第1章绪论1
1.1 solidworks软件简介1
1.2 solidworks特点2
1.3 减速器简介3
第2章任务要求4
第3章基于solidworks的减速器虚拟样机的创建10
3.1 齿轮的建模10
3.2 轴的建模14
3.3 减速器的装配16
第4章传动件的应力分析18
4.1 应力分析步骤18
4.2 轴的应力分析19
4.3 齿轮的应力分析27
4.4 键的应力分析35
第5章总结48
致谢49参考文献50
第1章绪论。
1.1 solidworks软件简介。
solidworks软件是世界上第一个基于windows开发的三维cad系统,由于技术创新符合cad技术的发展潮流和趋势,solidworks公司于两年间成为cad/cam产业中获利最高的公司。功能强大、易学易用和技术创新是solidworks的三大特点,使得solidworks成为领先的、主流的三维cad解决方案。solidworks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。
solidworks不仅提供如此强大的功能,同时对每个工程师和设计者来说,操作简单方便、易学易用。
如果您熟悉微软的windows系统,那您基本上就可以用solidworks来设计了。solidworks独有的拖拽功能使您能在比较短的时间内完成大型装配设计。solidworks资源管理器是同windows资源管理器一样的cad文件管理器,用它可以方便地管理cad文件。
使用solidworks,您能在比较短的时间内完成更多的工作,能够更快地将高质量的产品投放市场。
在目前市场上所见到的三维cad解决方案中,设计过程最简便、最方便的莫过于solidworks了。就象美国著名咨询公司daratech所评论的那样:“在基于windows平台的三维cad软件中,solidworks是最著名的品牌,是市场快速增长的领导者。
”无与伦比的设计功能和易学易用的操作(包括windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘帖),使用solidworks,整个产品设计是可百分之百编辑的,零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。
动感的界面,视觉的享受。
solidworks提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制。“全动感的”的用户界面减少设计步骤,减少了多余的对话框,从而避免了界面的零乱。崭新的属性管理员用来高效地管理整个设计过程和步骤。
属性管理员包含所有的设计数据和参数,而且操作方便、界面直观。 用solidworks资源管理器可以方便地管理cad文件。solidworks资源管理器是唯一一个同windows资源管理器类似的cad文件管理器。
独有的任务板管理器。它将特征库、标准件库、网上三维零部件(行业标准件)、pdmworks以及资源管理器整合在一起,为用户提供方便快捷的设计资源。它能让用户高效地进行特征、零部件及文档的查询,并通过拖放操作方便地进行设计的重复利用。
solidworks提供的autocad模拟器,使得autocad用户可以保持原有的作图习惯,顺利地从二维设计转向三维实体设计。
产品设计信息的共享和协同设计。
solidworks提供了技术先进的工具,帮助您跨越交流的障碍。协同设计版本使得用其他cad软件,甚至根本不用cad软件的用户进行方便地交流。通过edrawings方便地共享cad文件。
edrawings是世界上第一个*e-mail实现的交流工具,能够在产品开发过程中,对三维和二维的数据进行评估。用户无需购买edrawings,就可以对用户的方案进行评估。直接将产品发布到互联网上。
通过3d instant website插件,这一技术创新工具,用户可以瞬间创建并发布一个即时**,用户可以在异地共享三维设计模型。用户可以对三维设计进行浏览、旋转、缩放和漫游。在创建**时可以选择现成的模板,并让solidworks的服务器托管。
solidworks还支持局域网多用户环境,一个零件可由多个用户同时打开,并通过对内存读写权限的控制和更改通知机制,真正实现多用户实时协同设计从而最大限度发挥设计的威力。
1.2 solidworks特点。
1)基于特征及参数化的造型。
solidworks装配体由零件组成,而零件由特征(例如凸台、螺纹孔、筋板等)组成。这种特征造型方法,直观地展示人们所熟悉的三维物体,体现设计者的设计意图。
2)巧妙的接解决了多重关联性。
solidworks创作过程包含三维与二维交替的过程,因此完整的设计文件包括零件文件、装配文件和二者的工程**件。solidworks软件成功的处理了创作过程中存在多重关联性,使得设计过程顺畅、简单及准确。
3)易学易用。
solidworks软件易于使用者学习,便于使用者进行设计、制造和交流。
熟悉windows系统的人基本上都可以用solidworks软件进行设计,而且软件图标的设计简单明了,帮助文件详细,自带教程丰富,有采用核心汉化,易学易懂。其他三维cad软件通常需要三个月学,而solidworks只需要两个星期。
1.3 减速器简介。
减速器,也称减速机,是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件,常用作原动机和工作机之间传动装置,用来降低转速和增大转矩,以满足工作需要,在某些场合也用来增速,称为增速器。主要由传动零件(齿轮或蜗杆)、轴、轴承、箱体及其附件所组成。
减速器的种类繁多,品种形式多样,目前已制定为行(国)标的减速器有40余种。按传动类型可分为:齿轮减速器,蜗杆减速器、行星减速器;按传动级数可分为:
单级减速器、多级减速器;按齿轮形状可分为:圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、圆锥-圆柱齿轮减速器。
选用减速器时应根据工作机的选用条件,技术参数,动力机的性能,经济性等因素,比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸,传动效率,承载能力,质量,**等,选择最适合的减速器。
与减速器联接的工作机载荷状态比较复杂,对减速器的影响很大,是减速器选用及计算的重要因素,减速器的载荷状态即工作机(从动机)的载荷状态,通常分为三类:
①—均匀载荷;
②—中等冲击载荷;
③—强冲击载荷。
第2章任务要求。
齿轮减速器按齿轮的级数可以分为单级、二级、**和多级减速器几种;按轴在空间的相互配合方式可分为立式和卧式两种,按运动简图的特点可以分为展开式、同轴式和分流式减速器等;单级圆柱齿轮减速器的最大传动比一般为8 ~ 10,作此限制主要为避免外轮廓尺寸过大。若要求i>10时,就应采用二级圆柱齿轮减速器。二级圆柱齿轮减速器应用于i:
8 ~ 50及高、低速级的中心距总和为250~ 400mm的情况下。**圆柱齿轮减速器,用于要求传动比较大的场合。
本课程设计主要学习和研究的内容是:二级渐开线齿轮三维实体模型的结构设计和动力学、运动学的有限元分析。该机构的原理主要是利用齿轮传动比来实现速度的变化。
为了使该机构所体现出来的性能更具有直观性,我们利用solidworks建立减速器的虚拟样机。本次课程设计的主要研究工作和成果如下:
—利用solidworks对减速器各部件进行建模并且在此模块下完成装配;
—利用solidworks simulation软件对减速器进行有限元分析,检验其是否满足应力应变要求。
本次主要研究的二级圆柱直齿轮减速器如图2-1;其主要参数如下:
设计一用于带式运输机上的二级圆柱齿轮减速器,已知:运输带工作拉力f=3kn;运输带工作速度v=1.3m/s(允许运输带速度误差为±5%);滚筒直径d=400mm;两班制,连续单向运转,载荷较平稳。
环境最高温度35℃;工作年限5年,小批量生产。
图2-1 二级圆柱齿轮减速器简图。
1)电动机的参数:
按工作要求和工作条件,选用y系列三相异步电动机,y系列三相鼠笼式电动机是按照国际电工委员会(iec)标准设计的,具有国际互换性的特点。
图2-2 y型三相异步鼠笼式电动机。
其中,y系列(ip44)电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,具有防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电动机内部之特点,b级绝缘,工作环境温度不超过+40℃,相对湿度不超过95%,海拔高度不超过1000m,额定电压380v,频率50hz。适用于无特殊要求的机械上,如机床、泵、风机、运输机、搅拌机、农业机械等。
选定电动机的类型为y112m-4,参数如下:
额定功率:4kw
满载转速:1440r/min
堵转转矩:2.2
最大转矩:2.3
质量:43kg
2)传动齿轮的参数:
齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。具有结构紧凑、效率高、使用寿命长等特点。齿轮传动是指用主、从动齿轮直接传递运动和动力的装置。
在所有的机械传动中,齿轮传动应用最广,可用来传递任意两轴之间的运动。同时,齿轮传动有着传动平稳、传动比精准、工作可靠、效率高、寿命长,使用的效率、速度和尺寸范围大。但是,制造齿轮需要有专门的设备,啮合传动会产生噪声。
本次研究使用直齿轮二级传动。其参数如下表2-1:
表2-1 齿轮参数。
高速级:模数 mm33
齿数 zz7224
分度圆直径 d d=mz21672
齿顶高 ha ha=ha*m33
齿根高 hf hf=(ha*+c*)m 3.753.75
齿顶圆直径 da da=d+2ha22278
齿根圆直径 df df=d-2hf21066
中心距 a a=m(z1+z2)/2144144
低速级:模数 mm33
齿数 zz9330
分度圆直径 d d=mz27990
齿顶高 ha ha=ha*m33
齿根高 hf hf=(ha*+c*)m 3.753.75
齿顶圆直径 da da=d+2ha28596
齿根圆直径 df df=d-2hf27384
中心距 a a=m(z1+z2)/2184.5184.5
3)轴的参数:
轴是组成机器的一个重要零件。它支撑着其他转动件回转并传递扭矩,同时它又通过轴承和机架连接。所有轴上的零件都围绕轴心线作回转运动,形成一个以轴为基准的组合体, 轴系部件。
轴按承受载荷的情况可分为:
1. 转轴既支承传动件又传递动力,承受弯矩和扭矩两种作用。我们实测的减速器中的轴就属于这种轴。
2. 心轴只起支承旋转机件的作用而不传递动力,即只承受弯矩作用。
3. 传动轴主要传递动力,即主要承受扭矩作用。
轴按结构形状可分为:光轴、阶梯轴、实心轴、空心轴等。
最常见的是阶梯轴,它的强度接近等强度,加工也不复杂,同时轴上的零件能可靠地固定,并且拆卸方便。
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