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1、毕业论文-一级直齿圆柱齿轮减速器结构设计与加工 宁波大红鹰学院机械与电气工程学院毕业技能综合实训实训报告实训工程：一级直齿圆柱齿轮减速器结构设计与加工 。完 成 人： 范圣锋 系 别： 数字制造系 专 业： 数控技术 班 级： 10辅助 2班 指导教师： 李燕 李延芳 毕业技能综合实训报告目录第1阶段 减速器的概念11.1 减速器的介绍11.2 减速器的类型21.3 箱体21.4 减速器附件31.5 型面联接4第2阶段 减速器的CAD绘制过程62.1 AutoCAD 的概念62.2 AutoCAD的特点62.3 AutoCAD 2007的用户界面62.4 计算及说明72.5 绘制减速器大轴零件
2、图102.6 绘制减速器大齿轮零件图112.7 绘制减速器大套筒零件图122.8 保存文件12第3阶段 减速器的Proe绘制过程133.1 Proe 介绍133.2 Proe的特点和优势133.3 减速器轴的Proe 三维造型143.4 创立大轴轮廓153.5 创立大齿轮轮廓163.6 创立大套筒轮廓16第4阶段 数控编程与加工184.1 加工工序卡184.2 减速器轴的数控编程18总结与致谢21减速器的概念减速器的介绍减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。2
3、0世纪7080年代，世界上减速器技术有了很大的开展，且与新技术革命的开展紧密结合。减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。 选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比拟不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。 减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。齿轮、轴及轴承组合 小齿轮与轴制成一体，称齿轮轴，这种结构用于齿轮直径与轴的直径相关不大的情况下，如果轴的直径为d，齿轮齿根圆的直径为df，那么当df-d67mn时，
4、应采用这种结构。而当df-d67mn时，采用齿轮与轴分开为两个零件的结构，如低速轴与大齿轮。此时齿轮与轴的周向固定平键联接，轴上零件利用轴肩、轴套和轴承盖作轴向固定。两轴均采用了深沟球轴承。这种组合，用于承受径向载荷和不 大的轴向载荷的情况。当轴向载荷较大时，应采用角接触球轴承、圆锥滚子轴承或深沟球轴承与推力轴承的组合结构。轴承是利用齿轮旋转时溅起的稀油，进行润滑。箱座中油池的润滑油，被旋转的齿轮溅起飞溅到箱盖的内壁上，沿内壁流到分箱面坡口后，通过导油槽流入轴承。当浸油齿轮圆周速度2m/s时，应采用润滑脂润滑轴承，为防止可能溅起的稀油冲掉润滑脂，可采用挡油环将其分开。为防止润滑油流失和外界灰尘
5、进入箱内，在轴承端盖和外伸轴之间装有密封元件。一般的减速器有斜齿轮减速器 包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器、锥针轮减速器、齿轮减速器等等 、行星齿轮减速器、摆线蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速机等等。 1圆柱齿轮减速器 单级、二级、二级以上二级。布置形式：展开式、分流式、同轴式。 2圆锥齿轮减速器 用于输入轴和输出轴位置成相交的场合。 3蜗杆减速器 主要用于传动比i 10的场合，传动比拟大时结构紧凑。其缺点是效率低。目前广泛应用阿基米德蜗杆减速器。 4齿轮蜗杆减速器 假设齿轮传动在高速级，那么结构紧凑；? 减速器假设蜗杆传动在高速级，那么效率较高。 5行星齿轮减速器 传动效率高，传动比
6、范围广，传动功率12W50000KW，体积和重量小。例如大型硬齿面行星人字齿减速器，平行轴式减速器，大型立式行星减速器，大型锚绞机双分流减速器，差动减速器这些减速器在重型起重机中应用比拟多。还有很多起重机专用减速机如TP系列行星齿轮减速机，TB,TH系列大功率减速机，冷轧专用减速机。箱体箱体是减速器的重要组成部件。它是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。 箱体通常用灰铸铁制造，对于重载或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。单体生产的减速器，为了简化工艺、降低本钱，可采用钢板焊接的箱体。 灰铸铁具有很好的铸造性能和减振性能。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖分式。上箱盖和
7、下箱体用螺栓联接成一体。轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座旁的凸台，应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时需要的扳手空间。为保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近加支撑肋。为保证减速器安置在根底上的稳定性并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平面。减速器附件为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。 1检查孔为检查传动零件的啮合情况，并向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检
8、查孔。检查孔设在上箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处。平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。 2 通气器减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。 3 轴承盖为固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。利用六角螺栓固定在箱体上，外伸轴处的轴承盖是通孔，其中装有密封装置。凸缘式轴承盖的优点是拆装、调整轴承方便，但和嵌入式轴承盖相比，零件数目较多，尺寸较大，外观不平整。 4 定位销为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制
9、造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。安置在箱体纵向两侧联接凸缘上，对称箱体应呈对称布置，以免错装。 5 油面指示器检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器。 6 放油螺塞换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，放油螺塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈。 7 启箱螺钉为加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖。为此常在箱盖联接凸缘的适当位置，加工出2个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或平端的启箱螺钉。
10、旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶起。小型减速器也可不设启箱螺钉，启盖时用起子撬开箱盖，启箱螺钉的大小可同于凸缘联接螺栓型面联接的开展历史及研究概况早在16世纪就开始使用非圆截面轴孔传递扭矩，首先在钟表机械，然后在印刷机械和其他机械。由于在制造中工艺难度大，曾一度被键或花键所代替。17世纪中期，多棱面在车床上实现加工，但是不曾被工业部门所掌握，这种传动方式并未得到应用。20世纪中叶，奥地利工程师科拉乌兹提出了三凸边摆线廓形的几何形状及其制造工艺，设计制造了专用廓形机床，大大推进了型面无键联接廓形的应用。之后，前苏联的巴罗威奇研究了等距型面及其几何特性，并深入研究了成形原理。同期，Binder h.J用
11、光弹试验研究了等距型面联接在接触区内剪应力的分布规律。从此人们开始对等距型面联接的设计计算和制造工艺进行了比拟系统的研究。美国、联邦德国、英国、瑞士、日本等早在50年代就开始应用无键联接。德国在20世纪80年代制定了局部设计标准，俄罗斯的工程技术人员研究了等距型面的制造工艺及设备，美国一些制造商研制了专用工装。这方面的研究直到目前为止仍然是机械工程界的一个热点。研究等距型面在工业中的应用，特别是在煤矿中的应用已经成为非常重要的课题。许多煤矿机械在检修过程中，需要更换传动件如带轮或支承件如轴承，往往因为装拆困难造成零件损坏，等距型面联接就能够克服这些缺点。但型面联接在我国的应用却很少见到，其根本
12、原因是相配合的型面孔和型面轴的加工都比拟复杂，机床改造费用高。在加工型面联接零件的各种方法中，刀具与工件之间的运动都存在着确定的内联系传动链，或者相配合的型面孔和轴需要在不同的机床上完成加工。因而生产效率和效益都很低，加工质量也难保证。所以探讨一种工艺性较好的型面曲线及加工装置，对促进型面联接在国内各行业中的推广具有重要意义。无键联接是指轴和毂孔之间不使用键包括平键或花键等而组装在一起来传递扭矩和运动的一种联接方式。面无键联接可以实现间隙配合、过盈配合及过渡配合。异形截面纵向可以是柱状，也可以是锥状，其孔可以是通孔也可以是盲孔见图11。无论是在空载下还是在负载下型面联接都可以传递扭矩，而且许可
13、相对轴向移动。由于在结构上和工艺上有独特的优越性，使用上又可以传递大扭矩，因此型面连接在各种机械传动中得到了广泛的应用。型面连接中轴的横截面或毂孔的边界称为型面曲线。常用的型面曲线有等距曲线在微分几何中也称等宽曲线、等厚曲线、或等轴曲线、摆线、正余弦曲线等。还有一类边界为折线形的型面，如正方形、三角形、六方形和四边形的轴孔构成的型面联接，以及型面曲线为对数螺旋线的型面联接等。由于型面联接具有一系列的优点，目前在金属切削机床、汽车、拖拉机的变速箱以及其他一些机器中逐渐得到了应用。最近，国外的某些组合机床及柔性模块系统中，型面联接的应用范围被不断推广，并取得了良好的效果。在组合机床上主轴和夹具心轴
14、、调节套、接杆等的柄部的联接通常采用键联接，存在调整件数较多，不能保证足够的联接刚度等缺点。采用型面联接代替键联接，可提高联接强度5倍，同时能降低制造本钱，减少夹具的重量。型面联接的应用，使刀具更换方便，夹紧可靠，调整简单，提高了工效。柔性模块工具系统FMTS是高度自动化金属切削机床的重要组成局部。FMTS是成套专用的，一般不直接安装在机床主轴上。在改变被加工工件时，使用FMTS，可改变刀具系统，从而提高机床的柔性。设计FMTS的主要问题之一是选择联接类型。联接的正确与否，在很大程度上影响刀具的可靠性、寿命和耐用度，以及加工精度。采用型面联接结构，既保证了联接强度，又使结构寿命长，装拆方便。A
15、utoCAD 的概念AutoCAD是由Autodesk欧特克公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包，经过不断的完善，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。 AutoCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。 AutoCAD具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行，并支持分辨率由320200到20481024的各种图形显示设备40多种，以及数字仪和鼠标器30多种，绘图仪和打印机数十种
16、，这就为AutoCAD的普及创造了条件 1 具有完善的图形绘制功能。 2 有强大的图形编辑功能。 3 可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。 4 可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。 5 支持多种硬件设备。 6 支持多种操作平台 7 具有通用性、易用性，适用于各类用户此外，从AutoCAD2000开始，该系统又增添了许多强大的功能，如AutoCAD设计中心ADC、多文档设计环境MDE、Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部翻开和局部加载的功能，从而使AutoCAD系统更加完善.AutoCAD 2007的用户界面 960r/min，传动比 3.55，载荷
17、平稳，单向回转预期使用寿命为10年，原动机为电动机 1 选择材料，热处理方法及精度等级 P158表9-3 P174表9-12 考虑HBS HBS+3050HBS 小齿轮选用45，调质处，齿面硬度HBS 217255HBS大齿轮选用45#，正火处理，HBS 162217HBS；减速器为一般齿轮传动，估计圆周速度大于5m/s，初选8级精度。初选Z 24 Z 3.55*24 85.2，齿宽系数 1.2 Z 2228闭式轮齿面齿轮传动，设计准那么：按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核 设计公式 d1 T1 9.55*10 9.55*10* 298437.5N?mm 载荷系数k，查表9-4取k
18、a 1.2 ZE查P160表9-5 ZE 189.8 许用接触应力 由图9.21查地Hlim 570Mpa Hlim 530Mpa 由表9-6查地 1.0 N1 60njlh 60*480*10*52*40 5.99*N2 查图9-22 ZN1 1 ZN2 1.05P 15kwn 480r/mini 2.8T1 29Z 24Z 85N1 5.9*10N2 计 算 及 说 明结 果77.2m 由表9-1取标准模数m 4主要尺寸d1 mz1 96d2 mz2 340.8b2 *d1 115.2b1 b2+5 120.2a * Z+Z m 218.44.按齿根弯曲疲劳校核由表9-7查得齿数系数 ：Y
19、 2.65，Y 2.308 Y 1.59 Y 1.73由表9-6查得S 1.3, 220mpa, 180mpa,Y Y 11 169.23mpa;2 138.46mpa *Y*Y 65.3811 169.23mpa 61.742 138.46由此得出齿根弯曲强度合格。验圆周速度V 2.41 m/s 5m/s;所以选8级精度合格。其他几何尺寸计算d 96d2 340b2 115b1 120a V 2.41m/s 5m/s计 算 及 说 明结 果二轴的设计1 选择轴的材料减速器，功率不大又无特殊要求不选最常用的45#钢并做正火处理2 按转距估算轴的最小直径设计公式如下 d 由表12-2查得C 11
20、0 d1 34.65 d2 52.85 计算所得应力最小轴径，该轴段因加键槽应加大3%7%并圆整取得d1 36mm d2 55mm轴的结构设计根据估算所得直径轮毂宽及安装情况确定轴为阶梯轴，每段轴增加510mm三 根据所计算的数据，绘制减速器配d1 36mmd2 55mm绘制减速器大轴零件图1绘制零件图之前我们所要做的是新建图层，单击按键进入图层特性管理面板，再单击按键开始新建我们所需要的中心线层、虚线层、轮廓线层、标注层、剖面线层、文字层。2新建好图层后就可以开始画零件图，先把图层换到中心线层使用快捷件“L或者可以单击，来绘制一条中心线，再把图层换到轮廓线层使用快捷件“L+空格或者可以单击画
21、零件的外部轮廓。3再单击，选中所绘制出的外部轮廓再按空格键，选中心线用镜像的方法镜像出下半局部。4绘制完成后再用倒角和倒圆对零件进行处。 绘制减速器大齿轮零件图1.先用画中心线，再绘制出齿轮的大致轮廓，2.用和命令继续绘制，3.用的主视图和命令绘制出齿轮的左视图如下列图所示：绘制减速器大套筒零件图保存文件1依次执行【文件】【另存为】菜单命令，弹出【另存为】对话框。2在弹出的【另存为】对话框中，单击【保存】按钮完成文件的保存。减速器的Proe绘制过程Proe 介绍proe是美国PTC公司旗下的产品Pro/Engineer软件的简称。Pro/EPro/Engineer操作软件是美国参数技术公司Pa
22、rametric Technology Corporation，简称PTC的重要产品。是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。Proe的特点和优势经过20多年不断的创新和完善，pore现在已经是三维建模软件领域的领头羊之一，它具有如下特点和优势： 参数化设计和特征功能 Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随
23、意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。单一数据库： Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反响在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC数控工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反响在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设
24、计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更廉价。全相关性：Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。 基于特征的参数化造型：Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而
25、易于使用。装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数不但包括几何尺寸，还包括非几何属性，然后修改参数很容易的进行屡次设计叠代，实现产品开发。数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。 装配管理：Pro/ENGINEER的根本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合、“插入、“对齐等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大
26、型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。易于使用：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。3再点击完成后效果。4点击创立新基准，偏移量为轴的半径尺5点击拉伸，再点击减材料。拉.46同上步骤，拉.5创立大齿轮轮廓创立大套筒轮廓1点击按钮，先画中心线再画轮廓2点击，完成后所示的效。3点击孔按钮，取沉孔。4把孔位置相对于基准放好之后，点击阵列按钮，选取轴阵列，点击中心线。阵列个数为6个，角度为60。5点击拉勾。完成后显示效。数控编程与加工加工工序卡工序号程序编号夹具名称使用设备数控系统车
27、间001三爪自定心卡盘广州数控-980T数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速n/r.min-1进给量f/mm.min-1背吃刀量p/mm备注1平端面T015001001.0可变2粗车左端外轮廓，留余量2mmT015001000.53精车左端各外表至尺寸要求T01800800.54掉头加工平端面T02500100?5粗车左端外轮廓，留余量2mmT025001006精车左端各外表至尺寸要求T02800807粗铣键槽T031000301.0手动8精铣键槽T041000200.5编制?审核?减速器轴的数控编程轴的程序为：o0001;T0101;S800 M03;G00 X85 Z2;G7
28、1 U2 R0.5;G71 P1 Q2 U0.2 W0.1 F100;N1 G00 X46;G01 Z0;X50 Z-2;Z-80.5;G02 X51.5 Z-82 R1.5;G01 X57;Z-140;G01 X60;Z-181;X65 Z-183;Z-264;G02 X71 Z-267 R3;G01 X75;N2 Z-315;s1200;G70 P1 Q2;G00 X100;Z100;T0202;G00 X80 Z-282;G75 R1.0;G75 X69 Z-313 P1000 Q4000 F50;G00 X80 Z-292;G75 R1.0;G75 X60 Z-313 P1000 Q4
29、000 F50;G00 X85;Z-318;G01 X10;X56;X60 Z-316;G00 X100;Z100;M05;M30;导入程序步骤为：编辑方式程序O0001-DNC回车查看轨迹自动方式设置循环启动自动加工自动方式循环启动完成后的效果图如：工效果总结与致谢非常感谢李燕老师、李延芳老师在我大学的最后学习阶段毕业设计阶段给自己的指导，从写作、修改，到论文定稿，她们给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我们的毕业论文，她们放弃了自己的休息时间，她们的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向她们表示我诚挚的谢意。同时，感谢所有任课老师和所有同学在这四年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下感谢10辅助 2班的各位同学，与他们的交流使我受益颇多。最后要感谢我的家人以及我的朋友们对我的理解、支持、鼓励和帮助，正是因为有了他们，我所做的一切才更有意义；也正是因为有了他们，我才有了追求进步的勇气和信心。时间的仓促及自身专业水平的缺乏，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感谢！2