齿轮减速器三维建模与动态仿真

  对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取 mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算的分度直径 来计算应有的尺数。

  6.1按齿面接触强度设计……………………………………………………………9

  6.2齿根弯曲强度设计………………………………………………………………10

  7轴的设计与计算………………………………………………………………………11

  7.1高速轴的设计……………………………………………………………………11

  7.2中间轴的设计……………………………………………………………………13

  10.2端盖处尺寸分布………………………………………………………………18

  10.3通气器选择……………………………………………………………………19

  10.4润滑与密封设计………………………………………………………………19

  11三维建模及模拟总装配图…………………………………………………………19

  11.1齿轮建模………………………………………………………………………19

  对于计算结果，由于面接触疲劳强度计算的模数 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模式，由于模数 的大小主要取决与弯曲强度的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.33并近圆整为标注值 =2.0mm，按接触强度算得的分度直径 ，算的小齿轮的齿数

  为了便于二级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑，当两级齿轮的配对材料相同，齿面硬度HBS 350,齿宽系数相等时。考虑面接触强度接近相等的条件，则两级圆柱齿轮减速器的传动比分配如下：

  1）查得小齿轮弯曲疲劳强度极限 =520PMa大齿轮的疲劳强度极限 =580PMa

  选定材料、精度等级、齿数。考虑减速器要求结构紧密相连故大小齿轮均用40Cr调质处理后表面淬火，因载荷较平稳，齿轮速度不高，初选7级精度，选小齿轮齿数 ，大齿轮齿数 ，取齿宽系数 初选螺旋角 实际传动比

  分析齿轮减速器传动方案；并通过计算分析，确定各级传动齿轮齿数、模数和轴等各项参数，校核齿轮的接触和弯曲强度；完成各级齿轮、轴、的设计计算；在整机设计开发背景下，结合运动参数完成建模。

  本论文利用三维软件Solidworks对齿轮减速器进行三维建模，并完成与整机的装配；运用Solidworks中的插件simulation对传动轴进行有限元分析；最后利用Solidworks运动算例对减速器机构模型进行全局运动仿真。

  在这种背景下，用计算机对齿轮减速器进行辅助设计，参数化建模、虚拟装配，运动仿真贯穿于整个计算机辅助设计全过程，可显著地缩短研发周期，降低设计成本，提升工作效率。本论文以二级圆柱齿轮减速器为例，开展了基于Solidworks的圆柱齿轮减速器参数化的设计。设计以Solidworks为开发平台，主要是针对其三维建模及动态模拟仿真进行设计。

  齿轮减速器是传动装置中应用最广泛的减速器。由于齿轮传动具有体积小、重量轻、承载能力强、传动效率高、允许速度高、结构紧密相连、寿命长等优点，在物理运动方案设计时一般应首先考虑选用齿轮传动。对齿轮减速器的三维建模与运动仿真时，首先通过给定的工作参数确定设计的具体方案；其次依据相应的输入功率、输出速度、传动比进行传动设计与整体的结构设计；最后完成其Solidworks的三维建模，并对模型进行整体装配，并完成传动部分的运动仿真，并对其运动进行分析。

  4.2各轴动力参数计算………………………………………………………………5

  5高速级斜齿轮的设计…………………………………………………………………6

  5.1齿面接触疲劳强度计算…………………………………………………………6

  5.2按齿根弯曲强度设计……………………………………………………………7

  6低速级直齿圆柱齿轮的设计…………………………………………………………8

  定材料、精度等级、齿数。选择45钢调质淬火回火处理，齿面硬度分别为220HBS，280HBS，属软齿闭式传动，载荷平稳齿轮速度不高，初选7级精度，小齿轮齿数 大齿轮齿数 ，按软齿面齿轮非对称安装取齿宽系数 ，实际传动比 。

  11.2其余部分建模…………………………………………………………………21

  11.3齿轮减速器总装配体…………………………………………………………24

  12传动构件的有限元分析………………………………………………………………27

  13总传动部分运动仿真与分析…………………………………………………………29

  13.1总传动机构进行运动仿真……………………………………………………30

  14设计总结………………………………………………………………………………31

  16参考文献………………………………………………………………………………32

  随着计算机技术的迅速发展，计算机三维造型技术在工业上已得到广泛的应用。第一次大的变化是八十年代CAD软件的推广，国内广泛使用的是AutoCAD软件。利用AutoCAD软件使许多机械工程师逐渐地甩掉了图板。第二次大的变化是大量三维CAD软件的出现，如Pro/Engineer、Solidworks、UG等。三维CAD软件不仅仅可以实体造型，还可通过设计出的三维实体模型进行模拟装配和静态干涉检验、机构分析和动态干涉检验、动力学分析、强度分析等。因此运用三维设计软件的真正意义不仅仅在于设计模型本身，而是设计出模型后的处理工作。AutoCAD软件虽能进行简单的三维实体模型设计，但设计出模型后的处理工作是没办法实现的。

  3方案的分析与确定……………………………………………………………………3

  3.1工作参数及结构简图……………………………………………………………3

  3.2方案分析…………………………………………………………………………4

  4电动机的选择…………………………………………………………………………4

  4.1电动机类型选择…………………………………………………………………4

  摘要…………………………………………………………………………………………I

  Abstract……………………………………………………………………………………II

  1绪论……………………………………………………………………………………3

  2设计主要任务…………………………………………………………………………3

  7.3低速轴的设计……………………………………………………………………15

  8滚动轴承的选择………………………………………………………………………16

  8.1高速轴上滚动轴承的选择………………………………………………………16

  8.2中间轴上滚动轴承的选择………………………………………………………16

  8.3低速轴上滚动轴承的选择………………………………………………………17

  9键的连接设计…………………………………………………………………………17

  9.1中间轴键的设计…………………………………………………………………17

  9.2低速轴键的设计…………………………………………………………………18

  10箱体尺寸计算………………………………………………………………………18

  10.1箱体的各部分尺寸计算………………………………………………………18

  在完成了传动系统运动及动力参数的计算和减速器两级齿轮传动的设计计算之后，接下来可进行减速器轴的设计，绘制轴的布置简图和初定跨距，轴的布置入图

  轴上齿轮的直径较小，采用齿轮轴结构，轴和齿轮的材料及热处理一致，选用40 调质处理后表面淬火。

  由于齿轮减速器结构较为复杂，包含的零部件很多，其主要结构有传动零件（齿轮）、轴承、箱体及附件组成。其结构如下图所示

  齿轮减速器是由电动机驱动，电动机通过联轴器将动力传入减速器，再经联轴器将动力传至工作机，使得工作机正常工作，传动系统采用两级圆柱齿轮减速器，其机构简单，但齿轮相对轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度，高速级和低速级分别为斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮传动。

  输入轴的最小直径显然是安装联轴器处州的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔相适应，故需同时选择联轴器，联轴器的计算转矩 考虑到转矩变化很小，故取 ，则： 按照计算的转矩 应小于联轴器的公称转矩条件，选用YL5型弹性联轴器，联轴器的孔径为 ，故 。

  因工作时有轻微振动，故输入端功率 5.32-6.14 ，略大于 则输入端额定功率 应取 。

  已知使用系数 ,根据 m/s,七级精度，查得动载系数: ;齿向载荷分布系数: ,齿间载荷分配系数 ,