1、1 / 51基于 Solidworks 的減速器設計與仿真摘 要本論文是對減速器的結構進行分析并對其進行設計，通過對減速器的設計獲得如軸承、齒輪、軸等零件的各種數據，再利用 Solidworks 軟件對這些數據進行三維造型，最后再利用 Solidworks 軟件進行裝配與仿真。可見計算機輔助技術在機械行業中的應用日漸廣泛。對于復雜零件的設計與加工以與仿真起到了重要作用。通過計算機輔助技術的幫助可以有效的提高工作效率。關鍵詞：減速器 ； Solidworks 軟件 ； 裝配與仿真2 / 51Based on the reducer Solidworks design and simulation

2、Abstract This paper is reducer analysis of the structure and its design, through access to the design of reducer such as bearings, gears, shaft and other parts of the data and then use these data to Solidworks software for 3D modeling, and then use Solidworks assembly and simulation software. This s

3、hows that computer-assisted technology in the machinery industry of increasingly widespread. For complex parts of the design and processing and simulation has played an important role. Through the help of computer-assisted technology can effectively improve their work efficiency. Key words:Reducer；

4、Solidworkssoftware； Assembly andSimulation3 / 51目錄目錄1 1 緒論緒論 11.1 仿真技術的發展趨勢 12 2 一級圓柱齒輪減速器的設計一級圓柱齒輪減速器的設計 22.1 設計參數 22.2 傳動方案 22.3 選擇電機 32.3.1 電動機的類型 32.3.2 電動機的型號 32.4 傳動比分配 42.5 傳動裝置的運動和動力參數 42.5.1 電動機軸的運動和動力參數 42.5.2 齒輪的高速軸的運動和動力參數 52.5.3 齒輪的低速軸的運動和動力參數 52.5.4 工作軸的運動和動力參數 62.6 齒輪設計 62.6.1 設計準則 62

5、.6.2 齒輪的設計參數 72.6.3 齒輪的選材 72.6.4 按齒面接觸強度設計計算小齒輪直徑 72.6.5 確定齒輪的主要參數和計算幾何尺寸 92.6.6 校核齒輪傳動的彎曲疲勞強度 112.6.7 計算齒輪的圓周速度，并確定齒輪精度 112.7 軸的設計 122.7.1 軸的材料與其選擇 122.7.2 初算軸徑 132.7.3 軸的結構設計 132.7.4 軸的受力計算 162.8 軸承的選擇 162.8.1 軸承的初選 162.8.2 軸承的額定載荷的計算 172.9 鍵的選擇 193.0 減速器的上下箱體的設計 213.0.1 減速器的箱體結構以與其作用 213.0.2 減速器箱

6、體的主要結構尺寸 213.0.3 減速器箱體上的附件結構和作用 224 / 513 3 關于對關于對 SolidworksSolidworks 的介紹的介紹 234 4 關于關于 SolidworksSolidworks 對減速器各個零件的三維造型對減速器各個零件的三維造型 254.1 齒輪的三維造型 254.2 齒輪軸的三維造型 264.3 低速軸的三維造型 294.4 上箱體的三維造型 314.5 下箱體的三維造型 365 5 利用利用 SolidworksSolidworks 對減速器進行裝配仿真對減速器進行裝配仿真 41結論結論 46致致 47參考文獻參考文獻 481 / 511 1

7、緒論緒論隨著科技技術的飛速發展，CAD/CAM（計算機輔助設計/計算機輔助制）技術在數控加工、模具制造等制造領域中的廣泛普與應用，社會迫切需要一大批既懂得 CAD/CAM 設計，又熟悉 CAM 加工的專業人才。而 Solidworks 軟件是在CAD/CAM 的基礎上發展而來的，它具有更為強大的功能。Solidworks 軟件廣泛應用于電子、機械、模具、工業設計、汽車、機車、自行車、航天、家電和玩具等各行業。Solidworks 軟件可謂是個全方位的 3D 產品開發軟件，集成了零件設計、產品裝配、模具開發、NC 加工、鈑金設計、鑄造件設計、造型設計、自動測量、機構仿真、應力分析、和產品數據管理

8、等功能。而制造企業的市場競爭十分激烈，要在市場中站有一席之地就必須在最短的時間以優異的質量、低廉的成本,制造出合乎市場需要和性能合適的產品。而產品質量的優劣可以通過 Solidworks 軟件對產品進行測量和應力分析,從而使產品質量和性能得到保證。通過 Solidworks 軟件對產品進行設計與仿真可以縮短產品的制造周期。從而最大程度上提高了企業的生產效率。所以 Solidworks軟件在制造業中有著重要的地位。1.11.1 仿真技術的發展趨勢仿真技術的發展趨勢隨著計算技術在軟硬件方面的發展，大型工程軟件系統開始有減少模型的簡化、減少模型解藕的趨勢，力爭從模型和算法上保證仿真的準確性。更強更優

9、化的算法，配合專業的庫，將提供大型工程對象的系統整體仿真的可能性。在高性能計算方面，將支持包括并進行處理、網格計算技術和高速計算系統等技術。仿真作為總體優化的系統級設計分析工具，必要條件之一是跨專業多學科協同仿真。要求仿真工具能夠提供建模、運算、數據處理（包括二次開發后的集成和封裝）、數據傳遞等全部仿真工作流程要求的功能，并且通過數據流集成在更大的 PDM/PLM 平臺上。同時，在時間尺度上支持全面開發流程的仿真要求，在空間尺度上支持不同開發團隊甚至是交叉型組織架構間的協同工作以與數據的管理。2 / 51整合化：將出現主流的標準工具。其特征是功能涵蓋了現代工業領域的主要系統仿真需求，并與其他主

10、流軟件工具通過接口或后臺關系數據庫級別的數據交互，有協同工作的能力；軟件自身的技術進展迅速，具有強大的發展后勁。專業化：隨著市場需求的細分，走專業化道路，將出現極專業的工具。這些工具將在某些具體的專業領域提供深入研究的特殊支持，如開發特殊的庫或模型，專注于具有鮮明行業特征的技術，滿足特殊的行業標準。因具有智能化的求解器與模型管理。不斷改進 GUI，讓軟件使用者直接體驗到數值計算專家開發的后臺工具提供的強大功能，同時減少軟件學習和使用的困難。提供易學易用的強大工具。提供源代碼級的二次開發支持，開放的架構滿足不同用戶的專業開發要求。在強大的工具平臺上，根據自身的需要，進行二次開發。這已經是目前許多

11、研發單位開發專有技術的標準方式。今后的系統仿真工具必須支持用戶在進行二次開發的時候，從源代碼級別開始的創新和工程化定制，并能夠通過封裝集成到原有平臺中去。這種技術將成為用戶在實現知識和技術組織共享和傳承的同時，保護自身知識產權的必然選擇。2 2 一級圓柱齒輪減速器的設計一級圓柱齒輪減速器的設計2.12.1 設計參數設計參數 運輸帶工作拉力：KNF3 運輸帶工作速度：sm/6 . 1 滾筒直徑：mmD400 工作壽命：10 年，2 班制，大修期 3 年，所以，3001082 工作條件：載荷平穩，空載啟動，室工作，有粉塵；。2.22.2 傳動方案傳動方案展開式一級圓柱齒輪減速器。3 / 51圖圖

12、2-12-1 減速器的傳動方案圖減速器的傳動方案圖2.32.3 選擇電機選擇電機.1 電動機的類型電動機的類型Y 系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機；.2 電動機的型號電動機的型號工作機所需輸入功率：； 電機所需功率：1000FWWd由電動機至工作機的傳動裝置總效率 為：543321查機械設計手冊機械傳動和摩擦副的效率概略值得：V 帶的傳動的效率；96. 01圓柱齒輪傳動的效率；985. 02滾動軸承的效率；99. 03聯軸器的效率；97. 04平帶傳動的效率；98. 05所以電動機至工作機的傳動裝置總效率；則872. 05433214 / 51；

13、WFW8 . 410006 . 130001000WWd50.5872.08.4查 3047482：Y 系列（IP44）電動機的技術數據選用電機型號為：Y132S-4電機同步轉速選：1500； n/minr電機參數：額定功率： 滿載轉速：W5 . 5min/1440rnm查 3047482：機座帶底腳、端蓋無凸緣電動機的安裝與外形尺寸則根據參數選用電機軸直徑：mmDd018. 0002. 0382.42.4 傳動比分配傳動比分配傳動裝置總傳動比wmnni 其中：min/43.76100060rDnw所以84.1843.761440wmnni分配傳動裝置的各級傳動比：齒iii其中：i為高速級傳動

14、比；i齒為低速級傳動比，且，；ii5 . 13 . 1則取，則有：齒ii4 . 176. 3齒i14. 5i2.52.5 傳動裝置的運動和動力參數傳動裝置的運動和動力參數.1 電動機軸的運動和動力參數電動機軸的運動和動力參數電動機功率的選擇直接影響到電動機的工作性能合經濟性能的好壞。如果所選的電動機的功率小于工作要求，則不能保證作機正常工作，使電動機經常過載而損壞；如果所選電動機的功率過大，則電動機經常不能滿載運行，功率因數和效率較低，從而增加電能消耗、造成浪費。因此在設計中一定要選擇合適的電動機功率。在設計的題目中，電動機一般為長期連續運載、載荷不變或很少變化的機5 / 51

15、械，確定電動機功率的原則是電動機的額定功率稍大于電動機工作功率，d即，這樣電動機在工作時就不會過熱。一般情況下可以不校驗電動機的d啟動轉矩和發熱。則：工作機所需的電動機輸出功率為；WWd50.5872.08.4滿載轉速：min/1440rnm電動軸的轉矩：mNnmdm.48.369550.2 齒輪的高速軸的運動和動力參數齒輪的高速軸的運動和動力參數KW23. 599. 096. 05 . 531高查機械設計手冊機械傳動和摩擦副的效率概略值得：V 帶的傳動的效率；滾動軸承的效率96. 0199. 03所以通過計算得：高速軸的轉速min/16.28014. 51440rinnm高高

16、速軸的轉矩mNn.28.17816.28023. 595509550高高高.3 齒輪的低速軸的運動和動力參數齒輪的低速軸的運動和動力參數KW10. 599. 0985. 096. 05 . 522321低查機械設計手冊機械傳動和摩擦副的效率概略值得：V 帶的傳動的效率；96. 01圓柱齒輪傳動的效率；985. 02滾動軸承的效率；99. 03所以通過計算得：低速軸的轉速min/43.7684.181440riinmn齒低6 / 51低速軸的轉矩mNn.25.63743.7610. 595509550低低低.4 工作軸的運動和動力參數工作軸的運動和動力參數根據運輸

17、帶工作數據計算工作軸的功率：WFW8 . 410006 . 130001000查 3047482：Y 系列（IP44）電動機的技術數據 選用額定功率為的 Y132S-4 電動機KWW5 . 5工作軸的轉速；min/43.76100060rDnw工作軸的轉矩mNnPTWWW.76.59943.768 . 495509550綜合將以上所計算的各個軸的運動的動力參數列表如下：表表 2-12-1 各軸的數據參數各軸的數據參數軸名參數電動機軸高速軸低速軸工作軸轉速n(r/min16280.1676.4376.4376.43功率p(kw)

18、04.8轉矩T(Nm)36.4836.48178.28178.28637.25637.25599.76傳動比i1.001.005.145.1418.8418.8418.84效率0.990.95040.9270.8722.62.6 齒輪設計齒輪設計.1 設計準則設計準則齒輪的失效形式很多，但對于某個情況而言，它們不可能同時發生。因此，可以針對其主要失效形式確定相應的設計準則。 閉式齒輪轉動軟齒面（硬度350HBS） 。齒輪的主要失效形式是齒面點蝕，故應先按齒面接觸疲勞強度進行齒輪幾何參數設計，然后按齒根彎曲疲勞強度進行校核。7 / 51硬齒面（硬度350HBS） 。齒輪的主要失效

19、形式是齒根的彎曲疲勞折斷，故應先按齒根彎曲疲勞強度進行齒輪幾何參數設計，然后按齒面接觸疲勞強度進行校核。 開式齒輪傳動齒輪的主要失效形式是齒面磨粒磨損和齒根的彎曲疲勞折斷。對齒面磨損目前尚無成熟的計算方法，故通常按齒根彎曲疲勞強度進行齒輪幾何參數設計，并將計算結果增大 10%20%，以補償磨損量。 .2 齒輪的設計參數齒輪的設計參數根據表 2-1 得到下列已知參數：高速軸的功率KW23. 599. 096. 05 . 531高高速軸的轉速min/16.28014. 51440rinnm高高速軸的轉矩mNn.28.17816.28023. 595509550高高高高速軸的傳動比1

20、4. 5高i.3 齒輪的選材齒輪的選材材料的基本要：應使齒輪的齒面具有較高的抗磨損、抗腐蝕、抗膠合與抗塑性變形的能力，而齒根應具有足夠的抗斷裂的能力。應具有良好的加工和熱處理工藝性。齒輪選材：45，調質處理表面淬火，硬度 4050HBS；.4 按齒面接觸強度設計計算小齒輪直徑按齒面接觸強度設計計算小齒輪直徑3121) 1()671(dHKTd確定公式的各項參數值：8 / 51表表 2-22-2 載荷系數載荷系數 K K工作機械載荷系數原動機均勻中等沖擊大的沖擊電動機1.61.8多缸燃機單缸燃機1.61.81

21、.82.02.22.4注：直齒、圓周速度高、精度低、齒寬系數大時取大值；斜齒、圓周速度低、精度高、齒寬系數小時取小值；齒輪在兩軸承間對稱布置時取小值，不對稱布置取大值，懸臂布時置取大值通過查表 2-2 得：載荷系數 K=1.2；表表 2.-32.-3 齒寬系數齒寬系數 d d齒面硬度小齒輪相對與軸承的位置軟齒面（硬度350HBS）硬齒面（硬度350HBS）對稱分布非對稱分布懸臂布置5注：直齒圓柱齒輪取小值，斜齒圓柱齒輪取大值，載荷穩定、軸的剛度大取大值；反之取小值通過查表 2-3 得：齒寬系數；齒數比；1d14. 5高i已

22、知高速軸的轉矩mNn.28.17816.28023. 595509550高高高查機械設計手冊齒輪材料的 Flim 值得：； aF 5501limaF 3801lim表表 2-42-4 最小安全系數最小安全系數 S S齒輪傳動的重要性SHminSFmin9 / 51一般11齒輪失效會產生嚴重后果1.251.5查表 2-4 得：最小安全系數 最小安全系數1minFS1nSHmi查機械設計手冊齒輪材料的 Hlim值得：aH 7001limaH 5402lim由式得： ， minlimFFFSaF 5501aF 3802aH 7001aH 5402選用較小的齒輪材料的值，則，所以按接觸疲勞強度HaH

23、5402條件計算小齒輪的直徑mmKTddH35.73) 1()671(31.5 確定齒輪的主要參數和計算幾何尺寸確定齒輪的主要參數和計算幾何尺寸（1）確定齒輪齒數齒輪不根切的最小齒數為 17，如果允許少量根切，齒數可以減少到 14。但是，如果提高齒輪傳動的重合度，使傳動平穩，應適當增加齒輪齒數。因此，一般在滿足彎曲強度條件的前提下，齒數適當多些，模數取小些。對于閉式硬齒面齒輪傳動或開式傳動，齒數通常取；對于閉式軟齒面齒輪傳動，30171通常取。齒輪齒數的選取應滿足強度計算要求。一對嚙合傳動齒輪40241的齒數 Z1和 Z2最好互為質數，以防止輪齒的磨損集中在幾個輪齒上。所以

24、取小齒輪的齒數，則大齒輪；則2515 .12814. 52512高i取。5 .1282傳動比誤差：%39. 014. 514. 512. 5iiii,齒輪合格。 為理論傳動比，為實際傳動比%3%39. 0iii10 / 51（）12 i（2）確定齒輪模數mmdm934. 22535.7311表表 2-52-5 漸開線齒輪的模數（漸開線齒輪的模數（GBGB 1357-871357-87）第一系列1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50第二系列1.75 2.25 2.75 （3.25） 3.5 （3.75） 4.5 5.5 （6.5） 7

25、 9 （11）14 18 22 28 （30） 36 45注：選取時優先采用第一系列，括號的模數盡可能不用；對斜齒輪，該表所示為法面模數查表 2-5 得：漸開線齒輪的模數3m（3）計算齒輪傳動中心距中心距：。mmm5 .2292128253221（4）計算齒輪的分度圓直徑參數小齒輪的分度圓直徑；mmmd7525311分大齒輪的分度圓直徑；mmmd384128322分（5）計算齒輪的齒寬參數小齒輪的齒寬；mmdbd7517511分大齒輪的齒寬mmb802（6）計算齒輪的齒根圓以與齒頂圓直徑參數小齒輪的齒根圓直徑mmzmd5 .67)5 . 225(3)5 . 2(根小齒輪的齒頂圓直徑mmzmd8

26、1)225(3)2(頂11 / 51大齒輪的齒根圓直徑mmzmdg5 .376)5 . 2128(3)5 . 2(大齒輪的齒頂圓直徑mmzmdd390)2128(3)2(（7）其他幾何參數從略，根據裝配圖確定其幾何參數。.6 校核齒輪傳動的彎曲疲勞強度校核齒輪傳動的彎曲疲勞強度查機械設計手冊外齒輪的復合齒形系數則標準齒輪（x=0）復合齒形系數2 . 41FSY9 . 32FSY驗算齒根彎曲疲勞強度：aambdYKTFFSF55049.1062111111分aaYYFFSFSFF38040.1002 . 496. 349.10621212經驗算，齒根彎曲疲勞強度滿足要求，故合格。

27、.7 計算齒輪的圓周速度，并確定齒輪精度計算齒輪的圓周速度，并確定齒輪精度通過計算圓周速度，所以根據圓周速度確定齒輪的精度。smv/536. 12表表 2-62-6 常用精度等級的齒輪加工方法與其應用圍常用精度等級的齒輪加工方法與其應用圍齒輪的精度等級6 級（高精度）7 級（較高精度）8 級（普通）9 級（低精度）加工方法用成法在精密機床上精磨或精制用成法在精密機床上精插或精滾，對淬火齒輪需磨齒或者研齒用成法插齒或者滾齒用成法或者仿形法粗滾或型銑齒面粗糙度 Ra/m0.8012 / 51用途用于分度機構或高速載重的齒輪，如機床、精密儀器、汽車

28、、船舶、飛機中的重要齒輪用于高、中速載重齒輪，如機床、汽車、燃機中的較重要齒輪，標準系列減速器中的齒輪一般機械中的齒輪，不屬于分度系統的機床齒輪，飛機、拖拉機中不重要的齒輪，紡織機械、農業機械中重要的齒輪輕載傳動的不重要齒輪，或低速傳動，對精度要求低的齒輪直齒151053圓柱齒輪斜齒2517102.5圓周速度v/(m/s)圓錐齒輪直齒9632.5查表 2-6 得：齒輪傳動為 8 級精度2.72.7 軸的設計軸的設計.1 軸的材料與其選擇軸的材料與其選擇軸的主要失效形式為疲勞斷裂，軸的材料應具有較好的強度、韌性和耐磨性。軸的材料主要碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼廉價，對應力集中的

29、敏感性較低，同時也可以通過熱處理提高其耐磨性和抗疲勞強度，故制造時廣泛采用碳鋼，其中最常用的是 45 鋼。輕載或不重要的軸，可用 Q235、Q275 等普通碳素鋼。合金鋼比碳鋼具有更高的力學性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動力，并要求減小尺寸與質量，提高軸頸的耐磨性，常采用合金鋼。如滑動軸承的高速軸，常用 20Cr、20CrMnTi 等合金滲碳鋼。一般情況下，選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時，主要根據強度，而13 / 51不是軸的彎曲或扭轉剛度。但也應當注意，在既定條件下，有時也可以選擇強度較低的鋼材，而采用適當增大軸橫截面面積的辦法來提高軸的剛度。.2 初算軸徑初算軸徑

30、（軸的材料均用 45 號鋼，調質處理）3nPAd 高速軸的最小軸徑：，mmd71.2916.28023. 51123min高軸外伸端安裝聯軸器，考慮補償軸的可能位移，選用彈性柱銷聯軸器。由n 和轉矩 查 GB50141985 選用mNC.176.21393448.1782782 . 1HL3 彈性柱銷聯軸器，軸孔采用 Y 型；若高速軸的標準孔徑選擇；mmd35min（外伸軸，聯軸器軸孔長度 L =82） ，根據聯軸器參數選擇；mmd35min低速軸的最小軸徑：mmd610. 51123min低查 GB5014-1985：彈性柱銷聯軸器選用 HL4 彈性柱銷聯軸器，軸孔選用

31、Y 型軸孔。低速軸的標準孔徑；（外伸軸，聯軸器軸孔長度 L=112） ，根據聯軸器參數可以選擇mmd48min軸孔直徑。mmd55min低.3 軸的結構設計軸的結構設計軸上零件的定位，固定和裝配一級展開式圓柱齒輪減速器中可將齒輪安排在箱體兩側，齒輪由軸肩定位，套筒軸向固定，聯接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩定位，軸承兩端分別用端蓋密封與固定。采用過渡配合固定。確定高速軸各段直徑和長度高速軸的草圖：14 / 51在確定軸的直徑時，應注意當截面上開有鍵槽時，應增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度的削弱。對于直徑的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大 3%；有兩mmd100個鍵槽時，應增大 7

32、%。對于直徑的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大mmd1005%7%；有兩個鍵槽時，應增大 10%15%。然后將軸徑圓整為標準直徑，并與相配合零件（如聯軸器、帶輪等）的孔徑相吻合，作為轉軸的最小直徑。再根據定位軸肩和非定位軸肩的高度 h 確定各軸直徑。這個為高速軸，有一個鍵槽，且直徑的軸，所以軸徑按照 5%7%逐mmd100漸增大。所以高速軸的各個軸段按照 6%逐漸增大直徑；L2軸段是軸端，也是高速軸的最小軸徑。根據上述對高速軸的軸徑初算；因此從最小軸段 L2開始依次確定各個軸段的直徑，所以軸段 L2mmd35min的直徑；又因為 L2是用于聯軸器的連接，其長度要根據聯軸器的軸mmd352孔來確定 L

33、2，其中軸孔長度；因為聯軸器選用 HL3,軸孔為 Y 型的聯mmL82軸器，故取。mmL702L3 段將安裝密封氈圈，查/ZQ 460686：氈mmd1 .37%61353圈油封與槽。再按照標準件選擇氈圈的直徑，則此軸段的直徑mmd39。mmd403L4 段安裝軸承， m，查 GB/T 27694：深溝球mmd4 .42%61404軸承。初選用 6209 型滾動球軸承，按照國標選擇標準件軸承，則根據軸承的基本直徑，所以確定此軸段的直徑。mmd45mmd454L5 為齒輪部分，分度圓直徑，齒根高mmd751分15 / 51，所以齒根圓直徑為；齒頂圓直徑mmmhf75. 3325. 125. 1m

34、mdf5 .67為。齒長。所以。mmda81mmL100mmL1265L6 段安裝軸承，所以和 L4 段的直徑是一樣的，則有。mmdd4564其余長度尺寸根據裝配圖來確定其數據。確定低速軸的各段直徑和長度低速軸的草圖： 這個為低速軸，有兩個鍵槽，且直徑的軸，軸徑增大mmd10010%15%。軸徑增大取 12%。L1 段為最小軸段，根據上述對低速軸的軸徑初算。為了增加mmd55min軸的剛度，再根據此段用于聯軸器的聯結。所以查 GB50141985 選用 HL4 彈性柱銷聯軸器，軸孔采用 Y 型；故此段的軸徑取；所以從軸段mmd551開始確定各個軸段的直徑，此段用于聯軸器的聯結。mmd551L2

35、 段比 L1 段的直徑有所增加，所以，此段用mmd5 .60%101552于安裝密封氈圈，查/ZQ 460686：氈圈油封與槽。再按照標準件選擇氈圈的直徑，則此段的軸徑。mmd58mmd602L3 用于安裝軸承，查 GB/T 27694：深溝球mmd66%101603軸承。 初選用 6213 型滾動球軸承，按照國標選擇標準件軸承，則軸承的基本直徑，所以此段的軸徑。mmd65mmd654L4 是軸環，用于固定、定位的作用。通過查 GB/T 27694：深溝球軸承。16 / 51選用 6213 型滾動球軸承，根據軸承的安裝尺寸，所以軸環的直徑為mmda72。mmd724L5 用于安裝齒輪，直徑 d

36、5大于 L6 段的直徑且小于 L4 軸環的直徑，所以L5 段的直徑，為了保證齒輪更好的固定和定位，故此段的軸mmdmm72655徑取。而大齒輪的寬度，為了保證齒輪的固定 L5 必須小mmd685mmb802于 80mm，所以此段的軸徑取。mmL785L6 用于安裝軸承，所以和 L3 段的直徑是一樣的，則有。mmdd4536其余長度尺寸則根據裝配圖來確定其數據。.4 軸的受力計算軸的受力計算高速軸上齒輪的圓周力：NdTFt13.47547528.17822111分高速軸上齒輪的徑向力：NFFtr36.173020tan13.4754tan11低速軸上齒輪的圓周力：NdTFt01.

37、331938425.63722212分低速軸上齒輪的徑向力：NFtFt02.120820tan01.3319tan222.82.8 軸承的選擇軸承的選擇.1 軸承的初選軸承的初選軸承的初選用為 6213 型滾動球軸承和 6209 型滾動球軸承兩種。查 GB/T 27694：深溝球軸承：6213 型滾動球軸承的基本額定動載荷 Cr為 57kN，基本額定靜載荷 Cor為40kN。6209 型滾動球軸承的基本額定動載荷 Cr為 31.5 kN，本額定靜載荷 Cor為20.5kN。17 / 5.2 軸承的額定載荷的計算軸承的額定載荷的計算，其中 P 當量動載荷，fT溫

38、度系數， fP載荷系數，16667hTPLnffPC 壽命系數，n 軸承的工作轉速。表表 2-72-7 溫度系數溫度系數 f fT T工作溫度/C120125150255200225250300fT1.00.950.90.850.80.750.70.6通過查表 2-7 得：fT=1.0表表 2-82-8 載荷系數載荷系數 f fP P載荷性質fP列舉無沖擊或輕微沖擊1.01.2電機、汽輪機、通風機、水泵中等沖擊1.21.8車輛、機床、起重機、冶金設備、燃機強大沖擊1.83.0破碎機、軋鋼機、石油鉆機、振動篩通過查表 2-8 得：fP=1.16209 型滾動球軸承的軸向力：NdTFa13.475

39、47528.1782211分6209 型滾動球軸承徑向力：NFFrt36.173020tan13.4754tan16213 型滾動球軸承的軸向力：NdTFa01.331938425.6372211分6213 型滾動球軸承的徑向力：NFFrt02.120820tan01.3319tan1已知高速軸的轉速 低速軸的轉速min/16.280rn高min/43.76rn低18 / 51根據以上數據計算 6209 型滾動球軸承各參數得：747. 236.173013.4754FF23. 02050013.4754CF查機械設計手冊徑向載荷系數 X 與軸向載荷系數 Y得知 0.23 落在 0.1700.2

40、80 之間，用插值法算得：59. 017. 028. 034. 038. 023. 0eeFF747. 236.173013.4754再通過查機械設計手冊徑向載荷系數 X 與軸向載荷系數 Y，Y 落在 1.051.15 之間，則取56. 01 . 1Y查機械設計手冊軸承預期壽命 Lh 的推薦表軸承預期壽命取hLh6000當量動載荷NYFXF54.619813.47541 . 136.173056. 0P6209 型滾動球軸承的額定載荷：NLnffPChTP63.2624316667600016.2801 . 1154.6198166673 6209 型滾動球軸承的大于計算所需的，故所選用NC3

41、1500NC63.26243的軸承合用。再根據以上數據計算 6213 型滾動球軸承各參數得：75. 202.120801.3319FF083. 04000001.3319CF查機械設計手冊徑向載荷系數 X 與軸向載荷系數 Y得知 0.083 落在 0.0560.084 之間，用插值法算得：797. 0056. 0084. 026. 028. 0083. 0eeFF75. 202.120801.3319再通過查機械設計手冊徑向載荷系數 X 與軸向載荷系數 Y，Y 落在 1.551.71 之間，則取56. 068. 1Y19 / 51查機械設計手冊軸承預期壽命 Lh 的推薦表軸承預期壽命取hLh6

42、000當量動載荷NYFXFP43.625201.331968. 102.120856. 06213 型滾動球軸承的額定載荷： NLnffPChTP66.1715916667600043.761 . 1143.62521666736213 型滾動球軸承的大于計算所需的，故所選用的NC57200NC66.17159軸承合用。 2.92.9 鍵的選擇鍵的選擇為了保證齒輪傳動嚙合良好，要求軸轂對中性好，故選用 A 型普通平鍵連接。高速軸的末端有一鍵槽 C，其作用是用來聯軸器的連接。而低速軸有兩個鍵槽，其中鍵 A 用于固定齒輪，另一個鍵 B 用于聯軸器的連接。在固定齒輪處的鍵 A 的軸段，軸徑。查 GB

43、 1096-mmL785mmd68579，按照國家標準：則選取鍵寬為，鍵高為的普通平鍵。mmb20mmh12普通平鍵的長度（L）系列為：6.8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，35，40，45，50，55，60，70，80，90，100,500所以在軸段處，為了保證軸的剛度，取鍵的長度。mmL785mmL60鍵校核鍵的連接強度：表表 2-92-9 鍵連接材料的許用應力鍵連接材料的許用應力載荷性質許用應力連接方式軸、轂或鍵的材料靜載荷輕載荷沖擊鋼1201501001206090靜連接鑄鐵708050603045p動連接鋼50403020 / 51注：p按鍵、轂或軸中機

44、械性能較的材料選取。對靜連接， p是指許用擠壓應力；對動連接， p是指許用壓強P ；動連接（如滑移齒輪）的相對滑動表面經表面淬火，則p應提高 23 倍；若強度不夠，可采用兩個鍵按 180。 布置，考慮載荷的不均勻性，在強度計算中按 1.5 個鍵計算通過查表 2-9：選用鑄鐵材料 a8070由公式計算得鍵 A 的強度為：adhlTAp09.78)2060(126863725044，所選的鍵 A 的強度足夠. aA8070在聯軸器的連接處的鍵 B 的軸段，軸徑。查 GB mmL1001mmd5511096-79，按照國家標準：則選取鍵寬為，鍵高為的普通平mmb16mmh10鍵。通過對普通平鍵的長度

45、（L）系列值的選取的，所以在軸段處，mmL1001為了保證軸的剛度，取鍵的長度。mmL80鍵由公式計算得鍵 B 的強度為：63.621690105563725044dhlTPB，所選的鍵 B 的強度足夠。 aB8070在高速軸的鍵槽 C 是用于聯軸器的連接，此軸段長度為，直徑mmL702高為。查 GB 1096-79，按照國家標準：則選取鍵寬為，鍵mmD352高mmb10高為的普通平鍵。通過對普通平鍵的長度（L）系列值的選取的，所以mmh8在鍵槽 C 處的軸段長度為，為了保證軸的剛度，取鍵的長度mmL702高。mmL55鍵由公式計算得鍵 B 的強度為：60.56105583517827844d

46、hlTPC，所選的鍵 C 的強度足夠。 aC807021 / 513.03.0 減速器的上下箱體的設計減速器的上下箱體的設計.1 減速器的箱體結構以與其作用減速器的箱體結構以與其作用減速器的箱體結構根據裝配圖進行說明。箱體采用中等強度的灰鑄鐵鑄成。為了便于減速器中的零件安裝和拆卸，箱體一般做成剖分式結構，其中剖分面應與齒輪軸線重合。箱座和箱蓋用圓錐定位銷定位，并用螺栓連接固緊。箱座上的加強筋用以增加支承剛性。箱體兩端用軸承蓋封閉，外伸軸處的軸承蓋為透蓋，有通孔，采用間隙密封。為了加強密封效果，通常在裝配前于箱體的剖分面上涂以水玻璃或密封膠。為了便于吊運，在箱體上設置有起吊裝置，

47、箱蓋上的起吊掛鉤用于提升整個減速器。打開觀察孔蓋板，通過觀察孔可以檢查齒輪嚙合情況與向箱注油，平時用于觀察齒輪嚙合情況。箱座下部設有放油孔，換油時，排放污油和清洗劑，平時用螺塞堵住。為了便于檢查箱油面高低，箱座上還設有游標。減速器工作時由于箱溫度升高，空氣膨脹，壓力增大，為使箱受熱膨脹的空氣能自動排出，以保持箱壓力平衡，不致使潤滑油沿剖分面等處滲漏，因此在箱蓋上的觀察孔蓋上裝有通氣器。.2 減速器箱體的主要結構尺寸減速器箱體的主要結構尺寸一級圓柱直齒減速器的主要結構尺寸如下：a 為減速器兩齒輪的中心距。箱座壁厚 為 經計算： 取 9mmmma81025. 0箱蓋壁厚 1為1 取

48、 9mmmma8102. 0箱蓋凸緣厚度115 . 1bmmb5 .131箱座凸緣厚度5 . 1bmmb5 .13箱座底凸緣厚度5 . 22bmmb5 .222地腳螺釘直徑，故mmadf262.2012036. 0mmdf20地腳螺釘數目 n：當時，；當時，；當250a4n500250a6n時，；所根據計算中心距，則地腳螺釘數目 n=4500a8n250a軸承旁連接螺栓直徑，選用 M16 的螺栓mmddf1575. 0122 / 51箱蓋與箱座連接螺栓直徑，選用 M12 的螺栓mmddf126 . 02檢查孔螺釘直徑，選用 M8 的螺栓mmddf84 . 04定位銷直徑。mmdd6 . 98

49、. 02齒輪頂圓與箱壁間的距離2 . 11mm181齒輪端面與箱壁間的距離2mm18.3 減速器箱體上的附件減速器箱體上的附件結構和作用結構和作用窺視孔和窺視孔蓋窺視孔用于檢查傳動件的嚙合情況、潤滑狀態、接觸斑點與齒側間隙等，還可以用于注入潤滑油。窺視孔應開在便于觀察傳動嚙合區的位置，尺寸大小以便于觀察為宜。放油螺塞放油孔應設在箱座底面的最低處，常將箱體的底面設計成向放油孔方向傾斜 11.5，并在其附近做出一小凹坑，以便攻絲與油污的匯集和排放。油標油標用來指示油面高度，應設置在便于檢查與油面較穩定之處。一般多采用帶有螺紋的桿式油標。采用桿式油標時，應使箱座油標座孔的傾斜位置便

50、于加工和使用，油標安置的部位不能太低，以防油進入油標座孔而溢出。油標上的油面刻度線應按傳動的浸油深度確定。為避免因油的攪動而影響檢查效果，可在標尺外裝隔套。通氣器減速器運轉時，箱體溫度升高、氣壓增大，對減速器的密封極為不利。因此多在箱蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使箱體的熱脹氣體自由逸出，以保證箱體外壓力均衡，提高箱體有縫隙處的密封性能。簡易的通氣器常用帶孔螺釘制成，但通氣孔不能直通頂端，以免灰塵進入，這種通氣器用于比較清潔的場合。較完善的通氣器部做成各種曲路，并有金屬網，以減少灰塵隨空氣吸入箱體。定位銷23 / 51為了保證剖分式箱體軸承座孔在加工與裝配精度，在箱體連接凸緣的長度方向兩端各設

51、一個圓錐定位銷。兩銷間的距離盡量遠些，以提高定位精度。定位銷的直徑一般取，d2為箱體連接螺栓的直徑，其長度28 . 07 . 0dd 應大于箱蓋和箱座連接凸緣的總厚度，以便于拆裝。吊鉤為了拆卸與搬運減速器，應在箱座上鑄出吊鉤。3 3 關于對關于對 SolidworksSolidworks 的介紹的介紹隨著科技的不斷進步，人們的生活水平不斷的提高。各種電子產品、機械產品、生活產品的使用周期不斷的縮短，給產品的更新換代提出了很大的挑戰。同時對產品的設計的效率提出了挑戰。為了提高設計效率，首先從產品設計的輔助工具去考慮。特別是計算機輔助設計軟件。這其中有Solidworks、UG、ProE、Auto

52、 CAD 等軟件。在這里我重點介紹 Solidworks 軟件的一些主要功能。從電腦開始菜單啟動 Solidworks 軟件，在菜單欄單擊 按鈕，彈出一個如下圖所示的對話框：圖圖 3-13-1 菜單欄菜單欄選擇“零件”后，單擊“確定”便進入了零件三維實體的編輯界面。在SolidWorks 窗口頂部分別是 Solidworks 軟件的菜單欄和工具欄；左邊的是 FeatureManager 設計樹；窗口左邊的是任務窗格；窗口底部是狀態欄。24 / 51其中工具欄是重點介紹的對象，分別對工具欄中的草圖工具欄、視圖工具欄、插件工具欄、特征工具欄、裝配工具欄作詳細介紹。其中，草圖工具欄如上圖所示。在工具

53、欄中的按鈕的作用用于建立草圖；此按鈕為智能尺寸按鈕，用于標注草圖中輪廓曲線的尺寸大小；上面的功能鍵分別用于在草圖中繪制直線、矩形、圓、圓弧、曲線、橢圓、繪制圓角、多邊形、點等二維輪廓曲線；此按鈕的功能可以在面、邊線以與草圖實體上繪制字體；用于剪裁實體或延伸實體；用于將模型上所選邊線或草圖實體轉換草圖實體；為等距功能鍵；為鏡像功能鍵；為線性草圖陣列和圓周草圖陣列功能鍵；此工具欄為視圖工具欄，工具欄的的各項功能分別是正視、前視、后視、左視、右視、上視、下視、等軸測、上下二等軸測、左右二等軸測、視圖定向。此工具欄為插件工具欄，分別用于各項插件的安裝與卸載。它們分別是 3D Instsn Websit

54、e 插件、CosmosMotion 插件、COSMOSWorks Designe 插件、Design Checker 插件、eDrawings 插件、FeatureWorks 插件、PhotoWork 插件、Solidworks Routing 插件、ScanTo3D 插件、Solidworks Toolbox 插件、Solidworks Utilities 插件。此工具欄為特征工具欄，它們分別為拉伸凸臺/基體、拉伸切除、倒圓角和倒角、筋板創建、抽殼、拔模、異型孔向導、各種列陣和鏡像、參考幾何體、曲線指令、Intant3D。此為裝配工具欄，它們分別是插入零件、配合、零部件的陣列、智能扣件、移動

55、、顯示隱藏的零部件、裝配體特征、參考幾何體、新建運動算例、爆炸視圖、爆炸直線草圖、干涉檢查、孔對齊、AssemblyXpert。25 / 514 4 關于關于 SolidworksSolidworks 對減速器各個零件的三維造型對減速器各個零件的三維造型4.14.1 齒輪的三維造型齒輪的三維造型從電腦開始菜單啟動 Solidworks 軟件，在主窗口下單擊菜單“文件新建”命令，彈出如圖 3-1 所示的“新建”對話框。選用“零件”模板，按“確定”后進入編輯界面。首先對減速器的齒輪進行三維實體造型。齒輪的三維實體造型可以通過插件來完成。所以在進入編輯界面后，首先要對工具欄中的“Toolbox”插件

56、進行安裝。然后單擊任務窗格中的按鈕，再單擊按鈕。此時出現很多其它國家標準。則選用國際標準中的，最后單擊按鈕。出現一系列的齒輪供我們選擇。將鼠標移動到“正齒輪”選項上右擊后選擇“生成零件”的選項。此時圖形區域出現如圖 4-1-1 所示的齒輪。.圖圖 4-1-14-1-1 第第 1 1 步圖步圖 4-1-24-1-2 第第 2 2 步圖步圖 4-1-34-1-3 第第 3 3 步步圖圖 4-1-44-1-4 第第 4 4 步步 圖圖 4-1-54-1-5 第第 5 5 步步 圖圖 4-1-64-1-6 第第 6 6 步步再在圖形區域的左邊的 PropertyManager 中輸入所需齒輪的參數，例

57、如：模數為 3，齒數為 128，壓力角為 20 度，面寬為 80mm，轂樣式選擇類型 A，標準軸徑為 70mm，鍵槽為矩形等數據后單擊“確定” ，所得齒輪的三維實體如圖4-1-2 所示。然后再以齒輪的側面為基準面建立草圖，在此基準面上分別繪制直徑為 352.5mm 和直徑為 108.8mm 的同心圓，如圖 4-1-3 所示。再在工具欄中單擊按鈕進行拉伸切除，且拉伸切除的厚度為 30mm，如圖 4-1-4 所示。以同樣26 / 51的方法對齒輪的另一側面做同樣的處理。處理后的齒輪兩側如圖 4-1-5 所示。繼續再以齒輪的任意一側為基準面建立草圖，在基準面上繪制半徑為 115.32mm的圓，圖圖

58、4-1-74-1-7 第第 7 7 步步 圖圖 4-1-84-1-8 第第 8 8 步步 圖圖 4-1-94-1-9 第第 9 9 步步 圖圖 4-1-104-1-10 第第 1010 步步 圖圖 4-1-114-1-11 第第 1111 步步 如圖 4-1-6 所示。并以此為基圓，在圓上任意一點繪制直徑為 30mm 的圓，如圖4-1-7 所示。再單擊工具欄中按鈕，對直徑為 30mm 的圓進行圓周草圖陣列，然后修改 PropertyManager 中的參數，將陣列的份數設為 6，角度為 360 度等，再選擇要陣列的圓。單擊“確定”得到如圖 4-1-8 所示的二維曲線。再將草圖中半徑為 115.

59、32mm 基圓刪除。單擊按鈕，對齒輪進行完全貫穿的拉伸切除。得到如圖 4-1-9 所示的三維實體齒輪。最后再單擊按鈕，對齒輪的每個直角邊進行倒角。將 PropertyManager 中倒角參數設為 2mm，再選擇要進行倒角的所有邊線，如圖 4-1-10 所示。最終得到如圖 4-1-11 所示的三維實體齒輪。4.24.2 齒輪軸的三維造型齒輪軸的三維造型在完成對齒輪的三維實體造型后，直接在主窗口下單擊菜單“文件新建”命令，彈出如圖 3-1 所示的“新建”對話框。選用“零件”模板，按“確定”后重新進入一個新的編輯界面。為了便于齒輪軸的三維造型，我首先進行齒輪部分的三維造型。再進行其它軸段的三維造型

60、。27 / 51單擊按鈕，以前視基準面為基準創建草圖，在草圖中繪制直徑為 81mm 的圓，如圖 4-2-1 所示。再單擊按鈕對圓進行拉伸，拉伸距離為 100mm，如圖 4-2-2所示。然后再對拉伸的實體進行進行倒角處理，單擊按鈕，在PropertyManager 中將倒角的距離參數設為 6.75mm。所得到的實體圖形如圖 4-2-3 所示。再以拉伸實體的任意一側為基準面創建草圖。并在此基準面上繪制出如圖 4-2-4 所示的輪齒輪廓線。然后單擊按鈕，對實體進行拉伸切除處理。通過拉伸切除后的齒輪的三維實體如圖 4-2-5 所示。圖圖 4-2-14-2-1 第第 1 1 步步 圖圖 4-2-24-2