Ug课程设计——2级齿轮减速器

Ug课程设计——2级齿轮减速器（精选7篇）

篇1：Ug课程设计——2级齿轮减速器

三维CAD 课程设计说明书

题 目： 二级圆柱齿轮减速器造型设计

院（部）： 机械工程学院 专业： 机械设计制造及其自动化 班级：

机设0902 学生姓名： 牟永熊 指导教师： 何丽红 谭加才 完成日期： 2011-12-25

计算机辅助设计-UG

目录

一、前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2

二、减速器零部件三维造型设计

1、箱盖造型设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3

2、中间轴造型设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7

三、生成工程图

1、箱盖的工程图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9

2、低速轴的工程图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11

四、虚拟装配

1、Ⅰ轴与其上零件的装配„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

2、Ⅱ轴与其上零件的装配„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13

3、Ⅲ轴与其上零件的装配„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

4、箱座与其上齿轮的装配„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15

5、箱盖与轴承及其零件的装配„„„„„„„„„„„„„„„„„„16

6、总装配„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16

五、心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 18

六、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19

二级圆柱齿轮减速器

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二、减速器零部件三维造型设计

1.箱盖造型设计

设计的思路是首先构造箱座大凸缘，再构造凸台，然后拉升箱体和底板，然后在箱体外壁建凸台用以生成轴承套。（1）凸缘的生成

做出大凸缘的草图，然后对草图进行“拉伸”，从而得到大凸缘，如下图所示。

（2）盖体的构造

由“基准平面”建立中间平面，在中间平面上绘出盖体外轮廓的草图，对草图执行“对称拉伸”，得到盖体，如下图所示。

（3）轴承座旁螺栓凸台的构造

首先做出轴承座旁螺栓凸台的草图，然后对草图进行“拉伸”，从而得到轴承座旁螺栓凸台，如下图所示。

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（4）轴承座凸台的构造

运用“凸台”命令构造三个凸台，以中间基准平面为对称平面对三个凸台进行“镜像”操作，然后用“修剪体”命令对凸台进行修剪，去除多余的部分，如下图所示。

（5）箱盖内腔构造

在以箱体外壁平面上建立草图，用拉伸命令对箱盖内部按尺寸求差，得到内腔。如 下图所示。

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（6）轴承座孔构造

运用“孔”命令在轴承座凸台上生成孔，得到轴承座孔，如下图所示。

（7）吊耳的构造

在中间基准平面上绘出吊耳的草图，对草图执行“对称拉伸”，并打孔，得到两吊耳，如下图所示。

（8）窥视孔的构造

二级圆柱齿轮减速器

计算机辅助设计-UG 画出窥视孔草图，执行“拉伸”，得到窥视孔，然后打出M6螺钉孔，如 图所示。

（9）孔的设计

打M16螺栓沉头孔、销孔、M10起盖螺钉孔、轴承盖M6螺钉孔、M8螺钉孔，如 下图所示。

（10）拔模、倒角、倒圆

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三、生成工程图

1.箱盖工程图的生成

首先用UG打开箱座的零件模型，进入“制图”模块，新建图纸页，选择“大小”为A1，“比例”为1：1，选择投影方式为第一象限角投影方式。接着添加基本视图，由“FRONT”视图开始，投影出主视图，接着向下投影出俯视图，向右投影出左视图，如下图所示。

然后将生成的图线放到CAXA中进行尺寸和技术要求的标注，先要将UG中prt格式的零件模型文件转换成AutoCAD 2004中dwg格式的平面图形文件。在UG的菜单栏中点击“文件”菜单，选择“导出”，进一步选择“2D Exchang”命令，在出现的对话框中选择合适的目标位置，点击确定，程序将自动生成工程图。

接着用CAXA打开生成的dwg平面图形文件，先对图线进行修改，改正其中不符合标准的错误，接着设置图幅、布图，然后对图线进行标注。如下图所示。最后将文件另存为exb格式文件。

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2.低速级轴工程图的生成

低速轴采用一个正视图来表达，附加两个带键槽的轴段剖视图来表达轴孔。首先用UG打开箱座的零件模型，进入“制图”模块，新建图纸页，选择“大小”为A2，“比例”为1：1，选择投影方式为第一象限角投影方式。接着添加基本视图，如下图所示。

二级圆柱齿轮减速器

计算机辅助设计-UG 接着用与转换箱座平面图相同的方法，生成齿轮的平面图接着用CAXA打开生成的dwg平面图形文件，先对图线进行修改，改正其中不符合标准的错误，接着设置图幅、布图，然后对图线进行标注。如下图所示。最后将文件另存为exb格式文件。

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四、虚拟装配

装配的思路是：按自底向上的方法建立装配，先建立一些子装配，子装配包括三根轴分别与其上齿轮、套筒、轴承的装配、箱盖与其上各零件的装配、轴承盖与密封毡圈、螺钉的装配，然后将各个子装配、螺栓连接各零件、油标尺、油塞等零件与箱座进行装配，来建立减速器的总装配模型。

1、Ⅰ轴与其上零件的装配

打开UG，进入“装配”模块，首先由“添加组件”命令加载Ⅰ轴，选择定位方式为“选择原点”，将原点放在默认位置；接着加载轴承，选择定位方式为“通过约束”，用两个“接触”约束来确定轴承的位置，一是轴承内圈表面与齿轮轴轴颈表面接触；二是轴承内圈端面与齿轮轴上的轴承定位轴肩端面接触。这样，轴承就准确定位在轴上了。按照同样的方法装配另一个轴承，如下图所示。

接下来加载键，然后对它进行约束，用三个“接触”约束，一是键的底面与键槽的底面接触，二是键的侧面与键槽的侧面接触，三是键的圆柱面与键槽的圆柱面接触。这样，键就被装入了齿轮轴的键槽中，如图下图所示。

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最后装配两轴承，分别通过两个“接触”约束来进行定位，一是轴承内圈的孔的表面与轴身接触，二是轴承端面与套筒的端面接触，如下图所示。

3、Ⅲ轴与其上零件的装配

打开UG，进入“装配”模块，首先由“添加组件”命令加载Ⅱ轴，选择定位方式为“选择原点”，将原点放在默认位置；接着装配齿轮键，装配方法采用相邻三面接触，如下图所示。

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5、箱盖与轴承盖及其上零件的装配

打开UG，进入装配模块，加载箱盖，将其放在默认原点位置，接着装配轴承盖垫片，通过两种约束进行定位，一是垫片的底面与箱盖盖“接触”，二是垫片相邻的两个孔与箱盖盖上对应的孔“同心”，轴承盖装配于此相同。

然后装配轴承毡圈，装配方法采用毡圈与轴承盖接触以及同中心的方法进行定位，如下图所示。其他轴承盖按照相同的方法进行装配。

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五、心得体会

通过两周的UG课程设计，我掌握了使用UG建立简单零件模型并将零件模型装配起来的技能。在这个过程中，不仅学会了如何去建立零件模型或通过几何约束将零件装配到一起，更学会了规划造型设计工作的方法，按照合理的顺序来安排工作；学会了查找各种资料、学习新的知识、解决新的问题的方法。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础． 通过这次UG设计，我在多方面都有所提高，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。

在建立零件模型和将对零件进行虚拟装配的过程中，发现和修改了许多在机械设计过程中遗漏的错误，从而深切地认识到虚拟装配的重大意义。通过对零件模型的虚拟装配，前面进行的零件结构设计的错误暴露无遗，让我能得以及时的改正。试想，如果是在生产实践中，通过虚拟装配来检验产品的设计情况，就能避免许多的设计错误，进而避免不少的经济损失。

在这次设计过程中，体现出自己单独设计减速器的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，在以后的课余时间里需要不断地加强UG的学习。

总之，通过这次课程设计，我学习机械产品CAD设计基本方法，巩固课程知识，提高动手实践能力，进一步提高运用计算机进行三维造型及装配设计、工程图绘制方面的能力，了解软件间的数据传递交换等运用，掌握CAD软件应用，得到了

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计算机辅助设计-UG 应有的学习效果。

六、参考文献

1.岳宁、钟星海等编.UG NX 5.0 中文版 零件设计技术指导.电子工业出版社,2008年

2.王昆、何小柏、汪信远主编.机械设计 机械设计基础 课程设计.高等教育出版社，1995年

3.徐锦康主编.机械设计.高等教育出版社，2004年

4.刘极峰主编.计算机辅助设计与制造.高等教育出版社，2004年

二级圆柱齿轮减速器

篇2：Ug课程设计——2级齿轮减速器

设计内容——(二级齿轮减速器

专 业 ：机械设计制造及其自动化

班 级 ： 1201 班

姓 名 ： 闫佳荣

学 号 ： 20121804141 指导老师 ： 马利云

吕梁学院学院 矿业工程系

完成时间 ： 2015 年

月日)

目 录

第一章 前言.............................................................（3）

第二章 减速器零部件三维造型设计.........................................（3）

2.1 箱座建模主要参数及主要过程.....................................（3）

2.2 大端盖建模主要参数及主要过程...................................（7）

2.3轴及轴上零件建模主要参数及主要过程.............................（8）

第三章 虚拟装配..........................................................（11）

3.1制作装配图.....................................................（11）

第四章 心得体会..........................................................(13)第五章 参考文献..........................................................(14)

机械设计课程设计

第一章 前言

计算机辅助设计（CAD）技术是现代信息技术领域中设计技术之一，也是使用最广泛的技术。UG作为中高端三维CAD软件，具有功能强大、应用范围广等优点，应此被认为是具有统一力的中高端设计解决方案。

UG由许多功能模块组成，每一个模块都有自己独立的功能，可以根据需要调用其中的一个或几个模块进行设计。还可以调用系统的附加模块或者使用软件进行二次开发工作。下面介绍UG集成环境中的四个主要CAD模块。

1.基础环境 基础环境是UG启动后自动运行的第一个模块，是其他应用模块运行的公共平台。

2.建模模块 建模模块用于创建三维模型，是UG中的核心模块。UG软件所擅长的曲线功能和曲面功能在该模块中得到了充分体现，可以自由地表达设计思想和进行创造性的改进设计，从而获得良好的造型效果和造型速度。3.装配模块 使用UG的装配模块可以很轻松地完成所有零件的装配工作。在组装过程中，可以采用自顶而下和自下而上的装配方法，可以快速跨越装配层来直接访问任何组件或子装配图的设计模型。

4.制图模块 使用UG三维模型生成工程图简单方便，只需对自动生成的视图进行简单的修改或标注就可以完成工程图的绘制。同时，如果在实体模型或工程图二者之一做任何修改，其修改结果就会立即反应到另一个中，使得工程图的绘制更加轻松快捷。

这次二级减速器造型设计能够使我们学习机械产品UG设计基本方法，巩固课程知识，提高动手实践能力，进一步提高运用计算机进行三维造型及装配设计、工程图绘制方面的能力，了解软件间的数据传递交换等运用。

第二章

减速器零部件三维造型设计

2.1 箱座建模主要参数及主要过程

1、绘制箱座底座，如图2.1-1所示

利用草图和拉伸操作完成箱座大至尺寸的建模

机械设计课程设计

图2.1-1

2、箱体的壁厚取12，如图2.1-2所示

图2.1-2

3、利用腔体操作完成箱座内腔、布尔操作将箱座的组成单元求和、求差如图2.1-3 2.1-4 2.1-5

图2.1-3

机械设计课程设计

图2.1-4

图2.1-5

4、箱体通过拉伸打孔等特征操作最后箱体如图2.1-6

图2.1-6

5、利用孔、螺纹特征工具制作油塞孔、视孔、通气器孔及吊环孔，如图2.1-7所示

机械设计课程设计

图2.1-7

8、油塞螺纹孔的创建参数如图2.1-8所示

图2.1-8

9、倒圆角、倒斜角操作完善箱座建模

图2.1-9

9、用到的其他特征和操作：插入垫块，建立平面和基准

机械设计课程设计

图2.1-10 2.2 大端盖建模主要过程

1、建立草图、拉伸完成箱盖大至外形建模2.2-1

图2.2-1

4、运用拉伸、利用孔完成凸台上螺栓沉头孔的建模如图2.2-2

图2.2-2

5、运用镜像操作，完成箱盖主体建模即完成大端盖建模如图2.2-3

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图2.2-3

6、建立草图、拉伸、布尔操作，完成箱座顶部透气盖板处的建模；孔操作和矩形阵列完成透气盖板安装螺栓孔如图2.2-4

图 2.2-4

7、利用倒斜角、倒圆角完善箱盖建模，完成效果图如图2.2-5

图 2.2-5

2.3轴及轴上零件建模主要参数及主要过程

1、轴的建模：建立草图、回转（台阶轴）——草图，拉伸、布尔操作（键槽）

机械设计课程设计

——倒斜角如图2.3-1

图2.3-1

2、利用UG斜齿轮建模插件，输入参数，自动生成斜齿轮

图2.3-2

3、运用键特征生成键如图2.3-3

图2.3-3

4、运用拉伸和倒角特征完成最后零件如图2.3-4

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图2.3-4

5、轴承端盖：草图——回转——孔——倒斜角、倒圆角如图2.3-5

图 2.3-5

6、通气盖板 草图——拉伸——孔——矩形阵列——倒圆角

图 2.3-6

7、通气塞

图 2.3-7

机械设计课程设计

8、螺栓和起盖螺钉

图 2.3-8

9、轴承的建模

轴承是标准件，利用UG软件插件获得轴承模型

图 2.3-9

10、轴套按照实际尺寸，建立草图——回转获得

图 2.3-10 第三章虚拟装配

3.1制作装配图

1）新建文件设置如图并打开，开始-装配如图3.1-

1、3.1-2所示

机械设计课程设计

图3.1-1 图3.1-2 2）以轴为基础，将轴承、斜齿轮、健、套筒装配成三个部件——以箱座为基础，装配已装配完成的三个部件、箱盖、通气盖板、通气塞、轴承端盖、螺栓等

3）点击“添加组件”以绝对原点的方式添加零件如图3.1-3

图3.1-3 4）点击“添加组件”以通过约束的方式添加其它组件，如图3.1-4所示

机械设计课程设计

图3.1-4 5）分别添加零部件最后装配图渲染效果如下图3.1-5

图3.1-5

第四章 心得体会

虽然课程设计要求的内容都有完成，不过因为水平有限并且在所难免的无法顾及到方方面面，因此该项课程设计还存在很多不完善甚至是错误的地方。我们希望能利用课程设计之后的时间慢慢将它完善，做到做好。再次感谢同学和老师的帮助，我会更加努力的

通过这次设计，使我认识到上课时的内容虽然已经很很丰富，但如果没有实践的话，学习再多的理论也只是纸上谈兵，就像用到的各种符号，往往就同其它

机械设计课程设计 的一些符号相混，结果往往是张冠李戴。但如果书上的知识没有掌握，在设计的过程中会遇到很多麻烦，就像有许多公式记不起来，结果是弄得自己手忙脚乱，只好再从书上查找；通过这次设计，我查找资料的能力和软件操作能力也得到了很大的提高。

经过这次课程设计，我的三维造型能力得到很大的提高。在这个二级减速器造型设计过程中，我的UG制图知识得到了进一步的巩固，同时还知道了许多的技巧。例如，箱体上螺纹孔的创建。我还有一个收获就是学会了查资料来解决问题，我本来不知道圆柱直齿轮是怎么建模的，于是我到图书馆找了几本书回来看，最后，我才懂得用扫掠的方法来画斜齿轮。所以，我应该感谢这次课程设计使我获得了进一步的提高。

这次的设计，使我也懂得所学的理论知识要做到真正的融会贯通，就必须是理论同实践相结合。在现实生活中要勤于用学过的知识分析遇到的问题。

第五章 参考文献

篇3：Ug课程设计——2级齿轮减速器

传统的减速器设计通常以一些设计手册为依据,根据经验并运用公式进行设计。在设计中存在很大的局限性。通常设计与制造过程不平行,如果设计出来的产品零部件装配失败只能重新设计,重新装配来检验产品的合规性。为了提高减速器设计的质量和效率,本文以蜗轮蜗杆减速器设计为例,利用UG软件实现减速器的设计、建模、装配。根据已经建立的三维零件模型,UG的各种应用功能模块既可以对模型进行装配仿真操作,创建二维工程图,也可以对模型机构进行运动仿真,尺寸干涉检查和运动干涉检查和运动学、动力学分析和有限元分析,及时发现设计中的错误,还可以根据模型设计工装夹具,进行加工处理,直接生成数控程序,用于产品的加工。这种可视化设计和分析,大大提高了设计成本和提高了设计质量。基于UG的蜗轮蜗杆减速器课程设计主要分为以下四部分:蜗轮蜗杆减速器的参数设计、三维实体建模、虚拟装配和运动仿真。因为其参数设计的主要设计过程及步骤都已经很熟悉,在此不做详细介绍。本文主要介绍其他三部分的内容。

1 基于UG的蜗轮蜗杆减速器主要部件的三维建模和强度分析

1.1 零部件的三位实体建模

蜗轮蜗杆减速器主要部件有:上下箱体,蜗轮,蜗杆,轴承,端盖,挡油板和螺栓等。UG提供了多种建模方法,在建立减速器各零部件模型时,可以通过对曲线、草图的拉伸、旋转建立各种扫描实体,也可以用系统提供的特征复制功能创建各种特征体。我们应针对各类零件的特点,选择合适建模方案,以提高建模的效率。具体零部件的建模过程在此不作介绍。

1.2 基于UG的三维实体特征分析和有限元分析

“强度向导”CAE(计算机辅助工程)软件程序用来模拟组件在结构性负载条件下的行为。模拟结果使人们可以了解组件的表现及应该如何改进设计。蜗轮蜗杆减速器中,蜗杆和蜗轮轴的强度对整个减速器的性能起到至关重要的影响。为了验证设计的可靠性,以UG设计平台为基础,进行有限元分析,确定其最大应力分布区,将评估结果与设计工程师和分析员的实践经验相结合,并最终结合实验数据,进行综合评估,指导减速器的设计。

1.2.1 蜗杆的有限元建模和分析

进行蜗杆强度分析时,首先要引入已知条件,本文假设其材料特性已知条件为:

质量密度=7.829×10-6(kg/mm3)、杨氏模量=2.069×108(m N/mm2)、泊松比=0.2880、热膨胀系数=1.131×10-5(1/C)、热导性=55701(micro W/(mm×C))、屈曲强度=1.379×105、最终强度=2.813×105、体积=1.290×106mm3、质心x=-0.06592,y=-0.6853,z=-0.6853。引入载荷幅值F=50N,矢量方向见下图:x=0,y=0,z=1。经分析得到其部件信息图如图1(a),结构性功能图1(b),应力图如图1(c),位移图1(d)。

从图1中,可看出蜗杆没有应力集中,强度符合要求。

1.2.2 轴的有限元建模和分析

轴的强度分析与蜗杆的强度分析步骤相同,在此省略。

2 蜗轮蜗杆减速器的虚拟装配

2.1 蜗轮蜗杆减速器的虚拟装配

在蜗轮蜗杆减速器的装配体中一共有18零件组成,包括蜗轮、蜗轮轴、蜗杆轴、上箱体、下箱体、轴承、端盖、挡油板等。UG装配模块中有两种装配模式:自底向上装配和自顶向下装配。本课题中装配所采用的装配模式是第一种,即:自底向上。

下面简单介绍蜗轮蜗杆减速器的装配过程:首先以蜗杆轴为基准,将轴承、档油板零件装配好,如图3(a),再将蜗轮轴装配起来如图3(b)所示,其中1)为挡圈;2)为轴承;3)为蜗轮轴;4)为挡油板;5)为蜗轮。然后将装配好的蜗杆轴与蜗轮轴装配到下箱体上,如图3(c)。再将窥视孔上的盖子装配上,最后再将螺栓和定位销钉装配上,这样整个蜗轮蜗杆减速器装配就完成了如图3(d)。装配完成后,生成的爆炸图3(e)。

2.2 装配干涉检验和分析

当蜗轮蜗杆减速器装配完成时,并不能完全肯定这个装配没有出错的地方,比如装配时,两个部件在空间位置上有重合的情况我们称为干涉。发生装配干涉是不希望出现的,但在装配时又不能完全肯定不出现装配干涉,所以一般可以通过装配干涉分析报告来确定在装配时是否发生干涉。进行装配干涉研究的步骤如图2所示。

在装配干涉检查中一般是选干涉列表中将有干涉的部件标有的,选择后进行研究干涉得到干涉示意图。如图4,图中用红色标出来的地方就是由装配干涉的地方,还可以分析干涉的原因。此蜗轮蜗杆减速器装配干涉产生的原因:

1)在建模时,所产生的尺寸误差。

2)装配时,所产生的误差。

3)轴与轴承内圈、箱体与轴承的外圈等都是过盈配合。

3 蜗轮蜗杆机构运动仿真

运动分析模块可以进行机构的干涉分析,跟踪零件的运动轨迹,分析机构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。运动分析模块的分析结果可以指导修改零件的结构设计如调整齿轮比或调整零件的材料等。

3.1 蜗轮蜗杆机构运动建模

将装配好的蜗轮蜗杆减速器的文件打开,先给蜗杆轴定义运动副,再给蜗杆轴定义运动驱动,在“位移”、“速度”栏中填如相应的值蜗杆轴的运动副就定义完成了,如图5所示。蜗轮与蜗轮轴的运动副定义方法与蜗杆轴运动副的定义方法类似。

3.2 蜗轮蜗杆机构减速器的机构运动仿真及运动分析

蜗轮蜗杆机构减速器的机构运动仿真只需选择“运动”工具栏中的“运动仿真”在“时间”与“步数”栏中填如相应的值,这时蜗杆就可以带动蜗轮和蜗轮轴按事先设定好的运动方式、运动位移和速度进行旋转了,实现了运动仿真。运动仿真做完后就可以对它进行运动分析了,主要就是对“位移”、“速度”、“加速度”还有“力”等,进行分析,并且得到相应曲线。由于蜗轮蜗杆减速器的运动比较简单,所以“位移”、“速度”、“加速度”的曲线都是一条水平直线。如图6为蜗杆轴的“位移”曲线。图7为“速度”曲线。图8为“加速度”曲线,由于没有加速度,所以加速度为“0”。

4 结论

基于UG的蜗轮蜗杆减速器的的设计,可以实现在减速器设计阶段可视化的对减速器个部件进行运动干涉检查,和强度分析。大大缩减的设计周期,提高了设计质量。

摘要：本文以蜗轮蜗杆减速器课程设计为例,运用UG软件进行三维实体建模、虚拟装配并进行干涉分析、仿真运动及运动分析,得到位移、速度及加速度曲线。分析结果可验证蜗轮蜗杆减速器设计的合理性,还可以指导修改零件的结构设计,为下一步动力学仿真分析奠定基础,由此探索出一套基于UG的蜗轮蜗杆减速器设计方法。

关键词：蜗轮蜗杆减速器,UG软件,三维实体建模,虚拟装配,干涉分析,仿真运动

参考文献

[1]郑金.UG NX 4.0应用与实例教程[M].北京:人民邮电出版社,2009.

[2]林怡青,谢宋良,王文涛.机械设计基础课程设计指导书[M].北京:清华大学出版社,2008.

[3]黄勇.UG二次开发与数据库应用基础与典型范例[M].北京:电子工业出版社,2008.

篇4：一级圆柱齿轮减速器课程设计心得

这次关于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识；提高我们机械设计的综合素质等方面有重要的作用。

通过两个星期的设计实践，使我们对机械设计有了更多的了解和认识。为我们以后的工作打下了坚实的基础。在此次设计过程中，不但使我们树立起了正确的设计思想，而且，也使我们学到了很多机械设计的一般方法，基本掌握了一般机械设计的过程，还培养了我们的基本设计技能，所以这次课程设计我们的收获是非常巨大的。

机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融《机械原理》、《机械设计》、《理论力学》、《材料力学》、《公差与配合》、《CAD实用软件》、《机械工程材料》、《机械设计手册》等于一体。

在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。

一分耕耘一分收获，虽然两周的设计时间很紧迫，每天都要计算、画图到深夜，但是我们的收获也是很巨大的，相信这次的课程设计必将是我们走向成功的一个坚实基础。

篇5：Ug课程设计——2级齿轮减速器

机械基础课程设计 一级闭式圆柱齿轮减速器 5月

目录

第一章 绪论………………………………………………………………………………………………………

第二章 课题题目及主要技术参数说明…………....…………………………………………………….

2.1 课题题目

2.2传动方案分析及原始数据

第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算…………………………………………………………

3.1 减速器结构 3.2 电动机选择 3.3 传动比分配 3.4 动力运动参数计算

第四章 齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮)……………………………………………………….

4.1闭式齿轮传动设计

4.1.1闭式齿轮选材

4.1.2闭式齿轮的设计计算与强度校核 4.1.3闭式齿轮的结构设计数据： 4.2开式齿轮传动

4.2.1齿轮选材

4.2.2齿轮的设计计算与强度校核

第五章 轴的设计计算(从动轴)…………………………………………………………………………….

5.1Ⅰ轴（电动机轴）的尺寸设计

5.1.1Ⅰ轴的材料和热处理的选择 5.1.2Ⅰ轴几何尺寸的设计计算 5.2Ⅱ轴（输出轴）的尺寸设计和强度校核

5.2.1Ⅱ轴的材料和热处理的选择 5.2.2Ⅱ轴几何尺寸的设计计算 5.2.3Ⅱ轴的强度校核

第六章 轴承、键和联轴器的.选择……………………………………………………………………….

6.1 轴承的选择及校核 6.2 6.3 联轴器的选择

…………...

7.1 润滑的选择确定 7.2 密封的选择确定 7.3箱体主要结构尺寸计算

7.4减速器附件的选择确定

第八章 总结…………………………………………………………………………………………………… 参考文献

第一章 绪 论

本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了《机械设计基础》、《机械制图》、《工程力学》、《公差与互换性》等多门课程知识，并运用《AUTOCAD》软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面：

（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。（3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。（4）加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。

第二章 课题题目及主要技术参数说明

2.1课题题目： 一级闭式圆柱齿轮减速器 2.2传动方案分析及原始数据： ? 设计要求：

带式运输机连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，运输带速允许误差为50%。使用期限为，大修期三年，小批量生产，两班制工作。

- 2 -

? 原始数据：A11

运输带卷筒所需功率P/(kW)：5.8； 运输带卷筒工作转速n (r/min)：88 卷筒中心高H (mm)：300

? 设计任务：

1) 减速器装配图1张（A0或A1图纸）；

2) 零件工作图2～3张（传动零件、轴、箱体等，A3图纸）；

3) 设计计算说明书1份，6000～8000字。说明书内容应包括：拟定机械系统方案，进行机

构运动和动力分析，选择电动机，进行传动装置运动动力学参数计算，传动零件设计，轴承寿命计算、轴（许用应力法和安全系数法）、键的强度校核，联轴器的选择、设计总结、参考文献、设计小结等内容。

? 结构设计简图：

- 3 -

图1 带式输送机传动系统简图

? 设计计算说明书

第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算

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第四章 齿轮的设计计算

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第五章 轴的设计计算

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第六章 轴承、键和联轴器的选择

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第七章

减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图

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总结

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桂林电子科技大学机电工程学院 0800150231张成伟

篇6：Ug课程设计——2级齿轮减速器

原始数据：运输带的工作拉力F=0.2 KN；带速V=2.0m/s；滚筒直径D=400mm（滚筒效率为0.96）。工作条件：预定使用寿命8年，工作为二班工作制，载荷轻。工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度35°。动力来源：电力，三相交流380/220伏。1、电动机选择

（1）、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机（2）、电动机功率选择： ①传动装置的总效率： =0.98×0.99 ×0.96×0.99×0.96 ②工作机所需的输入功率：

因为 F=0.2 KN=0.2 KN= 1908N =FV/1000η =1908×2/1000×0.96 =3.975KW ③电动机的输出功率： =3.975/0.87=4.488KW 使电动机的额定功率P ＝（1～1.3）P，由查表得电动机的额定功率P ＝ 5.5KW。⑶、确定电动机转速：

计算滚筒工作转速： =（60×v）/（2π×D/2）=（60×2）/（2π×0.2）=96r/min 由推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’ =3~6。取V带传动比I’ =2~4，则总传动比理时范围为I’ =6~24。故电动机转速的可选范围为n’ =（6~24）×96=576~2304r/min ⑷、确定电动机型号

根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1500r/min，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4，满载转速 1440r/min。

其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速1440r/min，额定转矩2.2，质量68kg。2 ,计算总传动比及分配各级的传动比

（1）、总传动比：i =1440/96=15（2）、分配各级传动比： 根据指导书，取齿轮i =5（单级减速器i=3~6合理）=15/5=3 3、运动参数及动力参数计算 ⑴、计算各轴转速（r/min）=960r/min =1440/3=480(r/min)=480/5=96(r/min)⑵计算各轴的功率（KW）电动机的额定功率Pm=5.5KW 所以 P =5.5×0.98×0.99=4.354KW =4.354×0.99×0.96 =4.138KW =4.138×0.99×0.99=4.056KW ⑶计算各轴扭矩（N•mm）

TI=9550×PI/nI=9550×4.354/480=86.63N•m =9550×4.138/96 =411.645N•m =9550×4.056/96 =403.486N•m

三、传动零件的设计计算

（一）齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级

考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45#钢，调质，齿面硬度220HBS；根据指导书选7级精度。齿面精糙度R ≤1.6~3.2μm（2）确定有关参数和系数如下：

传动比i 取小齿轮齿数Z =20。则大齿轮齿数： =5×20=100，所以取Z 实际传动比 i =101/20=5.05 传动比误差：（i-i）/I=（5.05-5）/5=1%<2.5% 可用 齿数比： u=i 取模数：m=3 ；齿顶高系数h =1；径向间隙系数c =0.25；压力角 =20°； 则 h *m=3，h）m=3.75

h=（2 h）m=6.75，c= c 分度圆直径：d =×20mm=60mm d =3×101mm=303mm 指导书取 φ 齿宽： b=φ =0.9×60mm=54mm =60mm，b 齿顶圆直径：d）=66，d 齿根圆直径：d）=52.5，d）=295.5 基圆直径： d cos =56.38，d cos =284.73(3)计算齿轮传动的中心矩a：

a=m/2(Z)=3/2(20+101)=181.5mm 液压绞车≈182mm

（二）轴的设计计算 1、输入轴的设计计算 ⑴、按扭矩初算轴径 选用45#调质，硬度217~255HBS 根据指导书并查表，取c=110 所以 d≥110(4.354/480)1/3mm=22.941mm d=22.941×(1+5%)mm=24.08mm ∴选d=25mm ⑵、轴的结构设计 ①轴上零件的定位，固定和装配

单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定 ②确定轴各段直径和长度 Ⅰ段：d =25mm，L =（1.5～3）d，所以长度取L ∵h=2c c=1.5mm +2h=25+2×2×1.5=31mm 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长： L =（2+20+55）=77mm III段直径：

初选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.=d=35mm，L =T=18.25mm，取L Ⅳ段直径：

由手册得：c=1.5 h=2c=2×1.5=3mm 此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：d =（35+3×2）=41mm 因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为41mm

+2h=35+2×3=41mm 1 长度与右面的套筒相同，即L Ⅴ段直径：d =50mm.，长度L =60mm 取L 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=80mm Ⅵ段直径：d =41mm，L Ⅶ段直径：d =35mm，L ＜L3，取L 2、输出轴的设计计算 ⑴、按扭矩初算轴径

选用45#调质钢，硬度（217~255HBS）

根据课本P235页式（10-2），表（10-2）取c=110 =110×(2.168/76.4)=38.57mm 考虑有键槽，将直径增大5%，则 d=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm ∴取d=42mm ⑵、轴的结构设计 ①轴的零件定位，固定和装配

单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。②确定轴的各段直径和长度

初选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长42.755mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。则 d =42mm

L = 50mm

L = 55mm L = 60mm L = 68mm L =55mm L

四、滚动轴承的选择 1、计算输入轴承

选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.2、计算输出轴承

选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm

五、键联接的选择、输出轴与带轮联接采用平键联接 键的类型及其尺寸选择：

带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择C型平键联接。根据轴径d =42mm，L =65mm 查手册得，选用C型平键，得： 卷扬机

装配图中22号零件选用GB1096-79系列的键12×56 则查得：键宽b=12，键高h=8，因轴长L ＝65，故取键长L=56 2、输出轴与齿轮联接用平键联接 =60mm,L 查手册得，选用C型平键，得：

装配图中 赫格隆36号零件选用GB1096-79系列的键18×45 则查得：键宽b=18，键高h=11，因轴长L ＝53，故取键长L=45 3、输入轴与带轮联接采用平键联接 =25mm L 查手册 选A型平键，得： 装配图中29号零件选用GB1096-79系列的键8×50 则查得：键宽b=8，键高h=7，因轴长L ＝62，故取键长L=50 4、输出轴与齿轮联接用平键联接 =50mm L 查手册 选A型平键，得： 装配图中26号零件选用GB1096-79系列的键14×49 则查得：键宽b=14，键高h=9，因轴长L ＝60，故取键长L=49

六、箱体、箱盖主要尺寸计算

箱体采用水平剖分式结构，采用HT200灰铸铁铸造而成。箱体主要尺寸计算如下：

七、轴承端盖 主要尺寸计算

轴承端盖：HT150 d3=8

n=6 b=10

八、减速器的

减速器的附件的设计 1、挡圈 ：GB886-86 查得：内径d=55，外径D=65，挡圈厚H=5，右肩轴直径D1≥58 2、油标 ：M12：d =6，h=28，a=10,b=6，c=4，D=20，D 3、角螺塞 M18 × 1.5 ：JB/ZQ4450-86

九、设计参考资料目录

1、吴宗泽、罗圣国主编.机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，1999.6

2、解兰昌等编著.紧密仪器仪表机构设计.杭州：浙江大学出版社，1997.11 目录

一、设计说明书目录………………………………………1

二、机械零件课程设计任务书……………………………2

三、机械传动装置设计……………………………………3

1、确定传动方案………………………………………3

2、选择电动机…………………………………………4

3、计算传动装置总传动比并分配各级的传动比……5

4、计算传动装置的运动参数及动力参数……………6

四、传动零件的设计计算…………………………………7

1、皮带轮传动的设计计算……………………………7

2、减速器齿轮传动设计计算…………………………9

3、轴的设计计算………………………………………11

五、传动装置零件图及装配图……………………………13

1、总体设计简图………………………………………13

2、一级齿轮减速器装配图……………………………14

3、齿轮减速器零件图…………………………………16

二、机械零件课程设计任务书

1、时间：2009年6月8日至2009年6月19日

2、设计题目：带式输送机传动装置设计及电动机选择

3、工作条件：输送机连续工作，单向运转，载荷变化不大，空 载起动；使用期限10年，两班制工作，输送带速度允许误差为±5%；输送带效率η=0.94-0.96;工作环境为室内，环境温度30°左右；小批量制 造。

4、输送机应达到的要求： 输送带的拉力F=3000N 输送带速度V=2.8m/s 输送带滚筒直径D=380mm

5、完成设计任务工作量： ①设计说明书一份 ②带式输送机传动方案简图 1张 ③齿轮减速器总装图1张 ④齿轮减速器零件图2-3张

三、机械传动装置设计

1、确定传动方案

（1）工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用年限

10年，小批量生产，工作为二班工作制，运输带速允许误差±5％。

（2）原始数据：工作拉力F=3000N；带速V=2.8m/s；滚筒直径D=380mm。

2、选择电动机

（1）电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机。（2）电动机功率选择： ① 传动装置的总效率：η总

=η带×η轴承2×η齿轮×η联器

= 0.95×0.992×0.97×0.99= 0.89 ② 电机所需的工作功率：P0 = FV/1000η总= 3000×2.8/（1000×0.89）=8.8KW 选取电动机额定功率Pm，使Pm=（1~1.3）P0=8.8（1~1.3）=8.8~11.44查表2-1取Pm=11。③ 确定电动机滚筒转速：n筒 = 60×1000V/πD

= 60×1000×2.8/（3.14×380）= 140r/min

按指导书P10表2－3推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减

速器传动比范围 I a’ =3~5。取V带传动比I1’ =2~4，则总传动比理时范围为I a’ =6~20。故电动机转速的可选范围为n筒=（6~20）×140=840~2800r/min，符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。

根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有

三种传动比方案：综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1500r/min ④

确定电动机型号

根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机

型号为Y160M-4。其主要性能：额定功率：P=11KW，满载转速1460r/min，额定转矩2.2。

3、计算机械传动装置总传动比并分配各级的传动比

（1）总传动比： i总=n电动/n筒=1460/140=10.4（2）分配各级传动比 ①据指导书，取齿轮传动比：

i带=3 ② ∵i总=i齿轮×I带

∴i齿轮=i总/i带=10.4/3=3.5

4、计算传动装置的运动参数及动力参数（1）计算各轴转速（r/min）：

n1（输入轴）= n电机=1460r/min n2（输出轴）= n1/i带=1460/3=487(r/min)n3（滚筒轴）= n2/i齿轮=487/3.5=139(r/min)（2）计算各轴的功率（KW）：

P1（输入轴）

= P0η带＝8.8×0.95=8.36 KW

P2（输出轴）= P1×η带=8.36×0.95=7.9KW

P3（滚筒轴）= P2×η轴承×η齿轮=7.9×0.99×0.97=7.6KW（3）计算轴扭矩（N·mm）：

T0（电机轴）= 9.55×106P0/n电动 = 9.55×106×8.8/1460 = 57562N·mm T1（输入轴）

= T0i带η带 = 57562×2.08×0.95

= 113743N·mm T2（输出轴）= T1i齿轮η轴承×η齿轮

=113743×5×0.99×0.97=546137N·mm

T3（滚筒轴）= T2×η轴承η联轴器 = 546137×0.99×0.99

=535269N·mm

四、传动零件的设计计算

1、皮带轮传动的设计计算 ①选择普通V带截型

由课本表得：kA = 1.2 理论传递功率 P=11KW

Pc= KAP =1.2×11=13.2KW

由课本得：选用B型V带

②确定带轮基准直径，并验算带速

由机械基础课本得，推荐的小带轮基准直径为125~280mm，则取

dd1=160mm dd2=n1/n2·dd1=（1460/487）×160=480mm

查机械基础课本P228表9-8，取dd2=500mm

实际从动轮转速：n2’= n1dd1/dd2=1460×160/500

=467r/min

转速误差为：（n2-n2’）/n2 =（487－467）/487

= 0.04<0.05(允许)

带速V：

V = πdd1n1/60×1000 = π×160×1460/60×100 = 12.2m/s

在5~25m/s范围内，带速合适。③确定带长和中心矩

1）根据机械基础课本P228(9-11)公式得，0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)

0.7(160+500)≤a0≤2×(160+500)

∴得460mm≤a0≤1320mm

2）由机械基础课本P228课本得：

L0 =2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0

=2×1000+1.57×(160+500)+(500-160)2/（4×1000）=3065mm

根据机械基础课本P226表9-6取，Ld = 3150mm ∴ a ≈ a0+（Ld-L0/2）=1000+（3150-3065）/2

= 1043mm ④验算小带轮包角： α1 = 1800-57.30×（dd2-dd1）/a = 1800-57.30×（dd2-dd1）/a = 1800-57.30×（500-160）/1043 = 161.30>1200（适用）

⑤确定带的根数：

根据机械基础课本P224图 9-3，得 P1=3.64KW

根据机械基础课本P224图 9-4，得 △P1=0.46KW

根据机械基础课本P225图 9-5，得

Kα=0.95

根据机械基础课本P226图 9-6，得

K1=1.07

根据机械基础课本P230图中公式：

Z = Pc/[P1]= Pc /[(P1+△P1)KαK1] = 11/[(3.64+0.46)×0.95×1.07] ≈2.64

∴取Z=3 ⑥计算轴上压力

由机械基础课本P219图 9-1，查得q=0.1kg/m，由式（5-18）单根V带的初拉力：

F0 = 500Pd/ZV（2.5/Kα-1）+qV= [500×3.9/5×5.03×(2.5/0.99-1)+0.1×5.032]N

= 160N

则作用在轴承的压力FQ，FQ = 2ZF0sinα1/2=2×5×158.01sin167.6/2= 1250N

2、减速器齿轮传动设计计算（1）选择齿轮材料和热处理方法

采用软齿面闭式齿轮减速器

小齿轮 45号钢 调质 HBS=220

大齿轮 45号钢 正火 HBS=190 硬度由《机械基础》课本P181表 6-3查得。

（2）齿轮的许用接触应力 ① 由《机械基础》课本P181表 6-3查得

σH lim1=550Mpa，σH lim2=530Mpa ② 软齿面齿的接触安全系数SH=1.0：1.1，取SH=1.05 ③ [σH]1=σH lim1/S[σH=550/1.05=523.8Mpa H]2=σH lim2/SH=530/1.05=504.7 Mpa 用其中的小值作为[σH]2=504.7 Mpa（3）齿轮系数

ψ=中心距/齿宽=a/b，由《机械基础》课本P183表 6-6取ψa=0.4（4）载荷系数K 由《机械基础》课本P183表 6-5，取K=1.2（5）小齿轮轴上传递的扭矩T1 P小=P电×η带=11×0.95=10.45KW n1=1460r/i带=1460/3=487r/min ∴ T1 = 9.550×106 P1/n1=9.550×106×（7.9/487）N.mm=154918N.mm a≥(u+1)[（334/[σH]2）2×（KT1/ψau）]1/3 a≥193mm

齿轮尺寸的强度计算以中心距校核

（6）确定齿轮的主要参数

①确定小齿轮齿数

因为是闭式软齿轮而齿轮其失效形式为点蚀，所以取齿数不能太小，故在（20-40）范围内，取Z1=30,.式中Z2=Z1×i齿=30×3.5=105 ②确定模数

amin=（d1+d2）/2=m（Z1+Z2）/2 m=2amin/（Z1+Z2）=2×193/（30+105）=2.8mm ∴

取模数 m=3 ③齿轮的几何尺寸

齿距：

P=πm=3.14×3=9.42mm

齿厚：

S =mπ/2=3×3.14/2=4.71mm 齿宽：

e =mπ/2=3×3.14/2=4.71mm 齿顶高： ha =ha*m=1×3=3 mm 齿根高： hf =(ha*+c*)m=（1+0.25）×3=3.75mm 全齿高： h =ha+hf=3+3.75=6.75 mm 分度圆直径： d1 =mz1=3×30=90 mm d2 =mz2=3×105=315 mm 齿顶圆直径： da1 =d1+2ha=90+2×3=96 mm da2 =d2+2ha=315+2×3=321 mm 齿根直径：

df1 =d1-2hf=90-2×3.75=82.5 mm

df2 =d2-2hf=315-2×3.75=307.5 mm 中心距：

a =（m/2）×（Z1+Z2）

=（3/2）×（30+105）=202.5mm ④齿轮宽度

查《机械基础》课本P183表 6-6，得ψd=1.2由b=ψd1.2×60=72mm 取b2=72mm得 b1=b2+5=72+5=77mm

3、轴的设计计算（1）按扭矩初算轴径

① 材质：选用45#调质，硬度217~255HBS ② 根据课本并查表，取材料系数c=115 ③ 大带轮轴的最小直径d≥3√9.55*106P/(0.2tn)=28mm 考虑有键槽，将直径增大5%，则 d1=28×(1+5%)mm=29.4mm ∴

取d=30mm（2）轴的结构设计

①轴上零件的定位，固定和装配

单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定。

②确定轴各段直径和长度

1）工段：d1=30mm 长度取L1=20mm

∵h=2c，c=1mm，II段:d2=d1+2h=30+2×2×1=34mm ∴d2=34mm

初选用7307c型角接触球轴承，其内径为35mm, 宽度为21mm.2）考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。

取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定距离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长

L2 =（2+20+21+55）=98mm 3）同理 H = 2c，c=1mm，d3 = d2+2h=34+2*2*1=38mm 得

L3 = L1-L=20-2=18mm 4）又 h=2c=2×1=2mm，c = 1mm，d4 = d3+2h=38+2×2=42mm

∵长度与右面的套筒相同

即

L4=20mm 5）但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应

篇7：Ug课程设计——2级齿轮减速器

关键词：二级圆柱齿轮减速器,装配,运动仿真,机械制图,Inventor

课程设计是中职《机械制图》课程学习的重要实践环节, 它可以使学生感到课本理论上空洞的东西变清楚明了, 让学生感到“实践出真知”的真谛, 所以《机械制图》教学应安排一定课时的实体零件测绘课程设计环节。本文以二级直齿圆柱齿轮减速器装配体的测绘为载体, 利用Inventor三维软件完成所有零件和总装配图的绘制。通过Inventor走三维路线可以更直观的完成所有零件图和总装配图的绘制, 让学生进一步巩固《机械制图》中已掌握的绘图和识图技能, 并且在此基础上使绘图和识图能力上一个新的台阶, 为后续课程打下坚实的基础。

二级圆柱齿轮减速器是应用于原动机和工作机之间的独立传动装置, 具有结构紧凑、传动效率较高、传递运动准确可靠、使用维护方便和可成批生产等特点, 如图1。而传统的减速器课程设计环节教学手段, 通常是采用直接手工铅笔或者计算机二维软件绘制二维工程图来实现。这种做法不仅不能以模型直观逼真地显现出减速器的结构特征, 而且对于一个视图上某些尺寸的修改, 还不能自动反应在其它对应视图上;这种传统的教学手段对学生的制图能力还提出了较大的要求, 使相当大的一部分学生感觉完成任务吃力。所以现在改变传统的教学观念, 建立以三维软件INVENTOR为载体来实施满足教学, 体现参数化内涵——修改一个尺寸参数所有的将会自动更新, 降低任务难度, 提升学生兴趣。建立减速器的三位数字模型后, 同学们还可以进行运动模拟仿真, 通过运动模拟仿真同学们还可以非常直观的认识零件的结构、干涉、强度、刚度、动力情况, 运动是否正确。

1 测绘零件, 实现参数化三维建模与生成零件图

教师讲解减速器的拆装过程, 讲清绘图尺寸是通过对实体减速箱的测绘得来。首先观察减速器各部分的结构, 判断传动方式、级数、输入、输出轴如图2;其次用扳手拆下观察孔的盖板, 观察观察孔的位置是否恰当, 大小是否合适。再拧下箱盖和箱座联接螺栓以及轴承端盖螺钉, 拔出定位销, 打开箱盖。

分析整个结构, 测量各零件尺寸;如先测量齿轮端面与箱体内壁的距离, 大齿轮的顶圆与箱体内壁之间的距离, 轴承内端面到箱体内壁之间的距离;再测量底座与上盖的各部分尺寸与结构、轴承的组合结构与尺寸、齿轮的尺寸与结构、键与键槽的尺寸与结构, 如图3。

得到零件参数的同时, 学生就可以利用Inventor开始参数化建模。箱体模型也是建模过程当中最复杂的部分, 在建模过程当中需要大量地使用系统提供的建模特征, 当然可以分析到上盖和底座有相同的基本结构比如螺栓孔、定位销和相互贴合面, 建模时画上盖和底座可以充分利用共同结构, 减少工作量, 降低画图难度如图4。Inventor有标准件模块, 在齿轮建模时, 可以直接调取使用, 当然也可以参数化建模, 通过草图、拉伸、扫略、阵列命令来实现。同样也是适用标件轴承、键、端盖、螺栓、螺母等, 这些标准件在绘制的时候要特别注意标准值的使用, 要能正确配合其他零件的装配尺寸, 这样才能保证齿轮的正常啮合, 如图5。建立了三维零件就可以通过Inventor工程图模块生成工程图, 结合制图模块能够充分利用三个基本视图、半剖、阶梯剖、断面图等表达形式正确合理的表达工程图, 进而充分培养学生机械制图的视图表达能力。并对工程图进行标注。

2 参数化装配的建立与生成装配图

在所有零件参数化建模完成以后, 就可以实现虚拟装配。利用软件满足装配要求, 可以让学生清楚的认识到该产品的性能与结构是否满足要求, 通过分析评估改进产品的设计和装配体的结构, 实现产品装配的高效性。而且虚拟的展现了减速器的整个装配过程, 并规划减速器的装配步骤和路线。打开Inventor, 进入装配环境, 调入下盖, 这样就以下盖为基准实现有效有序的自下而上、自里而外的装配。Inventor里面的装配功能有面对齐、同轴、距离等多种标准配合关系, 通过这些功能可以让同学们实现齿轮与轴、轴承等所有零件的装配。要注意的是齿轮与齿轮一定要正确的啮合关系, 装配体如图6。

装配完成以后, 就让学生对整个装配体进行干涉检查, 主要是装配过程的碰撞检查, 以及装配完成之后的干涉检查。零件按装配路线移动, 若与其他零件发生碰撞, 则零件无法移动到正确的位置, 就会影响减速器的正常装配。利用碰撞检查, 可以检测装配过程中的碰撞问题, 碰撞部分会以高亮显示, 以此对装配体进行修改和规划合理的装配路线。对已建立好的静态模型, 可采用干涉检查装配完成的模型, 并不一定完全正确, 之间是否发生重叠现象, 需要反复地检查和修改在干涉检查中, 装配体会高亮地显示干涉区域, 通过在装配体中直接点击或单独打开零件, 即可快速地对零件进行调整修改, 达到正确合理状态。

3 运动仿真分析

Inventor自带的运动仿真模块, 可以让学生自己实现减速器的动态仿真, 该模块主要进行机械系统运动仿真, 可分析减速器各运动部件的速度、位移、受力、干涉等情况, 并可以输出相应的实验数据作为分析产品性能的保障和依据。注意指导在进行运动仿真之前要解除多余的约束关系, 不然将影响接下来的运动仿真参数设置。

点击环境下的运动仿真功能, 进入仿真模块。学生因为初次进入仿真模块, 系统会自动定义固定件, 所以应该取消“自动将约束转换为标准联接”和“当机械装置被过约束时发出警告”。隐藏上盖, 以便不会影响分析传动结构, 如图7。

把每一轴上的构件设置为一个部件整体, 其中包括构件有轴、齿轮、轴承、键, 这样构件将会作为一个整体转动起来, 设置主动轴。在减速器中涉及到的约束主要有固定副、旋转福、齿轮副。首先定义传动形式为外齿轮啮合运动, 并且保证为一个约束传动, 特别要注意的定义齿轮传动关系时, 一定要保证齿轮与齿轮之间的啮合关系, 一个很好的处理办法就是分别画出两齿轮的分度圆周, 设置齿轮外啮合就直接点取两分度圆。依次定义好两两传动关系, 形成传动结构。分析机构状态, 包括自由度、实体数和运动实体数, 保证整个机构有确定的运动方案。为齿轮添加运动动力, 选择高速级输入轴, 定义运动为恒定角速度为绕Z轴旋转。齿轮实际工作中会受到力的相互作用, 可以添加作用力矩, 分析受力, 也可以导出受力分析表, 至此就可以运动仿真了。点击“仿真播放器”, 运行播放, 观察整个系统运行情况, 分析运行状态, 查看有没有运动干涉情况。若有, 则修改装配关系和调整各零件基本尺寸, 无则可以录制动画视频。这样学生就掌握了齿轮的传动关系, 认识了二级减速器的运转情况。

4 总结

通过Inventor实现二级减速器零件和装配图的绘制, 首先, 为中职《机械制图》实践环节——课程设计提供一个全新的学习手段和方法, 改变原有传统二维制图为三维制图的教学手段, 并在制图过程中体现引导作用, 使其更为直观、形象、生动。其次, 通过这种教学手段更好地理解、掌握零部件的结构及装配关系, 并且可以实现二级圆柱齿轮减速器的运动仿真, 使整个齿轮传动系统的分析具有良好的交互性。最后, 分析二级圆柱齿轮减速器各部件之间的尺寸约束关系, 并运用自底向上的思路建立二级圆柱齿轮减速器总装图, 并对整个系统进行动力分析。这让学生更有感觉学习, 更有兴趣学习, 收获更多知识。

参考文献

[1]倪莉.机械制图课程设计指导书.中国电力出版社, 2008.

[2]柴鹏飞, 王晨光.机械设计课程设计指导书.机械工业出版社, 2011.

[3]刘昌丽.Autodesk Inventor2013中文版标准培训教程.电子工业出版社, 2013.