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1、摘要减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。目前的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。本文是在完成了电动机选择、传动比分配、运动参数及动力参数计算、传动类零件设计和轴系零部件设计计算的基础上，实现了圆锥-圆柱齿轮减速器二维装配图的计算机辅助设计，根据减速器的二维视图建立基于SolidWorks的三维零部件模型，在Solidworks环境下完成了圆锥-圆柱齿轮减速器的三维装配体建模。关键词： 减速器 结构设计 三维造型 装配体建模AbstractReducer is independent closed tra
2、nsmission device between prime mover and work machine. Used to reduce speed and increase torque, to meet the job requirement. The current speed reducer is towards high-power, large transmission, small size, high mechanical efficiency and long service life direction.This article is in complete motor
3、selection, transmission and distribution, movement parameter dynamic parameters calculation, transmission parts of the design and calculation of shaft parts design, on the basis of the Cone - cylindrical gear reducer two-dimensional realization of computer aided design, assembly of 2d view to reduce
4、r based on the 3d models, SolidWorks components in SolidWorks environment completed Cone - cylindrical gear reducer 3d assembly modeling.Key words: Gear reducer Structure design Three-dimensional modeling Assembly modeling目录目录1第1章 前言11.1 前言11.2 课题的来源11.3 减速器及机械产品创新设计国内外现状及发展趋势11.4 本次设计的步骤2第2章 减速器整体结
5、构设计及数据计算42.1 拟定、分析传动装置的设计方案42.2 选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数42.3进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等72.3.1高速级圆锥齿轮传动设计72.3.2低速级圆柱斜齿轮传动设计112.3.3 高速轴的设计142.3.4 中间轴的设计152.3.5低速轴的设计162.4箱体的结构设计参数172.5减速器的结构草图18第3章 基于SOLIDWORKS的主要零件三维造型193.1 Solidworks三维设计软件简介193.2 主要零件三维造型203.2.1 轴类零件的三维造型203.2.2 箱体类零件的三维造型233.2.3 齿轮类零件的三维造
6、型273.2.4其他重要零件的三维建模30第4章 基于SOLIDWORKS的三维装配体建模324.1 减速器高速轴的装配体建模324.2 减速器中间轴的装配体建模334.3 减速器中间轴的装配体建模354.4轴承的装配体建模364.5 减速器的装配体的建模38第5章 减速器箱体的零件图设计42结论43谢辞44参考文献45第1章 前言1.1 前言本次毕业设计课题研究的主要任务是在完成圆锥圆柱齿轮减速器的设计和二维装配图设计的基础上，利用solidworks三维设计软件对圆锥圆柱齿轮减速器中的所有零部件进行三维造型，并且进行三维装配体建模。本论文共包括五大块的内容：首先是课题的简单介绍，其次是减速
7、器的方案及结构尺寸的设计，再次是减速器二维装配图的设计，然后也是本设计的重点即用solidworks三维设计软件对圆锥圆柱齿轮减速器中的所有零件进行三维造型、装配体建模，最后是箱座的零件图设计。本次设计的主旨是以机械传动创新方案为主线，充分发挥我们的创新意识，进行机械传动的创新设计，最终为机械设计的改革积累经验。本次设计的设计重点是减速器传动系统的设计及三维造型，内容包括为实现减速器的正常运转，设计合适的传动路线，对高速轴、中间轴、低速轴的弯扭强度校核以及对齿轮的弯曲疲劳强度极限和齿面接触疲劳强度极限校核，然后画出所设计的减速器的二维装配图，然后利用SolidWorks完成整个传动系统的三维设
8、计，最后完成箱座的零件图的设计。1.2 课题的来源随着信息时代的到来，传统制造业与计算机技术、信息技术紧密结合，越来越多的现代企业使用三维设计软件从事产品的设计研发工作。为适应21世纪社会发展的需要，作为机械类专业的学生应当加强三维设计能力的培养，熟练使用三维设计软件，从而在竞争激烈的社会中有一立足之地，实现自我的价值。本题目研究的目的在于设计一种大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的减速器，在对其总功能进行认真分析的基础上，不仅要满足以上优点外还要还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，在满足上述优点的基础时确定机械系统总体方案，并完成机械传动系统的结构设计以及主要零件的三维造
9、型和传动系统的装配体建模。1.3 减速器及机械产品创新设计国内外现状及发展趋势减速器是一种用途十分广泛且比较典型的机械装置。减速器的设计历来是机械设计中经典的项目之一。减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。减速机在我国的生产源于20世纪的60年代，当时我国的减速机多是根据苏联的减速机制造的，虽然在苏联减速机的基础上有了一定的发展，但是受到技术、设计能力、工艺水平及设备条件等因素限制，还是与国际水平存在极大差距。减速机在真正开始得到本质发展是在20世纪的七八十年代，这个时候整个减速器技术在世界范围内的新技术革命下有了极大的发展。减速机的国内生产企业也因此获益并逐渐增多，直
10、至目前全国已有数百家的减速机制造企业，年产通用减速机达25万台。目前国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展
11、。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新。目前世界齿轮技术有了很大的发展。产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪声、高可靠度。技术发展中最引人注目的是：硬齿面技术功率分支技术和模块化设计技术。国外硬齿面齿轮技术日趋成熟。采用优质合金钢锻件渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮，精度不低于ISO1328-1975的6级，综合承载能力为中硬齿面调质齿轮的4倍，为软齿面齿轮的5-6倍。一个中等规格的硬齿面齿轮减速器的重量仅为罗齿面齿轮减速器的三分之一左右。许多国外公司都是采用圆锥齿轮高精磨齿（80年代以前圆锥齿轮在渗碳淬火后一般不磨齿，只作对研跑合），通过齿轮修形，加大
12、重合度，改进箱体结构的吸音设计等措施来降低噪声。当今世界，创新能力的大小已经成为决定一个国家综合实力强弱的重要因素。在国际竞争中已越来越明显地表现为科技和人才的竞争，特别是科技创新能力和创新人才的竞争。为了适应世界经济的激烈竞争和科技的迅速发展，世界各国都在调整经济政策、科技政策和发展战略，对科技创新、机械创新给予高度的重视。1.4 本次设计的步骤减速器设计的过程一般分为七个阶段：（1）完成基础计算部分。（2）完成圆锥圆柱齿轮传动的设计及轴的结构设计。（3）完成装配草图设计。（4）完成减速器箱座、箱盖、圆锥圆柱齿轮等零件的三维造型。（5）完成圆锥圆柱齿轮减速器的三维装配体建模。（6）完成减速器
13、箱座的零件图设计。（7）编写毕业设计说明书。各阶段时间安排及应完成的工作:第1周：参观工厂及实验室，资料搜集，熟悉课题及相关设计软件，完成开题报告。第23周：学习有关的基本知识，确定设计方案，完成减速器设计。第45周：完成装配草图设计。第68周：完成箱座、圆锥齿轮等零件的三维造型。第911周：完成圆锥圆柱齿轮减速器的三维装配体建模。第1213周：完成圆锥圆柱齿轮减速器箱座的零件图设计。第1415周：撰写毕业论文，准备毕业答辩第2章 减速器整体结构设计及数据计算2.1 拟定、分析传动装置的设计方案本次设计的主要参数如下：输送带牵引力F=4400N，输送带速度V=0.56m/s，鼓轮直径D1=D2
14、=420mm，每天工作16小时，传动系统工作年限10年结合以上数据及综合考虑传动方案的特点，此次设计选用二级圆柱圆柱齿轮减速器，锥齿轮应布置在高速级，使其直径不至于过大，便于加工。传动简图如图2-1所示1电动机 2V带传动 3减速器 4联轴器5滑动轴承 6鼓轮 7输送带图2-1减速器方案简图2.2 选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数在确定传动方案之后，设计计算如下：1电动机类型因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式Y系列三相异步电动机电动机。2确定电动机功率工作机所需功率Pw按传动方案并查机械设计课程设计知：V带传动效率1=0.96滚动轴承传动效率（一对）2=0
15、.99圆锥齿轮传动效率3=0.96圆柱齿轮传动效率4=0.99联轴器传动效率5=0.99平带传动效率6=0.98滑动轴承效率7=0.99传动装置的总效率为：=12334567则电动机所需输出功率 因载荷平稳，电动机额定功率Pm 只需略大于P0即可，按机械设计课程设计中Y系列电动机技术数据选电动机的额定功率Pm为3.0KW3.确定电动机转速工作轴的转速选用同步转速为1000 r/min的电动机,Y系列型号为Y132S-6,满载转速为960r/min.以上数据并查机械设计课程设计知选用Y132S-6电动机，数据如表2-1所示：表2-1电动机的规格电动机额定功率P3.0kw电动机满载转速 960r/
16、min电动机轴伸出端直径38mm电动机轴伸出端安装长度80mm1)确定传动装置的传动比取V带传动的传动比i0=3，则减速器的传动比为i=i总/i0=37.68/3=12.56 为了避免圆锥齿轮过大，制造困难，并考虑齿轮的浸油深度，取高速级传动比i=3，低速级传动比为i=i/i1=4.19。2) 运动参数、动力参数的计算（1）各轴的输入功率轴0（电动机轴）：P0= 2.69 kW轴（高速轴）P= 2.58kW轴（中间轴）P= 2.48kW轴（低速轴）P= 2.38kW（2）各轴的转速轴0：n0= n=960 r/min轴：n= n0i0=9603=320 r/min轴：n=n1i1=3203=1
17、06.67 r/min轴：n=n2i2=106.674.19=25.46 r/min（3）各轴的输入转矩轴0：T0=T=9550=955026.76Nm轴：T=9550=955077.00m轴：T=9550=9550222.03Nm轴：T=9550=9550892.73Nm 各轴的转速、功率、转矩列入表2-2表2-2各轴转速功率转矩轴名参数电动机轴轴轴轴转速n/(r/min)960320106.6725.46功率P/(Kw)2.692.582.482.38转矩T/(Nm)26.7677.00222.03892.73传动比i334.192.3 进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、联轴器、键等2.
18、3.1高速级圆锥齿轮传动设计（1）选择齿轮类型、材料、精度以及参数 选用圆锥直齿齿轮传动 选用齿轮材料：选取大小齿轮材料均为45钢，小齿轮调质处理齿面硬度取240大齿轮正火处理齿面硬度取200HBS。 选取齿轮为8级精度（GB1009588） 选取小齿轮齿数Z=30，Z=Z=330=90（2）按齿面接触疲劳强度设计 首先确定计算参数 （a）使用系数KA：查表得KA=1.0 （b）使用系数KV：查图得KV=1.3（c）齿间载荷分配系数KHa：估计KAKt/b1.212齿轮端面与内机壁距离12机盖，机座肋厚9 8轴承端盖外径+（55.5）112（1轴）122（2轴）160（3轴）2.5减速器的装配
19、图减速器的装配图如图2-8所示。图2-8减速器装配图第3章 基于Solidworks的主要零件三维造型3.1 Solidworks三维设计软件简介SolidWorks为达索系统（Dassault Systemes S.A）下的子公司，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。达索公司是负责系统性的软件供应，并为制造厂商提供具有Internet整合能力的支援服务。该集团提供涵盖整个产品生命周期的系统，包括设计、工程、制造和产品数据管理等各个领域中的最佳软件系统，著名的CATIAV5就出自该公司之手，目前达索的CAD产品市场占有率居世界前列。SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows
20、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。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名；从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师
21、大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。Solidworks软件特点Solidworks 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。 在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便而方便的软件之一。美国著名咨询公司Daratech所评论：“在基于Windows平台的三维CAD软件中，So
22、lidWorks是最著名的品牌，是市场快速增长的领导者。” 在强大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/粘贴）协同下，使用SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。 3.2 主要零件三维造型3.2.1 轴类零件的三维造型1、低速轴的三维造型（1）首先进行草图绘制：单击（草图绘制），选择视图方向，然后使用画图工具绘出一个圆，并用智能尺寸确定圆的大小，然后使用（拉伸）工具画出轴的第一段。如图3-1(1)、3-1（2）所示图3-1（1） 图3-1（2）（2）然后使用(拉伸切除)工具画出该段的键槽。如图3-
23、1（3）所示：图3-1（3）（3）然后依次使用拉伸工具画出轴的后面各几段。如图3-1（4）（5）（6）（7）所示 图3-1（4） 图3-1（5） 图3-1（6） 图3-1（7）(4)最后使用拉伸切除将另一个键槽画出来。如图3-1（8）所示 图3-1（8） 2、端盖类三维造型(1)首先进行草图绘制，绘制出轴承盖的截面草图。如图3-2（1）所示图3-2（1） （2）然后使用旋转工具得到图形如图3-2（2）、（3）所示 图3-2（2） 图3-2（3）（3）最后使用同样方法获得各种轴承盖如图3-2（4）（5）（6）（7）所示 图3-2（4）高速轴轴承透盖 图3-2（5）中间轴轴承盖图3-2（6）低速轴
24、轴承闷盖 图3-2（7）低速轴轴承透盖3.2.2 箱体类零件的三维造型箱座的三维造型，步骤如下:（1）单击（新建）工具，新建一个文件。（2）然后选择“上视基准面”，单击（草图绘制）工具绘制草图，具体的尺寸如图3-3（1）所示，然后使用（拉伸）工具得到箱体底座如图3-3（2）所示。图3-3（2） 图3-3（2）（3）继续使用拉伸工具得到箱座的主体部分如图3-3（3）所示。图3-3（3） （4）然后使用绘制草图工具绘制出箱座凸台轮廓，尺寸如图3-3（4）所示，再使用拉伸工具得到凸台外形如图3-3（5）所示。 图3-3（4） 图3-3（5）3-4（4）拉伸切除的实体（5）使用拉伸工具拉伸出中间轴的凸
25、台以及低速轴的凸台，然后镜像到两侧。分别如图3-3（6）和图3-3（7）所示。 图3-3（6） 图3-3（7）（6）使用放样凸台工具画出高速轴的凸台轮廓，如图3-3（8）所示。图3-3（8）（7）使用拉伸工具画出箱座的轴承旁凸台以及箱座的肋板，并且镜像到两侧。如图3-3（9）所示。图3-3（9）（8）使用扫描切除工具，在箱座上切出油沟，如图3-3（10）所示。图3-3（10） （9）使用草绘工具绘出挂钩的轮廓，尺寸如图3-3（11）所示，然后使用拉伸工具得到其外形轮廓如图3-3（12）所示。 图3-3（11） 图3-3（12）（10）使用拉伸切出工具得到箱盖与箱座连接的螺纹孔如图3-3（13）
26、所示，然后进行镜像得到所有的螺纹孔如图3-3（14）所示。 图-3（13） 图3-3（14）（11）最后使用拉伸、切出等工具将排油螺栓孔、圆形游标孔、地脚螺栓孔等全部画出，得到箱座的最终三维外形如图3-3（15）所示。图3-3（15）3.2.3 齿轮类零件的三维造型1.圆柱大齿轮的三维造型（1）首先使用拉伸工具，拉伸出齿轮的基本圆柱轮廓，如图3-4（1）所示。图3-4（1）（2）在该圆柱地面上绘制齿槽的轮廓，具体尺寸如图3-4（2）所示，并且插入螺旋线，螺旋线形状如图3-4（3）所示。 图3-4（2） 图3-4（3）（3）使用扫描切除工具，可以得到一个齿的形状，如图3-4（4）所示。图3-4（
27、4）（4）最后使用阵列工具得到所有的齿，如图3-4（5）所示。 图3-4（5）（5）最后使用拉伸切除工具，将齿轮中间的孔、轮毂切出来，齿轮的最终轮廓便得到，如图3-4（6）所示。图3-4（6）3.2.4其他重要零件的三维建模1、套筒的三维建模如图3-5所示图3-52、螺栓及螺母的三维建模如图3-6所示 图3-63、排油螺栓的三维建模如图3-7所示图3-7 4、通气器及窥视孔盖的三维建模，如图3-8、3-9所示 图3-8 图3-9 第4章 基于Solidworks的三维装配体建模4.1 减速器高速轴的装配体建模1首先新建一个装配体文件，单击“”选择高速轴，再点“”插入键，使用配合工具进行装配，如
28、图4-1（1）所示。图4-1（1）2.再将高速轴轴套与圆锥小齿轮往轴上进行装配，如图4-1（2）所示。 图4-1（2）3.最后将两端轴承进行装配，得到完整的高速轴装配体如图4-1（3）所示。图4-1（3）4.2 减速器中间轴的装配体建模1.首先新建一个装配体文件，单击“”选择中间轴，再点“”插入键，使用配合工具进行装配，如图4-2（1）所示 。图4-2（1）2.然后再点“”插入圆锥大齿轮和圆柱小齿轮，使用配合进行装配。如图4-2（2）、4-2（3）所示。图4-2（2） 图4-2（3）3.最后将轴套以及一对轴承进行装配，得到完整的中间轴装配体，如图4-2（4）所示。图4-2（4）4.3 减速器中
29、间轴的装配体建模1.首先新建一个装配体文件，单击“”选择低速轴，再点“”插入键，使用配合工具进行装配，如图4-3（1）所示。图4-3（1）2.然后再点“”插入圆柱大齿轮，使用配合进行装配。如图4-3（2）所示。图4-3（2）3.最后将轴套与一对轴承插入，使用配合进行装配，得到完整的低速轴装配体，如图4-3（3）所示图4-3（3）4.4轴承的装配体建模（1）首先新建一个装配体文件，单击“”插入内圈，如图4-4（1）所示：图4-4（1）（2）再单击“”选择圆锥滚子，使用配合进行装配，如图4-4（2）所示图4-4（2）（3）然后再单击“”插入轴承外圈，使用配合进行装配，如图4-4（3）所示图4-4（
30、3）（4）最后使用阵列工具，将滚子进行阵列，得到轴承最终外形如图4-4（4）所示图4-4（4）4.5 减速器的装配体的建模（1）首先新建一个装配体文件，单击“”选择减速器箱座，单击“”按钮。如图4-5（1）所示。图4-5（1） （2）单击“”选择高速轴装配体，单击“”，完成高速轴装配体与箱座的装配，如图4-5（2）所示。4-5(2)（3）单击“”选择中间轴装配体，单击“”，完成中间轴装配体与箱座的装配，如图4-5（3）所示。 4-5（3）（4）单击“”选择低速轴装配体，单击“”，完成低速轴装配体与箱座的装配，如图4-5（4）所示图4-5（4） （5）单击“”，依次插入各个轴承盖、垫片、排油螺栓
31、等零件，如图4-5（5）所示。图4-5（5）（6）单击“”插入箱盖，使用配合进行装配，结果如图4-5（6）所示。图4-5（6）（7）单击“”依次插入通气器、窥视孔盖、螺栓螺母等零件，最终装配体结果如图4-5（7）所示。图4-5（7）第5章 减速器箱体的零件图设计单击solidworks新建中的“”，然后打开箱座的三维图，插入箱座的三视图以及轴测图并且调整好位置，然后将文件另存为“.DXF”格式。用“CAXA”打开上述文件，修改线型并进行标注，填写标题栏，最终结果如图5-1所示：图5-1箱座结论根据设计要求完成了圆锥圆柱齿轮减速器总体方案的设计，分析和拟定了该传动装置的运动简图，通过对功率的计算
32、完成了电动机选择，然后通过计算各轴的转速、功率和转矩完成了轴的尺寸结构设计、键的选择、轴承的选择以及联轴器的选择。然后对轴的强度和轴承的寿命进行了校核计算，计算结果表明轴的强度及轴承寿命满足设计要求。然后通过对弯曲疲劳强度极限和齿面接触疲劳强度极限进行计算，设计出圆锥圆柱齿轮的尺寸和结构。完成设计计算后首先根据自己设计的各个零件的尺寸使用CAXA软件绘制了减速器装配草图，然后利用SolidWorks软件完成了各个零件的实体造型，建立了一个虚拟零件库，根据所完成的装配草图进行零部件的实体装配，最终完成了圆锥圆柱齿轮减速器三维装配体建模。最后，又做了减速器箱座的零件图设计。谢辞经过三个月的努力，终于完成了我
