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基于solidworks二級減速器畢業設計.doc

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?工程學院2013屆本科畢業論文(設 計)論文(設計)題目 基于SolidWorks二級減速器的設計及其運動仿真學生:想所在系別:機械工程系所學專業:機械設計制造及其自動化導師:大明完成時間:2013年6月2日基于SolidWorks的二級減速器三維造型設計摘 要減速器是一種重要的動力傳遞裝置,但其部結構復雜,不易準確表達。三維造型設計將減速器的關鍵部件很清晰地展現出來。本設計以SolidWorks軟件為主,并結合AutoCAD、CAXA電子圖板等二維繪圖軟件,設計了一個二級圓柱齒輪減速器,實現了減速器的三維模型,以及由此生成二維工程圖的設計思想。通過SolidWorks軟件特有的三維設計功能,檢查、優化設計方案,實現了減速器的運動仿真,完成了減速器在計算機中的模擬設計。關鍵詞:減速器,結構設計,三維造型,運動仿真Abstract  Mechanized production, the gear unit is an important power transmission device but its internal structure is complicated, difficult to accurately express. Three-dimensional design of the key components of the reducer is clearly demonstrated. The design SolidWorks software-based design, combined with AutoCAD, CAXA electronic drawing board, and two-dimensional drawing software, designed a two-stage cylindrical gear reducer, reducer three-dimensional model, and thereby generate a two-dimensional engineering drawings thought. SolidWorks software unique three-dimensional design features, check, optimize, design, motion simulation of the reducer, reducer completed in the computer simulation design. .Key words: reducer, design of structures, three-dimensional modeling, kinematics simulation目 錄1 緒 論 11.1 三維造型軟件概述 11.1.1 AutoCAD介紹 11.1.2 CAD技術的發展方向 11.1.3 SolidWorks介紹 12 二級直齒圓柱齒輪減速器總體方案設計 12.1 確定減速器的工作條件 12.2 傳動裝置的總體設計 22.3 選擇電機 22.3.1 電機功率計算 22.3.2 電機轉速和型號確定 32.4 分配傳動比 32.5 傳動裝置運動和動力參數的計算 32.5.1 計算各軸轉速 32.5.2計算各軸輸入功率 42.5.3 計算各軸輸入轉矩 43 V帶的設計 44 齒輪的設計 64.1 高速級齒輪的設計 64.2 低速級齒輪的設計 85 軸的設計 95.1 高速軸的設計 95.1.1 確定各軸段直徑和長度 95.1.2 校核高速軸和軸承 105.1.3 軸承壽命校核 125.1.4 鍵的設計與校核 125.2 中間軸的設計 125.2.1 確定各軸段直徑和長度 125.2.2 校核高速軸和軸承 135.2.3 軸承壽命校核 155.2.4 鍵的設計與校核 155.3 從動軸設計 155.3.1 確定各軸段直徑 155.3.2 確定各軸段長度 165.3.3 校核高速軸和軸承 165.3.4 軸承壽命校核 185.3.5 鍵的設計與校核 186 選擇聯軸器 197 減速器箱體結構設計 198 確定潤滑方式 229 減速器零件的三維建模 229.1 齒輪三維模型 229.2 軸的三維模型 239.3 箱體的三維模型 249.4 其他零件三維模型成型 259.4.1 軸承的三維模型成型 259.4.2 軸承蓋、油標、通氣塞的三維模型 2510 減速器的運動模擬仿真 26總 結 27致 28參 考 文 獻 291 緒 論1.1 三維造型軟件概述1.1.1 AutoCAD介紹AutoCAD是由美國Autodesk公司開發的通用計算機輔助設計軟件,是當今設計領域廣泛使用的繪圖工具之一。隨著計算機技術的發展和用戶的設計需要,軟件性能不斷完善,AutoCAD由原來的側重于二維繪圖技術為主,發展到二維繪圖、三維繪圖,以及三位參數化造型,渲染顯示,數據庫管理和Internet通信等為一體的通用計算機輔助設計軟件包。1.1.2 CAD技術的發展方向CAD的概念和涵是隨著計算機、網絡、信息、人工智能等技術或理論的進步而不斷發展的。CAD技術是以計算機、外圍設備及其系統軟件為基礎,包括二維繪圖設計、三維幾何造型設計、優化設計、仿真模擬及產品數據管理等容,逐漸向標準化、智能化、可視化、集成化、網絡化方向發展。1.1.3 SolidWorks 介紹SolidWorks 是三維機械設計軟件市場中的主流軟件,是終端工程應用的通用CAD平臺。SolidWorks 已經成功地應用于機械設計、機械制造、電子廠品開發。模具設計、汽車工業和產品外觀設計等方面。學習使用SolidWorks造型軟件具有很強的行業競爭力。對公司,對個人,對整個社會都將帶來巨大的作用。2 二級直齒圓柱齒輪減速器總體方案設計2.1 確定減速器的工作條件 二級直齒圓柱齒輪減速器1)要求:擬定傳動關系由電動機、V帶、減速器、聯軸器、工作機構成。2)工作條件:雙班工作,有輕微振動,小批量生產,單向傳動,使用5年,運輸帶允許誤差5%。3)已知條件:運輸帶卷筒轉速,減速箱輸出軸功率馬力。2.2 傳動裝置的總體設計1)組成:傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。2)特點:齒輪相對于軸承不對稱分布,故沿軸向載荷分布不均勻,要求軸有較大的剛度。3)確定傳動方案:考慮到電機轉速高,傳動功率大,將V帶設置在高速級。 其傳動方案如圖2-1:圖2-1 傳動裝置總體設計圖2.3 選擇電機2.3.1 電機功率計算查《機械設計基礎課程設計指導書》第6頁表2-3可得:-帶傳動效率:0.96。省略部分。查機械課程設計指導書表4342218,至凸緣邊緣距離查機械課程設計指導書表42816外機壁至軸承座端面距離=++(8~12)50大齒輪頂圓與機壁距離>1.215齒輪端面與機壁距離>10機蓋,機座肋厚軸承端蓋外徑+(5~5.5) 120(1軸) 125(2軸) 150(3軸)軸承旁聯結螺栓距離 120(1軸) 125(2軸) 150(3軸)8 確定潤滑方式對于二級圓柱齒輪減速器,因為傳動裝置屬于輕型的,且傳速較低,所以其速度遠遠小于,所以采用脂潤滑,箱體選用SH0357-92中的50號潤滑,裝至規定高度。油的深度為H+=30+34=64,其中油的粘度大,化學合成油,潤滑效果好。對于密封性來講,為了保證機蓋與機座聯接處密封,聯接凸緣應有足夠的寬度,聯接表面應精創,其表面粗度應為密封的表面要經過刮研。而且,凸緣聯接螺柱之間的距離不宜太大。并勻均布置,保證部分面處的密封性。9 減速器零件的三維建模9.1 齒輪三維模型SolidWorks是一款功能強大的計算機輔助繪圖和設計軟件系統,可以以拉伸、旋轉、掃描、放樣等特征形式形成實體。但其也有不足之處,比如漸開線齒輪的形成。在SolidWorks中所形成的漸開線齒輪的齒廓線是近似的漸開線曲線,由其所形成的漸開線齒輪在相互嚙合時極易產生跟切。在本設計中為避免上述后果的產生,使用了在CAxA電子圖板中產生精確的漸開線齒廓線,再導入到SolidWorks中進行拉伸以得到精確的漸開線齒輪的方法。設計過程如下:1)在CAXA電子圖板XP中,點擊“齒輪繪制”工具,輸入齒輪參數(模數、齒數、壓力角、變位系數、齒頂高系數等),生成整體齒形圖。然后依次點擊“數據接口”、“DWG/DXF文件輸出”,輸入文件名,保存為DWG/DXF文件。生成如圖9-11的二維齒形圖。圖9-1 二維齒形圖2)把上面形成的二維齒形圖輸入到SolidWorks中。在SolidWorks中,點擊“打開”按鈕,然后依次選擇“輸入到零件”、“輸入到2D草圖”,完成后齒輪草圖已生成。3)在SolidWorks中編輯草圖,添加幾何關系,拉伸凸臺,生成三維齒輪模型,如圖9-2所示。圖9-2 三維齒輪模型9.2 軸的三維模型在SolidWorks中,階梯軸的形成比較容易實現??梢灾鸸澙煨纬?,也可以完成軸的縱截面草圖,然后一次旋轉完成。軸的三維模型如 圖9-3所示。圖9-3 軸的三維模型9.3 箱體的三維模型形成由于箱體的造型比較復雜,故首先運用了拉伸、切除、筋板、鏡像、陣列等特征形成箱座的三維模型,如圖9-4所示。圖9-4 箱座的三維模型由于上箱體與下箱體有著相似的結構特征,故上箱體的成型在裝配體中完成,裝配體中建立新零件模型主要用于兩個或多個有著相似的結構特征且互相配合的零部件建模。上箱體三維模型如圖9-5所示。圖9-5 上箱體三維模型9.4 其他零件三維模型成型9.4.1 軸承的三維模型成型軸承的建模是裝配體運用的過程,所以在完成外圈、圈、滾珠后,在新建的裝配體中把三者以一定的配合關系裝配起來,完成軸承的三維模型,如圖9-6所示。圖9-6 軸承的三維模型9.4.2 軸承蓋、油標、通氣塞的三維模型軸承蓋、油標、通氣塞的三維模型成型和建模過程比較簡單,這里不再贅述。其模型完成如圖9-7所示。軸承蓋 通氣塞 油標尺圖9-7 軸承蓋、油標、通氣塞的三維模型10 減速器的運動仿真1)要進行減速器的運動模擬仿真,首先要把已完成的各零部件按照一定的約束條件配合起來。其過程是,新建一個裝配體,然后按照從下到上的裝配順序完成裝配的建模。最后完成的裝配體如圖10-1所示。 圖10-1 整體裝配圖總 結通過這次畢業設計鞏固了我的專業技術知識,鍛煉了我綜合運用專業基礎知識解決實際問題的能力,同時也提高了我查閱文獻資料、設計手冊、設計規以及電腦三維制圖等其他專業能力水平,而且通過對整體的掌控,對局部的取舍,以及細節的斟酌處理,都使我的能力得到了鍛煉,經驗得到了豐富。通過運用SolidWorks軟件進行三維造型設計和模具設計,將是設計領域必然發展的一個趨勢,而且必然將被廣泛實用。SolidWorks三維造型設計有很多的優勢,降低了設計的時間和成本,不需要實際的產品加工和調試,完全用軟件進行模擬加工和調試。尤其是它參數設計的關聯性是很多軟件所不具備的。因此,通過這次畢業設計,為我以后找到好的工作打下了堅實的基礎。當然,因為是初次進行三維造型設計,并且對軟件的掌握還不是很熟練,出現了很多困難,導致工作量較大。如果能夠熟練掌握軟件,設計思路清晰,那么我的設計工作將會變得輕松和有趣得多。致 本課題在選題及設計過程中得到了付老師的細心指導。她嚴謹細致、一絲不茍的工作作風一直是我學習和工作的榜樣;她循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無窮的啟迪。付老師多次關心并詢問我的設計過程,并給我提出了很多寶貴的意見,幫助我開拓設計思路,精心點撥、熱忱鼓勵,在此謹向付老師致以誠摯的意和崇高的敬意。在本次畢業設計的過程中還得到了學院圖書館和舍友及同學的幫助,正是因為他們幫助和支持,我才能克服一個又一個的困難和疑惑,直至本次設計的順利完成。在此,我對他們的幫助表示衷心的感。本次設計由于學生能力有限,加上時間較為緊迫,在設計中難免有諸多不足之處。在此懇請各位老師和同學給予批評和斧正。參 考 文 獻 [1] 濮良貴,紀名剛。機械設計。第八版。:高等教育,2006[2] 期月經,志峰。SolidWorks 2007中文版曲面造型專家指導教程。:機械工業,2007[3] 吳宗澤,肖麗英。機械設計學習指南。:機械工業,2005[4] 吳宗澤,羅圣國.機械設計課程設計手冊.第二版.:高等教育,1999[5] 羅圣國,平林.機械設計課程設計指導書.第二版.:清華大學,2001[6] 周元康.機械課程設計.:大學,2002[7] 可楨,程光蘊.機械設計基礎.第四版.:機械工業,2001[8] 立德.機械設計基礎課程設計指導書.第二版.:高等教育,2004[9] 正峰.機械設計基礎.:交通大學,2005[10] 宏威.SolidWorks2006中文版實用教程.:人民郵電,2007[11]力.機械制圖.第二版.:高等教育,2004[12] 周躍生.AutoCAD工程繪圖與訓練.:高等教育,2002[13] 惠瑾.機械零件課程設計.:高等教育,1990[14] 高松福. AutoCAD2004中文版機械制圖實例與技巧.:機械工業,2004[15] 戚寧.計算機繪圖AutoCAD2006.:清華大學 交通大學,2005[16] 江洪. SolidWorks2006基礎教程.第二版. :機械工業,2006[17] 王甫茂,正峰.機械制造基礎.兩年制.:交通大學,2005
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