行星齒輪減速器的PROE的建模與運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)（機(jī)械CAD圖紙）

1、本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文cad圖紙 qq 401339828 目錄行星齒輪減速器的pro/e的建模與仿真1摘要1abstract3第一章 緒論61.1選題的依據(jù)、發(fā)展情況及其意義61.2 pro/e行星齒輪的選題分析及設(shè)計(jì)內(nèi)容71.3 主要的工作內(nèi)容7第二章 ngw型行星輪減速器方案確定81.1 混合輪系的確定81.2周轉(zhuǎn)輪系部分的選擇81.3 ngw型行星輪減速器方案確定8第三章 ngw型行星減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)113.1基本參數(shù)要求與選擇113.2方案設(shè)計(jì)113.3齒輪的計(jì)算與校核12表3-3 行星輪系的幾何尺寸243.4 軸上部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核25第四章 pro/e的建模與運(yùn)動(dòng)仿真344.1 p

2、ro/e簡(jiǎn)介344.2行星輪減速器的pro/e建模364.3行星輪減速器的裝配384.4. 減速器的傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)仿真與分析42第五章 結(jié)論50參考文獻(xiàn)51行星齒輪減速器的pro/e的建模與仿真摘要行星齒輪減速器作為重要的傳動(dòng)裝置，在機(jī)械、建筑領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。它具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、效率高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)基于這些特點(diǎn)對(duì)行星齒輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行pro/e三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真。首先通過(guò)比較各種類(lèi)型的行星齒輪的特點(diǎn)，確定其方案；其次根據(jù)相應(yīng)的輸入功率、輸出速度、傳動(dòng)比進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)與整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；最后完成其pro/e的三維建模，并對(duì)模型進(jìn)行整體裝配，并完成傳動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)仿

3、真，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞： 行星齒輪減速器、運(yùn)動(dòng)仿真、裝配、三維建模the dynamic simulation of planetary gear reducerbased on pro/eabstractplanetary gear reducer as an important transmission device is used extensively in machinery, construction area，which has the characteristics of small volume, light weight, compact structure, hi

4、gh efficiency, high speed ratio and smooth movement. the design is based on these features of planetary gear for structure design, and carries on the pro/e 3d modeling and dynamic simulation. first, adopt the scheme through comparing various types of planetary gears characteristics, secondly, accord

5、ing to the corresponding input power、output speed and speed give the design of transmission and whole structure. finally complete its the 3d modeling based on pro/e, the whole assembly model and transmission part of dynamic simulation, and analyze its movement.keywords: planetary gear reducer、dynami

6、c simulation、3d-modeling 、assemble x x 大 學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見(jiàn) 學(xué)號(hào)： 姓名： 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 頁(yè) 圖 表 張論文（設(shè)計(jì)）題目：行星減速器proe建模與仿真 行星齒輪減速器作為重要的傳動(dòng)裝置，在機(jī)械、建筑領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。它具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、效率高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)基于這些特點(diǎn)對(duì)行星齒輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行pro/e三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真。首先通過(guò)比較各種類(lèi)型的行星齒輪的特點(diǎn)，確定其方案；其次根據(jù)相應(yīng)的輸入功率、輸出速度、傳動(dòng)比進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)與整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；最后完成其pro/e的

7、三維建模，并對(duì)模型進(jìn)行整體裝配，并完成傳動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)仿真，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。本設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容如下1根據(jù)行星減速器結(jié)構(gòu)，解讀其工作原理；2. 按照分解后的結(jié)構(gòu)，在proe環(huán)境下進(jìn)行關(guān)鍵部件的建模；3. 根據(jù)行星減速器結(jié)構(gòu)，在proe環(huán)境下進(jìn)行部件裝配；4對(duì)裝配后的行星減速器整機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師： 年 月 日答辯簡(jiǎn)要情況及評(píng)語(yǔ)答辯小組組長(zhǎng)： 年 月 日答辯委員會(huì)意見(jiàn)答辯委員會(huì)主任： 年 月 日第一章 緒論1.1選題的依據(jù)、發(fā)展情況及其意義在機(jī)械制造業(yè)，現(xiàn)在有很多企業(yè)把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、制造、產(chǎn)品的數(shù)據(jù)管理和信息技術(shù)集于一體.這種先進(jìn)的管理方式屬于企業(yè)信息化的范疇。并且

8、這種先進(jìn)的管理方式也引發(fā)了設(shè)計(jì)領(lǐng)域的巨大的變化。第一次大的變化是八十年代cad軟件的推廣，國(guó)內(nèi)普遍使用的是autocad軟件。利用autocad軟件使許多機(jī)械工程師逐漸地甩掉了圖板。第二次大的變化是大量三維cad軟件的出現(xiàn)，如pro/engineer、solidworks、ug等。三維cad軟件不僅僅可以實(shí)體造型，還可以利用設(shè)計(jì)出的三維實(shí)體模型進(jìn)行模擬裝配和靜態(tài)干涉檢驗(yàn)、機(jī)構(gòu)分析和動(dòng)態(tài)干涉檢驗(yàn)、動(dòng)力學(xué)分析、強(qiáng)度分析等。因此運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件的真正意義不僅僅在于設(shè)計(jì)模型本身，而是設(shè)計(jì)出模型后的處理工作。autocad軟件雖然可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的三維實(shí)體模型設(shè)計(jì)，但設(shè)計(jì)出模型后的處理工作是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。在p

9、roe環(huán)境下，對(duì)圓柱直齒輪建立了精確的參數(shù)化模型。通過(guò)定義各種約束，在裝配模塊中確定了齒輪副的相對(duì)位置與嚙合關(guān)系。并使用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析模塊，通過(guò)定義機(jī)構(gòu)的連接與伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了齒輪副的運(yùn)動(dòng)過(guò)程仿真。參數(shù)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)是在可變參數(shù)的作用下，系統(tǒng)能夠自動(dòng)維護(hù)所有的不變參數(shù)參數(shù)化設(shè)計(jì)可以大大提高模型的生成和修改的速度，在產(chǎn)品的系列設(shè)計(jì)、相似設(shè)計(jì)及專用cad系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面都具有較大的應(yīng)用價(jià)值。虛擬裝配是在虛擬環(huán)境中，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將設(shè)計(jì)的產(chǎn)品三維模型進(jìn)行預(yù)裝配虛擬裝配可幫助產(chǎn)品擺脫對(duì)于試制物理樣機(jī)并裝配物理樣機(jī)的依賴，可以有效地提高產(chǎn)品裝配建模的質(zhì)量與速度。通過(guò)在計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)下對(duì)整套裝置的設(shè)計(jì)仿真分析，

10、能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的缺陷，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)改進(jìn)。參數(shù)化建模、虛擬裝配，運(yùn)動(dòng)仿真貫穿于整個(gè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)全過(guò)程，可顯著地縮短研發(fā)周期，降低設(shè)計(jì)成本，提高工作效率。本次建模與運(yùn)動(dòng)仿真分析實(shí)現(xiàn)了圓柱直齒輪副的電子樣機(jī)設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)實(shí)齒輪制造過(guò)程有一定的指導(dǎo)意義。 1.2 pro/e行星齒輪的選題分析及設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)以本設(shè)計(jì)基于pro/e便于交互及強(qiáng)大的二維、三維繪圖功能。先確定總體思路、設(shè)計(jì)總體布局，然后設(shè)置零部件，最后完成一個(gè)完整的設(shè)計(jì)。利用pro/e模塊實(shí)現(xiàn)裝配中零部件的裝配、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真等功能。 行星齒輪減速器的體積、重量及其承載能力主要取決于傳動(dòng)參數(shù)的選擇，設(shè)計(jì)問(wèn)題一般是在給定傳動(dòng)比和輸入

11、轉(zhuǎn)矩的情況下，確定各輪的齒數(shù)，模數(shù)和齒寬等參數(shù)。其中優(yōu)化設(shè)計(jì)采用pro/e自帶的模塊，模擬真實(shí)環(huán)境中的工作狀況進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)元件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。 減速器作為獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)元部件，由于應(yīng)用范圍極廣，其產(chǎn)品必須按系列化進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便于制造和滿足不同行業(yè)的選用要求。針對(duì)其輸人功率和傳動(dòng)比的不同組合，可獲得相應(yīng)的減速器系列。在以往的人工設(shè)計(jì)過(guò)程中，在圖紙上盡管能實(shí)現(xiàn)同一機(jī)座不同規(guī)格的部分系列表示，但其圖形受到極大限制。采用pro/e工具來(lái)實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程，不僅能完善上述工作，方便設(shè)計(jì)操作，而且使系列產(chǎn)品的技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，圖形庫(kù)的建立、查詢成為可能，使設(shè)計(jì)速度加快。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我利用互聯(lián)網(wǎng)對(duì)本課題的各設(shè)計(jì)步驟與任

12、務(wù)進(jìn)行了詳細(xì)了解。采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的技術(shù)，利用pro/e參數(shù)化建模，pro/mechanica動(dòng)態(tài)仿真。1.3 主要的工作內(nèi)容1. 設(shè)計(jì)計(jì)算部分：分析行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案；并通過(guò)計(jì)算分析，確定行星輪系齒輪的齒數(shù)、模數(shù)和軸、行星架的各項(xiàng)參數(shù)，校核齒輪的接觸和彎曲強(qiáng)度；完成內(nèi)外嚙合齒輪、軸、行星架的設(shè)計(jì)計(jì)算；在整機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)背景下，結(jié)合運(yùn)動(dòng)參數(shù)完成建模。2. 工程仿真分析部分：本論文利用三維軟件pro/e對(duì)行星輪減速器進(jìn)行三維建模，并完成與整機(jī)的裝配；利用pro/mechanica減速器機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行全局運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)內(nèi)外嚙合齒輪傳動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 第二章 ngw型行星輪減速器方案確定1.1 混合輪

13、系的確定根據(jù)行星輪系可分為：定軸輪系、周轉(zhuǎn)輪系、混合輪系、封閉行星輪系，因?yàn)榛旌陷喯悼梢垣@得更大范圍的傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)多路傳遞、得到多速，所以選擇擇輪系為混合輪系，選第一級(jí)為周轉(zhuǎn)輪系，第二級(jí)為定軸輪系。 1.2周轉(zhuǎn)輪系部分的選擇周轉(zhuǎn)輪系的類(lèi)型很多，按其基本構(gòu)件代號(hào)可分為2z-x、3z和z-x-f三大類(lèi)(其中z中心輪)。其他各種復(fù)雜的周轉(zhuǎn)輪系，大抵可以看成這三類(lèi)輪系的聯(lián)合貨組合機(jī)構(gòu)。按傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中齒輪的嚙合方式、又可分為許多傳動(dòng)形式，如ngw型、 nw型、 nn型、ww型、zuwgw型、 ngwn型、 n型等（其中n內(nèi)嚙合，w外嚙合，g公用齒輪，zu錐齒輪）。其傳動(dòng)類(lèi)型與傳動(dòng)特點(diǎn)如表1-1。1.3 n

14、gw型行星輪減速器方案確定ngw行星輪系由內(nèi)外嚙合和公用行星輪組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向尺寸小、工藝性好、效率高；然而傳動(dòng)比較小。但ngw性能多級(jí)串聯(lián)成傳動(dòng)比打的輪系，這樣便克服了淡季傳動(dòng)比較小的缺點(diǎn)。所以ngw型成為動(dòng)力傳動(dòng)中應(yīng)用最多、傳遞功率最大的一種行星傳動(dòng)，并根據(jù)所給的條件總的傳動(dòng)比為20，分配給周轉(zhuǎn)輪系部分的傳動(dòng)比為5左右以及給定的電機(jī)功率為3kw。綜合以上情況所以選定ngw型行星輪減速器。表1-1行星齒輪傳動(dòng)的類(lèi)型與傳動(dòng)特點(diǎn)傳 動(dòng) 類(lèi) 型機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖傳 動(dòng) 特 性應(yīng)用特點(diǎn)類(lèi)組性傳動(dòng)比范圍傳動(dòng)比推薦值傳遞功率kw2z-x負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)ngw1.13 13.7= 2.7 9不限廣泛地用于動(dòng)力及輔助傳動(dòng)

15、中，工作制度不限，可作為減速、增速和差速裝置軸向尺寸小，便于串聯(lián)多級(jí)傳動(dòng)，工藝性好nw150= 525不限7時(shí)，徑向尺寸比ngw型小，可推薦采用 工作制度不限nn1700一個(gè)行星輪時(shí)=30100三個(gè)行星輪時(shí)31試驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù)按所給區(qū)域圖取2太陽(yáng)輪齒根圓角敏感系數(shù)查【5】圖6-350.96行星齒輪齒根圓角敏感系數(shù)查【5】圖6-350.97齒根表面形狀系數(shù)，查【5】圖6-351.045最小安全系數(shù)按高可靠度，查【5】表6-81.6太陽(yáng)輪： 彎曲應(yīng)力基本值：=（3-13）彎曲應(yīng)力： =.y=（3-14）故, 彎曲強(qiáng)度通過(guò) 行星輪 =./bm=103.79n/mm =./ =.=故,彎曲強(qiáng)度通過(guò)

16、（2）內(nèi)嚙合 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度、仍用【5】式（6-19）、（6-20）、（6-21）計(jì)算，其中與外嚙合取值，不同的參數(shù)為u=77/29=2.655 , =0.87, =1.03,=0.97, =1.11=.z （3-15） （3-16）=mm（3-17）故 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度只需計(jì)算內(nèi)齒輪，計(jì)算公式仍為書(shū)【5】（6-34）、（6-35）和式6-36，其中取值與外嚙合不同的系數(shù)：，=0.683 = 1.02 =1.045 =（3-18）=.= (3-19)=./ = (3-20)故,彎曲強(qiáng)度通過(guò)3.32 低速級(jí)部分設(shè)計(jì)計(jì)算1選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料、齒數(shù)及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1） 齒輪類(lèi)型：選用直齒圓柱齒

17、輪傳動(dòng)。2） 精度等級(jí)：齒輪選用7級(jí)精度；壓力角= 20。3） 材料選擇：選擇小齒輪材料為40cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為280 hbs；大齒輪材料為45，調(diào)質(zhì)處理，硬度為240 hbs。4） 選取齒數(shù)：選小齒輪齒數(shù)zd= 20，則大齒輪齒數(shù)ze為：ze=uzd= 3.220= 64 (3-21)5） 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)。d- d- d- d- d- d-由齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算公式1進(jìn)行試算，即： （3-22）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1 試選kt=1.3。 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩td= 95.5105pdn1 (3-33)= 95.51052.432190.9= 122176 nmm 選取齒寬

18、系數(shù)d= 1。 查得區(qū)域系數(shù)zh= 2.49457。 查得材料的彈性影響系數(shù)ze= 189.8 mpa1/2。 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限hlim1= 650 mpa；小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限hlim2= 585 mpa。 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：n1=60 n1j lh (3-34)=60190.91(15300 212)= 6.16ne= ndu= 6.163.2= 1.925 根據(jù)nd、nd，選取接觸疲勞壽命系數(shù)khnd= 1.03；khne= 1.11。 選取失效概率為0.01；接觸強(qiáng)度安全系數(shù)sh= 1.03。 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：hd= khndhlimdsh (3-35)

19、=1.036501.03=669.5he= khne .hlimesh (3-36)=1.115801.03= 643.8h = min(h1，h2)= 643.81） 設(shè)計(jì)計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑ddt： 計(jì)算圓周速度vv = ddt nd(601000) （3-37）= 50.935190.1(601000)= 0.507 m/s 計(jì)算齒寬bb = dddt （3-38） = 150.935= 50.935 mm 計(jì)算模數(shù)mtmt = ddtzd （3-39） = 50.93520=2.547 mm 計(jì)算載荷系數(shù)k根據(jù)v =0.507m/s，7級(jí)精度，由【1】圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)kv

20、 = 1.02；查得使用系數(shù)ka = 1.25；查得齒間載荷分配系數(shù)kh = 1由7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承對(duì)稱布置，查得齒向載荷分布系數(shù)kh = 1.419；故載荷系數(shù)k為k=kakvkhkh ( 3-40) = 1.251.0211.419= 1.42376 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的小齒輪分度圓直徑d1：dd=ddt(k/kt)1/3 (3-41) =56.865mm 計(jì)算模數(shù)mm=dd/zd (3-42) = 56.86520= 2.84 mm2. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：由【1】式（10-5）得彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為 (3-43)（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值由，1）彎曲強(qiáng)度，。大齒輪 彎曲強(qiáng)度

21、極限2）由【1】圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)3) 計(jì)算彎曲疲勞許應(yīng)取彎曲疲勞安全系數(shù)4)計(jì)算載荷系數(shù)k = kakvkfkf (3-44) = 1.251.0211.34= 1.7095） 查齒形系數(shù)由【1】表10-5查得：yfa1= 2.80、yfa2= 2.2646） 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由【1】表10-5查得: ysa1= 1.55、ysa2= 1.7387) 計(jì)算大、小齒輪的yfa ysaf，并加以比較：y1 = yfa1 ysa1f1 (3-45) = 2.81.55361.43= 0.01201y2 = yfa2 ysa2f2 = 2.2641.738271.43= 0.02149

22、y = 0.01405（2）設(shè)計(jì)計(jì)算：=2.475（3-46）對(duì)比結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒數(shù)直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度所得的模數(shù)2.47就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5, 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑算出小齒輪齒數(shù) 大齒輪的齒數(shù)：3幾何尺寸計(jì)算1) 中心距aa = (zdze) m = (2374)2.52= 121.25 mm2) 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑d1、d2dd = zd m = 232.5 =57.5 mm de = ze m = 742.5=185 mm3) 計(jì)算齒輪寬度bb = ddd

23、 = 157.5= 57.55 mm圓整后取b2 = 60mm，b1 = 60 mm 表3-3 行星輪系的幾何尺寸名稱齒數(shù)模數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒寬太陽(yáng)輪191.2523.7526.2533.12520行星輪291.2536.2538.7533.12520內(nèi)齒輪771.2596.2598.7593.12520小齒輪232.557.562.551.2565大齒輪742.5185190178.75603.4 軸上部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核3.41 軸的計(jì)算輸出軸1.輸出軸上的功率(為齒輪嚙合效率)2.求齒輪上的力2.初步確定軸的最小直徑先按書(shū)【1】式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的

24、材料為40cr,調(diào)質(zhì)處理根據(jù)表【1】式（15-3），取,于是得軸的輸出最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器的直徑d-,為了所選軸直徑孔徑相適，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)，聯(lián)軸器查 【1】表14-1，取，則 （3-47）按計(jì)算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩條件，查【6】表11-17，zl3彈性柱銷(xiāo)齒式聯(lián)軸器d=38，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度l=82,半聯(lián)軸器與軸配合得轂孔長(zhǎng)度l1=60。3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3-2 輸出軸的簡(jiǎn)圖(1）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求-軸端有段需制造出軸肩，故-段，d-=46mm，左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑d=50。半聯(lián)軸器與軸配合得轂孔長(zhǎng)度，為了

25、保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上，故-段的長(zhǎng)度應(yīng)該l1略短一些，現(xiàn)取l-=58mm。2）初選滾動(dòng)軸承。應(yīng)為軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承6010，其尺寸d-d-t=50mm-80mm-16mm,故d-=d-=50mm,而l-=16mm.端右滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行的軸向定位。有手冊(cè)上查的6010軸間高度，h=3,因此選取d-=56。2） 取安裝齒輪出的軸段-的直徑d-=54,齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為60mm ,為了使套筒斷面可靠的緊壓齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取l-=56mm ,齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度h=6mm,則軸環(huán)處的直徑d-=

26、64mm 。軸環(huán)寬度取10mm。3） 軸承端蓋的總寬度為21mm (由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定),取l-=30.5。4） 取齒輪距箱體的內(nèi)壁之間的距離a=10.5,.(2)軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平減連接。由書(shū)【1】表6-1查的平鍵截面,鍵槽用槽銑刀加工，長(zhǎng)度為50mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同時(shí)半聯(lián)軸器的連接，選用平鍵為，半聯(lián)軸器的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)度配合來(lái)保證的，此處的直徑尺寸公差為m6。4.求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。軸承的支點(diǎn)位置為滾動(dòng)軸承的中點(diǎn)位置。，因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸

27、的支撐跨距為l1+l2=72.5+127.5=200mm。令水平面為h面，垂直面為v面。圖3-3 軸的載荷分析圖 3 , （3-47）, （3-48）代入數(shù)值可得：則截面c處的,代入數(shù)值可得，n （3-49）總彎矩： （3-50） （3-51） 5.按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面c）的強(qiáng)度。根據(jù)書(shū)【1】式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 (3-52)前已選定軸的材料為40cr,調(diào)質(zhì)處理，由【1】表15-1查得，故 輸入軸（齒輪軸）1輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速、和轉(zhuǎn)矩=2.465kw，=96

28、0r/min，=8.413n.m2求作用在齒輪上的力3. 初步確定軸的最小直徑先按書(shū)【1】式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40cr,調(diào)質(zhì)處理根據(jù)表【1】式（15-3），取,于是得 (3-53)4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照輸入軸的設(shè)計(jì)方法各段軸的大小、長(zhǎng)度如圖3-4所示 圖3-3 齒輪軸的簡(jiǎn)圖選滾動(dòng)軸承型號(hào)為 ：6005 (單位為mm)聯(lián)軸器處鍵槽： 中間軸1輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速、和轉(zhuǎn)矩kw，=190.1r/min，=122.176n.mm2求作用在齒輪上的力3. 初步確定軸的最小直徑先按書(shū)【1】式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40cr,調(diào)質(zhì)處理根據(jù)表【1】式（15-3

29、），取,于是得4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照輸入軸的設(shè)計(jì)方法各段軸的大小、長(zhǎng)度如圖3-5所示圖3-5 中間軸的簡(jiǎn)圖選滾動(dòng)軸承型號(hào)為 ：6005 (單位為mm) 行星軸1輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速、和轉(zhuǎn)矩kw， 2. 初步確定軸的最小直徑先按書(shū)【1】式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40cr,調(diào)質(zhì)處理根據(jù)表【1】式（15-3），取,于是得 （3-54）4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照輸入軸的設(shè)計(jì)方法各段軸的大小、長(zhǎng)度如圖3-6所示圖3-6 行星軸的簡(jiǎn)圖選滾動(dòng)軸承型號(hào)為 ：61901 (單位為mm) 滾動(dòng)軸承的壽命校核1求軸向力與徑向力的比值根據(jù)【1】表13-5 ,滿足壽命要求。3.42行星架設(shè)計(jì)因?yàn)閱伪凼叫行羌?/p>

30、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可容納較多的行星輪，所以選擇單臂式行星架。軸與孔之見(jiàn)采用過(guò)盈配合（），用溫差裝配，配合長(zhǎng)度為1.5d-2.5d范圍內(nèi)取，取配合長(zhǎng)度為20mm。取左端與齒輪軸配合長(zhǎng)度為20mm,孔與軸之間采用間隙配合。基本幾何參數(shù)如圖3-7所示圖3-7 行星架設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖3.43減速器箱體設(shè)計(jì) 減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸如下所示表3-4 減速器基本結(jié)構(gòu)尺寸名稱符號(hào)尺寸關(guān)系數(shù)值箱座壁厚8箱蓋壁厚8箱蓋凸緣厚度1.512箱座凸緣厚度b1,512底座凸緣厚度2.520地腳螺釘直徑 0.036a+1216地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁連接螺栓直徑0.7512蓋與座連接螺栓直徑8軸承端蓋螺釘直徑(0.4-0.5)d8定位銷(xiāo)直徑d6

31、 2420162214外箱壁至軸承端面距離+（5-10）37箱蓋、箱座肋厚77軸承端蓋外徑=d+(5-5.5)d312087第四章 pro/e的建模與運(yùn)動(dòng)仿真4.1 pro/e簡(jiǎn)介pro/engineer 是美國(guó)ptc公司的產(chǎn)品，于1988年問(wèn)世。10多年來(lái)，經(jīng)歷20余次的改版，已成為全世界及中國(guó)地區(qū)最普及的3d cad/cam系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車(chē)、航天、家電、玩具等行業(yè)。 pro/e是全方位的3d產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件包，和相關(guān)軟件pro/desinger（造型設(shè)計(jì)）、pro/mechanica（功能仿真），集合了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、模具開(kāi)發(fā)、加工制造、鈑金件設(shè)計(jì)

32、、鑄造件設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、逆向工程、自動(dòng)測(cè)量、機(jī)構(gòu)分析、有限元分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)管理等功能，從而使用戶縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間并簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)的流程；國(guó)際上有27000多企業(yè)采用了pro/engineer軟件系統(tǒng)，作為企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。下面就pro/engineer的特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。（1）主要特性全相關(guān)性：pro/engineer的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵(lì)在開(kāi)發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒(méi)有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開(kāi)發(fā)后期的一些功能提前發(fā)

33、揮其作用?；谔卣鞯膮?shù)化造型：pro/engineer使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對(duì)象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如：設(shè)計(jì)特征有弧、圓角、倒角等等，它們對(duì)工程人員來(lái)說(shuō)是很熟悉的，因而易于使用。裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征。通過(guò)給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)疊代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。（2）數(shù)據(jù)管理：加速投放市場(chǎng)，需要在較短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)這種效率，必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開(kāi)發(fā)研制，正是專門(mén)用于管理并行工程中同時(shí)

34、進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了pro/engineer獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。（3）裝配管理：pro/engineer的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對(duì)齊”等很容易的把零件裝配起來(lái)，同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。高級(jí)的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。（4）易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級(jí)出現(xiàn)，提供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取的最普通選項(xiàng)，同時(shí)還提供了簡(jiǎn)短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。proe包含了許多的功能模塊，本設(shè)計(jì)中主要用到以下三個(gè)模塊：（1）proengineer pro/engineer是該系統(tǒng)的基本部分

35、，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色實(shí)體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。pro/engineer是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過(guò)各種不同的設(shè)計(jì)專用功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（ribs）、槽（slots）、倒角（chamfers）和抽空（shells）等，采用這種手段來(lái)建立形體，對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)是更自然，更直觀，無(wú)需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號(hào)式的賦予形體尺寸，不像其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會(huì)自動(dòng)修正。這種功能使得修

36、改更為方便和可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持postscript格式的彩色打印機(jī)。pro/ engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶更可配上pro/engineer軟件的其它模塊或自行利用 c語(yǔ)言編程，以增強(qiáng)軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下(沒(méi)有任何附加模塊)具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力(人工)和工程制圖能力(不包括ansi，iso， din或 jis標(biāo)準(zhǔn))，并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀(hp，hpgl)和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。pro/engineer功能

37、如下：特征驅(qū)動(dòng)（例如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等）；參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）；通過(guò)零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)(規(guī)則排列的系列組件，交替排列，proprogram的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法等)。貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性(任何一個(gè)地方的變動(dòng)都將引起與之有關(guān)的每個(gè)地方變動(dòng))。其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 proengineer的基本功能。（2）proassemblypro/assembly是一個(gè)參數(shù)化組裝管理系統(tǒng)，能提供用戶自定義手段去生成一組組裝系列及可自動(dòng)地更換零件。pro/assembl

38、y是 pro/adssembly的一個(gè)擴(kuò)展選項(xiàng)模塊，只能在 pro/engineer環(huán)境下運(yùn)行，它具有如下功能：1 在組合件內(nèi)自動(dòng)零件替換(交替式)；2 規(guī)則排列的組合(支持組合件子集)；3 組裝模式下的零件生成(考慮組件內(nèi)已存在的零件來(lái)產(chǎn)生一個(gè)新的零件)；4 pro/assembly里有一個(gè) pro/program模塊，它提供一個(gè)開(kāi)發(fā)工具。使用戶能自行編寫(xiě)參數(shù)化零件及組裝的自動(dòng)化程序，這種程序可使不是技術(shù)性用戶也可產(chǎn)生自定義設(shè)計(jì)，只需要輸入一些簡(jiǎn)單的參數(shù)即可；5 組件特征(繪零件與，廣組件組成的組件附加特征值如：給兩中零件之間加一個(gè)焊接特征等）。（3）pro/engineer mechani

39、sm dynamics pro/engineer mechanism dynamics虛擬地仿真運(yùn)動(dòng)組件的加速力和重力的反作用力了解動(dòng)力效應(yīng)，工程師無(wú)需等待實(shí)物樣機(jī)就能測(cè)試產(chǎn)品的動(dòng)力耐久性，利用 pro/engineer 機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真，可以虛擬地仿真運(yùn)動(dòng)組件的加速力和重力的反作用力。而且，您可以綜合考慮諸如彈簧、電動(dòng)機(jī)、摩擦力和重力等動(dòng)力影響，相應(yīng)地調(diào)整產(chǎn)品性能。無(wú)需背上研制樣機(jī)的高昂費(fèi)用負(fù)擔(dān)就能獲得最大的設(shè)計(jì)信心。 功能及益處：綜合考慮彈簧、阻尼器、電動(dòng)機(jī)、摩擦力、重力和定制的動(dòng)力負(fù)載，以評(píng)估產(chǎn)品性能。使用設(shè)計(jì)研究來(lái)優(yōu)化機(jī)構(gòu)在一組輸入變量下的性能，創(chuàng)建準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)，以用于干涉和空間聲明研究中。通過(guò)動(dòng)力學(xué)分析獲得準(zhǔn)確的測(cè)量值，以設(shè)計(jì)更堅(jiān)固、更輕和更高效的機(jī)構(gòu)，直接從動(dòng)力學(xué)仿真中創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)動(dòng)畫(huà)。4.2行星輪減速器的pro/e建模行星輪減速器的建模主要對(duì)齒輪、軸、滾動(dòng)軸承、箱蓋、與箱座的建模，并完成部件的裝配圖。4.21齒輪的建模：齒輪的建模主要包括參數(shù)的確定、參數(shù)之間關(guān)系的關(guān)系、齒輪漸開(kāi)線方程的建立、漸開(kāi)線標(biāo)志曲線的建立、以及漸開(kāi)線的鏡