机械类专业设计.docx

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机械类专业设计

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减速机设计--行星式减速机冲压工艺与设计

[摘要]：

本论文重点分析是一块挡板的冲压工艺与设计，当拿到一个工件来进行我们应当首先对工件进行工艺分析。

因为可能有很多种不同的制造方法，不同的方法得到制件的质量可能不一样，并且模具制造成本也可能相差很大，所以我们必须从工件的质量和生产经济角度出发，选择最佳的设计方法和工艺方案。

这次主要运用的是拉深工艺，首先是对工艺的分析，然后计算，用PRO/E画出三维图，最后运用CAD出图。

[关键词]：

PRO/E，CAD，Solidworks,内部零件及外观设计，整体工艺

一﹑减速机的简介

减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。

在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。

几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等。

其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。

因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。

减速机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。

它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。

减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥－圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。

以下是常用的减速机分类：

行星摆线针轮减速机

蜗轮蜗杆减速机

齿轮减速机

行星齿轮减速机

减速电机

无级变速减速机

特种专用减速机

谐波减速机

三环减速机

带传动减速机

企业标准减速机（器）

减速机配件

精密减速机

组合减速机

台湾国外减速机

凿井减速机

平行轴减速电机

微型直流减速电机

正齿轮箱减速电机

交流减速电机

二﹑减速机的发展

自20世纪60年代以来，中国先后制订了JB1130－70《圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器的标准，除主机厂自制配套使用

针对日趋小型化，轻量化的伺服马达而设计的紧凑型设计。

（100W用）

四﹑行星减速机设计

外部形状：

外部尺寸：

1﹑行星减速机外壳体的设计

减速器壳休是减速器的纂础件，也是安置减速器全部零件的基体。

壳体的形状和沙置精度的高低及各纵M轴线相互配合的准确性，决定着整个减速速器的工作性能。

汽车在运行中，减速器承受很大的径向力和轴向力，还要将增大的扭矩通过差速器、半轴而传至驱动车轮，各种力和力矩所构成的交变载荷均通过轴和轴承作用在减速器壳体上。

因此可以说减速器壳体的功能是组织减速器各传动件和使差速器发挥效能

（1）﹑前壳体

本实用新型涉及一种小型减速机壳体的前端盖。

它解决了现有小型减速机壳体前端盖结构复杂、安装不方便、制作成本高的缺陷。

所采取的技术措施为：

减速机壳体的前端盖，包括底座和蜗轮固定板，所述底座上设有蜗杆中心孔，其特征在于：

在所述底座上竖直地设有固定蜗杆端部的固定柱，所述固定柱的高度和蜗杆伸出底座平面的高度相应，且其端部有与固定柱成一体的蜗杆固定圈，蜗杆固定圈的中心孔孔径和蜗杆端部直径相匹配；所述固定柱有向蜗轮方向的开口，蜗杆和蜗轮在所述开口处啮合。

这种减速机前端盖结构可方便用于多种小型减速机的壳体上。

减速机壳体的前端盖，包括底座和蜗轮固定板，所述底座上设有蜗杆中心孔，其特征在于：

在所述底座上竖直地设有固定蜗杆端部的固定柱，所述固定柱的高度和蜗杆伸出底座平面的高度相应，且其端部设有与固定柱成一体的蜗杆固定圈，蜗杆固定圈的中心孔孔径和蜗杆端部直径相匹配；所述固定柱上设有向蜗轮方向的开口，蜗轮、蜗杆在所述开口处啮合

（2）﹑后壳体

减速器后壳体也是至关重要的，后壳体的传动系统设计就是通过一定的传动链把动力箱驱动轴进来的动力和转速按要求分配各主轴。

传动系统设计的好坏，将直接影响减速器后壳体的质量，通用化程度，设计和制造工作量的大小及成本的高低。

第一，先把全部主轴中心尽可能分布在几个同心圆上，在各同心圆上分别设计中心传动轴。

第二，确定驱动轴转速转向及其在多轴箱上的位置，驱动轴的转速按动力箱型号选定，由于采用动力滑台，驱动轴旋转方向可任意选择，动力箱与多轴箱连接时，应注意驱动轴中心一般设置于多轴箱箱体宽度的中心线上，其中心高度则决定于所选动力箱型号规格。

用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴边接起来，首先分析主轴位置，动力箱的设计为非标设计，驱动轴的位置可根据箱体尺寸确定。

2﹑行星减速机内部各零件的设计

（1）﹑输出轴

第一，根据输出轴上连接的齿轮需要传递的扭矩或功率，确定齿轮的模数。

第二，根据终端设备的需要的转速，确定小齿轮的齿数。

（如果安装结构允许的情况下，小齿轮的齿数可以多取一些。

23-33左右）

第三，其余尺寸计算按照设计手册步骤计算。

一般来说：

设计开始不知道齿轮的尺寸和参数，无法准确选定系数，就不能进行精确计算。

.这时你应该采用简化方法确定部分重要数值，初步确定主要尺寸后，再进行精确校核计算。

确定方法，可以按照机械设计手册里说的步骤一步步做就可以了。

（2）﹑齿圈、太阳轮、行星齿轮

在自动变速器的辛普森式行星齿轮排中，主要由太阳轮、行星轮、行星架、齿圈几部分组成。

太阳轮就是机构中心的齿轮，它绕固定的轴线自转。

行星轮固定在行星架上，除绕行星轮中心轴线自转外，还绕太阳轮的轴线公转。

轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件。

齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，齿轮在传动中的应用很早就出现了。

19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。

齿轮的作用是能将一根轴的转动传递给另一根轴，也可以实现减速、增速、变向和换向等动作

（3）﹑输入轴

输入轴也叫马达轴，输入轴是与底部所连接的伺服马达想匹配，所以在设计减速机的时候，设计者必须了解它所配的伺服电机的尺寸，这关系到它能不能与电机匹配，能不能被人家所运用，与此同时，它还关系到伺服电机带动减速机转动时，输入轴是否会跳动的厉害，最后导致某零件的断裂，因此我这款在设计的时候尤其注重这一点。

同时，对于行星轮，输入轴也要考虑一下，它的前段是通过压力，将行星轮的柄部压进输入轴的前端，使其转动时不会跳出，于是输入轴前端的尺寸必须根据行星齿轮来设计，边上则根据后壳体来定。

（4）﹑轴承、油封、卡簧

轴承（bearing）是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。

也可以说，当其它机件在轴上彼此产生相对运动时，用来降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置固定的机件。

轴承分为

（1）深沟球轴承

（2）角接触球轴承（3）四点接触球轴承（4）调心球轴承（5）圆柱滚子轴承（6）实体型滚针轴承（7）圆锥滚子轴承（8）调心滚子轴承（9）推力球轴承（10）推力圆柱滚子轴承（11）推力滚针轴承（12）推力圆锥滚子轴承（13）推力调心滚子轴承，我设计的这款减速机上适合用深沟轴承，按照减速机内饰的输出轴的尺寸大小，还有外壳体内的尺寸大小，更重要是得按照轴承样本的尺寸配合来，自己设计了深沟轴承的大小，深沟轴承随着机械的带动而转动，于是我就在设计的时候，避免了上下与壳体跟里面轴的合并，必须留出一处才能使轴承正常工作。

一句话概况为，油封是封油用的机械元件，又称旋转轴唇型密封圈。

它有四种作用：

第一唇端部：

唇端部是斜锲形状，在端部处按压轴表面，起到密封流体的作用。

第二密封唇部：

密封唇是柔性弹性体，设计成对机械的振动及密封流体的压力变动的影响下仍可保持稳定的密封作用，并起到保持唇部与轴表面稳定接触状态的作用。

另外弹簧可提高密封唇向轴的压紧力，起维持此压紧力的作用。

第三防尘唇部：

防尘唇是没有与弹簧连接的副唇，起防止尘埃侵入的作用。

第四配合部：

配合部是油封在腔体孔内固定的同时，起防止流体从油封外围面与腔体内面的接触面间泄漏及侵入的作用。

另外金属骨架是当油封固定在腔体内时，起保持配合力的作用。

根据减速机输出轴和前壳体的尺寸，设计了一款外TC型的齿圈，用于油且有尘场合的密封，一方有密封介质，另一方有轻微灰尘场合使用的油封。

卡簧也叫挡圈或扣环，属于紧固件的一种，供装在机器，设备的轴槽或孔槽中，起着阻止轴上或孔上的零件左右移动的作用。

比较常用的有轴卡（STW）和孔卡（RTW）,国内大陆生产主要是使用65MN的弹簧钢，对应标准为国标。

而国内质量比较好的属台湾省生产的卡簧。

中国台湾省生产的卡簧主要以日标为准，材质为SK7的弹簧钢。

而我设计的减速机卡簧考虑成本来设计，选用国内的，根据后壳体的后开孔的大小来选定卡簧，用来固定输入轴和后壳体之间的轴承位置不带用其他零件左右移动。

（5）﹑滚柱、滚针、螺钉

滚柱是安装于行星齿轮内部的一个件，因此设计滚柱必须根据行星齿轮内径来设计，长度我根据了输出轴来设计，并且也要根据滚柱的两种配合来设计，第一种配合是滚动配合：

如滑动齿轮，将轴对准位置角度后轻轻推入即可。

第二种是过盈配合：

过盈量较小时，可用重锤敲击轴端，将轴打入。

敲击前要用其他物体遮住轴端，避免轴端被打坏。

过银量较大时，可用压油机将轴压入。

大过盈量时，可采用加热法，齿轮受热膨胀后，可轻松将轴推入，也可反过来将轴冷却收缩，再推入。

滚针轴承是一种滚动体是滚针的滚动轴承，一般由内圈，外圈，滚针和保持架组成，属于径向接触滚子轴承。

滚针轴承有双列可分离型滚针轴承，穿孔型冲压外圈滚针轴承和封口型冲压外圈滚针轴承等几种类型。

滚针轴承径向结构紧凑，其内径尺寸和载荷能力与其他类型轴承相同时，外径最小，特别适用与径向安装尺寸受限制的支承结构。

我设计行星齿轮内径的大小，滚柱外径的大小，来设计出了滚针的大小。

螺钉常见于机械，电器及建筑物等，一般为金属制造，呈圆筒型，表面刻有凹凸的沟，如一个环绕螺丝侧面的倾斜面，让螺丝可紧锁住螺钉帽或其他物件。

螺丝顶部直径较大，可呈圆型或六边型等，让工具如螺丝起子或扳手可转动螺丝。

较突出的顶部亦令螺丝不会钻得太深入而穿过物料，及提高螺丝对物料的压力。

机械上的螺钉一般为定位螺钉-沉头，定位螺钉-开槽，开槽头螺钉，六角螺钉-细螺距，六角形凹头螺钉，十字切槽头螺钉，自攻丝螺钉，而我设计的是减速机，根据减速机的材料，结构，前壳体，后壳体的尺寸等因素，设计了长短，最后选用了六角形凹头螺钉中的六角凹头ISO4762这款。

最终设计出的内部结构：

五﹑生产加工

工序名称

加工精度

加工速度

加工范围

铣床

0.02mm

快

模具上的抓正角，粗加工，倒角，孔等，也可用于小零件的下料。

车床

0.02mm

快

加工模具上的导柱，销钉，圆型芯，冲子等。

磨床

0.01~0.02mm

一般

圆磨床：

导柱，销钉，顶针，圆型芯等，也可用于下料；平面磨床：

模板，模仁的平面度等。

镗床

0.02mm

快

加工模具上的导柱导套孔等大型通孔。

钻床

0.1mm

快

主要加工水路，顶针过孔，螺丝过孔，螺丝底孔等。

线切割（慢）

0.002mm

慢

异型零件的下料，异型通孔，锥形通孔，定位要求高的通孔等。

电火花

0.005mm

慢

表面花纹，CNC无法加工的立角，异型盲孔等

CNC

0.005mm

较慢

形状复杂的零件的加工，高阶曲面的加工，定位盲孔的加工等

加工工序

六﹑减速机装配

模具装配是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。

模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。

在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。

·

模具的装配顺序

（1）将滚针装入行星齿轮中，形成组合一。

（2）将组合一装入输出轴上，塞入滚柱，形成组合二。

（3）将油封装入前壳体前端，然后再装上轴承，后部与齿圈相连，形成组合三。

（4）将组合二塞入组合三中，组合三的后部再装上轴承，形成组合四。

（5）太阳轮压与输入轴中，命名为组合五。

（6）将轴承装入后壳体中，并且组合三，形成组合六。

（7）将组合五装入组合六中，行成组合七。

（8）将八个内六角螺钉从后壳体底部分别装入，来固定各零件部分。

（9）将一个内六角圆柱型螺钉从后壳体侧面部分装入输入轴上。

（10）在后壳体的侧面孔部塞上罗塞。

七﹑减速机的维护

模具在使用过程中经常会出现正常的磨损或不正常的磨损，不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废，那些优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个别已损坏的零件，不会导致整个模具报废而无法使用的情况。

最后检查各种配件、附件待零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。

安装减速机时，应重视传动中心轴线对中，其误差不得大于所用联轴器的使用补偿量。

对中良好能延长使用寿命，并获得理想的传动效率。

　　在输出轴上安装传动件时，不允许用锤子敲击，通常利用装配夹具和轴端的内螺纹，用螺栓将传动件压入，否则有可能造成减速机内部零件的损坏。

最好不采用钢性固定式联轴器，因该类联轴器安装不当，会引起不必要的外加载荷，以致造成轴承的早期损坏，严重时甚至造成输出轴的断裂。

　　减速机应牢固地安装在稳定水平的基础或底座上，排油槽的油应能排除，且冷却空气循环流畅。

基础不可靠，运转时会引起振动及噪声，并促使轴承及齿轮受损。

当传动联接件有突出物或采用齿轮、链轮传动时，应考虑加装防护装置，输出轴上承受较大的径向载荷时，应选用加强型。

　　按规定的安装装置保证工作人员能方便地靠近油标，通气塞、排油塞。

安装就位后，应按次序全面检查安装位置的准确性，各紧固件压紧的可靠性，安装后应能灵活转动。

减速机采用油池飞溅润滑，在运行前用户需将通气孔的螺塞取下，换上通气塞。

按不同的安装位置，并打开油位塞螺钉检查油位线的高度，从油位塞处加油至润滑油从油位塞螺孔溢出为止，拧上油位塞确定无误后，方可进行空载试运转，时间不得少于2小时。

运转应平稳，无冲击、振动、杂音及渗漏油现象，发现异常应及时排除。

经过一定时期应再检查油位，以防止机壳可能造成的泄漏。

八﹑总结

通过对行星减速机的设计，对常用的轴承﹑齿圈﹑齿轮以及如何运行等有了更深一层的理解，掌握了前壳体、齿圈、后壳体、输出轴、输入轴、行星轮、太阳轮、滚针、滚柱、轴承、油封、螺钉的结构特点及设计方法，对设计模具具有了一次新的锻炼。

在设计过程充分利用了各种可以利用的方式，同时在反复的思考中不断深化对各种理论知识的理解，在设计的后一阶段充分利用AutoCAD、ProE、SolidWorks软就是一例，新的工具的利用，提高了工作效率。

以计算机为手段，专用模具分析设计软件为工具设计模具。

软件可直接调用数据库中模架尺寸，金属材料数据库及加工参数，通过与自身的设计尺寸相结合，迅速完成模具设计。

模具CAD技术是模具传统设计方式的革命，大大提高了设计效率，尤其是系列化或类似注射模具设计效率更为提高。

总之模具设计是一项技术含量很高的工作，不仅要求设计人员具备相当的理论知识基础和丰富的实践经验，而且要求他们养成认真细致的工作习惯，如果按照设计流程来展开工作，一定会减少不必要的技术失误，同时对提高设计工作效率，缩短整个模具周期，降低生产成本产生积极的影响

当然，由于作者知识水平有限，对实践的缺乏，当中不乏有不足之处，还有待在以后的工作实践当中不断地完善和创新！

致谢

本次设计是在指导老师倪仁杰的悉心指导下完成的，值此成文之际，特向老师致以忠心的感谢和诚挚的敬意。

作者在设计过程当中，得到同窗好友李维举、范帅宁、夏乐、徐前通等人的支持以及在AutoCAD2004，SolidWorks软件应用、参考资料提供等方面的具体性指导和帮助，在此作者向他们表示深深的谢意。

非常感谢他们同我一起学习和生活，在美丽的高博留下我们真挚的友谊。

特别感谢我的父母，是他们对我的支持和无私的奉献，使得我能够顺利完成学业。

最后，谨以此文献给所有关心和帮助过我的人们！

（参考文献）:

[1]NOK株式会社《油封》，《滚动轴承》，2005年.

[2]佳友重机械减速机（中国）有限公司《IB系列P1型》，2007年

[3]中国湖北《湖北行星传动设备有限公司》，2008年

[4]中国昆山《中国昆山肯特精密机械有限公司》，2009年

[5]上海格宝机电科技发展有限公司《格宝科技》，2009年

[6]上海精锐廣用动力科技有限公司，《AB/ABR》，2011年