拖拉机带轮部件的三维造型及运动仿真设计.doc

《拖拉机带轮部件的三维造型及运动仿真设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《拖拉机带轮部件的三维造型及运动仿真设计.doc（26页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流拖拉机带轮部件的三维造型及运动仿真设计.精品文档.e题 目 拖拉机带轮部件的三维造型及运动仿真设计 学生姓名 e 学号 e 所在学院 机械工程学院 专业班级 e 指导教师 e 完成地点 校内 2009 年 5月30日拖拉机带轮部件的三维造型及运动仿真设计e（e）指导老师：e摘要:拖拉机的带轮部件是拖拉机传动系统中相当关键的一个部件，带轮传动对于整车的动力性与经济性、操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有着较为直接的影响。以CAD/Pro/e为工具，建立拖拉机带轮部件各零部件的三维造型实体造型，根据他们之间的约束关系进行整体装配建模，检测

2、带轮部件整体模型中各零件之间的干涉情况，以确保运动仿真的顺利进行；在Pro/E模块中建立带轮部件的运动仿真模型，动态模拟整个工作过程。该方法实现了拖拉机带轮部件设计阶段的可视性，使原来在二维图纸上难以表达和设计的运动变得非常直观和易于修改，从而提高了拖拉机带轮部件的设计质量和效率。关键词:部件，圆锥齿轮减速，三维造型，装配建模，运动仿真Tractor pulley parts of three dimensional modeling design and motion simulatione（e）Tutor :e Abstract：Pulley parts is the whole trac

3、tor system，one of the crucial parts relative performance of vehicle pulley parts with economy，manipulating the reliability and portability，transmission and steadiness and efficiency have relatively direct influence。To Pro/e for tools，set up the pulley of parts of three-dimensional molding,according

4、to the constraint relation between them on the whole assembly modeling,detection pulley parts in a whole model between the parts,to ensure the interference of the motion simulation smoothly;In Pro/e in the module of establishing pulley parts,dynamic simulation motion simulation model of the whole pr

5、ocess of the pulley parts.This method is realized the visual pulley parts design phase in the original 2d drawings to express and design sports become very intuitive and easy to modify,thereby improving the pulley parts design quality and efficiency.KeyWords:pulley, taper gear reducer，entity modelli

6、ng，three-dimensional modelling，movement simulatio目录1. 引言11.1选题的目的及意义11.1.1拖拉机带轮在国内的发展状况21.1.2计算机辅助技术在制造业中的应用和发展现状21.1.3拖拉机带轮的发展趋势31.1.4 CAD/Pro/e技术发展趋势41.1.5带轮的应用领域41.2本文的主要研究内容41.2.1课题的主要任务41.2.2设计思路41.2.3主要完成以下任务52.带轮部件构造及工作原理62.1带轮部件的结构62.1.1带轮部件传动机构的工作原理62.1.2 齿轮传动的失效形式及设计准则63.拖拉机带轮各部件的参数设计计算83.

7、1锥齿轮传动的设计83.1.1锥齿轮几何尺寸的设计计算83.1.2 锥齿轮齿轮轴的设计103.2 带轮的设计113.2.1 带轮的结构形式113.3带轮其他部件的设计113.3.1 主动轴的设计123.4带轮部件箱体的设计123.4.1箱体的基本结构尺寸134.带轮部件的实体装配154.1输出、输入轴的三维建模154.1.1输出轴、输入轴的三维建模154.2锥齿轮的参数化建模164.2.1主动锥齿轮的三维建模164.3 箱体的三维建模194.3.1 上箱壳的建模194.3.2 下箱体的三维建模204.4 轴承端盖及其它零部件的三维建模204.5装配234.5.1零件装配基本流程234.5.2装

8、配过程中常用的方法244.5.3 装配齿轮减速器箱体245.带轮部件运动仿真分析265.1运动仿真的工作流程265.2锥齿轮的运动仿真分析26总结与展望28致谢29参考文献30外文翻译(附原文)311. 引言带轮传动是一种便捷有效的传动装置。其由主动轮跟从动轮组成。当主动轮转动时，由于带跟带轮之间的摩擦力，便拖动从动轮一起转动，并传递动力。带轮传动带轮的优点有：皮带轮传动能缓和载荷冲击，运行平稳且低噪音、低振动；皮带轮的传动结构简单，方便。具有良好的推广应用价值。此次设计是在以前有关锥齿轮减速器的研究基础上，基于现代化的CAD、CAE软件对锥齿轮减速器进行3D建模、虚拟装配，构造虚拟数字样机进

9、行各类进行动力学仿真与运动学仿真。该过程将方案设计、优化设计、零件建模、动态模拟装配、模态分析、高级渲染、运动仿真以及工程图绘制等设计全过程集于一个软件当中，这样做可以更加有效地更加快捷地对产品进行设计，大大缩短产品设计研发周期，提高了产品设计的准确性，大大降低产品开发设计成本，全面实现产品的数字化设计制造工程，提高产品的市场竞争力。本设计说明书介绍有关减速器的基本情况，了解锥齿轮减速器的研发过程和工作原理，主要对该减速器的零件进行数字化3D建模设计和简单装配及运动仿真的研究。1.1选题的目的及意义众所周知，我国作为一个发展中的大国，实现农业现代化是当务之急，拖拉机则是农业机械化的龙头产品。农

10、业机械化是农业现代化的农村经济社会发展的重要标志，是实现农业产品化、加快农业科技进步的重要措施。拖拉机的拥有量和年产销量，是评价一个国家农业机械化水平的重要标志。而目前中国农业经济发展比较落后，从而决定了拖拉机等农机产品市场总体上看在相当长的时期内只能接受价格低廉，安全可靠的产品。而传动系统是其的主要零部件，它的设计水平的高低直接影响到整机的设计制造水平。随着农业和农村经济的发展，农业机械已成为农民改善的生产条件、提高劳动生产率、增加农民收入的重要手段，所以传动系统的设计水平的高低，将直接影响农民的购买力，影响这农业机械化的推广。在我国CAD、CAE已经得到了广泛的应用，在大多数的大型制造企业

11、已经相当的成熟。因为CAD是辅助设计，不是辅助绘图，设计不但要想到产品的机械模型，还应想到产品的结构分析、运动机构分析和生产加工处理等，只有这样才能真正发挥CAD的作用。要真正做到这一点，单凭二维设计是不够的，虽传统制图方法是通过二维视图描述三维实体，但它做不到进一步的结构、运动机构分析和数控加工，不能真正做到生产的自动化，甚至二维视图描述会出现二意性和理解错误，于是必须找到更先进合理的三维设计手段，使CAD、CAM、CAE以及PDM容为一体。激烈市场竞争已使工业产品的设计与生产厂家清楚意识到：能更快地推出优秀的新产品，就能占领更多的市场。为此，CAD/CAE方法作为能缩短产品开发周期的得力工

12、具，被越来越频繁地引入产品设计与生产的各个环节，以提高竞争力。从设计产品和对性能的简单校核，逐步发展到性能的准确预测，再到工作过程的精确模拟，使人们对CAD/CAE方法充满信赖。计算机辅助技术已经成为现代设计研究的主要手段和工具，在产品开发制造的各个阶段发挥重大作用。本次通过对于拖拉机的带轮部件的三维造型及运动仿真设计，从传动系模型的建立；传动方案的设计；传动系优化设计的目标函数及设计变量的确定；传动系的计算；传动系试验以及结论的得出。用pro/e/CAD等专业的软件对拖拉机带轮部件进行三维造型及运动仿真，应用现代化数字仿真技术对其进行研究、改进。采用优化方法进行设计，不仅节省了材料，降低的成

13、本，而且节约设计时间，使得设计参数达到最优值。这对提高设计水平，改革传统的设计方法十分有益，并为产品的改进设计提供了依据。而且通过本次的设计的研究，让我认识到数字化仿真对于机械产品设计的重要性，让我更加的熟练的掌握了这门技术的应用。从零件的设计、仿真、到装配图的组装，一步步的完成知道最后完成本次毕业设计。使我更加理解大学所学基础知识和专业知识，培养了我独立思考，解决问题的能力，并且掌握了类似拖拉机带轮传动的的设计思想、规范和方法，同时也提高了我查阅文献、计算、机械制图以及实验研究的能力。1.1.1拖拉机带轮在国内的发展状况近年我国皮带轮行业发展迅速，国内皮带轮生产企业与国外先进技术的差距进一步

14、缩小，目前我国生产的皮带轮已经能够满足国内、国际市场需求。但我国皮带轮行业还存在很多问题，如生产企业数量过多，企业规模较少；出口产品层次较低，出口市场集中，价格竞争激烈等等。并且，随着传动系统对零部件轻质化以及皮带轮的原材料铸件价格不断上涨等因素影响，皮带轮变革速度加快。我国皮带轮行业国内市场占有较大市场份额，但自主创新能力依然薄弱，核心技术受制于人；产品、产业结构不合理；市场格局、竞争态势严峻等问题依然突出。我国与国外机械主机制造方面的差距已日趋缩小，但是在零部件的生产方面还是有很多长期依赖进口，“中低端过剩，高端不足”的现象明显。企业自主创新能力是实现企业产品结构转型升级、保持企业做强和持

15、续稳定发展的基础，是企业核心竞争力的体现。2010年，皮带轮企业坚持走自主创新之路，开拓高端新产品市场，取得显著成效。依据国家深入贯彻落实科学发展观，坚持以调整产业结构和转变发展方式为主线的产业政策，2010年皮带轮行业加快了产业布局调整的步伐，企业也强化了产品结构优化升级的运作。在产业布局方面，行业依据不同的情况，已形成进驻产业链配套产业集聚区，从能源、用地等紧张地区转向可发展地区，向配套的装备主机厂地区转移等多种产业布局的调整模式。国家的“装备制造业调整与发展规划”、工信部发布的“机械基础件振兴实施方案”等产业政策，为皮带轮行业的发展指明了必须为国家重大装备配套的产业发展方向，尤其是着重发

16、展与国家重大装备挂钩配套的高端产品，已经成为皮带轮企业今后一段时期内保持持续稳定发展的关键环节。在当前形势下，如何准确判断行业的发展趋势，如何深入了解行业发展现状及面临的风险因素，如何全面分析相关行业的发展现状及经营趋势，是皮带轮行业十分关注的课题。1.1.2计算机辅助技术在制造业中的应用和发展现状在工程技术界，系统仿真是通过对系统模型实验，去研究一个存在或设计中的系统。计算机仿真已成为系统仿真的一个重要分支，系统仿真很大程度上指的就是计算机仿真。计算机仿真技术的发展与控制工程、系统工程及计算机工程的发展有着密切的联系。一方面，控制工程、系统工程的发展，促进了仿真技术的广泛应用；另一方面，计算

17、机的出现以及计算机技术的发展，又为仿真技术的发展提供了强大的支撑。计算机仿真作为必不可少的工具，在减少损失、节约经费、缩短周期、提高质量等方面发挥着重要作用。 （1）计算机仿真在制造业的应用和发展现状 制造业在国民经济中一般都占有最大的比重，自70年代以来，全球性的市场竞争日益激烈，产品消费结构不断向多元化、个性化方向发展，产品的更新期和交货期都在缩短，一些自动化技术如CAD、CAM、proe都得到快速发展。系统仿真作为一种重要手段，通常可以渗透到它们当中去，并帮助它们实现集成，从而促进了一些先进制造技术的发展。到80年代，仿真领域逐步转向了制造系统，并且呈现出一种生机勃勃的局面。本质上讲，仿

18、真技术就是建立仿真模型和对模型实验的一种技术。计算机仿真过程的实现一般都可由计算机高级语言、仿真语言和仿真软件来完成。典型的仿真软件有仿真环境、仿真语言和程序包3种形式，其功能覆盖是不完全相同的。从下到上，大体反映了仿真软件的发展过程。到80年代中后期，开始出现了一体化仿真环境。现在，面向制造系统的仿真出现了一体化支撑软件，实现了仿真建模、仿真运行、输出分析的集成环境，仿真监控运用了并发执行机制，在数据库管理的基础上实现了模型数据、实验数据、仿真结果的统一管理，人工智能技术也应用在仿真建模、仿真运行和仿真结果的分析中。（2）计算机仿真的研究热点及对制造业的影响 80年代以来，系统仿真不断地朝着

19、纵、横方向发展，在制造业方面，一个比较明显的进展就是“虚拟制造”。根据虚拟制造的概念，整个产品的设计和制造首先在计算机上进行，这样可以发现并解决该产品在制造之前可能出现的各种问题。 虚拟现实技术(VRVirtual Reality)亦称虚拟环境技术、灵境技术，是一种最有效地模仿人在自然环境中的视、听、动等行为的高级人机交互技术.它是在综合计算机图形学、计算机仿真技术、传感技术等多门科学技术的基础上发展起来的。它有“灵境(Immersive)”和“交互感(Interactive)”2个基本特征。通过基本特征，虚拟现实技术能描述事物内部及相互间真实的作用和交互，使用户仿佛置身于一个虚拟的世界中，从

20、而拉近了用户与环境之间的距离，改变了人机交流的方式。利用VR技术的这些特性，可以对产品的各个阶段提供支持，例如在虚拟环境下设计产品及其生产流水线，测试和装配产品的零部件，客户可以验证产品是否符合要求等。 近年来，计算机仿真技术在制造业应用的另一个研究热点虚拟产品开发也是引人注目的。虚拟产品开发(VPDVirtual Product Development)首先源于并行工程（CE）思想。这种思想将现代先进的组织形式跟现代的哲学、文化混合为一体，是对产品设计及其相关过程(制造过、使用和支持过程)进行并行的、一体化设计的一种系统化模式的工作。CE能在产品开发一开始就考虑到投资、制造、装配、销售和维护

21、及报废等整个生命周期的所有因素，这对解决产品设计与开发的矛盾非常有益。VPD就是在CE方法论的指导下，把CAD、CS和大规模产品数据管理系统综合起来，形成一个虚拟产品开发环境，使产品开发人员能够在这种环境下策划产品、设计产品、预测产品在真实环境下的性能、特征以及真实工况下所具有的响应，从而减少反复和变更的次数，减少甚至取消制作物理原型样机，如此就能很好地检验设计、指导和优化设计，有效地缩短产品的开发周期和大量地节省开发费用。VPD仿真技术是仿真技术发展的又一重要领域，它能深入到各种复杂产品的制造中，能够产生巨大的经济效益。1.1.3拖拉机带轮的发展趋势中型拖拉机的用户构成较为复杂，既有购买力较

22、强的中小规模农场用户和收入水平高的发达地区用户，也有购买力和使用水平低的用户，因此就需要有高、中、低档产品来满足不同层次用户的需求。产品的技术发展方向应是高、中、低兼顾。原有的中拖系列机型和小四轮的延伸机型，由于自身的结构特点，应注重其自身功能的完善和人性化设计，在保证可靠性的前提下，充分考虑用户的个性化需求以及地区差异化和功能差异化需求，尽量延长产品的生存周期。20世纪80年代末以后新开发的产品，目前正处于成熟期，由于不受固有结构和工装设备的限制，这些产品既能够保证技术先进水平，又可以防止行业内的跟进仿造。该类产品应在保持自身核心技术的前提下，通过持续改进提高产品的可靠性，并根据用户的实际需

23、求控制成本，获得最佳性价比，从而尽快完成中拖产品系列的升级换代。从传动带用的材料来看，橡胶己由天然橡胶发展到合成橡胶，进一步又扩大到特种合成橡胶CSM、HNBR：骨架材料由棉纤维扩大到人造丝、聚酯、尼龙、玻璃纤维、钢丝以及芳纶等。为提高V型带的耐久性，从60年代开始，出现了切割式三角带，它的侧面没有包布，耐弯曲疲劳性非常好，已取代了大部分包布式三角带。另一方面，进入80年代之后，平板带与V型带结合的V型平板带得到快速发展，由于其性能优异，产量急剧增大，现已部分取代了切割式V带。紧接着，在美日等国又出现了楔形V带。因为这种带的厚度薄，与带轮的接触面积大，弯曲性能好，可以在小的带轮上使用，因而为传

24、动装置的小型化、节能化做出了很大贡献。再有，利用传动带背面也可驱动的原理，例如，在汽车风扇、交流电机、动力操纵系统、空调等，采用一根传动带一次驱动的所谓 “蛇行传动 ”方式，引起了各界的关注，使用范围日趋扩大。这种多面、多向、多机传动的代表性产品有，六角带和圆形带。传动带中的最新一类产品是齿型带，又称同步带。它集齿轮、链条、带传动装置的优点为一体，具有传动效率高、传动比准确、噪声小、节能、维修方便等特点。齿型带与传统传动带的最大不同点在于：同步、静音、齿型带的齿牙由方齿改为圆齿之后，更进一步增大了传动力，发展前景极为广阔，开口同步带生产厂家也越来越多。带传动作为一种常用传动装置，有其独特的优点

25、和重要的使用价值。（1）在传动要求相同的情况下，带轮传动结构最为简单，使得装备使用比较方便，适合大众使用。（2）传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比。（3）传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低。（4）传动效率高，可达0.98，节能效果明显。（5）维护保养方便，不需润滑，维护费用低。（6）速比范围大，一般可达10，线速度可达50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦。（7）可用于长距离传动，中心距可达10m以上。（8）无污染,可在不允许有污染和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。1.1.4 CAD/Pro/e技术发展趋势现代产品设计力求高效率、高质量、低成本，这对CAE分析工具也提

26、出了更高的要求：有足够技术手段来真实地模拟产品工作行为。即真实模拟，它涉及到许多高难问题：高度非线性、多物理场耦合及产品系统级复杂装配体模型等。把设计工作的实际经验和计算机技术结合起来,将提高系统的实用性和先进性。因此，分析面广、分析程度深、分析对象复杂及应用便捷是现代CAE应用的发展方向，只有在这样的分析手段配置下，才能真正解决“真实模拟”的问题。1.1.5带轮的应用领域带传动技术应用领域相对比较广泛，大中小型机械均有使用。带传送在其他领域也有着不可或缺的地位，例如：商场的自动扶梯，机场的自动人行道，码头上自动装卸货传送带，工厂生产流水线，农业机械中（联合收割机、插秧机）都有应用。1.2本文

27、的主要研究内容本次毕业设计主要是在熟悉拖拉机带轮部件的前提下运用计算机pro/e软件对拖拉机各部件进行三维造型绘制并进行预装配，并对其进行运动仿真，对运动仿真进行初步的探索，以缩短拖拉机带轮的设计周期，优化拖拉机带轮的设计方案，提高拖拉机带轮的质量跟效率。1.2.1课题的主要任务（1）绘制拖拉机带轮部件的装配图（1） 绘制拖拉机带轮部件中主要零件的零件图（2） 用pro/e或其他三维建模软件进行实体造型及虚拟装配，并干涉检验（3） 在pro/e或其他三维建模软件中进行虚拟运动仿真（4） 制作虚拟仿真运动的过程动画录制（5） 书写设计说明书一份，要求符合学院有关规定（6） 外文资料的翻译1.2.

28、2设计思路拖拉机带轮部件是拖拉机主要的传动机构，用于给拖拉机提供动力。如何快速设计和优化带轮传动，首先要改变传统的手工设计的方法，本论文利用pro/e软件对拖拉机带轮的各个部件进行绘制，并进行预装配仿真，对于进一步设计研究打下了基础。1.2.3主要完成以下任务（1）查阅资料了解拖拉机带轮部件的工作原理和结构。（2）结合各相关论文的资料，确定本次论文的着重点以及改进点。（3）分析图纸以及带轮部件工作说明书，计算其相关零件的尺寸并进行检验。（4）多次检验无误后，根据其进行装配图的绘制以及相关零件的图纸。2.电机选择2.1电动机选择（倒数第三页里有东东）2.1.1选择电动机类型2.1.2选择电动机容

29、量电动机所需工作功率为：工作机所需功率为：传动装置的总效率为：传动滚筒 滚动轴承效率 闭式齿轮传动效率 联轴器效率 代入数值得：所需电动机功率为：略大于 即可。选用同步转速1460r/min ；4级 ；型号 Y160M-4.功率为11kW2.1.3确定电动机转速取滚筒直径1.分配传动比（1）总传动比(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比则低速级的传动比2.1.4 电机端盖组装CAD截图图2.1.4电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1电动机轴2.2.2高速轴2.2.3中间轴2.2.4低速轴2.2.5滚筒轴3.齿轮计算3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案

30、，选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。3材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240 HBS，二者材料硬度差为40 HBS。4选小齿轮齿数，大齿轮齿数。取5初选螺旋角。初选螺旋角3.2按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-21）进行试算，即3.2.1确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数1。（2）由机械设计第八版图10-30选取区域系数。（3）由机械设计第八版图10-26查得，则。（4）计算小齿轮传递的转矩。（5）由机械设计第八版表10-7 选取齿宽系

31、数（6）由机械设计第八版表10-6查得材料的弹性影响系数（7）由机械设计第八版图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。13计算应力循环次数。（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数; 。（10）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由机械设计第八版式（10-12）得（11）许用接触应力3.2.2计算（1）试算小齿轮分度圆直径=49.56mm（2）计算圆周速度（3）计算齿宽及模数=2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01（4）计算纵向重合度0.318124tan=20.73（5）计算载荷系

32、数K。已知使用系数根据v= 7.6 m/s,7级精度，由机械设计第八版图10-8查得动载系数由机械设计第八版表10-4查得的值与齿轮的相同，故由机械设计第八版图 10-13查得由机械设计第八版表10-3查得.故载荷系数11.111.41.42=2.2（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得（7）计算模数3.3按齿根弯曲强度设计由式（10-17）3.3.1确定计算参数（1）计算载荷系数。 =2.09（2）根据纵向重合度 ，从机械设计第八版图10-28查得螺旋角影响系数（3）计算当量齿数。（4）查齿形系数。由表10-5查得（5）查取应力校正系数。由机械设计第八版表10-5

33、查得（6）由机械设计第八版图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲强度极限 ；（7）由机械设计第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ，；（8）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S1.4,由机械设计第八版式（10-12）得（9）计算大、小齿轮的 并加以比较。由此可知大齿轮的数值大。3.3.2设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲劳强度计算 的法面模数，取2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径100.677mm 来计算应有的齿数。于是由取 ，则 取 3.4几何尺寸计算3.4.1计算中心距a=将中

34、以距圆整为141mm.3.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。3.4.3计算大、小齿轮的分度圆直径3.4.4计算齿轮宽度圆整后取.低速级取m=3;由 取圆整后取表 1高速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m22压力角2020分度圆直径d=227=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径表 2低速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m33压力角2020分度圆直径d=327=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径4.轴的设计4.1低速轴4.1.1求输出轴上的功率转速和转矩 若取每级齿轮的传动的效率,则4.1.2求作用

35、在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为圆周力 ,径向力 及轴向力 的4.1.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据机械设计第八版表15-3,取 ,于是得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩, 查表考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003或手册,选用LX4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为2500000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.

36、1.4轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案图4-1（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)根据联轴器为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313。其尺寸为dDT=65mm140mm36mm，

37、故 ；而。3）取安装齿轮处的轴段4-5段的直径 ；齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度 ，故取h=6mm ，则轴环处的直径 。轴环宽度 ，取。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取 低速轴的相关参数：表4-1功率转速转矩1-2段轴长84mm1-2段直径50mm2-3段轴长40.57mm2-3段直径62mm3-4段轴长49.5mm3-4段直径6

38、5mm4-5段轴长85mm4-5段直径70mm5-6段轴长60.5mm5-6段直径82mm6-7段轴长54.5mm6-7段直径65mm（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=20mm12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为L=63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。4.2中间轴4.2.1求输出轴上的功率转速和转矩4.2.2求作用在齿轮上的力（1）因已知低速级

39、小齿轮的分度圆直径为：（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为：4.2.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径。图 4-24.2.4初步选择滚动轴承.（1）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为dD*T=35mm72mm18.25mm，故，；（2）取安装低速级小齿轮处的轴段2-3段的直径 ；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为95mm，为了使套

40、筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度，取。（3）取安装高速级大齿轮的轴段4-5段的直径齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为56mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。 4.2.5轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=22mm14mm。键槽用键槽铣刀加工，长为63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴

41、的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。中间轴的参数：表4-2功率10.10kw转速362.2r/min转矩263.61-2段轴长29.3mm1-2段直径25mm2-3段轴长90mm2-3段直径45mm3-4段轴长12mm3-4段直径57mm4-5段轴长51mm4-5段直径45mm4.3高速轴4.3.1求输出轴上的功率转速和转矩若取每级齿轮的传动的效率,则4.3.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为4.3.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：输出轴的最小直径显然

42、是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表 ,考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003 或手册,选用LX2型弹性柱销联轴器,其公称转矩为560000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=82mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.4轴的结构设计4.4.1拟定轴上零件的装配方案图4-34.4.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联 轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直

43、径取挡圈直径D=45mm .半联轴器与轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴的端面上,故 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故 ；而 ，mm。3）取安装齿轮处的轴段4-5段,做成齿轮轴；已知齿轮轴轮毂的宽度为61mm，齿轮轴的直径为62.29mm。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对

44、轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取。 5）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面b*h=14mm*9mm ，键槽用键槽铣刀加工，长为L=45mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。高速轴的参数：表4-3功率10.41kw转速1460r/min转矩1-2段轴长80mm1-2段直径30mm2-3段轴长45.81mm2-3段直径

45、42mm3-4段轴长45mm3-4段直径31.75mm4-5段轴长99.5mm4-5段直径48.86mm5-6段轴长61mm5-6段直径62.29mm6-7段轴长26.75mm6-7段直径45mm5.齿轮的参数化建模5.1齿轮的建模（1）在上工具箱中单击按钮，打开“新建”对话框，在“类型”列表框中选择“零件”选项，在“子类型”列表框中选择“实体”选项，在“名称”文本框中输入“dachilun_gear”，如图5-1所示。图5-1“新建”对话框2取消选中“使用默认模板”复选项。单击“确定”按钮，打开“新文件选项”对话框，选中其中“mmns_part_solid”选项，如图5-2所示，最后单击”确定“按钮，进入