建 . .16 3.3 箱体 的三维模型创建 . .17 3.4 油标 的三维模型创建 . .18 3.5 小轴承 的三维模型创建 . 19 3.6 其他 零件的三维模型创建 . 19 3.7 一级 圆柱齿轮减速器三维模型的虚拟装配 .19 第 4 章 一级圆柱齿轮减速器的运动仿真

11、 . 21 4.1 对齿轮 传动的运动仿真 . 21 4.2 总 传动部分的运动仿真 . 21 总结 . . . . . . 23 致谢 . . .24 参考文献 .25河南机电高等专科学校毕业设计 1 第 1 章 绪 论 1.1 齿轮减速器的概述 减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮 蜗杆传动所组成的独立部件。常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少数场合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。齿轮减速器由于具有固定的传动比、结构紧凑、机体密封、使用维护简单等特点 成为工程应用中普遍使用的机械传动装置，被广泛的应用 于 建材、运输、冶金、化工 等 行业 。减速器

12、类型很多，按传动级数主要分为：单级、二级、多级；按传动件类型又可分为：齿轮、蜗杆、齿轮 -蜗杆、蜗杆 -齿轮等。 1.2 齿轮 减速器进行三维建模的意义 由于 齿轮减速器的种类很多， 一些类型的减速器已有系列标准， 并由专门的厂家进行生产，但对于传动布置 、 结构尺寸、功率、传动比有特殊要求的、标准一时间无法确定的，就需要自己另行设计与制造了。由于 有 特殊要求的减速器的设计周期长，设计过程麻烦，效率低，任务 大， 因而在整个的设计过程中如 若 可以将计算机辅助设计与一般的机械设计进行有机的结合，这样可以缩短 产品 的研发周期 、 提高生产效率、减少劳动强度、节约资源 、 减少人力资源的浪费

13、。同时在 设计的过程中进行运动仿真和 受力 的分析，可以进一步的验证设计的结果，得出最 优的 方案，有效避免原材料的浪费，最大限度的 节约 人 力 资源 ，降低生产的成本，创造更高的效益，因此采用软件对 减速 器的模型 进行 三维的建模和运动 仿真 的 优势 很明显，进行此项 工作 显得非常的重要。 1.3 对一级齿轮减速 减速器的 研究 过程与方法 对于一级 圆柱齿轮减速的三维建模和运动仿真的研究，首先应该建立数据的模型，在数据支持的基础上，初步计算出 减速器 各个零部件的基本 结构 和大小，然后利用 Pro/E 画出 各个零部件的基本 机构 ，再利用各个零部件的关系进行虚拟的装配，最后施加

14、 虚拟 外力 ， 看减速器能否运动，验证前边参数化设计过程的正确性 。 河南机电高等专科学校毕业设计 2 第 2 章 一级 圆柱 齿轮减速器 参数化计算 齿轮 减速器的三维 模型 的创建是本次设计过程的重要部分，同时也是后续的运动仿真分析的 基础 ，仿真分析的结果与理论计算的结果的吻合程度 依赖于三维建模 的正确性与可行性，三维建模的参数化创建是 在 对设计要求进行优化分析参数相关手册的 基础上 确定参数关系然后创建的 。 2.1 引用设计 数据 进行 参数化建模 1.数据：运输带线速度 v = 1.40 （ m/s） 运输带牵引力 F = 1700 （ N） 驱动滚筒直径 D = 220 （

15、 mm） 2.工作条件： 使用期 10 年，双班制工作，单向传动； 载荷有轻微振动； 运 送煤、盐、砂、矿石等松散物品。 2.2 电动机的选择 1、电动机类型和结构型式的选择：按已知的工作要求和 条件，选用 Y 系列三相异步电动机 。 2、确定电动机的功率： （ 1） 传动装置 的总效率： 总 =带 2 轴承 齿轮 联轴器 滚筒 =0.960.9920.970.990.95 =0.86 （ 2）电机所需的工作功率： Pd=FV/1000总 =17001.4/10000.86 =2.76KW 3、确定电动机转速： 滚筒轴的工作转速： Nw=601000V/D =6010001.4/220 =12

16、1.5r/min 河南机电高等专科学校毕业设计 3 根据推荐的合理 传动比 范围，取 V 带传动 比 Iv=24，单级圆柱 齿轮传动 比范围Ic=35，则合理总 传动比 i的范围为 i=620，故电动机转速的可选范围为 nd=inw=（ 620） 121.5=7292430r/min 符合这一范围的 同步转速 有 960 r/min 和 1420r/min。由 机械设计课程设计附录查出有三种适用的电动机型号、如下表 表 2-1 电动机 的参数 方案 电动机 型号 额定功率 电动机转速 （ r/min） 传动装置的 传动比 带 齿轮 同步 转速 满载 转 速 1 Y132s-6 3 1000 9

17、60 7.9 3 3 2 Y100L2-4 3 1500 1420 11.68 3 3.89 综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和 带传动 、 减速器 的传动比，比较两种方案可知：方案 1 因电动机转速低，传动装置尺寸较大，价格较高。方案 2 适中。故选择电动机型号 Y100L2-4。 4、确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及 同步转速 ，选定电动机型号为 Y100L2-4。 电动机主要外形和安装尺寸 图 2-1 电动机 的外形及安装尺寸 河南机电高等专科学校毕业设计 4 表 2-2 电动机 的基本 参数 中心高 H 外形尺寸 L(AC/2+AD)HD 底角安装尺寸

18、 AB 地脚螺栓孔直径 K 轴 伸 尺 寸 D E 装键部位尺寸 F GD 100 380 2823245 160 140 12 2860 841 其主要性能：额定功率： 3KW，满载转速 1420r/min，额定 转矩 2.2。 2.3 计算总传动比及分配各级的传动比 1、总传动比： i总 =n电动 /n 筒 =1420/121.5=11.68 2、分配各级传动比 （ 1） 取 i带 =3 （ 2） 因为 i总 =i齿 i 带 所以 i齿 =i总 /i带 =11.68/3=3.89 2.4 运动参数及动力参数计算 1、计算各轴转速（ r/min） nI=nm/i带 =1420/3=473.3

19、3(r/min) nII=nI/i齿 =473.33/3.89=121.67(r/min) 滚筒 nw=nII=473.33/3.89=121.67(r/min) 2、 计算各轴的功率（ KW） PI=Pd带 =2.760.96=2.64KW PII=PI轴承 齿轮 =2.640.990.97=2.53KW 3、 计算各轴 转矩 Td=9.55Pd/nm=95502.76/1420=18.56N?m TI=9.55p2 入 /n1 =9550x2.64/473.33=53.26N/m TII =9.55p2 入 /n2=9550x2.53/121.67=198.58N/m 2.5 皮带轮 传动

20、的设计计算 1、 选择普通 V 带截型 由 机械设计基础 P158 表 8-10得： kA=1.2 P=2.76KW PC=KAP=1.22.76=3.3KW 据 PC=3.3KW 和 n1=473.33r/min 由 机械设计基础 P145 表 8-1 得：选用 A 型 V 带 2、 确定带轮基准直径，并验算带速 河南机电高等专科学校毕业设计 5 d0 d H L 由 机械设计基础 P153 表 8-6，取 dd1=95mmdmin=75 dd2=i带 dd1(1-)=395(1-0.02)=279.30 mm 由 机械设计基础 P153 表 8-6，取 dd2=280 带速 V： V=dd

21、1n1/601000 =951420/601000 =7.06m/s 在 525m/s 范围内，带速合适。 3、 确定带长和 中心距 初定 中心距 a0=500mm Ld=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0 =2500+3.14(95+280)+(280-95)2/4450 =1605.8mm 根据 机械设计基础 P146 表 8-2 选取相近的 Ld=1600mm 确定 中心距 aa0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2 =497mm 4、 验算小带轮包角 1=1800-57.30 (dd2-dd1)/a =1800-57.30(280-9

22、5)/497 =158.6701200（适用） 5、 确定带的根数 单根 V 带传递的额定功率 .据 dd1 和 n1，查 机械设计基础 P153 表 8-6 得 P1=1.4KW i1时单根 V 带的额定功率 增量 .据带型及 i查 表 8-7 得 P1=0.17KW 查表 8-8，得 K=0.94；查表 8-9 得 KL=0.99 Z= PC/(P1+ P1)KKL =3.3/(1.4+0.17) 0.940.99 =2.26 (取 3 根 ) 带轮 的示意图如下： 图 2-2 带轮 示意图 河南机电高等专科学校毕业设计 6 6、 计算轴上压力 由 机械设计基础 P145 表 8-1 查得

23、 q=0.1kg/m， 由单根 V 带的初拉力：F0=500PC/ZV（ 2.5/K） -1+qV2=500x3.3/3x7.06(2.5/0.94-1)+0.10x7.062 =134.3kN 则作用在轴承的压力 FQ FQ=2ZF0sin(1/2)=23134.3sin(158.67o/2) =791.9N 2.6 齿 轮传动 的设计计算 1、 选择齿轮材料与 热处理 ：所设计 齿轮传动 属于闭式传动，通常 齿轮采用软齿面。查阅 机械设计基础 P190 表 10-2，选用价格便宜便于制造的材料， 小齿轮 材料为 45 钢， 调质 ，齿面硬度 260HBS；大齿轮材料也为 45 钢， 正火

24、处理，硬度为 215HBS； 精度等级 ： 运输机 是一般机器，速 度不高，故选 8 级精度。 2、 按齿面接触 疲劳强度 设计 由 d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3 确定有关参数如下：传动比 i齿 =3.89 取 小齿轮 齿数 Z1=20。则大齿轮齿数： Z2=iZ1= 20=77.8 取 z2=78 则 d=1.1 3、 转矩 T1 T1=9.55106P1/n1=9.551062.61/473.33 =52660N*mm 4、 载荷系数 k :取 k=1.2 5、 许用 接触应力 H H= Hlim ZN/SHmin 由 机械设计基础 P305 表 14-7 查得： H

25、lim1=610Mpa Hlim2=500Mpa 接触 疲劳寿命 系数 Zn：按一年 300 个工作日，每天 16h 计算，由公式 N=60njtn 计算 : N1=60473.331030018=1.36x109 N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4108 查 机械设计基础 P193 图 10-3 的 曲线，得 ZN1=1 ZN2=1.05 按一般 可靠度 要求选取 安全系数 SHmin=1.0 H1=Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa H2=Hlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa 故得： d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3 =49.04mm