2011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)南昌校區(qū)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：基于Solidworks的減速器的虛擬設(shè)計(jì)系：機(jī)電工程系專業(yè)：機(jī)電一體化技術(shù)班級(jí)：08機(jī)電一體化（2）班學(xué)生：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：職稱：副高2011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)摘要在現(xiàn)代制造業(yè)中，研究開發(fā)以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為目標(biāo)，全過程綜合應(yīng)用CAD及相關(guān)一體化集成技術(shù)已成為必然趨勢(shì)，這種趨勢(shì)有利于提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平，并且縮短科研和新產(chǎn)品開發(fā)周期，大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。而減速器作為一種重要的動(dòng)力傳遞裝置，CAD技術(shù)被更廣泛的應(yīng)用到減速器設(shè)計(jì)中去。本文完成了減速器的機(jī)械設(shè)計(jì)后，利用Solidworks軟件的有關(guān)命令完成一個(gè)一級(jí)圓柱齒輪減速器的三維模型及齒輪、軸、箱體等各個(gè)零件的三維建模，通過各個(gè)零件之間的配合關(guān)系加以約束，將各個(gè)零件模型裝配起來，標(biāo)準(zhǔn)零件由Toolbox導(dǎo)入，裝配到減速器實(shí)體中去，完成裝配體，并利用該軟件生成二維工程圖，用干涉對(duì)零件各個(gè)部分進(jìn)行檢查，通過修改配合約束或者尺寸大小，消除零件之間的干涉情況，通過Solidworks軟件插件Cosmosmotion的仿真運(yùn)動(dòng)功能，檢查、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，觀察齒輪的嚙合情況，并在最后輸出齒輪嚙合的動(dòng)畫。實(shí)現(xiàn)了減速器的運(yùn)動(dòng)仿真，完成了減速器在計(jì)算機(jī)上的虛擬設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：SolidWorks；減速器；三維建模；仿真2011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)ABSTRACTInmodernmanufacturingindustry,productdesignistheobjectiveofresearchanddevelopment,thecomprehensiveapplicationofthewholeprocessofintegrationofCADandrelatedintegratedtechnologyhavebecomeaninevitabletrend,whichisconducivetoraisingthelevelofproductdesign,andtoreduceconsumption,andnewproductsdevelopmentcycle,substantialincreaseinlaborproductivity.Thereducerisanimportantdrivingforcetransmissiondevice,therefore,CADtechnologyhasbeenappliedtoawiderrangeofgearboxdesign.Thepapercompletedthemechanicaldesignofthegearbox,usedSolidWorkssoftwaretocompletethethree-dimensionalmodelofgearboxandgear,shaft,tankandotherpartsofthethreedimensionalmodeling,relatedthevariouspartsandcomponentstotheassemblymodelbyconstraint,importedthestandardcomponentsfromtheToolbox,assembledthereducerentitiestocompletetheassemblyandusedthesoftwaretogeneratetwo-dimensionalengineeringdrawings,partsusedtointerfereinvariouspartsoftheinspection,bymodifyingthesizeconstraintsoreliminatinginterferencebetweenthepartsthroughSolidWorksSimulationsoftwareplug-inmotorfunctionCosmosmotiontocheckandoptimizethedesign,observedthematinggearandthemeshinggearsinthefinaloutputoftheanimation.Therealizationofthemotionsimulationofthegearboxwascompletedbasedonthecomputervirtualdesign.Keywords:SolidWorks；gearbox；three-dimensionalmodeling；Simulation2011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)目錄第一章引言.11.1減速器的概述.11.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用.21.3課題的內(nèi)容及解決方案.31.4各個(gè)章節(jié)的安排.4第二章減速器設(shè)計(jì).52.1傳動(dòng)方案的選定.52.2電動(dòng)機(jī)的選擇.52.3計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比.62.4運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算.72.5傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.82.6軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及軸承的選擇與校核.132.7鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算.212.8減速器箱體、箱蓋及附件的設(shè)計(jì)計(jì)算.222.9潤(rùn)滑及其密封.242.10設(shè)計(jì)小結(jié).24第三章基于SolidWorks的三維建模.253.1SolidWorks軟件介紹.253.1.1對(duì)齒輪、軸及小齒輪軸的三維建模.253.1.2對(duì)箱體、箱蓋的三維建模.302011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)3.1.3對(duì)軸承的三維建模.373.1.4對(duì)端蓋、油標(biāo)尺、觀察蓋及通氣器的三維建模.39第四章減速器的裝配和仿真.424.1減速器的裝配.424.1.1軸承的裝配.424.1.2小齒輪軸的裝配.424.1.3齒軸軸的裝配.434.1.4齒輪軸和箱體的裝配.444.1.5箱蓋、端蓋、觀察蓋等的裝配.444.1.6M6、M8螺釘?shù)难b配.454.1.7銷、螺栓、起蓋螺釘?shù)难b配.464.2減速器干涉檢查.474.3Cosmosmotion插件介紹.484.3.1Cosmosmotion運(yùn)動(dòng)仿真.49參考文獻(xiàn).51附錄.52江西理工大學(xué)2011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)1第一章引言1.1減速器的概述減速器原理減速器是指原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立封閉式傳動(dòng)裝置。此外，減速器也是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的問轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速器額定扭矩。減速器的作用減速器的作用就是減速增矩，這個(gè)功能完全靠齒輪與齒輪之間的嚙合完成，比較容易理解。減速器的種類很多，按照傳動(dòng)類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星減速器以及它們互相組合起來的減速器；按照傳動(dòng)的級(jí)數(shù)可分為單級(jí)和多級(jí)減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐一圓柱齒輪減速器；按照傳動(dòng)的布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。(1)蝸輪蝸桿減速器的土要特點(diǎn)是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸人軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動(dòng)效率不高，精度不高。(2)諧波減速器的諧波傳動(dòng)是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，體積不大、精度很高，但缺點(diǎn)是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。(3)行星齒輪減速器行星減速器一般用于在有限的空間里需要較高的轉(zhuǎn)矩時(shí)，即小體積大轉(zhuǎn)矩，而且它的可靠性和壽命都比正齒輪減速器要好。(4)展開式兩級(jí)圓柱齒輪減速器展開式兩級(jí)圓柱齒輪減速器是兩級(jí)減速器中最簡(jiǎn)單、應(yīng)用最廣泛的一種。(5)兩級(jí)圓錐-圓柱齒輪減速器單級(jí)圓錐齒輪減速器及兩級(jí)圓錐-圓柱齒輪減速器用于需要輸人軸與輸出軸成90D配置的傳動(dòng)中。(6)同軸式兩級(jí)圓柱減速器同軸式兩級(jí)圓柱減速器的徑向尺寸緊湊，但徑向尺寸較大。減速器的種類繁多，如今應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，總體的發(fā)展趨勢(shì)如下：高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高4倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。江西理工大學(xué)2011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)2積木式組合設(shè)計(jì)?；緟?shù)采用優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互換性強(qiáng)，系列容易擴(kuò)充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。型式多樣化，變型設(shè)計(jì)多。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動(dòng)支承底座、電動(dòng)機(jī)與減速器一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴(kuò)大使用范圍。齒輪減速器應(yīng)用范圍廣泛，例如，內(nèi)平動(dòng)齒輪傳動(dòng)與定軸齒輪傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，能夠適用于機(jī)械、冶金、礦山、建筑、輕工、國(guó)防等眾多領(lǐng)域的大功率、大傳動(dòng)比場(chǎng)合，能夠完全取代這些領(lǐng)域中的圓柱齒輪傳動(dòng)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)，因此，內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器有廣泛的應(yīng)用前景。1.2計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CADshortforComputerAssistedDesign）始于五十年代末期，至今已經(jīng)有四十年的歷史。從七十年代以來，CAD產(chǎn)品逐漸成熟，紛紛作為商品進(jìn)入市場(chǎng)。由于CAD在產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及工業(yè)與產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)中起越來越重要的作為，因而是目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用中最活躍的領(lǐng)域。CAD技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用已經(jīng)使設(shè)計(jì)過程發(fā)生了革命性的變化，它為設(shè)計(jì)者提供了更有效的分析、優(yōu)化、仿真以及繪圖手段，成倍地提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。目前，CAD技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空航天、建筑、造船、輕工、紡織等部門的工業(yè)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，從中機(jī)械、造船、輕工、紡織等部門的工業(yè)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，其中機(jī)械、造船、汽車等行業(yè)CAD普及率為20%，電子行業(yè)CAD普及率為80%，并取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效率。CAD技術(shù)作為產(chǎn)品發(fā)展和設(shè)計(jì)的重要手段已在機(jī)械工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。在美國(guó)、日本及歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家中、機(jī)械CAD技術(shù)主要是把人們從丁字尺中解放出來，同時(shí)也可利用CAD技術(shù)解決眾多繁瑣的設(shè)計(jì)和分析計(jì)算。因而機(jī)械CAD系統(tǒng)已逐漸成為圖形系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)庫為核心，以工具系統(tǒng)為支撐和以計(jì)算機(jī)為應(yīng)用的集成化系統(tǒng)。同發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)的CAD技術(shù)起步較晚，70年代末期和80年代初期，在CAD/CAM方面才有了較大的發(fā)展。但作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上西方發(fā)達(dá)國(guó)家，大多數(shù)工廠還停留在手工計(jì)算和手工繪圖工作，使設(shè)計(jì)人員不能投入到創(chuàng)造性工作的集成化的機(jī)械CAD系統(tǒng)。因此,通過引進(jìn)小花國(guó)外先進(jìn)的CAD/CAM技術(shù)，并且立足于國(guó)內(nèi)研究開發(fā)集成化的CAD/CAM系統(tǒng)，將成為國(guó)內(nèi)機(jī)械行業(yè)推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展放向。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能和高效率的圖形處理能江西理工大學(xué)2011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)3力，輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工程和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，以達(dá)到理想的目的或取得創(chuàng)新成果的技術(shù)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展與工程設(shè)計(jì)方法的革新密切相關(guān)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)的快速、準(zhǔn)確、靈活的運(yùn)算能力，以及它的邏輯判斷功能，幫助人們:在設(shè)計(jì)中少出錯(cuò)誤；形成概念設(shè)計(jì)，進(jìn)行分析和證明；進(jìn)行思考，選擇最佳方案:進(jìn)行創(chuàng)造性的活動(dòng)。計(jì)算機(jī)圖形的輸入、生成、顯示、修改和輸出是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中最突出的特點(diǎn)和最重要的功能。它極大地改變了設(shè)計(jì)工作的環(huán)境和方式，設(shè)計(jì)者不僅可以用他們最熟悉的圖形方式表達(dá)設(shè)計(jì)思想，而且可以通過交互式圖形使用軟件和各種圖形輸入輸出設(shè)備，隨意地插入、刪除、移動(dòng)、拼裝圖形，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、裁剪、縮放、消除隱線等圖形處理。CAD技術(shù)被越來越多的應(yīng)用到各類機(jī)械設(shè)計(jì)，見到成效。齒輪減速器也是CAD注重的對(duì)象之一，如此提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量和速度，降低了減速器的制造成本，降低設(shè)計(jì)勞動(dòng)，適合減速器的研究和更新設(shè)計(jì)。1.3課題的內(nèi)容及解決方案畢業(yè)設(shè)計(jì)主要完成以虛擬設(shè)計(jì)中的特征建模技術(shù)為核心，以SolidWorks為三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)一級(jí)圓柱齒輪減速器的虛擬設(shè)計(jì)，并通過基于特征建模的虛擬設(shè)計(jì)和高效虛擬裝配實(shí)現(xiàn)減速器的虛擬仿真。解決方案：（1）設(shè)計(jì)一級(jí)減速器，完成電動(dòng)機(jī)的選擇，傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)計(jì)算，傳動(dòng)零件計(jì)算、軸、軸承、鍵的校核計(jì)算，聯(lián)軸器選擇。（2）SolidWorks軟件設(shè)計(jì)部分.零件三維建模軸的設(shè)計(jì)：利用插入中旋轉(zhuǎn)命令設(shè)計(jì)軸，建立基準(zhǔn)面。用切除拉伸銑出鍵槽，然后對(duì)軸倒圓角和倒角。箱體設(shè)計(jì)：通過利用拉伸、抽殼、拉伸切除和鏡像的方法構(gòu)造箱體以及窺視窗，之后進(jìn)行鉆孔。齒輪設(shè)計(jì)：利用geartrax自動(dòng)生成齒輪對(duì)。標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)：從SolidWorks中的toolbox中導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)件。非標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)：利用拉伸和拉伸切除命令構(gòu)造端蓋等。江西理工大學(xué)2011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)4、將各個(gè)模塊裝配，并檢查干涉情況。利用配合關(guān)系約束裝配零件，之后進(jìn)行干涉檢查，修改尺寸或配合以消除干涉。、利用Cosmosmotion實(shí)現(xiàn)齒輪的仿真，插入模擬馬達(dá)，選擇旋轉(zhuǎn)方向和速度，觀