1、目錄一設計任務書1二傳動方案的擬定及說明2三計算傳動裝置的運動和動力參數2四傳動件的設計計算3五軸的設計計算11六滾動軸承的選擇20七箱體內鍵聯接的選擇20八連軸器的選擇22九箱體的結構設計22十、減速器附件的選擇24十一、潤滑與密封24十二、建立二級圓柱齒輪減速器模型25十三、建立減速箱模型38十四、繪制零件工程圖40十五、減速箱運動仿真分析41十六、MAGIC處理44十七、SPS450 激光快速成型機進行激光快速成型45十八、設計總結46十九、參考文獻46一、設計任務書題目：用于帶式運輸機傳動裝置中的展開式二級圓柱齒輪減速器原始數據：輸送帶的牽引力F（kN）：2.1輸送帶滾筒的直徑D（mm

2、）：450輸送帶速度V（m/s）：1.4帶速允許偏差（）：±5使用年限（年）：10工作制度（班/日）：2二、傳動方案的擬定及說明：由題目所知傳動機構類型為：展開式二級圓柱齒輪減速器。三 計算傳動裝置的運動和動力參數：1.計算總傳動比：由于，故總傳動比：2.合理分配各級傳動比：為了使兩個大齒輪具有相近的浸油深度，應試兩級的大齒輪具有相近的直徑 3.分配傳動比：因為取，此時速度偏差為 ，所以可行。4.各軸轉速、輸入功率、輸入轉矩：項 目電動機軸高速軸I中間軸II低速軸III滾筒軸IV轉速（r/min759.459.4功率（kW）43.963.803.653.50

3、轉矩（N·m）26.526.3141.4586.8562.7傳動比115.614.321效率10.990.960.960.94四傳動件的設計計算I-II軸高速傳動嚙合的兩直齒輪（傳動比5.61）：1 選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。2 精度等級選用8級精度；3 試選小齒輪齒數，大齒輪齒數的；1)按齒面接觸強度設計：因為低速級的載荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數據進行計算即 確定公式內的各計算數值：（1） 試選 ；（2） 由圖1030選取區域系數；（3） 由表107選取尺寬系數；（4

4、） 由表106查得材料的彈性影響系數；（5） 由圖1021d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；（6） 由式1013計算應力循環次數： 由圖1019查得接觸疲勞壽命系數；（7） 計算接觸疲勞許用應力： 取失效概率為1，安全系數，由式（1012）得 2） 計算過程：（1） 試算小齒輪分度圓直徑：=2.32=41.36mm（2） 計算圓周速度：（3） 計算齒寬、模數及齒高等參數：齒寬模數m=2.18齒高齒寬與齒比為（4） 計算載荷系數K： 已知載荷平穩，所以取=1；根據v=2.93m/s,8級精度，由圖108查得動載系數；對于直齒輪 ；由表10-4 插值法查的8級精度

5、、小齒輪相對支撐非對稱布置時，由,查圖10-13得，故： （5） 分度圓直徑，由式（1010a）（6） 計算模數mm=2.37mm1 按齒根彎曲強度設計：由式(1017) m確定計算參數：1) 由圖10-20c查的小齒輪的彎曲疲勞強度極限;大齒輪的彎曲疲勞強度極限2) 取彎曲疲勞壽命系數 3) 計算彎曲疲勞許用應力 取安全系數 ，由式10-12 得： = = = =4) 查取齒型系數和應力校正系數由表10 得 ；5) 計算大、小齒輪的并加以比較= 大齒輪的數值大。6) 計算載荷系數7) 設計計算=1.54 最終結果：=1.542.標準模數選擇：由彎曲強度算得的模數優先采用第一系列并就近圓整為標

6、準值，按接觸疲勞強度算的的分度圓直徑的1)小齒輪齒數 ，取2大齒輪齒數 ， 取=1295.幾何尺寸計算：1) 計算中心距：a=152mm2) 計算大、小齒輪的分度圓直徑：，計算齒輪寬度： 小齒輪齒寬相對大一點因此 ，3) 結構設計：以大齒輪為例，因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜。其他有關尺寸參看大齒輪零件圖。 II-III軸低速傳動嚙合的兩直齒輪（傳動比4.32）：1. 選精度等級、材料及齒數(與上面兩對齒輪相同)：1） 材料及熱處理：選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40

7、HBS。2） 精度等級選用8級精度；3） 試選小齒輪齒數，大齒輪齒數的；2. 按齒面接觸強度設計：因低速級的載荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數據進行計算按式（109）試算，即 4） 確定公式內的各計算數值（1） 試選 ；（2） 由圖1030選取區域系數ZH2.5；（3） 由表107選取尺寬系數；（4） 表106查得材料的彈性影響系數ZE189.8Mpa（5） 由圖1021d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；（6） 由式1013計算應力循環次數： 由圖1019查得接觸疲勞壽命系數；（7）計算接觸疲勞許用應力： 取失效概率為1，安全系數，由式（1012）得：

8、 5） 計算過程：（1） 試算小齒輪分度（2） 圓直徑=2.32=73.54mm（3） 計算圓周速度（4） 計算齒寬b及模數mm=3.06齒高齒寬與齒高比（4）計算載荷系數K 已知載荷平穩，所以取=1；根據v=0.99m/s,8級精度，由圖108查得動載系數；由于直齒輪 ；由表10-4 插值法查的8級精度、小齒輪相對支撐非對稱布置時，；由b/h=8.44，查圖10-13得； （5） 按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑，由式（1010a）得 （6） 計算模數m m=3.25mm3. 按齒根彎曲強度設計：由式(1017) m1） 確定計算參數（1） 由圖10-20c查的小齒輪的彎曲疲勞強度極限;

9、大齒輪的彎曲疲勞強度極限（2） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數 （3）計算彎曲疲勞許用應力 取，由式10-12 得 = =310.7Mpa = =247MPa（4）查取齒型系數和應力校正系數由表105 查得；由表105查得；（5）計算大、小齒輪的并加以比較= 大齒輪的數值大。（6）計算載荷系數2) 設計計算m=2.29 最終結果：m=2.294. 標準模數的選擇：可取由彎曲強度算得的模數2.29優先采用第一系列并就近圓整為標準值m=2.5mm，按接觸疲勞強度算的的分度圓直徑的小齒輪齒數，取 大齒輪齒數5. 幾何尺寸計算： 1）計算中心距：a=206mm2) 計算大、小齒輪的分度圓直徑,計算齒

10、輪寬度： ,小齒輪齒寬相對大一點因此，3) 結構設計：以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜。其他有關尺寸參看大齒輪零件圖。五、軸的結構設計和強度校核：第一部分 結構設計1. 初選軸的最小直徑：選取軸的材料為45號鋼，熱處理為調質。取Ao=112，=3040MPa1軸 15.69mm，考慮到聯軸器、鍵槽的影響，取2軸 27.50mm，取3軸 44.20mm， 取2. 初選軸承：1軸高速軸選軸承為7206C2軸中間軸選軸承為7208C3軸低速軸選軸承為7211C（一）高速軸的結構設計： 1）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度：a) 聯軸器一端連

11、接電動機，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動機外伸軸直徑尺寸的限制，選為20mm。b) 考慮到聯軸器的軸向定位可靠，定位軸肩高度應達2.5mm，所以該段直徑選為25。c) 該段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有2mm的圓角，則軸承選用7206C型，即該段直徑定為30mm。d) 該段軸為齒輪，考慮到軸肩要有2mm的圓角，經標準化，定為40mm。e) 為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度應達5mm，所以該段直徑選為46mm。f) 軸肩固定軸承，直徑為40mm。g) 該段軸要安裝軸承，直徑定為30mm。 2)各段長度的確定：各段長度的確定從左到右分述如下：h) 該段軸連接聯軸器，半聯軸器與軸配合的轂

12、孔長度為38mm，該段長度定為34mm。i) 該段取32mm。j) 該段安裝軸承，參照工作要求長度至少16mm，考慮間隙取該段為22mm。k) 該段綜合考慮齒輪與箱體內壁的距離、軸承與箱體內壁距離（采用油潤滑），還有二級齒輪的寬度，定該段長度為90mm。 l) 該段考慮齒輪的寬度，根據齒輪校核，選定該段50mm。m) 該段軸肩選定長度4mm。n) 該段與c段相同取22mm。o) 軸右端面與端蓋的距離為10mm。（二） 中間軸的結構設計：1) 擬定軸上零件的裝配方案軸的各段直徑：a) I段軸用于安裝軸承7208，故取直徑為40mm。b) II段該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2mm的圓角，經強度

13、計算，直徑定為46mm。c) III段為軸肩，相比較比II段取直徑為58mm。d) IV段安裝大齒輪直徑與II段相同，直徑為46mm。e) V段安裝軸承，與I段相同直徑為40mm2) 根據軸向定位的要求確定軸的各段長度：a) I段軸承安裝軸承和擋油環，軸承7208C寬度B=18，該段長度選為28mm。b) II段軸考慮到齒輪齒寬的影響，所以長度為80mm。c) III段為定位軸肩，長度略小8mm。d) IV段用于安裝大齒輪，考慮齒寬長度為44mm。e) V段用于安裝軸承與擋油環，長度與I相同，為28mm。 （三）低速軸的結構設計：1) 擬定軸上零件的裝配方案軸的各段直徑a) I段軸用于安裝軸承

14、7211C，故取直徑為55mm。b) II段該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2.5mm的圓角，經強度計算，直徑定為60mm。c) III段為定位軸肩，取72mm。d) IV段安裝大齒輪直徑與II段相同，直徑為60mm。e) V段安裝軸承，與I段相同直徑為55mm。f) VI段直徑53mmg) VII段直徑與彈性注銷選擇有關，取LX3，直徑為46mm。2) 根據軸向定位的要求確定軸的各段長度a) I段軸承安裝軸承和擋油環，7211C寬度B=21，該段長度選為30mm。b) II段軸考慮到齒輪齒寬的影響，所以長度為76mm。c) III段為定位軸肩，長度略小8mm。d) IV段用于安裝大齒輪，考慮

15、齒寬長度為50mm。e) V段用于安裝軸承與擋油環，長度與I相同，為28mm。f) VI長度為32mm。g) VII長度與聯軸器有關，取56mm。 第二部分 強度校核I高速軸：對于角接觸球軸承7206C從手冊中可以查得a=14.2mm校核該軸和軸承：=82.8mm =120.0mm =30.8mm軸的最小直徑：，軸的抗彎截面系數：作用在齒輪上的力：按彎扭合成應力校核軸的強度：總彎矩：扭矩：45鋼的強度極限為，又由于軸受的為脈動循環載荷，所以。所以該軸是安全的，滿足使用要求。II中間軸：對于角接觸球軸承7208C從手冊中可以查得a=17mm校核該軸和軸承：=53mm =70mm =35mm軸的最

16、小直徑，軸的抗彎截面系數：作用在2、3齒輪上的圓周力： 徑向力：求垂直面的支反力：計算垂直彎矩：求水平面的支承力：計算、繪制水平面彎矩圖：求合成彎矩圖，按最不利情況考慮：求危險截面當量彎矩：從圖可見，m-m,n-n處截面最危險，其當量彎矩為：（取折合系數）計算危險截面處軸的直徑： m-m截面: n-n截面: 所以該軸是安全的，滿足使用要求。III低速軸對于角接觸球軸承7211C從手冊中可以查得a=20.9mm校核該軸和軸承：=49mm ， =107mm 軸的最小直徑：，軸的抗彎截面系數：作用在齒輪上的力：按彎扭合成應力校核軸的強度：總彎矩矩：扭矩：45鋼的強度極限為，又由于軸受的為脈動循環載荷

17、，所以。所以該軸是安全的，滿足使用要求。六、滾動軸承的選擇：I高速軸：軸承7206C， II中間軸：軸承7208C III低速軸：軸承72011C 七、箱體內鍵聯接的選擇：代號直徑（mm）工作長度（mm）工作高度（mm）轉矩（N·m）極限應力（MPa）高速軸無鍵安裝中間軸14×9×36（圓頭）46224.5141.46214×9×70 (圓頭)46564.5141.424.4低速軸18×11×70（圓頭）60525.5586.868.4由于鍵采用靜聯接，材料鋼，沖擊輕微，所以許用擠壓應力為，所以上述鍵皆安全。八、聯軸器的選擇

18、：1. 高速軸用聯軸器的設計：考慮選用剛性凸緣聯軸器GYS2（GB5843-2003），其主要參數如下：材料HT200公稱轉矩軸孔直徑，軸孔長，裝配尺寸半聯軸器厚2. 連接鏈輪聯軸器的設計計算：選用彈性銷柱聯軸器LX3（GB5014-2003），其主要參數如下：材料HT200公稱轉矩軸孔直徑 軸孔長， 半聯軸器厚九、箱體的結構設計：名 稱符號尺寸確定箱座凸緣厚度1.5 15mm箱蓋凸緣厚度1.5 12.75mm箱座底凸緣厚度2.5 25mm軸承旁連接螺栓直徑0.75 M16箱蓋與箱座連接螺栓直徑0.50.6 M12連接螺栓的間距150200 160mm軸承蓋螺釘直徑0.40.5 M10視孔蓋螺

19、釘直徑0.30.4 M8定位銷直徑0.70.8 9mm、至外箱壁距離查表5-3 26 22 18mm、至凸緣邊緣距離查表5-3 24 16mm軸承旁凸臺半徑 24 16mm凸臺高度圖7-2 >50mm外箱壁至軸承座端面距離+(58)mm 大齒輪頂圓與內箱壁距離>= 15mm齒輪端面與內箱壁距離>= 1220mm箱蓋肋厚0.85 7.5mm箱蓋肋厚0.85 8.5mm軸承蓋外徑圖6-27 =+2.5mm軸承旁連接螺栓距離圖 7-2 凸臺外徑十、減速器附件的選擇：1. 通氣器：選通氣器（一次過濾），采用M18×1.5。2. 油面指示器：選用游標尺M16。3. 起吊裝置：

20、采用箱蓋吊耳、箱座吊耳。4. 放油螺塞：選用外六角油塞及墊片M16×1.5。十一、潤滑與密封：1. 齒輪的潤滑：采用浸油潤滑，II級大齒輪浸油高度約為0.7個齒高但不少于10mm，該大齒輪齒高=2.5<10mm，所以II級大齒輪浸油高度取=11mm。III級大齒輪浸油高度大于一個齒高小于1/6半徑（3.12556.7mm），由于III級大齒輪和二級大齒輪的半徑差為39mm。所以大齒輪的浸油深度選為=50mm。大齒輪齒頂圓到油池低面的距離為3050mm，所以選取的油池深度為80mm2. 滾動軸承的潤滑：采用脂潤滑，并在箱體軸承座箱內一側裝設甩油環。3. 潤滑油的選擇：齒輪選用L-

21、AN15潤滑油。軸承潤滑脂選用通用鋰基潤滑脂ZL14. 密封方法的選?。哼x用凸緣式端蓋易于調整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉軸唇型密封圈實現密封。十二、建立二級圓柱齒輪減速器模型12.1齒輪建模過程1、 調用執行文件，輸入參數2、 建立三維圖，選“有鍵槽”3、選擇平面創建草圖、切除拉伸4、通過鏡像特征鏡像第4步的特征5、在平面上挖孔、圓形陣列6、完成齒輪建模 12.2其他齒輪建模過程其他齒輪的建模過程跟上述過程很相像，這里就不在說明 12.3軸類零件建模過程1、建立如下草圖2、選左下圖所示平面為基準面，畫好草圖后拉伸 3、最后合成軸4、創建基準面，創建鍵槽。5、求和：將各個體合成一體6、 特征操作：

22、倒角、邊倒圓，建模完成。12.4其他兩根軸建模過程過程跟上面的輸出軸過程差不多。可用旋轉畫軸。 12.5軸承端蓋建模過程1、 完成草圖，旋轉草圖形成體1、 創建基準點, 創建孔2、 倒斜角，邊倒圓后，端蓋建模完成。12.6其他端蓋建模過程1、其他的端蓋的建模過程跟上面沒有多大的差別，故這里就不再對其進行說明了。共有3種，分別如下圖 12.7箱體建模過程1、運用基本體素，創建長方體2、選好基準面，創建草圖3、 完成草圖并拉伸, 創建殼單元4、 畫草圖并拉伸6、求和實體，添加邊倒圓7、選好基準面，創建草圖，然后拉伸8、創建凸臺9、鏡像特征10、對圓凸臺進行拔模11、創建一些基準點和基準平面12、創

23、建肋板，進行矩形陣列13、肋板尺寸不對，通過替換面修正14、 創建沉頭孔，然后鏡像15、添加螺紋，完成箱體建模12.8箱蓋建模過程箱蓋的建模過程跟箱體相似12.9套筒建模12.10軸承建模過程 12.11鍵的建模12.12螺釘、螺栓、螺帽、墊片的調用12.13窺視盤、油塞、游標十三 建立減速箱模型13.1低速軸裝配過程1、加入低速軸構件，選擇“原點”定位2、裝鍵3、裝齒輪4、裝套筒, 裝軸承13.2其他軸的裝配其過程跟上面的低速軸一樣：先是鍵，然后是齒輪，再然后是套筒，最后是軸承13.3箱體的裝配13.4箱蓋的裝配13.5減速箱總裝配 5、裝上各軸的端蓋，可通過鏡像裝配6、裝上高速軸的螺釘：先

24、裝一個，再陣列裝配，最后鏡像裝配7、裝配螺栓、墊圈、螺母，先裝好一組，再陣列裝配，最后鏡像裝配，裝配完成十四 繪制零件工程圖14.1低速軸工程圖繪制過程14.2低速大齒輪零件工程圖軸承應力分布圖十五 減速箱運動分析15.1進入運動仿真模塊打開減速器的裝配模型文件，單擊“開始”，選取“運動仿真”命令，系統進入運動仿真狀態。15.2定義連桿1、定義箱體為固定連桿L0013、定義高、中、低速軸及其上的零部件為連桿L002-L00415.3定義運動副1、定義高速軸旋轉副J0022、定義中、低軸為旋轉副J003、J0043、添加齒輪副j005、j00615.4創建算法和求解 15.5運動仿真及動畫生成1

25、5.6生成圖像十六、magic處理此部分主要對齒輪、軸等零件進行加工前處理，操作步驟：（1）創建新設備由于實驗室沒有magics當前設置設備，所以要先創建一個新的設備sps450。使用按鈕new machine，創建一個新的設備。該設備默認與開始的設備有同樣的屬性和參數，根據向導完成下列參數的設定：設定一些設備的綜合屬性制定生產平臺尺寸支撐屬性根據用戶意愿設定與切片機屬性相同的應用布局處理屬性制定生產時間計算參數成本預算參數（2）將設備指定為默認設備 在設備列表中選莪該設備，并按默認（default）按鈕將其設為默認設備。（3）文本轉化將需要進行處理的零件轉化為.Stl格式，并另為在相應的文件下。（4）對零件進行magics處理Step1 、load加載零件 Step2、platform顯示操作平臺Step3、fix wizardfull analysis檢查是否存在干涉現象 Step4、translat translate to default position將零件放置在平臺合適的位置上（如果擺放位置不合適可以點擊pick and place parts鍵將零件進行手工移動）Step5、geneate support選擇支撐，期間可對