二级减速箱设计.docx
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二级减速箱设计
目录
摘要1
第一章Pro/ENGINEER工业设计简介2
1.1工业设计的发展2
1.2Pro/E及减速箱简介2
第二章减速箱整体方案的设计4
2.1设计说明及过程4
2.2减速机箱体的设计6
2.3齿轮的设计及其装置的传动比的确定9
2.4轴的设计14
2.5轴承的选择16
2.6端盖的选择17
2.7套筒及密封圈的设计18
2.8减速器附件设计19
2.9零件装配20
第三章减速箱加工工艺文件及产品22
3.1定位基准的选择22
3.2制定工艺规程22
3.3箱体零件加工工艺分析及要求23
3.4制作加工工序卡24
3.5加工产品24
3.6总结25
摘要
本次毕业设计主要是以“计算机辅助设计与制造”为专题，采用设计软件Pro/E对产品二级减速箱进行设计并加工成型的。
根据目前我国工业的发展，为了加深对Pro/E的认识，在本次设计中，主要是通过对减速箱的设计，加深对本专业的认识的。
首先在设计中，第一章是对专业知识“计算机辅助设计与制造”一个简单的介绍，其中有这个专业的发展前沿及其在工业中的应用，并进一步引出设计的题目（二级减速箱的设计）。
第二章则是本次的设计的重点，其中包括减速箱的零件图和装配图，并对各个零件进行分析，确定数据，根据零件图，画出其工程图。
首先给出的是减速箱的整体框架，使阅读者一下就清楚此次设计的任务，进而是对个个零件进行解剖分析，零件一是上下箱体，也是本次设计的中外型较为复杂的一个，通过分析，确定其设计的的尺寸，给出工件图，分析上下箱体的装配。
接着第二个零件是齿轮，有轴齿轮、单个齿轮及二级齿轮，画出了其装配图，零件图，工件图，齿数配合的分析，算出其传动比。
再者是轴承介绍了其结构特点、作用。
而对其它简单的零件则是简单的介绍而已，最后则通过装配把各个零件装配起来，得到产品二级减速箱。
接着是对减速箱的一些工艺上的要求，以提高减速箱的性能，并得出总结。
关键词：
二级减速箱、Pro/E应用、设计
第一章
Pro/ENGINEE工业设计简介
1.1工业设计的发展
一、概念
工业设计，其英文缩写ID，英文全称为IndustrailDesign.工业设计是这样定义的：
“就批量生产的产品而言，凭借训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加工以及装饰以新的品质和资格，叫做工业设计。
二、我国工业设计的发展
工业是一个国家综合实力的主要体现。
目前，我国工业总体规模已居世界第四，仅次于美国、日本和德国，但是我国设计业的技术开发能力还相当弱，很多还是仿造国外的。
在国肉的产品研发水平低、研制周期长直接影响着我国企业的市场竞争力。
目前，Pro/Engineer已成为国际上最为流行的三维CAD/CAM/CAE集成软件，广泛应用于机械和电子产品的研发和制造。
该软件涵盖概念设计、工业造型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出、产品装配设计、模具设计和数控加工等模块。
我国也已经逐渐采用了这个软件的运用了，如在航空航天、汽车、机床设备、家用电器等制造行业广泛使用。
1.2Pro/E及减速箱简介
一、Pro/E简介
Pro/ENGINEER是美国PTC（ParametricTechnologyCorporation）公司开发的CAD/CAM软件，自1988年以参数设计的面貌问世以来，现已发展成为3DCAD/CAM系统的标准设计软件，广泛应用于电子、机械、模具及工业设计等行业。
具有造型设计、零件设计、装配设计、二维工程图制作、结构分析、运动仿真、模具设计、钣金设计、管理设计、数控加工、数据库管理等功能。
数控加工流程，制造设置，铣削加工方法，装配制造模式加工，零件制造模式加工，钣金件制造，模具与铸造件加工以及制造模型的后处理。
专门为设计人员开发的工具，能简化模具设计过程，提高生产率。
Pro/ENGINEER大大缩短设计人员花费在创建、定制和细化模架部件以及注塑模具和压铸模具所需的模具组件上的时间。
并提供了智能"、自动化模架和模具组件。
组件就位后，系统会自动完成相邻板材和组件上的余隙切口以及钻孔和螺纹孔的操作。
该过程把模具设计人员从耗时的、重复性的模具细化工作中解放出来。
另外，该工具还简化了复杂的设计工作，从根本上缩短了时间。
二、减速箱的简介
在本次设计中，采用Pro/ENGINEER软件对二级减速箱进行设计，减速箱是由齿轮传动以及轴、轴承、箱体零件组成的在一起、并封闭在箱体内的传动装置，它安装在原动机和工作机之间，起降低转速的作用，减速器具有结构紧凑、效率高，使用和维护简单等特点，所以应用广泛。
并用于工厂制造，通常可以按工作要求选用，必要时也可自行设计制造。
第二章
减速箱整体方案的设计
2.1设计说明及过程
一、概述说明
减速箱体是一种由封闭在刚性箱体内的齿轮传动组成的独立部件，用在原动机与工作机之间作为减速的传动装置。
减速器是常见的减速装置，它的特点是工作可靠国，、制造简单，效率高、传动比稳定，在各工业部门得到广泛应用。
如汽车行业，航天行业等等。
反之过来也可以作为增速的传动装置，这时就称之为增速箱。
本章我选择的是以二级减速箱作为设计对象，把减速箱的整体图形作为重点分析，做出其成套图形，装配图及其工程图。
如图2－1是减速箱的装配图。
图2－1减速箱装配图
从其整体可以看出其装配图主要分为上、下两部分，既端盖装配体和底座装配体，而对于减速箱具体零件的说明则在表2－2中，
表2－2减速器零件说明表
序号
名称
数量
材料
备注
1
上箱盖
1
HT200
2
螺塞
1
HT200
3
垫片
1
HT200
4
螺栓
7
HT200
5
二级齿轮
1
HT200
6
底座
1
HT150
7
封油圈
4
橡胶
8
定位圈
1
HT200
9
可通端盖
3
45
10
小轴承
4
HT150
11
大端盖
1
HT200
12
齿轮轴
1
45
m=1z=26
13
大轴承
2
HT150
14
大齿轮
1
HT200
m=1z=52
15
轴
1
HT200
二、设计过程
在设计的的过程中其主要是联系实际加工，设计出来的工件要加能够加工出来才行。
还有不是单单把零件图画出来就行，要考虑到装配的时候，能否装配得起来，所以在画图之前要综合起要，先看整体然后现考虑每个零件的具体要求及结构特点，
在设计过程中首先考虑的是减速箱的整体框架，既上端盖和底座，其次是齿轮方面的设计，也是最重要的一部分，其齿轮设计的多少会直接影响到减速箱的传动比，而其它的绝大多分的零件都是根据这两个而设计的。
2.2减速机箱体的设计
一、箱体零件图的分析
箱体包括箱盖2－3图和底座2－4图两个零件，是减速箱形状最复杂的两个主要零件。
以下是以箱盖为主，结合底座，对其零件图的表达，投影各方面进行分析。
箱盖和底座零件图的视图选择如2－3图给出了箱盖的零件图，由于箱盖的外部结构相当复杂，而内部空腔的形状又比较简单，因此在主视图和右视图上主要要表达其外形，使其一眼看出内部的结构特点。
而在2－4图给出的底座零件图中，其视图选择与箱盖相似，所以在表示其结构特点的时也采用主视图和右视图。
而内部结构为内部投影虚线。
2－3箱盖2－4底座
二、箱盖的尺寸分析
箱体的厚度一般是根据中心距A计算的，底座和箱盖的壁厚B＝0.025+1,减速器的中心距A＝330mm,计得壁厚为8mm，为了上下箱体内腔结合适当，其内腔的大小等于底座的内腔的大小（如图2－6所示）长为272mm,宽为40mm，,而端盖的的外型尺寸长330mm,宽104mm，高度为91mm。
为了安装轴承及其它零件，在箱盖及底座的前后均设计有轴承座，主动轴的尺寸为R23.5、R37，从动轴座的尺寸为R31、R47。
其作用是提高其稳定性。
而为了与底面接触比较完好，设有8cm厚的凸面，而边上则有R23的倒角，还有27mm高的四个凸台，凸台的一边是个半圆半径为13cm,并在凸台上设有螺纹孔R4.5，其主要是为了可以和底座能够装配起来，箱盖的顶部设有一个长为28mm的正方形通孔，其主要是为了添加润滑济，使两齿轮的传动更好一些。
2－5箱盖工程图
三、底座的尺寸分析
如图2－6所示是底座的工程图，其底座的外形尺寸是长330mm、宽104mm、高100mm,其内腔的尺寸是长2688mm,宽40mm,高92mm,倒角R6,在俯视图的三个轴承座上有三条圆弧半径为26.5mm、26.5mm和34mm,宽3mm,两圆弧的距离为90mm,其作用是为了固定轴承，在圆弧座的下面有一块宽为10mm的挡板，其作用是为了顶住轴承做，使其在受到外力的作用下不易变形，提高其稳定性。
在其主视图的左右边各有一个圆柱凸台半径分别是34mm和17mm,孔半径则分别为28mm和5mm,底座是一块长为280mm,宽为104mm,高为12mm的长方体，其作用是使减速箱可以平稳的放在平面上。
而其它的尺寸则是为了与端盖配合的，基本上是一样的，在此就不详细列出了。
2－6底座工程图
四、端盖与底座的装配的分析
如图2－7所示，箱盖和底座配合的面主要有以下三个
（1）主要平面――箱盖与底的接合面，
（2）主要孔――轴承座孔，
（3）其它加工表面――螺孔及其边缘的接触。
所以在设计端盖和底座的时候要考虑到这方面的问题，其最终会影响到外观，装配,工作时的效率等。
其两个接合面要打造得2－7装配分析图
粗糙点，增大摩擦;轴承孔座要对准，不可有太大的误差，不然转动起来的时候会影响整个的稳定性，上、下螺孔要在同一基准轴上，边缘要平滑些，不要有毛刺等，并要考虑到其工艺特点。
2.3齿轮的设计及其装置的传动比的确定
一、齿轮传动的特点、类型和基本要求
齿轮传动的特点：
齿轮传动用于传递空间任意两轴间的运动和动力，是应用最广泛的一种机械传动。
其优点是：
传动比准确、工作可靠、效率高、寿命长，结构紧凑且适用的圆周速度和功率范围广。
齿轮的类型很多，按两轮轴线的相对位置不同，齿轮传动可分们平行轴齿轮传动，相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动，按齿轮的工作条件不同可分为开式齿轮传动和闭式齿轮传动，齿轮的基本要求
（1）传动平稳，既传动比I恒定不变，否则传动时会引起冲击，振动和噪声
（2）具有足够的承载能力较长的使用寿命，齿轮要足够的强度和风度，以传递较大的动力，并有较长的使用寿命。
二、设计的基本参数
如图2－8所示，为齿轮轴的实体图，图2－9侧为单一的大齿轮，其结构特点虽然不同，但其特点都是通过轮齿传递运动和动力，齿轮轴作为主动齿轮，图2－9的齿轮侧做为从动齿轮。
图2－8齿轮轴图2－9大齿轮
（1）主动齿轮――齿轮轴参数的确定
如图2－10所示为齿轮轴的工程图，下面就对其工程图尺寸进行分析。
齿轮轴的总长度为156mm,最大直径为51.5mm,既齿轮的外直径，分度圆直径侧为50mm,总齿数Z1=20，中心距为58mm。
因为要在齿轮轴上按装其它的零件，所以其结构设计为阶梯方式，这样装配起来固定比较容易。
与滚动轴承内圈配合的部分设计为￠20mm外径，长度为15mm,圆柱的公差为±0.01mm，因为其影响了整体的稳定性，所示精度要求要高一点。
在齿轮的两旁设是圆柱,直径为24mm，而在圆柱的两侧则是两个退刀槽，其作用是为了方便加工齿轮轴，在角边上不会有生成毛刺，提高精度，因为退刀槽再过去的两边就是与轴承连接的了，所以这个退刀槽很有必要，而在轴承的另一侧则是一段长为56mm,半径为18mm圆柱，在圆柱一有下个长为25mm,宽为6mm，深为3mm的键槽，其作用是为了连接外部的的齿轮。
图2－10齿轮轴工件图
（2）从动齿轮――大齿轮参数的确定
如图2－11所示为大齿轮的工程图，以下是对大齿轮参数的确定。
从动齿轮是只与轴相连接发单一齿轮，其外径为126mm，宽为15mm,分度圆直径侧为120mm,总齿数Z2=54，中心距为82mm,内部半径R＝16mm是按装在轴上的，其内孔精度的要求也是相当高的的，其精度不要超过±0.01mm，否则会使齿轮在工作转动时不均衡，影响工作，在齿轮上有个双面凹进去的圆环，外直径是96mm,内直径为48mm,深度为8mm，作用是为了减轻齿轮的重量，在R16与R24之间则一个凸上来的圆环，其作用是为了提高齿轮的的稳定性，在高度旋转的时候，齿轮容易变形甚至出现崩裂，在内部还有一个键槽，其宽度为10mm,高3mm,其作用是为了与轴相连接，而在各个边上皆有倒角，大小皆为2mm
图2－11大齿轮工程图
（3）二级齿轮参数的确定
如图2－12所示为二级齿轮，在二级减速箱中主要是起到提高减速的作用，从图中可以看出在同一轴上有一大一小两个齿轮，两个的转速为一样的，既大齿轮转过一周时，小的齿轮同样也转过一圈，但两个齿轮的齿数不一样，就是利用这一点来减速的，相反过也可以用来加速。
从图中可以看出二级齿轮的的一些参数，基总长度为86,大齿轮的的外径为75,厚度为14,齿数为40;小齿轮的外径为39.4,厚度为15，齿数为20。
两齿轮间的间隙为4.5,两边是两个圆柱，主要是与轴承相连接，其长为15,直径为20倒角C45。
图2－12二级齿轮
（4）齿轮的材料及配合装置的传动比
一、齿轮是传递运动和动力的关键部位，也是齿轮最薄弱的环节，故齿轮传动的失效多发生在轮齿上，因此轮齿的设计材料非常的重要，下面表是关于些齿轮材料的的列表.（根据表2－12选用45钢，经正火外理，其硬度169～217HB。
）
2－12表常用的齿轮材料及其力学性能
类别
材料牌号
热处理方法
抗拉强度§/MPa
屈服点§/MPa
硬度
优质碳素钢
45
35
正火
调质
588
550
294
294
169～217HBS
190～230HBS
灰铸铁
HT300
HT350
正火
300
350
185～278HBS
202～304HBS
铸钢
ZG310-570
ZG340-640
正火
570
640
310
340
156～217HBS
169～229HBS
二、如图2－13所示采用的是斜齿圆柱齿轮的传动，其图两个齿轮装配后的主视图，俯视图及立体图。
其主要是通过轮齿传动的，Z1=20，Z2=54,二级齿轮的齿数分别又是40和20,所以其传动比I=4
图2－13齿轮配合视图
2.4轴的设计
一、概述
轴是组成机器的重要零件之一，它主要用来支承作回转运动的零件，并传递运动和动力，此次设计的是阶梯轴。
在轴的结构设计中影响轴结构形状的因素有很多，主要包括发下三点。
（1）轴及轴上零件有确定的工作位置，而且固定可靠;
（2）具有良好的加工和装配工艺性能;
（3）有利于提高轴的强度和刚度，力求轴的受力合理，尽量避免或减小就力集中。
二、轴参数的确定
如图2－14所示是轴的立体图和工程图，该主轴属于阶梯轴，中间部分直径最大，为R＝18mm,长为25mm,其作用是为了左边在装配齿轮的时候能够固定一边。
在最大直径的左边是与齿轮匹配的，其半径为16mm,长为26.5mm,中间带有键槽,键槽两边是R=5mm的半圆，长为19mm,高为3mm,其作用是为了固定齿轮，使转动起来的时候齿轮能够跟着囝转动起来，最左的那一节是用来固定轴的其长为20mm,R15mm,主要的装配有有封油圈，轴承，垫圈等，末端还有倒角C45。
。
而在最大直径的右边则是一节长为14mm,R15mm的轴，其主要是按装轴承，在与最大直径相连的还有一个退刀槽，其作用是为了按装的时候那个地方不会有东西卡住，影响其转速，过来的一节长为23mm,R14mm连接有垫片，通孔端盖，最右的一节则是与外面的零件相连接发其长为34mm,R12mm，中间有键槽其宽为8mm,两端有R＝4mm的半圆，长为24mm,末端还有倒角C45。
图2－14轴的工程图及立体
三、轴材料的选择
轴工作时主要承受弯矩和转矩，产生应力多为交变应力，其主要的失效形式为疲劳破坏，因此，轴的材料应具有较高的抗疲劳强度、较多的应力集中敏感和良好的加工性能等特点。
如表2－15为轴设计时选用的材料及力学性能。
表2－15轴材料及力学性能
材料
热处理
硬度
抗拉强度
屈服点
抗弯曲疲劳极限
抗剪切疲劳极限
45
正火
回火
170～217
162～217
600
580
290
360
270
300
135
155
2.5轴承的选择
一、轴承概述
1轴承的功能
轴承是在机器中用来支持轴各轴上零件的部件。
它能保证轴的回转精度，并能减少轴与支承间的摩擦和摩损。
此次设计的轴承主要是固定在上、下箱体之间，并连接轴的作用，其中还有其它的零件，如垫片，封油圈等。
在此次设计中涉及到三种不同尺寸的轴承，为了方便就不一一列举说明了，只拿其中的一个作为设计对象，希望可以举一反三的作用。
2轴承的类型和特点
根据轴承工作时的摩擦性质不同，可分为滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承两大类。
特点是结构简单，承载能力高，工作平衡，抗振性能好，机械效率高，润滑和维护方便等特点在减速器中，广泛采用滚动轴承作为轴的支承，并以单列向心球轴承作为轴的支承轴承内圈与轴连接，外圈与轴承座孔连接，起到固定的作用。
二、轴承参数的确定及材料的选择
（1）如图2－16所示为其中一个轴承的工程图和立体图。
主要是由两个圆环还有两圆环之间的一珠子组成，结构特点比较简单，其主要是按装在上、下箱体之间，其外径大小为48mm,与上、下箱体的轴承孔座相匹配，宽度为15mm,内孔大小为20mm与轴匹配。
内环的外径为32mm,中间有1.5mm的间隙，里面还有一个半径为2mm的圆环，里而装有珠子。
图2－16轴承的工程图和立体图
（2）轴承材料的选择应具备以下几点要求1、足够的抗压强度，抗冲击强度和抗疲劳强度2、良好的减摩性、耐磨性和抗胶合性3、良好的跑合性，顺应性，和塑性4、良好的导热性。
但由于所有的材料都不可同时满足上述的要求，因此轴承的材料要根据具体要求而定。
其常用的材料主要有以下几种：
锡基轴承合金（ZSnSb11Cu6），铅基轴承合金（ZSnb8Cu4），黄铜（ZCuZn38Mn2pb2），铸铁（HT150、HT200、HT250）。
2.6端盖的选择
一概述
在此次设计中涉及到的端盖有可通端盖和端盖两种，并且其端盖的的尺寸不同，为了方便就不一一列举说明了，也只拿其中的一个作为设计对象――可通端盖，同样希望可以举一反三的作用。
不会给人一种累赘的感觉。
减速箱端盖主要是配合上、下箱体，主要是起着密封的作用,保护里面的零件不会有灰尘或其它东西影响及破坏零件，并可起到防漏油的作用。
如果端盖设计得好的话可以给设备使用维护带来很大的麻烦。
二，参数的确定
如图2－17是端盖的工程图和立体图。
从图可以看出是一个可通端盖其最大的直径是68mm,宽为17mm,其最大直径的宽度为3mm,主要是因为要配合上、下箱体的沟，使端盖固定在上、下箱体间。
（如图2－6所示，底座的工程图）而在两旁则是半径为31mm的圆环，宽为4mm，正好与上、下箱体的的轴承孔相配合。
再过来的是一个直径为54mm的圆环，而内部还有一个直径为30mm的孔，主要是轴可以向外伸，（如图2－14为轴的视图）其主要是配合直径为28mm的那一节，内部其本是掏空，是主要是减轻端盖的重量。
图2－17端盖的工程图和立体图
2.7套筒及密封圈的设计
如图2－18为套筒及密封圈的工程图及立体图，套筒的作用是起到调节轴的作用，使轴固定于最佳状态;密封圈的作用是为了防止灰尘进入箱体和漏油，其材料为塑胶。
下面为两个零件的基本尺寸，套筒的结构特点较为简单，外径为40mm,内径为30mm，宽为1mm。
密封圈的形状犹如一个盘子，外径45mm,宽5mm,内部有直径为19mm的孔，中间一面是凹下去的，在另一面则是凸出来，外型结构如图2－8左边图所示。
凸邮的部分成一个圆锥，小的面直径为26mm,大的面直径为31mm,高为2mm
图2－18套筒及密封圈的工程图及立体图
2.8减速器附件设计
在设计过程中，由于要设计的零件相当多，并且有些零件结构相当简单，在此就不一一例出了，只是在此作一个简单的介绍，下面是图2－19简单的介绍。
如图2－19为减速箱其它相关的零件，其中包括的零件有定位圈，螺栓，键，螺塞，孔盖，垫片，透盖，螺钉，螺母，垫圈，端盖。
其主要是起到固定位置和调节减速箱的作用。
（1）定位圈――主要是固定下箱体的透盖的作用
（2）螺栓、螺母――是用来锁住上、下箱体的。
起到密封的作用。
（3）键――主要是用来连接轴和齿轮的，使齿轮可以跟着转动。
（4）垫圈、垫片――主要是用来调节各零件的装配的。
（5）螺塞――可以通过这向箱体添加润滑油。
2－19减速箱其它装配零件
2.9零件装配
一、概述
在完成了各个零件的设计之后，接下来的就是对零件的装配了，在前面的设计中以对各个零件进行简单的分析了，所以在此就不单个零件进行分析了。
如图2－20,是减速箱的装配图，在图中对零件进行了编号。
其零件的名称，材料特征如表2－21所示。
图2－20减速箱装配图
下面就对底图进行分析，从总体上看主要是通过外部的电动机带动14号的齿轮轴转动，通过齿轮带动给11号二级齿轮的，从而带动二级齿轮的小齿轮，从小齿轮输入到6号的大齿轮，在减速的过程中有两次减速，所以才称之为二级减速箱。
而从装配的结构上看，其装配的结构也相当的简单，主要是通过轴承支撑起轴与齿轮轴，并在轴上安装了其它零件如，封油圈、垫片、端盖等零件。
表2－21零件表
19
螺钉
7
18
有孔螺塞
1
17
垫片
1
16
透孔
1
HT150
15
固定圈
2
14
齿轮
2
HT200
13
小轴承
4
45钢
12
封油圈
4
塑胶
11
二级齿轮
1
45钢
10
垫片
1
9
可通端盖
2
HT150
8
轴
1
HT150
7
大轴承
2
HT200
6
齿轮
1
45钢
5
底座
1
HT200
4
螺塞
1
Q235A
3
螺母
4
2
螺栓
4
HT150
1
端盖
1
HT200
序号
名称
数量
材料
标准
备注
二、装配要求
（1）对装配前的零件表面要求，所有的零件表面均应清除铁屑并用煤油清洗干净。
（2）对安装与调整的要求，安装滚动轴承时内圈应紧贴轴肩，不得有缝隙。
对于齿轮间的传动要啮合，安装后还要检验，确保其精度，而为了确保安装的精度和稳定性在轴与轴承间安装了垫片和调节圈。
（3）对密封的要求，在减速箱中主要是采用封油圈来密封的，而在底部的两边，一则是通过螺塞
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