二级减速器动态仿真说明书Word文档格式.docx
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全面掌握传动系统的工作原理及其工程应用方法。
∙原始参数
参照《机械设计》这门课的课程设计
∙课程设计具体内容
∙完成二级减速器传动装置中各个零部件的实体造型;
∙完成各个零部件的实体装配;
∙使用动态仿真软件(ADAMS)检验输入与输出的关系。
日期:
2011/11/15
第1章设计内容参数
1.1设计目的
机械设计课程设计目的是培养学生机械设计能力的技术的基础,是机械设计课程的重要实践教学环节。
1、通过课程设计,综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论和实际知识,培养分析和解决实际问题的能力,掌握机械设计的一般规律,树立正确的设计思想;
2、通过课程设计,增加对机械设计专业性软件的掌握能力,如Pro/E,Solidworks,AUTOCAD等;
3、通过课程设计,学习运用标准、范围、手册、图册和查阅科技文献资料以及计算机应用等,培养机械设计的基本技能和获取有关信息的能力。
1.2电动机的选择
根据工作条件,应选择鼠笼式三相异步电动机,封闭式结构,工作时所需电动机功率
计算得电动机功率为5.42kw,电机应选Y132s-4,额定功率5.5kw,同步转速1440r/min
1.3传动比分配
总传动比i=21.46
(各轴输入输出功率和转矩总结为下表)
轴名
P(KW)
T(N•m)
n(r/min)
传动比
效率
电动机轴
5.5
36.48
1440
2
0.96
Ⅰ轴
5.28
70.03
720
3.7
Ⅱ轴
5.07
248.8
195
2.9
Ⅲ轴
4.87
693.1
67.102
1
0.98
卷筒轴
4.77
678.87
表1-1
1.4轴参数
1.4.1输入轴参数
(1)轴的最小直径由式
,确定Ⅰ轴的最小直径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。
按照计算转矩
应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T5014-2003,选用LX4型弹性注销联轴器,其公称转矩为63Nm,半联轴器的孔径d=20故取
=25mm,预设装带轮处轴长为
(2)根据轴向定为要求选取轴段直径和长度,Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴肩,故取Ⅱ-Ⅲ段的直径
=32mm,轴承端盖总宽度40mm,,句句端盖拆装及轴承润滑要求取
=50mm;
(3)初步选取滚动轴承。
因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列滚子轴承。
参照工作要求并根据
=32mm
,选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30307,其尺寸为
故取
=
=35mm;
而
=22,75mm.。
左端采用轴肩定位h=4.5mm,则
=44mm;
(4)取安装齿轮处的轴段Ⅵ-Ⅶ的直径
=37m。
已知齿轮轮毂的宽度为60mm,故取
=66mm。
齿轮右段轴肩定位,则取轴环处直径
=45mm,
=10mm;
(5)取轴承距箱体内壁之距离s=5mm,两圆柱齿轮之间的距离c=20mm,齿轮端面距内壁距离a1=13mm,a2=16mm低速级大齿轮宽度B=70mm,滚动轴承宽度T=22.75mm,则
=s+a1+T+4=48.25mm,
=B+c+a2+s-12=126.5mm;
(6)轴上零件的周向定为
轴的周向定位采用平键连接。
按
由表6-1查得选用平键为
mm,t1=3.5,t2=2.8mm;
=37mm查得选用平键为
mm,t1=5,t2=3.3mm。
(7)确定轴上圆角和倒角尺寸。
取轴端倒角为
(输入轴各段长度与直径如下表)
Ⅰ-Ⅱ
Ⅱ-Ⅲ
Ⅲ-Ⅳ
Ⅳ-Ⅴ
Ⅴ-Ⅵ
Ⅵ-Ⅶ
Ⅶ-Ⅷ
d(mm)
25
32
35
44
45
37
L(mm)
65
50
22.75
126.5
10
66
48.25
表1-2
1.4.2中间轴参数
60
92
62
键b*h*l
t1/t2
14*9*80
5/3.3
14*9*50
表1-3
1.4.3输出轴参数
55
77
82
70
81
36
102
12
86
64
16*10*70
20*12*70
7.5/4.9
表1-4
1.5齿轮参数
1.5.1高速级齿轮参数
名称
齿数z
模数m
螺旋角bta/°
压力角alpha/°
节圆db/mm
分度圆d/mm
齿轮厚b/mm
小齿轮
30
13.4943
20
61.7
大齿轮
111
228.3
表1-5
1.5.2低速级齿轮参数
29
3
14.4027
89.823
95
84
260.177
90
表1-6
第2章模型实体化设计
2.1展开式二级圆柱齿轮减速器输入轴实体设计
2.1.1建立新文件夹
打开Pro/E软件,建立一个新文件,文件类型设置为零件,子类型设定为实体。
2.1.2建立轴的拉伸实体
(1)单击右侧工具栏“拉伸”按钮
,弹出拉伸工具控制面板,选择“实体”,单击“放置”按钮,弹出放置上滑面板,单击“定义”按钮,弹出草绘对话框,选front面作为草绘面,其他选择默认形式,单击确定按钮,进入草绘。
(2)在右侧工具栏单击“创建圆”按钮
,绘制一个圆,然后修改圆直径为d12=25mm。
单击草绘确定按钮
,退出草绘。
(3)在拉伸深度中填写L12=65mm,生成拉伸特征1,单击确认按钮,退出拉伸特征,生成拉伸特征1。
(4)重复上述步骤,单击拉伸按钮
,选择拉伸1的圆面为草绘平面,其他步骤一样生成拉伸特征2。
依次生成拉伸特征3、4、5,如图1-1。
图2-1
(5)最后生成完整轴。
单击倒角按钮
,弹出倒角控制面板。
在属性面板中,设定标注方式为45*D,D的值为2mm。
按Ctrl键选择台阶轴两端圆截面的端线,单击确认按钮,完成倒角特征操作。
2.1.3创建键槽
(1)单击基准面按钮
,弹出基准平面对话框,选择Front面作为参照面,在平移处输入平移距离10mm,单击确认按钮插入基准平面DTM1;
重复上述步骤创建基准平面DTM2。
(2)单击右侧工具栏拉伸工具按钮
,弹出拉伸工具控制面板,选择“实体”,单击“放置”按钮,弹出放置上滑面板,单击“定义”按钮,弹出草绘对话框,选DTM1面作为草绘面,单击确定按钮,进入草绘。
(3)在草绘区绘制键的草图,单击确定完成草绘。
在属性面板中,设定拉伸方式为“指定深度”,深度为3.5mm。
去除材料,注意键的方向。
单击确认按钮,完成键1特征。
(4)重复2、3步骤,创建键2特征,完成台阶轴的创建。
(5)输入轴实体化设计完成。
图2-2
2.2展开式二级圆柱齿轮减速器中间轴实体设计
2.2.1建立新文件夹
2.2.2创建旋转轴
(1)单击右侧工具栏“基准轴”按钮
,出现基准轴对话框。
选取FRONT和TOP面,将两面的交线作为基准轴,单击确定,创建基准轴A-1。
2.2.3利用旋转工具建立台阶轴实体
(1)单击旋转工具按钮
,打开旋转工具控制板,单击面板上的“位置”按钮,弹出“位置”上滑面板,单击面板上“定义”按钮,弹出草绘对话框,选TOP面作为草绘面,其余接受默认设置,单击确定按钮,进入草绘模式。
(2)绘制如下图1所示的草绘截面,单击草绘器中的确认按钮
,推出草绘模式。
(3)在属性面板的轴收集器中选择基准轴A-1作为旋转轴,设置旋转方式为“可变”,旋转角度为360度。
单击确认按钮,完成旋转特征。
(4)单击旋转工具按钮倒角按钮
(5)按Ctrl键选择台阶轴两端圆截面的端线,单击确认按钮,完成倒角特征操作。
2.2.3创建键槽
,弹出基准平面对话框,选择Front面作为参照面,在平移处输入平移距离20mm,单击确认按钮插入基准平面DTM1。
在属性面板中,设定拉伸方式为“指定深度”,深度为5mm。
单击确认按钮,完成键特征。
完成台阶轴的创建。
图2.3
2.3展开式二级圆柱齿轮减速器输出轴实体设计
以上述方法绘制输出轴如下图所示:
(1)半成轴
图2-4
(2)完整轴
图2-5
(3)轴加键槽
图2-6
第3章高速级、低速级斜齿轮实体化设计
3.1高速级斜齿轮实体化设计
3.1.1高速级大齿轮实体设计
(1)创建齿轮参数及关系式。
1)选择“工具”菜单中“参数”,弹出参数对话框。
2)单击添加参数按钮“+”,添加齿数Z,将类型设置为“整数”,值为111,同样添加模数M(值为2),分度圆压力角ALPHA(值为20度),螺旋角BTA(值为13.4943度),齿面宽度FW(值为65mm),齿根圆直径DF,齿顶圆直径DA,基圆直径DB分度圆直径D。
单击“确定”按钮,完成参数。
3)选择“工具”菜单中“关系”,弹出关系对话框。
输入如图3-1所示关系式。
图3-1
4)单击
按钮,校验关系式,出现成功校验对话框,单击确定按钮。
然后单击关系对话框中的“确定”按钮,完成关系式的设定。
(2)创建各圆基准曲线
1)单击草绘按钮
,弹出草绘对话框。
选择Front面作为草绘面,其余接受默认设置。
2)不考虑直径,绘制3个同心圆。
然后按Ctrl键选中3个尺寸,单击草绘工具栏中“修改尺寸”键,将sdo的尺寸修改为df,sd1的尺寸修改为d,sd2的尺寸修改为da,单击“确定”按钮回到草绘界面。
单击草绘界面的“确认”按钮
,完成草绘。
(3)创建轮齿
1)单击基准曲线按钮
,弹出曲线选项下拉菜单,选择“从方程”,“完成”。
弹出“得到坐标系”下拉菜单,选择PRT-CSYS-DEF坐标系。
弹出“设置坐标类型”下拉菜单,选择“笛卡尔”。
弹出如图3-2所示记事本,输入图示方程关系式。
最后保存记事本内容,关闭记事本。
图3-2
2)单击“曲线:
从方程”对话框中的“确定”按钮,生成曲线。
如图3-3所示。
3)单击基准轴按钮
选取TOP和RIGHT面作为参照,单击确定按扭,创建基准轴A-1。
4)单击基准点按钮
,弹出基准点对话框。
按Ctrl键,选择渐开线和分度圆直径曲线,单击确定按钮,生成基准点按钮PNT0。
5)单击基准面按钮
,弹出基准平面对话框,选择基准轴A-1和基准点PNT0作为参照,单击确定按钮,生成DTM1基准平面。
6)创建第二个基准平面,选择DTM1基准平面和基准轴A-1作为参照,旋转角度为90/z,回车后单击确定按钮,生成DTM2基准平面。
注意控制方向,使DTM2和渐开线在DTM1的同侧。
7)选择渐开线曲线,单击镜像工具按钮,弹出镜像工具控制面板,选择DTM2作为镜像平面,单击镜像确认按钮,生成镜像特征。
8)单击草绘曲线按钮
单击“草绘”按钮,进入草绘截面。
绘制如图3-4所示剖面,单击确认按钮生成草绘特征。
9)选择主菜单中的“编辑”,“特征操作”,“复制”,弹出“复制特征”下拉菜单。
选择“移动”,“选取”,“独立”,“完成”。
弹出“选取特征”下拉菜单,选择创建的草绘图形曲线,选择“完成”。
弹出“移动特征”对话框,选择“平移”,“平面”。
选择Front面作为方向参照,选择“正向”,接受系统默认的平移方向。
10)在图形窗口下方的文本框中,输入默认的偏移距离fw*cos(bta)/3,回车。
重新出现“移动特征”下拉菜单,选择“旋转”,“坐标轴Z”。
选择PRT-CSYS-DEF坐标系,选择“Z轴”,“正向”作为方向参考。
在图形截面下方输入旋转角度为bta/3。
然后单击“完成移动”,弹出“组元属”对话框,生成特征曲线截面2。
11)以刚刚创建的第二个截面为原特征,按照和上面相同的步骤,移动旋转得到第三个曲线截面。
同上面步骤,以第三条草绘曲线作为原特征,移动旋转得到第四个曲线截面。
12)单击草绘曲线按钮
选择Right面作为草绘面,其余接受默认设置。
绘制剖面,单击确认按钮完成草绘。
13)单击“插入”,“扫描混合”,在属性面板中选择“创建实体”特征。
单击“参照”按钮,弹出“参照”上滑面板,选择刚刚创建的草绘直线作为轨迹,选择“垂直于轨迹”,“自动”和“缺省”。
14)在单击控制面板中的剖面按钮,弹出“剖面”上滑面板,选择“所选截面”,选择本步创建的第1个曲线截面,单击“
插入”按钮,选择第2个曲线截面,依次选择第3,4个曲线截面。
单击控制面板的确认按钮,生成扫描混合特征。
15)选择主菜单中的“编辑”,“特征操作”,“复制”,弹出“复制特征”下拉菜单。
选择“移动”,“选取”,“独立”,“完成”。
弹出“选取特征”下拉菜单,选择创建的齿轮曲面,选择“完成”。
弹出“移动特征”下拉菜单,选择旋转。
弹出“选取方向”下拉菜单,选择“曲线/边/轴”,选择基准轴A-1作为旋转轴,单击“正向”,在图形窗口下方的文本输入框输入旋转角度0度。
16)选择“完成移动”按钮,弹出“组可变尺寸”下拉菜单,单击完成按钮。
在弹出组元属对话框中单击“确定”按钮。
生成的特征和扫描混合特征重合,但是具有了角度尺寸,如图3-6所示。
17)选择刚刚创建的旋转特征,单击阵列工具按钮
,弹出阵列工具控制面板。
单击“尺寸”按钮,弹出尺寸上滑面板,选择上步完成的尺寸角度,增量设为360/z。
18)在属性面板中设定第一方向的阵列成员数为111。
单击确认,生成阵列特征。
19)单击右侧工具栏拉伸工具按钮
,弹出拉伸工具控制面板,选择“实体”,单击“放置”按钮,弹出放置上滑面板,单击“定义”按钮,弹出草绘对话框,选择Front面作为草绘面,其余接受默认设置。
单击“草绘”按钮,进入草绘模式。
绘制一个圆,直径为df,单击确认按钮,完成草绘。
20)然后,在属性面板中,设定拉伸方式为“可变”,拉伸长度为fw*cos(bta),单击确认按钮,完成拉伸特征。
如图3-5所示。
21)单击孔特征工具按钮
,弹出孔工具控制面板。
在属性面板中设定孔径为45mm,孔深为“穿透”。
22)在“放置”上滑面板中设定Front为主参照,参照方式为“同轴”,选择基准轴A-1为参照。
单击确认按钮,完成孔特征。
23)单击右侧工具栏拉伸工具按钮
,弹出拉伸工具控制面板,选择“实体”,单击“放置”按钮,弹出放置上滑面板,单击“定义”按钮,弹出草绘对话框,选齿面作为草绘面,单击确定按钮,进入草绘。
24)在草绘区绘制键的草图,单击确定完成草绘。
在属性面板中,设定拉伸方式为“穿透”,去材料。
至此,完成输入轴大斜齿轮。
图3-6
3.1.2高速级小齿轮实体设计
(1)画出三个圆,建立齿截面图3-7
(2)根据齿截面图形采用扫描方法建立单齿
图3-8
(3)阵列单齿,建立实体齿面模型(4)填充实体根据轴尺寸拉伸孔键,完成齿轮
图3-9图3-10
3.2低速级斜齿轮实体化设计
3.2.1低速级大齿轮实体设计
齿轮建模过程比较复杂,这里通过调用齿轮库齿轮,然后对齿轮参数进行修改。
要注意的是齿轮库齿轮分为右旋和左旋,需要按实际情况使用。
下面以低速级大齿轮为例:
低速级大齿轮为右旋齿轮,打开齿轮库选择“helical_right_gear.prt”并打开。
点击“工具”菜单,选择“参数”选项。
修改参数如下:
点击“确定”完成参数的修改。
最后点击“编辑”菜单,选择“再生”选项,在跳出的菜单中得选择“当前值”。
这样完成齿轮的参数修改。
接着,对齿轮进行修改。
新建旋转特征和拉伸特征。
并做好倒角完成建模。
如图:
3.3轴承设计
轴承是一个部件,但是为了保证导图的时候不出问题。
这里选择将轴承的各个部分作为零件放入装配图中。
其中轴承的内圈和外圈均为旋转特征,轴承滚珠则为整列特征。
下面以输出轴轴承为例:
创建轴承内外圈,创建旋转特征。
完成建模,保存模型。
创建轴承滚珠。
这里为了导入模型到ADAMS里面方便,将滚珠和支撑圈做一起,并简化。
创建滚珠,并阵列。
创建支撑圈。
完成模型。
保存模型。
如下图:
第4章模型实体装配
4.1新建组件
(1)在工具栏中单击
按钮,弹出“新建”对话框。
图4-1
(2)在“类型”选项组中选“零件”在子类型中选“实体”不使用缺省模板。
图4-2
(3)在“新建”对话框中单击“确定”按钮,弹出“新文件选项”对话框。
(4)在“模板”选项组中,选择mmns_part_solid选项。
(5)单击“确定”按钮,进入零件设计模式。
创建三根轴,分别作为作为装配时的输入轴、中间轴和输出轴。
4.2总体装配
(1)单击
按钮,添加一个元件,选择中间轴,点击“确定”弹出元件放置对话框。
(2)单击
按钮,将元件固定。
(3)单击“确定”,完成轴的放置。
(4)单击
按钮,添加另一个元件,选择输出轴,点击“确定”弹出元件放置对话框,在装配区域合适位置放置,单击确定按钮。
(5)如(4)插入输入轴
(6)单击左边区域中输入轴,右击出现下拉菜单,选择编辑定义。
进入输入轴的编辑中,单击放置按钮,在类型中选择约束方式为‘对齐’,然后选择输入轴齿轮面和中间轴相应的大齿轮面,然后完成两齿轮面的装配。
注意螺旋角方向。
用同样方法,完成输出轴和中间轴齿轮的装配。
完成图所示。
第五章仿真设计
5.1导入模型
打开ADAMS软件,选择“Createanewmodel”新建一个仿真模型。
打开“File”菜单,选择“Import”导入模型。
在弹出的菜单中将“FileType”修改为“X_T”格式,右击“Filetoread”点击“Browse”选择之前保存的X_T文件,右击“Modelname”选择“Model”-“Pick”点击ADAMS工作窗口空白处。
最后点击“OK”完成模型的导入。
5.2修改材质
作为导入模型,每个模型都没有材质,需要先给每个模型都添加材质。
点击选中模型,右击选择“Part:
SHUCHU_AD”-“Modify”。
这是跳出一个对话框,将“DefineMassby”修改为“GeometryandMaterialtype”,右击“MaterialType”选择“Material”-“Guesses”-“steel”。
最后点击“OK”完成材质的修改。
通过相同的方式将所有的模型材质都进行修改。
5.3添加约束
我们把每个模型的约束加到该模型的中心坐标上,这样整个模型美观大方,需要修改的时候容易找到相应的约束。
首先添加转动副,点击“setting”菜单选择“WorkingGrid”。
跳出菜单,点击“SetLocation”下拉选项中选择“Pick”点击Part2中心坐标点。
这样栅格点就调整到了SHUCHU_AD的中心坐标上。
接下来添加约束,点击转动约束,在工作窗口中点击“SHUCHU_AD”,再点击空白处“Ground”,最后点击栅格点中心将约束添加到栅格点中心。
这样完成约束的添加。
同样的方式添加其他转动约束和固定约束。
添加完转动约束之后,开始添加齿轮约束。
添加齿轮约束的时候,首先要在Ground上面添加一个Marker点。
将栅格点调整到输出轴齿轮中心坐标上,设置栅格点的距离为125.26mm,开始添加这样直接将Marker点添加到栅格点上就行。
接下去添加齿轮副。
点击齿轮副,跳出的菜单中右击“Jointname”选择中间轴和输出轴的转动副“JOINT_2”和“JOINT_3”,右击“CommonVelocityMarker”选择之前添加的Marker点“Marker_122”点击“OK”完成齿轮约束的添加。
同样的方式添加输入轴和中间轴的齿轮约束,这样所有约束添加完毕。
5.4添加驱动
在输入轴上添加驱动模拟点击输入。
点击“Motion”然后点击输入轴上的转动约束“JOINT_1”这样就将驱动添加到了输入轴上。
修改驱动速度,选中驱动“Motion_1”右击选择“Modify”修改“Function(time)”为1440d*time完成驱动的修改。
这样驱动就添加完毕了。
5.5仿真
接下来进行仿真运算,点击“
”然后点击“
”运行仿真。
仿真运行结束后输出仿
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