基于solidworks技术的二级减速器三维造型结构设计1 绪 论1.1 三维造型软件概述1.1.1 AutoCAD介绍AutoCAD是由美国Autodesk公司开发的通用计算机辅助设计软件，是目前世界上应用最广的机械设计软件之一。随着时间的推移和软件的不断完善，AutoCAD已由原来的侧重于二维绘图技术为主，发展到二维、三维绘图技术兼备，且具有网上设计的多功能CAD软件系统。在AutoCAD的不断完善中，使得它具有广泛的适应性，能够让非计算机专业的人员较快的学会使用。然而因为它的命令比较多，对用户所需要的块定义缺乏，所以对于初学者来说还有很大的困难，操作较为不方便。同时在保存的时候，保存格式较少，不便于和其他软件相结合。其中它的线框造型、曲面造型和实体造型功能还需要不断的完善。随着网络技术的不断发展，AutoCAD已经可以提供功能极为强大的互联网工具，可以让设计师与设计师、设计师与用户、设计师与商家通过网络直接地在AutoCAD内部进行交流，并在互联网和企业内部网中进行网络设计。1.1.2 CAD技术的发展方向CAD的概念和内涵是随着计算机、网络、信息、人工智能等技术或理论的进步而不断发展的。CAD技术是以计算机、外围设备及其系统软件为基础，包括二维绘图设计、三维几何造型设计、优化设计、仿真模拟及产品数据管理等内容，逐渐向标准化、智能化、可视化、集成化、网络化方向发展。1.1.3 Solidworks2006介绍Solidworks软件是一个基于Windows操作平台的三维设计软件，它由著名的三维CAD软件开发商Solidworks公司发布。它是近年来出现且得到迅速推广应用的三维计算机辅助设计软件，它本身是一款参数化建模软件。Solidworks2006中文版是Solidworks较新的版本，它拥有3大特点：功能强大、易学易用和技术创新。随着中国机械设计现代化的普及，使用Solidworks2006来提高设计效率，使整个生产过程自动化，无疑是最好的选择。Solidworks2006目前已成为市场上扩展性最佳的软件产品之一，也是唯一一个集3D设计、分析、产品数据管理、多用户协作以及注塑件确认等功能的软件。它不仅可以帮助工程设计人员以更快的速度将更优的产品带入市场，而且便于实现从2D到3D的设计方式转变。它的这些特点加快了整个3D行业的发展步伐。所以，学习使用Solidworks造型软件具有很强的行业竞争力。对公司，对个人，对整个社会都将带来巨大的作用。Solidworks2006是非常优秀的三维机械设计软件，由于其具有易学易用、全中文界面、价格适中等特点，吸引了越来越多的工程技术人员和高等院校的学生使用。2 二级直齿圆柱齿轮减速器总体方案设计2.1 确定减速器的工作条件 二级直齿圆柱齿轮减速器1）要求：拟定传动关系由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。2）工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。3）已知条件：运输带卷筒转速，减速箱输出轴功率马力。2.2 传动装置的总体设计1）组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2）特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3）确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如图2-1：图2-1 传动装置总体设计图2.3 选择电机2.3.1 电机功率计算查机械设计基础课程设计指导书第6页表2-3可得：带传动效率：0.96 每对轴承传动效率：0.99圆柱齿轮的传动效率：0.96 联轴器的传动效率：0.993卷筒的传动效率：0.96电机至工作机之间的传动装置的总效率： 2.3.2 电机转速和型号确定查机械设计基础课程设计指导书第6页表2-2：取V带传动比i=24二级圆柱齿轮减速器传动比i=840所以电动机转速的可选范围是：n电机=n卷筒i总=19（24）（840）=（3043040）r/min符合这一范围的转速有：750 r/min、1000 r/min、1500 r/min、3000 r/min，根据电动机所需功率和转速机械设计基础课程设计指导书第119页表8-1有4种适用的电动机型号，因此有4种传动比方案如下表2-1：表2-1 电动机型号传动比方案表方案电动机型号额定功率同步转速（r/min）额定转速（r/min）重量总传动比1Y112M-24KW3000289045Kg152.112Y112M-44KW1500144043Kg75.793Y132M1-64KW100096073Kg50.534Y160M1-84KW50720118Kg37.89综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下表2-2：图2-2 电动机安装结构图表2-2 电动机型号参数表额定功率kW满载转速同步转速质量ADEFGHLAB496010007321638801033132515280 2.4 分配传动比1）总传动比由于选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速为n，可得传动装置总传动比为/n960/1950.53。2）分配传动装置传动比（式中分别为带传动和减速器的传动比。）为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取3.05（实际的传动比要在设计V带传动时，由所选大、小带轮的标准直径之比计算），则减速器传动比为：50.53/3.0516.56根据展开式布置，考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，查图得高速级传动比为4.56，则16.564.56=3.562.5 传动装置运动和动力参数的计算2.5.1 计算各轴转速将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴。依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。2.5.2计算各轴输入功率2.5.3 计算各轴输入转矩运动和动力参数结果如表2-3：表2-3 各轴动力参数表参数轴名功率P（KW）转矩T（Nm）转速r/min输入功率输出功率输入转矩输出转矩电动机轴3.6736.59601轴（高速轴）3.523.48106.9105.8314.862轴（中间轴）3.213.18470.3465.6683轴（低速轴）3.053.021591.51559.619.14轴（卷筒轴）32.971575.61512.619.13 V带的设计1）确定V带型号查机械设计基础表13-6得： 则根据=4.4, =960r/min,由机械设计基础图13-5，选择A型V带，取。查课本机械设计基础第206页表13-7取。为带传动的滑动率=0.010.02。2）验算带速 带速在525范围内，合适。3）取V带基准长度和中心距a初步选取中心距a：，取。由课本机械设计基础第203页式13-17得：查课本机械设计基础第202页表13-8取。由机械设计基础第203页式13-18计算实际中心距：。4）验算小带轮包角由课本机械设计基础第203页式13-1得。5）求V带根数Z由课本机械设计基础第203页式13-19得：，查课本机械设计基础第203页表13-8由内插值法得,。 EF=0.1=1.37+0.1=1.38 图3-1 线性图 EF=0.08 图3-2线性图查机械设计基础第201页表13-6得，查机械设计基础第201页表13-6由内插值法得。=163.0 EF=0.009=0.95+0.009=0.959则：所以，取根。 图3-3 线性图6）求作用在带轮轴上的压力 查课本机械设计基础第193页表13-1得m=0.10m/kgm-1，故由课本第204页式13-20得单根V带的初拉力：作用在轴上压力：。4 齿轮的设计4.1 高速级齿轮的设计1）确定材料热处理方式高速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为220HBS。2）许用弯曲应力的计算查课本机械设计基础第146页表10-5得： 。查课本机械设计基础第149页表10-7得： 。故 。查课本机械设计基础第151页表10-21C图得： 故 。3）齿面接触强度设计9级精度制造，查课本机械设计基础第148页表10-6得：载荷系数，取齿宽系数 计算中心距：由课本机械设计基础第149页式10-14得： 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取则取实际传动比传动比误差：齿宽：取高速级齿轮： 。因为采用腹板式齿轮结构，结构尺寸见表4-1：表4-1 齿轮结构尺寸表代号结构尺寸和计算公式结果（mm）轮毂处直径72轮毂轴向长度84倒角尺寸1齿根圆处的厚度10腹板最大直径321.25板孔直径62.5腹板厚度25.24）验算轮齿弯曲强度查机械设计基础第148页表10-7得： 按最小齿宽计算得： 所以安全。5）齿轮的圆周速度 查课本机械设计基础第162页表11-2知选用9级精度是合适的。4.2 低速级齿轮的设计1）确定材料热处理方式低速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为250HBS。低速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为220HBS。2）许用弯曲应力的计算查课本机械设计基础第146页表10-5得： 。查课本机械设计基础第149页表10-7得： 。故： 查课本机械设计基础第151页表10-21C图得： 故： 。3）齿面接触强度设计采用9级精度制造，查课本机械设计基础第148页表10-6得：载荷系数，取齿宽系数4）计算中心距由课本机械设计基础第149页式10-14得： 取 则取计算传动比误差，合适。齿宽则取 低速级齿轮 5）验算轮齿弯曲强度查课本机械设计基础第148页表10-7得：按最小齿宽计算：，所以工作是安全的