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1、基于solidworks的圆柱齿轮的应力分析基于solidworks的圆柱齿轮应力分析摘要 齿轮传动的失效将直接影响机械传动，从而影响整个生产过程。齿轮折断则是其中主要的失效方式。因此对轮齿弯曲应力进行准确的、深入的研究就显得尤为重要。 本文在Solidworks环境中，利用其机构运动仿真功能基于齿轮加工原理精确建立了齿轮三维模型。具有准确过度曲线的齿轮模型的建立，为齿根动应力的研究奠定了基础。 solidworks是求解接触、碰撞问题的显式动力学软件。本文利用solidworks对齿轮副的动力接触进行了仿真，通过主动轮的连续转动，带动从动轮运转，动态地仿真了齿轮啮合过程，得到了一个啮合周期内
2、的齿根动应力的变化规律。 并且，准确求接触的齿根应力，以此为齿轮结构设计的应力约束条件，对齿轮的腹板结构进行了优化设计，降低了成本，这种将有限元技术应用到优化设计中的方法，真正意义上实现了零部件的计算机辅助设计，是实现零部件设计自动化的主要途径。关键词 齿轮；动应力；solidworks；优化设计Analysis of the cylindrical gear stress on solidworksAbstract The fail of gear transmission will directly affects machine driving motion，and thereby af
3、fects the whole production process。Break-off of the gear tooth is the most one of all fail manners。So it is very important for us to exactly and thoroughly study bending stress of gear tooth.In the paper，we exactly set up gears 3D model based on gear machining principle using mechanism movement emul
4、ation function of Solidworks.It established base of research of dedendum dynamic stress that the gear model with exact transition curve was built.Solidworks is explicit dynamics software resolving for contact，collision problem.So the paper used Solidworks to emulate dynamic contact of gear pair，andu
5、sed drivers continuous running to drive drivens running，consequently emulated gears dynamic meshing process and got variational rule of dynamic stress of root of tooth within a meshing cycle.Besides，the paper used exact stress of root of tooth that was resolved as stress constraint condition，and car
6、ry out optimum design in the web plate structure.The method that applying finite element technology to optimum design achieves computer aided design（CAD）of parts in deed，and it is the main approach of achieving automatic design of parts.Key words：gear；dynamic stress；Solidworks；optimum design目录1 引言12
7、 传动装置的总体设计22.1 拟定传动方案22.2 选择原动机电动机32.3 传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配52.4 算传动装置的运动和动力参数63 传动零件的设计计算83.1减速器内传动零件高速级齿轮设计83.3 减速器内传动零件低速级齿轮设计123.4 轴的设计输入轴的设计163.5 轴的设计中速轴的设计213.6 轴的设计输出轴的设计274 减速器的Solidworks 3D模型建立与应力分析354.1 减速器的轴与齿轮Solidworks 3D模型建立354.2轴与齿轮的静应力分析38结束语42致谢43参考文献44引言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
8、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，比较不同类型、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。 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，比较不同类型、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。 齿轮减速器是减速电机和大型减速机的结合。无须联轴器和适配器，结构紧凑。负载分布在行星齿轮上，因而承载能力比一般斜齿轮减速机高。满足小空间高
9、扭矩输出的需要。 减速器主要由传动零件(齿轮或蜗杆)、轴、轴承、箱体及其附件所组成。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，则当df-d67mn时，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
10、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，为避免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进入箱内，在轴承端盖和外伸轴之间装有密封元件。2 传动装置的总体设计传动装置的总体设计，主要包括拟定传动方案、选择原动机、确定总传动比和分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数。2.1 拟定传动方案机器通常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置将原动机的动力和运动传递给工作机，合理拟定传动方案是保证传动装置设计质量的基础。课 程设计中，根据设计任务书，拟定传
11、动方案，分析传动方案的优缺点。题目中给定以下传动方案如下图所示：图2-1 带式运输机传动方案比较工作条件：单向运转，经常满载，空载起动，两班制工作、使用期限8年，减速器小批量生产，输送带速度容许误差为5。原始数据：输送带拉力,滚筒直径，输送带速度。2.2 选择原动机电动机电动机为标准化、系列化产品，设计中应根据工作机的工作情况和运动、动力参数，根据选择的传动方案，合理选择电动机的类型、结构型式、容量和转速，提出具体的电动机型号。 2.2.1 选择电动机类型和结构型式电动机有交、直流之分，一般工厂都采用三相交流电，因而选用交流电动机。交流电动机分异步、同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型两种
12、，其中以普通笼型异步电动机应用最多，目前应用较广的Y300系列自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380V，其结构简单、起动性能好，工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、机床、农机、风机、轻工机械等。2.2.2 确定电动机的功率电动机功率选择直接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏：若所选电动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机正常工作；若功率过大，则电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，从而增加电能消耗，造成浪费。1、 带式输送机所需的功率 由1中公式（2-3）得： （2-1）设计题目给定：输送带拉力F（N）= N 输送带速度V(m/
13、s)=2.4m/s 2、 计算电动机的输出功率弹性联轴器：（两个）滚动轴承（每对）：（共四对，三对减速器轴承，一对滚筒轴承）圆柱齿轮传动：（精度7级）传动滚筒效率：得电动机至工作机间传动装置及工作机的总效率:电动机的输出功率：2.2.3 确定电动机的转速同一类型、相同额定功率的电动机低速的级数多，外部尺寸及重量较大，价格较高，但可使传动装置的总传动比及尺寸减少；高速电动机则与其相反，设计时应综合考虑各方面因素，选取适当的电动机转速。三相异步电动机常用的同步转速有，常选用或的电动机。1、 计算滚筒的转速工作机的转速： （2-2）设计题目给定：滚筒直径D=350mm输送带速度V(m/s)=2.4
14、m/s2、 确定电动机的转速由参考文献2（机械设计）中表181可知两级斜齿圆柱齿轮减速器推荐传动比范围为，故电动机转速的可选范围是： （2-3）符合这一范围的同步转速有1500r/min、3000r/min，常选用或的电动机。查出有两种使用的电动机型号：表2-1 电动机性能方案电动机型号额定功率（KW）电动机转速n/(r/min)总传动比同步转速满载转速1Y132S2-27.5300029002Y132M-47.515001440表2-1中，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量，价格以及总传动比，即选定1方案，电动机型号为Y132M-4。查参考文献2附表6-2知：表2-2 电动机相关参数型号额
15、定功率满载转速轴伸尺寸D E中心高键槽宽F Y132M-47.5kw1440 r/min38 80mm132mm10mm表2-3带式输送机相关参数皮带速度皮带拉力滚筒直径工作条件每天时间设计寿命转速功率2.4m/sN350m平稳连续16小时8年131.02r/min5.28kw2.3 传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配由选定电动机的满载转速和工作机主动轴的转速可得传动装置的总传动比对于多级传动计算出总传动比后，应合理地分配各级传动比，限制传动件的圆周速度以减少动载荷。 2.3.1 计算总传动比由电动机的满载转速和工作机主动轴的转速 可得总传动比： （2-4）2.3.2 合理分配各级传动比由于减速箱是展开布置，查1得高速级传动比，低速级传动比，
