第一篇：基于ProE的單級圓柱齒輪減速器的設計與仿真

廣東石油化工學院

課程設計說明書

題目:基于Pro/E的單級圓柱齒輪減速器的設計與仿真

班級： 姓名： 學號： 指導老師：

I

廣東石油化工學院

課程設計任務書

摘要

本次課程設計要求基于Pro/E的單級圓柱齒輪減速器的設計與仿真主要用于《機械設計基礎》課程的教學過程中，使學生能夠直觀的看到減速器的外觀和內部結構，并能觀察傳動過程。對于《機械設計基礎》課程的教學資源庫提供更好的資料，能夠更好的實現項目化教學改革。要求學生根據所給定的參數，完成所有零件的尺寸設計和結構設計。用Pro/e完成三維建模，然后裝配成減速器整體，并生成裝配爆炸圖，最后還要完成運動仿真。本次課程設計具體按排，第一周指導教師講解設計題目、設計思路和說明書格式；學生查閱資料，根據條件計算單級圓柱齒輪減速器的各技術參數和主要零件尺寸；用Pro/E對減速器零件進行三維建模；第二周運動仿真，輸出工程圖；整理設計說明書，再進行答辯。

關鍵詞：單級圓柱齒輪減速器PRO/E三維建模運動仿真

II

目錄

摘要............................................................IⅠ 第一章 引言（緒論）............................................1

第二章 主要零件工程圖與設計

2.1 單級圓柱齒輪減速器結構分析...........................3 2.2 固定箱體底座的設計...................................3 2.3 上箱體零件的造型設計.................................5 2.4 減速器內部軸的設計...................................6 2.5 齒輪的設計..........................................8 2.6 其他零件的設計......................................11 第三章 裝配減速器

3.1分析減速器的模型....................................14 3.2減速器模型創建步驟..................................14 3.3減速器分解視圖......................................17

第四章減速器運動仿真

4.1運動仿真概述........................................18 4.2元件連接............................................19 4.3機構仿真............................................19

第五章設計總結.................................................22 III IV

第一章 前言緒論

緒論

設計要求：單級圓柱齒輪減速器：輸入功率2.169kw，輸入轉速480r/min，總傳動比4，效率0.95，其他技術參數計算或者按照給定圖紙；按計算結果和給定圖紙進行減速器零件的三維建模，并裝配，進行運動仿真檢查零件間是否存在運動干涉；將主要零件（傳動軸和齒輪）和裝配體（標注關鍵尺寸）輸出為工程圖。要求螺栓、螺母等用簡化畫法，不用畫出實際的螺紋。設計說明書的主體為Pro/E的操作（70%以上），參數計算占小部分（小于30%）

減速器的工作原理及其運用：減速器是一種動力傳達機構，利用齒輪的速度轉換器，將電機（馬達）的回轉數減速到所需要的回轉數，并得到較大轉矩的機構。在目前用于傳遞動力與運動的機構中，減速機的應用范圍相當廣泛。幾乎在各式機械的傳動系統中可以見到它的蹤跡。從交通的船舶，汽車，機車，建筑用的重型機具，機械工業所用的加工機具及自動化生產設備，到日常生活中常見的家電，鐘表等等。其應用從大動力的傳輸工作，到小負荷，精確的角度傳輸都可以見到減速器的應用，且在工業應用上，減速器具有減速及增加轉矩功能。因此廣泛應用在速度與扭矩的轉換設備。在目前用于傳遞動力和運動的機構中，減速器的應用范圍非常廣泛。減速器的作用主要有：

（1）降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出成減速比，但要注意不能超出減速器的額定扭矩。

（2）減速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。減速器一般用于低轉速大扭矩的傳動設備，把電動機，內燃機或其他高速運轉的動力通過減速器的輸入軸上的齒數少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的，普通的減速器也會有幾對相同原理齒輪達到理想的減速效果，大小齒輪的齒數之比，就是傳動比。減速器是一種相對精密的機械，使用它的目的是降低轉速，增加轉矩。它的種類繁多，型號各異，不同種類用不同的用途。減速器的種類繁多，按照傳動類型可以分為齒輪減速器，蝸桿減速器和行星齒輪減速器；按照傳動級數不同可以分為單級和多級減速器；按照齒輪形狀可以分為圓柱齒輪減速器，圓錐齒輪減速器和圓錐一圓柱齒輪減速器；按照傳動的布置又可以分為展開式，分流式和同軸式減速器

PRO/E在機械設計中的應用：經過漫長的發展歲月，產品設計手段在不斷

生產制造等幾個大的方面，分別提供了完整的產品設計解決方案。在這里我們將利用Pro/E的機械設計及模具設計的功能進行三維的建模。是建立在統一基層上的數據上，不像一些傳統的CAD/CAM系統建立在多個數據庫上。所謂的單一數據庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設計過程的任何一處發生改動，亦可以前后反應在整個設計過程的相關環節上。3.全相關性

Pro/E的所有模塊都是全相關的。這就意味著在產品開發過程中某一處進行的修改，能夠擴展到整個設計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體，設計圖紙，以及制造數據。全相關性鼓勵在開發周期的任一點進行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發后期的一些功能提前發揮其作用。4.基于特征的參數化造型

Pro/E使用用戶熟悉的特征作為產品幾何模型的構造要求。5.數據管理

加速投放市場，需要在較短的時間內開發更多的產品。為了實現這種效率，必須允許多個學科的工程師同時對同一產品進行開發。數據管理模塊的開發研制，正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作，由于使用了Pro/E獨特的全相關性功能，因而使之成為可能。

6.針對產品設計的不同階段，Pro/E將產品分為工業設計，機械設計，功能模擬，生產制造等幾個大的方面，分別提供了完整的產品設計解決方案。在這里我們將利用Pro/E的機械設計及模具設計的功能進行三維的建模。

2)創建底座上的孔

同樣單擊孔工具，接受默認項創建直孔，選取底座作為孔的放置平面，在孔的操作板上選取直孔，用草繪定義所鉆孔的輪廓及剖面，注意在一些環節中要定義孔的中心軸，否則會出現草繪平面不成功，然后單擊完成，用同樣方法創作出其他的孔。3)創建軸承座上的孔

軸承座上孔的創作方法與其在凸緣上創建孔的方法基本相同，在此不作贅述。4)底板去除材料特征的創建

選取拉伸命令，選擇底座作為草繪平面，然后繪制其剖面輪廓，然后在拉伸的操作板中選擇去除材料選項，定義尺寸，然后單擊完成。

倒圓角特征的創建:在工程工具欄中選取倒圓角命令，選取模型中需要倒圓角的邊，在輸入對應的值之后，單擊完成。

創建輔助特征:下箱體的輔助特征包括放油尺凸臺，創建該特征僅用到幾個基本的特征命令，如拉伸，剪切，倒圓角等，創建過程不再詳細介紹，完成所有的特征創建后的實體如下圖所示：

圖1減速器固定箱體

圖2減速器上箱體

2.4 減速器內部軸的設計

1.新建零件

按照上一節建零件的方法建立一個新的零件，命名。a.創建齒輪軸的特征

單擊旋轉命令，在其操作板上選擇放置，選取TOP平面作為草繪平面，打開草繪編輯器，繪制其剖截面，單擊確定完成對草圖的繪制，然后在旋轉的操作板上輸入要旋轉的角度為360度，然后單擊確定完成對軸的基本特征的創建如下圖所示：

圖4鍵槽

其中，另外一根軸的創建方法與其類似，在這里也不再做出詳細的建模步驟。

2.5 齒輪的設計

齒輪的創建需要用到拉伸，剪切，倒角，鏡像，陣列等，下面介紹一下齒輪的創建。

1.新建零件

按照第一節中的方法創建一個新的零件并命名。

2.創建齒輪基本圓

齒輪的基本圓尺寸是由齒輪的基本參數確定的，其創建過程分為以下三個步驟： a.創建任意尺寸的基本圓曲線。

單擊基準工具欄欄中的創建草繪基準曲線對話框，在工作區中選擇基準平面FRONT作為草繪平面，接受系統默認的其他放置參照，單擊確定進入草繪編輯器，繪制四個任意尺寸的基本圓曲線，單擊確定完成相應的草繪。b.添加齒輪參數

選擇菜單工具中的參數選項，在彈出的參數對話框中，單擊添加，將齒輪的各參數依次添加到參數列表中，并設置參數的類型數值以及指定的方式等，單擊確定，完成對齒輪參數的添加。

4.創建齒輪的基本實體

創建齒頂圓的圓柱形實體特征和創建基本實體上的倒角特征。

5.創建齒輪的輪齒特征

創建齒輪的輪齒特征是依據實際加工齒輪的工藝原理，即在齒輪的基本實體上切出所有齒槽特征，同時生成齒輪的輪齒特征。其中生成的第一個齒槽特征如下圖所示：

圖6齒輪的輪齒特征

6.創建齒輪的輔助特征

齒輪的輔助特征包括輻板，齒輪軸孔等，齒輪孔的創建需要用到陣列，完成所有的齒輪的創建如下圖所示：

其他零件包括端蓋，滾動軸承螺釘，鍵等等，在這里不再作詳細的敘述它們的創建步驟，其中端蓋與軸承的創建如下圖所示：

圖9端蓋

第三章 裝配減速器

3.1分析減速器的模型

減速器中的零件包括上，下箱體，齒輪，齒輪軸，鍵，軸承，端蓋，頂蓋等主要零件和螺釘等輔助零件。在裝配過程中為簡便起見，可先將齒輪，齒輪軸，鍵，軸承裝配成一個子組件，再將子組件與其他零件裝配成整體模型。這樣可以方便零件在整體模型中的定位，簡化操作過程。而分解視圖的目的是為了在不改變元件間實際設計距離的前提下，清楚的表示出零件模型元件之間的結構關系，生成組件后，還可以在組件中創建并修改多個分解狀態來定義所有元件的分解位置等等。

3.2 減速器模型創建步驟

1.新建組件

打開新建對話框，選擇組件，輸入文件名字，單擊使用默認模板復選框取消選中標志，單擊確定，打開新文件選項對話框，選擇mmns_asm_design模板，建立單位為公制的新文件。

2.新建子組件

單擊工程特征工具欄中的創建選項，選擇元件類型為子組件，類型為標準，輸入名稱，單擊確定，進入組件創建環境，這時模型樹中的子組件標識顯示為激活狀態，可以進行子組件的裝配。

3.添加大軸和鍵兩個元件到子組件

單擊添加中的文件打開對話框，添加軸零件到工作區域，系統將添加到子組件的每一個元件放置到默認位置，即元件坐標系與子組件坐標系重合，不需要再對該元件進行定位約束。再添加鍵，過程如上，在元件放置對話框中設置元件的每一個約束類型為插入，根據提示選取正確的曲面作為兩個放置參照，系統自動添加第二個約束，設置類型為插入，選擇元件曲面作為參照，單擊添加第三個約束，設置類型為匹配，選擇正確的元件曲面作為放置參照，根據工作區域中顯示的偏移方向輸入偏移值為零，單擊確定，完成對鍵的添加。

4.添加齒輪與滾動軸承到子組件

選擇插入選項中的元件，在文件打開中選中齒輪文件，將齒輪元件放入到工作區域，在元件放置對話框中設置第一個約束類型為插入，選擇元件曲面與組件曲面作為兩個放置參照，設置第二個約束類型為匹配，選擇元件曲面和組件曲面為放置參照，輸入匹配值為零，添加第三個約束，設置類型為匹配，選擇元件曲面和組件曲面作為放置參照，根據提示輸入偏移值為零，單擊確定完成對齒輪元件的添加。

滾動軸承的添加同上面所述，在此也不作多贅述。完成的子組件如下圖所示：

圖12小齒輪的子組件

1.添加元件底座和箱蓋兩個元件到組件

右擊目錄樹的組件標識，在彈出的下拉菜單中，單擊激活按鈕將組建切換到激活狀態，繼續添加的元件將成為原組件中的元件，步驟如上面所述，添加輔助元件以后完整的裝配體如下圖所示：

圖14減速器的分解視圖

4.3 機構仿真

單擊應用程序Mechanism，進入機械模式

1.定義齒輪從動連接結構

單擊工具欄中的齒輪選項，彈出齒輪副對話框，單擊新建按鈕，彈出齒輪副定義，對話框，接受系統默認名稱和默認的傳動類型，選取大齒輪的連接軸，系統會自選取齒輪的主體和托架，在直徑輸入框中輸入值，單擊齒輪2選項卡，顯示有關齒輪2的對話框，選取齒輪2的連接為連接軸，系統會自動選取齒輪的主體和托架，在直徑輸入欄中輸入數值，接受屬性中的齒輪比選項為節圓直徑。單擊確定在齒輪副對話框中顯示齒輪副的名稱，此時點擊關閉按鈕。此時在齒輪中就會顯示出齒輪副連接的標識。

2.添加驅動器

單擊工具欄中的伺服電動機對話框，單擊新建，在顯示的對話框中接受系統默認的從動實體類型，選取相應的連接為連接軸，單擊輪廓選項卡，在位置旁邊選取速度規范，接受當前軸的位置為零位置，接受系統默認的模為常數，輸入A值，即確定傳動軸的轉速，單擊確定，此時在工作區域上就會顯示出驅動器的標識。

3.運動分析

在分析對話框中，單擊新建按鈕，顯示伺服電動機定義對話框，接受系統默認的分析類型和開始時間。設置運動的結束時間與幀頻，系統會自動計算幀數和最小間隔時間，接受系統默認的電動機driverl。單擊運動可以查看齒輪的運行情況。在分析對話框中顯示分析結果的名稱，單擊運行按鈕，把運動結果存入結果集，單擊關閉按鈕關閉對話框。

4.結果回放

單擊工具欄中的播放按鈕，彈出回放的對話框，單擊回放的播放鍵，從中可以將仿真結果制作成動畫進行播放。單擊捕獲按鈕，在彈出的對話框中可以對結果進行一系列格式的動畫制作，用保存副本可以將動畫保存。

第二篇：基于PROE進行減速器的設計及仿真

目 錄 前言.......................................................................................................................................4 1.1 減速器的研究發展現狀.......................................................................................................4 1.2 參數化設計必要性與可能性分析........................................................錯誤！未定義書簽。1.3 參數化技術的研究進展.......................................................................錯誤！未定義書簽。1.4 本論文的研究內容...............................................................................錯誤！未定義書簽。2 減速器參數化設計及仿真的總體方案和技術路線................................錯誤！未定義書簽。2.1 減速器參數化設計及仿真的總體方案.................................................錯誤！未定義書簽。2.1.1 減速器的結構...................................................................................錯誤！未定義書簽。2.1.2 基于PRO/E的參數原理....................................................................錯誤！未定義書簽。2.1.3 基于PRO/E的模擬仿真....................................................................錯誤！未定義書簽。2.1.4 減速器參數化設計及仿真的總體方案.............................................錯誤！未定義書簽。2.2 減速器參數化設計及仿真的技術路線.................................................錯誤！未定義書簽。3 減速器齒輪結構的設計.........................................................................錯誤！未定義書簽。3.1 高速級齒輪設計...................................................................................錯誤！未定義書簽。3.1.1 齒輪類型、精度等級、材料及齒數的確定......................................錯誤！未定義書簽。3.1.2 齒面接觸強度設計計算....................................................................錯誤！未定義書簽。3.1.3 齒根彎曲強度校核計算....................................................................錯誤！未定義書簽。3.1.4 齒輪模數、齒數設計計算................................................................錯誤！未定義書簽。3.1.5 齒輪幾何尺寸計算...........................................................................錯誤！未定義書簽。3.2 低速級齒輪設計...................................................................................錯誤！未定義書簽。3.2.1類型、精度等級、材料及齒數的確定..............................................錯誤！未定義書簽。3.2.2 齒面接觸強度設計計算....................................................................錯誤！未定義書簽。3.2.3 齒根彎曲強度校核計算....................................................................錯誤！未定義書簽。3.2.4 齒輪模數、齒數設計計算................................................................錯誤！未定義書簽。3.2.5 齒輪幾何尺寸計算...........................................................................錯誤！未定義書簽。4 減速器PRO/E參數化設計.....................................................................錯誤！未定義書簽。4.1 減速器零部件模型庫的建立................................................................錯誤！未定義書簽。4.2 齒輪的參數化造型...............................................................................錯誤！未定義書簽。5 減速器的裝配及其運動仿真..................................................................錯誤！未定義書簽。5.1 減速器裝配關系模型庫的建立............................................................錯誤！未定義書簽。5.2 裝配的關鍵技術...................................................................................錯誤！未定義書簽。5.3 裝配過程的實現...................................................................................錯誤！未定義書簽。5.4 減速器運動仿真...................................................................................錯誤！未定義書簽。5.4.1 減速器的運動分析……………………………………………………………………………錯誤！未定

5.4.2 運動仿真的實現………………………………………………………………………………錯誤！未定義6 結論.......................................................................................................錯誤！未定義書簽。參考文獻.....................................................................................................錯誤！未定義書簽。致謝.............................................................................................................錯誤！未定義書簽。附錄.............................................................................................................錯誤！未定義書簽。附錄1：外文原文.......................................................................................錯誤！未定義書簽。附錄2：外文中文翻譯................................................................................錯誤！未定義書簽。

摘 要

本次畢業設計的課題是基于Pro/E的一級圓柱齒輪減速器三維裝配建模及運動仿真，研究的主要方向是機械工程及自動化。在各個基本零件運動的特點的基礎上，引入創新的思維和概念，對零件進行組合以達到設計要求。齒輪減速器是日常生產加工中非常普遍的機械，由于結構復雜，生產過程較長，采用Pro/E進行輔助設計較為方便。

減速器的傳統設計效率低而且容易出錯，利用PRO/E的參數化建模功能，建立圓柱直齒輪的三維參數化模型。最后應用PRO/E的運動仿真功能，對減速器進行虛擬的裝配和運動仿真。應用PRO/E的參數化設計和運動仿真功能，使得減速器設計直觀、快捷、高效。該技術在機械工程、化工設備、汽車制造等很多領域有很強的實用性和推廣價值。

關鍵詞：減速器；運動仿真

如 前言

1.1 減速器的研究發展現狀

減速器是一種由封閉在剛性殼體內的齒輪傳動、蝸桿傳動或齒輪—蝸桿傳動所組成的獨立部件，常用在動力機與工作機之間作為減速的傳動裝置；在少數場合下也用作增速的傳動裝置，這時就稱為增速器。減速器由于結構緊湊、效率較高、傳遞運動準確可靠、使用維護簡單，并可成批生產，故在現代機械中應用很廣。國內的減速器多以齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機械效率過低的問題。另外，材料品質和工藝水平上還有許多弱點。自20世紀60年代以來，我國先后制訂了JB1130－70《圓柱齒輪減速器》等一批通用減速器的標淮，除主機廠自制配套使用外，還形成了一批減速器專業生產廠。目前，全國生產減速器的企業有數百家，年產通用減速器20多萬臺左右，對發展我國的機械產品做出了貢獻。60年代開始生產的少齒差傳動、擺線針輪傳動、諧波傳動等減速器具有傳動比大、體積小、機械效率高等優點。90年代初期，國內出現的三環（齒輪）減速器，是一種外平動齒輪傳動的減速器，它可實現較大的傳動比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結構簡單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結構，故使功率/體積（或重量）比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。北京理工大學研制成功的“內平動齒輪減速器”不僅具有三環減速器的優點，還有著大的功率/重量（或體積）比值，以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優點，處于國內領先地位。

改革開放以來，我國引進一批先進加工裝備，通過引進、消化、吸收國外先進技術和科研攻關，逐步掌握了各種高速和低速重載齒輪裝置的設計制造技術。材料和熱處理質量及齒輪加工精度均有較大提高，通用圓柱齒輪的制造精度可從JB179－60的8～9級提高到GB10095－88的6級，高速齒輪的制造精度可穩定在4～5級。部分減速器采用硬齒面后，體積和重量明顯減小，承載能力、使用壽命、傳動效率有了較大的提高，對節能和提高主機的總體水平起很大的作用。

目前，我國自行設計制造的高速齒輪減速器的功率為42000KW，齒輪圓周速度150m/s。但是我國大多數減速器的技術水平還不高，老產品不可能立即被取代，新老產品并存過渡會經歷一段較長的時間。

如

1.2減速器的發展趨勢

20世紀70年代末，世界減速器技術有了很大的發展。產品發展的總趨勢是小型化、高速化、低噪聲和高可靠性；技術發展中最引人注目的是硬齒面技術、功率分支技術和模塊化技術。

到80年代，國外硬齒面技術已經成熟。采用優質的合金鋼鍛件、滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪，精度不低于ISO1328—1975的6級，綜合承載能力為中硬齒面調質齒輪的3～4倍，為軟齒面齒輪的4～5倍。一個中等規格的硬齒面減速器的重量僅為中硬齒面減速器的1/3左右，且噪聲低、效率高、可靠性高。功率分支技術主要用于行星及大功率雙分支以及多分支裝置，如中心傳動的水泥磨主減速器，其核心技術是均載。

對通用減速器而言，除普遍采用硬齒面技術外，模塊化設計技術已成為其發展的一個主要方向。

當今，世界各國減速器的發展趨勢是向六高、二低、二化方向發展。六高即高承載能力、高齒面硬度、高速度、高可靠性和高傳動效率；二低即低噪聲、低成本；二化即標準化、多樣化。

促使減速器發展的主要因素有：

①理論知識的日趨完善，如齒輪強度計算方法、修形技術、變形計算、優化設計方法、齒根圓滑過渡等。

②齒輪采用好的材料，普遍采用各種優質合金鋼鍛件，材料和熱處理質量控制水平提高。

③結構設計更合理。

④加工精度提高到ISO5－6級。

⑤軸承質量和壽命提高。

⑥潤滑油質量提高。

1.3減速器箱體的研究現狀

一級齒輪減速器是機械傳動中應用較廣泛的一種傳動機構，可以用于傳遞任意兩軸之間的運動和動力，是一個很重要的傳動零件。運用PRO/E軟件，設計人員可以在真實齒輪傳動裝置建造前建立整個機械系統的虛擬樣機，并通過各種仿真分析對其進行工作性能預估和結構優化。

PRO/E是現今使用率最高的三維設計軟件，涉及到了CAD、CAE以及CAM等領域。CAE軟件的應用是工業設計中用來提升設計水平，降低成本的關鍵技術,躋身于CAE軟件前列的Pro/mechanica允許工程師在創建實物物理模型之前，測試和優化設計的結構、動力、熱以

如

及耐久性,沖擊等方面的性能

目前對箱體的主要研究是：

① 運用現代的設計方法對箱體進行優化設計，一般優化的過程為：提出優化目標——建立合理的數學模型——施加約束——求解——得出結果并進行分析。分析方法可以用內點罰函數法、外點罰函數法、牛頓法、黃金分割法、二次插值法、約束隨機方向搜索法、鮑威爾法、復合形法等。還有應用MATLAB中的優化設計工具對所得的目標函數進行運算得到最優解。

②對箱體結構的結構力學分析。應用一些有限元軟件對箱體進行有限元分析。

③對箱體受熱方面的研究。通過不同尺寸減速器箱體在不同溫度下的數據的采集，運用數值分析的方法，得出箱體的某些參數與溫度的關系。從而可以改變減速器箱體的某些參數來改善箱體的受熱狀況。

④減速器箱體的參數可視化研究。Visual C++6.0環境下,利用OpenGL對減速器箱體設計進行可視化編程,實現了減速器箱體的參數化三維建模和基本的動畫顯示。

⑤對箱體的振動方面進行的研究。按箱體工作振型頻率響應函數的分析方法，找出了對噪聲貢獻最具有代表性的測點，為通過測試振動信號實現聲壓級的測量奠定了基礎。

1.4本文研究對象及意義

由于齒輪減速器的種類很多，一些類型的減速器已有系列標準，并由專門的廠家進行生產，但對于傳動布置、結構尺寸、功率、傳動比有特殊要求的、標準一時間無法確定的，就需要自己另行設計與制造了。由于有特殊要求的減速器的設計周期長，設計過程麻煩，效率低，任務大，因而在整個的設計過程中如若可以將計算機輔助設計與一般的機械設計進行有機的結合，這樣可以縮短產品的研發周期、提高生產效率、減少勞動強度、節約資源、減少人力資源的浪費。同時在設計的過程中進行運動仿真和受力的分析，可以進一步的驗證設計的結果，得出最優的方案，有效避免原材料的浪費，最大限度的節約人力資源，降低生產的成本，創造更高的效益，因此采用軟件對減速器的模型進行三維的建模和運動仿真的優勢很明顯，進行此項工作顯得非常的重要。

對于一級圓柱齒輪減速的三維建模和運動仿真的研究，首先應該建立數據的模型，在數據支持的基礎上，初步計算出減速器各個零部件的基本結構和大小，然后利用Pro/E畫出各個零部件的基本機構，再利用各個零部件的關系進行虛擬的裝配，最后施加虛擬外力，看減速器能否運動，驗證前邊參數化設計過程的正

如

確性。

第三篇：雙級圓柱齒輪減速器設計說明書

兩級圓柱齒輪減速器設計說明書

一、設計任務書 1.設計任務

設計帶式輸送機傳送機構傳動系統。要求傳動系統中含有兩級圓柱齒輪減速器。具體工作任務：

（1）繪制減速器裝配圖一張；（2）繪制零件工作圖2張；

（3）編寫設計計算說明書1份。2.傳動系統方案

圖中各部件為：

1.電動機；2.連軸器；3.減速器； 4.連軸器；5.滾筒； 6.輸送帶

3.原始數據

輸送帶有效拉力F=3000N；

輸送帶工作速度v=1.3m/s（允許誤差±5%）； 輸送機滾筒直徑d=355mm； 減速器設計壽命5年。4.工作條件

兩班制，常溫下連續工作；空載啟動，工作載荷有輕微振動；電壓為380/220V三相交流電。

二、傳動系統總體設計 1.電機的選擇

按設計要求及工作條件選用Y系列三相異步電機，臥式封閉結構，電壓330V。1)電動機容量的選擇

根據已知條件計算工作機所需有效功率

Pw?F?v?3000?1.31000?3.9kW

設：?4w——輸送機滾筒軸（4軸）至輸送帶之間的傳送效率；

?c——聯軸器效率，?c?0.99(參考文獻1附表B-10)；

?g——閉式圓柱齒輪傳動效率，?g?0.97(參考文獻1附表B-10)；

兩級圓柱齒輪減速器設計說明書

由傳動系統方案知：

i01?i34?1

則兩級圓柱齒輪傳動比

i??i12?i34?13.73

為便于兩級圓柱齒輪減速器采用浸油潤滑，當兩對齒輪的配對材料相同、齒面硬度HBS?350、齒寬系數相等時，考慮齒面接觸強度接近相等的條件，取高速級傳動比

i12?(1.3~1.5)i?4.38

那么

i?23?ii?3.13

12那么各傳動比分配結果如下：

i01?1,i12?4.38,i23?3.13,i34?1

3.傳動系統的運動和動力參數計算

傳動系統各軸的轉速、功率和轉矩計算如下： 0軸（電機軸）

n0?nm?960r/min

P0?Pr?4.59kW

T04.590?9550Pn?9550?960?45.66N?m

01軸（高速軸）

n1?n0i?960r/min 01P1?Pr??01?4.54kW

T4.541?9550P1n?9550?1960?45.16N?m

2軸（中間軸）

n2?n1i?219.18r/min

12P2?P1??12?4.36kW

兩級圓柱齒輪減速器設計說明書

根據參考文獻2圖8-35查得壽命系數ZN1?0.92，ZN2?0.96 因為一對齒輪均為軟齒面，故工作硬化系數ZW?1 一般設計中取潤滑系數ZL?1

根據參考文獻2表8-8，當失效概率小于1/100時，取接觸強度最小安全系數SH'min?1

將以上數值帶入許用接觸應力計算公式

[?H1]?ZN1??H',lim1S?0.92?560?515MPa

H'min1[??ZN2??H',lim2?0.96?500H2]SH'min1?480MPa

（3）按齒面接觸強度條件計算中心距a 由參考文獻2中式8-45

'a?(u?1)500KTZ'''?231???ZEHZ?Z???mm au??[?H]?初設螺旋角?'?10?（由最后幾何條件確定）理論傳動比i12'?u'?4.38 高速軸轉矩T1?45.16N?m

齒寬系數?a?0.35（見參考文獻1表4-3）初取載荷系數K'?1.85

彈性系數Z??189.8MPa（據參考書目2表8-7）初取節點區域系數Z'H?2.475 初取重合度系數Z'E?0.80 初取螺旋角系數Z'??0.992 將以上數據帶入中心距計算公式

兩級圓柱齒輪減速器設計說明書

齒輪精度取8級

按參考文獻2圖8-21，KV?1.13

○3齒向載荷分布系數K? 按參考文獻2圖8-24，軟齒面，不對稱布置，?(u?1)?ad?2?0.96，K??1.14

○4齒間載荷分配系數K? 端面重合度???[1.88?3.2(1z?1?1.68

1z)]cos?2縱向重合度?bsin????m?1.60

n由參考文獻2式（8-38），重合度????????1.68?1.60?3.28K??1.43

K?KAKVK?K??1?1.13?1.14?1.43?1.84?K'

原設計偏于安全，不再重新進行有關計算。（5）驗算輪齒彎曲強度

1）根據參考文獻2圖8-32（c）查得

?F',lim1?240MPa

?F',lim2?200MPa

2）接觸應力變化總次數

N1?60n1?Lh?60?960?1?24000?1.382?109

N82?60n2?Lh?60?219.18?1?24000?3.16?10

根據參考文獻2圖8-45查得壽命系數YN1?0.88，YN2?0.93（2）根據參考文獻2表8-8得SF'min?1.25（3）齒形系數，根據參考文獻2圖8-28 YFa1?2.6，YFa2?2.2

（4）應力修正系數，根據參考文獻2圖8-29 YSa1?1.62，YSa2?1.83

兩級圓柱齒輪減速器設計說明書

大齒輪材料為45鋼（正火），硬度HBS2=170~217（2）確定許用接觸應力[?HP3]和[?HP4] 由文獻2知接觸應力計算公式為：

[?H]??H',limSH'minZNZWZLMPa

根據參考文獻2圖8-33（c）查得

?H',lim3?560MPa ?500MPa ?H',lim4根據接觸應力變化總次數

N3?60n2?Lh?60?219.18?1?24000?3.16?10N4?60n3?Lh?60?70.02?1?24000?1.01?1088

根據參考文獻2圖8-35查得壽命系數ZN3?0.96，ZN4?1 因為一對齒輪均為軟齒面，故工作硬化系數ZW?1 一般設計中取潤滑系數ZL?1

根據參考文獻2表8-8，當失效概率小于1/100時，取接觸強度最小安全系數SH'min?1

將以上數值帶入許用接觸應力計算公式

[?H3]?ZN3??H',lim3SH'minZN4??H',lim4SH'min?0.96?56011?5001?537.6MPa

[?H4]???500MPa

（3）按齒面接觸強度條件計算中心距a 由參考文獻2中式8-45

'''500KT1?ZEZHZ?Z?a?(u?1)3??au?[?H]?'?mm ???2理論傳動比i23'?u'?3.13 轉矩T2?189.97N?m

齒寬系數?a?0.35（見參考文獻1表4-3）

兩級圓柱齒輪減速器設計說明書

○1使用系數KA，按參考文獻2表8-5，KA?1 ○2動載系數KV 齒輪圓周速度v??d3n23.14?98?219.1860000?60000?1.12ms

齒輪精度取8級

按參考文獻2圖8-21，KV?1.13

○3齒向載荷分布系數K? 按參考文獻2圖8-24，軟齒面，不對稱布置

?d?bd?0.71，K??1.11

3○4齒間載荷分配系數K? 端面重合度?1??[1.88?3.2(z?11.79

1z)]?2縱向重合度?r????1.79

由參考文獻2式（8-38），重合度??????r?1.79?1.79?3.58K??1.44

K?KAKVK?K??1?1.13?1.11?1.44?1.80?K'

原設計偏于安全，不再重新進行有關計算。（5）驗算輪齒彎曲強度

1）根據參考文獻2圖8-32（c）查得

?F',lim3?240MPa

?F',lim4?200MPa

2）接觸應力變化總次數

N3?60n2?Lh?60?219.18?1?24000?3.16?108

N4?60n3?Lh?60?70.02?1?24000?1.01?108

根據參考文獻2圖8-45查得壽命系數YN3?0.92，YN4?0.96（6）根據參考文獻2表8-8得SF'min?1.25

兩級圓柱齒輪減速器設計說明書

四、減速器軸的設計 1.軸的布置

a1?140mm，a2?200mm

bh1?54mm，bh2?49mm，bl1?75mm，bl2?70mm

考慮相鄰齒輪沿軸向不發生干涉，計入尺寸s?11mm

考慮齒輪與箱體內壁沿軸向不發生干涉，計入尺寸k?10mm 為保證滾動軸承放入箱體軸承座孔內，計入尺寸c?4mm 初取軸承寬度為n1?20mm，n2?22mm，n3?22mm 3根軸的支撐跨距分別為

l1?2?(c?k)?bh1?s?bl1?n1?2?(4?10)?54?11?75?20?188mm l2?2?(c?k)?bh1?s?bl1?n2?2?(4?10)?54?11?75?22?190mm l3?2?(c?k)?bh1?s?bl1?n3?2?(4?10)?54?11?75?22?190mm

2.高速軸的設計

A.選擇軸的材料及熱處理

小齒輪采用齒輪軸結構。選用45號鋼調質。

B.軸的受力分析 軸的受力簡圖如圖：

兩級圓柱齒輪減速器設計說明書

?Md1A?0.RBy?lAB?Fa1?2?Fr1?lAC?0.得到

RBy=120.23N ?MB?0.Fr1?lBC?Fd1a1?2?RAy?lAB?0.得到

RAy=509.30N 合成支撐反力為：RA?1334.48N,RB?474.66N（3）計算彎矩 水平面內：

MAX?MBX?0.MCx?RBxlBC?62908N?mm

豎直面內：

MAy?MBy?0.MCy??RAylAC?25974N?mm MCy??RBylBC?16472N?mm

兩級圓柱齒輪減速器設計說明書

減速器高速軸的結構如下圖：

3.中間軸的設計

A.選擇軸的材料及熱處理 選用45號鋼調質。

B.軸的受力分析 軸的受力簡圖如圖：

lAB?l3?190mm

lbl1BC?c?k?2?n32?52mm

lAC?lAB?lBC?138mm

（1）計算齒輪的嚙合力

FT2189.87t2?2000d?2000?2239.06N?1589.31NFr2?Ftan?nt2cos??1589.31?tan20?cos11?52'59''N?591.13NFa2?Ft2tan??1589.31?tan11?52'59''?334.44N

F2000T22000?189.97t3?d?398?3876.94NFr3?Ft3tan?n?3876.94?tan20??1411.10N（2）求支撐反力 在水平面內，有

兩級圓柱齒輪減速器設計說明書

M??RAylAC?12752N?mm M??Fr3lBD?(RBy?Fr3)lBC?40460N?mm

CyCyMDy?RBylBD?109813N?m

合成彎矩：

MA?MB?0

M?M22C?Cx?MCy??17951N?mmM22C??MCx?MCy??42386.6N?mm MD?M2DX?M2DY?219268N?mm

（4）合成扭矩T=Ft2·d2/2=189970N·mm

（5）軸的初步計算 根據參考文獻2式16-6，d?310M2?(?T)2[?]mm

根據參考文獻2表16-7，軸的材料為45號鋼調質處理，?b?637MPa

兩級圓柱齒輪減速器設計說明書

lAB?l3?190mm

ll1BC?c?k?b2?n32?62.5mm

lAC?lAB?lBC?127.5mm

（1）計算齒輪的嚙合力

F32000?571.47t4?2000Td?4302N?3784.57N

Fr1?Ft1tan?n?3784.57?tan20?N?1377.47N（2）求支撐反力 在水平面內，有

?MB?0.Ft4lBC?RAxlAB?0得到RAx=3784.57N ?MA?0.RBxlAB?Ft4lAC?0得到RBy=2539.65N 在豎直面內，有

兩級圓柱齒輪減速器設計說明書

（4）合成扭矩T?Ft4?d4/2?571470N?mm

（5）軸的初步計算 根據參考文獻2式16-6，d?310M2?(?T)2[?]mm

根據參考文獻2表16-7，軸的材料為45號鋼調質處理，?b?637MPa 根據參考文獻2表16-3，插值得[??1]?58.7MPa 取折算系數??0.6 代入得，d?310M2?(?T)2[?]?38.87mm

（6）軸的結構設計

按經驗公式，減速器輸入端的軸端直徑

dd?(0.3~0.35)dm?(0.3~0.35)?200?60~70mm

參考聯軸器標準軸孔直徑，取dd?72mm

安裝齒輪、聯軸器處軸肩結構尺寸按參考文獻1表5-1確定。減速器低速軸的結構如下圖：

兩級圓柱齒輪減速器設計說明書

根據參考文獻2表17-8，沖擊載荷系數fp?1.5。當量動載荷

Pr?fp(XFr?YFa)?1.5?(0.56?3507.75?2.30?334.44)N?4100.33N

11C?hn?js?PrL?P60Lr(106)?22157.96?Cr故所選軸承滿足壽命要求。

6209軸承：D?85mm,damin?52mm,B?19mm 3.低速軸滾動軸承的選擇

Fr?2702.64N,n?70.02rmin，Lh?2.5?16?300?12000h。

初選滾動軸承6013GB/T276，基本額定動載荷Cr?32000N，基本額定靜載荷C0r?24800N。

根據參考文獻2表17-8，沖擊載荷系數fp?1.5。當量動載荷

Pr?fpFr?1.5?2702.64?4053.96N11

C?js?PrL?Pr(60Lhn106)??14976?Cr故所選軸承滿足壽命要求。

6013軸承：D?100mm,damin?72mm,B?18mm

六、鍵和聯軸器的選擇 1.高速軸鍵和聯軸器的選擇

（1）高速軸的工作轉矩T1?45.16N?m，工作轉速為n1?960r/min。

根據參考文獻2表18-1，取工作情況系數K?1.75。計算轉矩Tc?KT?79.03N?m

根據參考文獻2附錄c-16,選聯軸器為 LX3聯軸器YA38?82YA32?82GB/T5014?2003。

許用轉矩[T]?1250N?m，許用轉速[T]?4750r/min

兩級圓柱齒輪減速器設計說明書

選A型普通平鍵。

d31?71mm,L31?70mm,L31?70?5~10mm?60~65mm '根據參考文獻2表16-8選取20?12?63GB1096：

b?20mm,h?12mm,L?63mm

根據參考文獻2表16-9查得許用擠壓應力[?p]?110MPa

?p?FA?4000Tdhl?62.39MPa?[?p]

滿足要求。

（2）根據參考文獻2表18-1，取工作情況系數K?1.75。計算轉矩Tc?KT?1069.28N?m

根據參考文獻2附錄c-16,選聯軸器為 LX4聯軸器YA55?112YA48?112GB/T4323。

許用轉矩[T]?2500N?m，許用轉速[n]?3870r/min 均符合要求。

（10）選A型普通平鍵。

d32?55mm,L11?112mm,L11?112?5~10mm?102~107mm '根據參考文獻2表16-8選取16?10?100GB1096：

b?16mm,h?10mm,L?100mm,l?84mm

根據參考文獻2表16-9查得許用擠壓應力[?p]?110MPa

?p?FA?4000Tdbl?4000?571.4755?10?84?49.48MPa?[?p]

滿足要求。

七、減速器潤滑方式潤滑劑及密封裝置的選擇

（一）潤滑：

由參考文獻1建議，齒輪采用浸油潤滑；當齒輪圓周速度v?12m/s時，圓柱齒輪浸油深度以一個齒高、但不小于10mm為宜，大齒輪的齒頂到油底面的距離≥30~50mm。軸承潤滑采用脂潤滑，潤滑脂的加入量為軸承空隙體積的13~12，采

（二）密封：

防止外界的灰塵、水分等侵入軸承，并阻止潤滑劑的漏失。參閱參考文獻1，高低速軸密封圈為氈圈密封。箱體與箱座接合面的密封采用密封膠進行密封。

第四篇：基于UG NX的單級圓柱齒輪減速器建模

華中科技大學文華學院畢業設計（論文）

畢業設計[論文]

題

基于Unigraphics NX的單級圓

柱齒輪減速器建模

2010年 5月 26日

I

目：

華中科技大學文華學院畢業設計（論文）

目 錄

摘要???????????????????????????2 Abstract?????????????????????????3 前言???????????????????????????4 1.UG簡介???????????????????????6 1.1 UG發展歷程及影響????????????????6 1.2 UG的功能與特點??????????????????8 1.3 UG的用戶界面???????????????????11 1.4 UG的系統組成及硬件要求??????????????12 2.繪制草圖????????????????????????13 2.1 草圖的概述與通用操作???????????????13 2.2 草圖曲線繪制與編輯????????????????14 2.3 草圖形狀約束???????????????????18 3.特征建模與操作?????????????????????21 3.1 UG造型概述???????????????????21 3.2 特征建模?????????????????????21 3.3 特征操作?????????????????????24 4.減速器實例建模與裝配??????????????????26 4.1 設計任務及模型分析????????????????26 4.2 減速器零件的造型設計???????????????28 4.3 減速器零件裝配?????????????????36 5.結束語?????????????????????????38 6.參考文獻????????????????????????39 7.致謝??????????????????????????40

第五篇：機械大3上學期--單級圓柱齒輪減速器

單級圓柱齒輪減速器

圖8－1為單級圓柱齒輪減速器的立體圖；圖8－2為單級圓柱齒輪減速器的裝配圖（之一：凸緣式端蓋）；圖8－3 高速齒輪軸工作圖；圖8－4 圓柱齒輪工作圖；圖8－5 低速軸工作圖；圖8－6 減速器箱蓋工作圖；圖8－7 減速器箱座工作圖；圖8－8為單級圓柱齒輪減速器的裝配圖（之二：嵌入式端蓋）。

8－1

單級圓柱齒輪減速器立體圖

圖

圖8－2 單級圓柱齒輪

減速器裝配圖（之一）

圖8－4 圓柱齒輪工作圖

－5

低速軸工作圖

圖

圖8－8為單級圓柱齒輪減速器的裝配圖