毕业论文——减速器箱体的计算机辅助设计及制造
编号:
毕业论文(设计)
题目齿轮减速器箱体的计算机辅助设计与制造指导教师王会
学生姓名庞绪庆
学号200801703056
专业机械设计制造及其自动化
教学单位德州学院机电工程系
二〇一二年五月十八日
德州学院毕业论文（设计）开题报告书
2011年12月10日院（系）机电工程系专业机械设计制造及其自动化姓名庞绪庆学号200801703056
论文（设计）题目齿轮减速器箱体的计算机辅助设计与制造
一、选题目的和意义
减速箱广泛运用于实际生产制造的各个领域，不同的领域所需要的性能也有很大的不同，传动比、额定载荷和工作环境等的不同对减速箱的设计有不同的要求，运用传统的设计制造方式所花费时间长，效率低，很难迅速的实现产品的有效设计。
随着科技的不断发展，计算机的普及，大量软件被开发出来应用于机械产品的设计制造过程中，通过在计算机的虚拟平台上进行设计制造，我们能够对产品随时进行分析、修正和改进。CAE则可以帮助用户完成受力分析，用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题。
二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势
20世纪60年代的减速器大多是参照苏联20世纪40~50年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。自20世纪60年代以来，我国先后制订了JB1130-70《圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器的标准，除主机厂自制的配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。目前，全国生产减速器的企业有数百家，年生产通用减速器25万台左右，对其发展我国的机械产品做出了贡献。20世纪70-80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下：高水平、高性能；积木式组合设计；形式多样化，变形设计多。
三、课题设计方案
1、选择依据和原理
原理：本选题根据选择的箱体的外形特征，应用VB软件进行齿轮箱体的参数化设计，并利用pre/E软件完成箱体的三维建模。pre/E软件的建模使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效的实现了并行工程。选择依据：pre/E软件包的产品开发环境在支持并行工作，它通过一系列完全相关的模块表述产品的外形、装配及其他功能。pre/E能够让多个部门同时致力于单一的产品模型。包括对大型项目的装配体管理、功能仿真、制造、数据管理等。
2、完成步骤
1、到图书馆借阅相关的书籍，到网上查阅课题的相关资料，明确该课题的现状，研读相关资料，首先树立起对该课题的整体观念，完成开题报告。
2、构思设计方案，拟定初步的设计步骤，确定所设计课题的总体方案。
3、对减速器箱体设计数据进行VB软件的参数化设计。
4、应用VERICUT软件实现零件齿轮的虚拟加工过程动态仿真，然后进行检测并进行优化处理。
5、总结和谢辞。
四、计划进度安排
2012年1月中旬：搜集资料，制定设计方案。
2012年1月下旬：进行开题报告陈述并提交导师评阅。
2012年4月中旬：根据导师提出的论文修改和完善意见，对论文做进一步的充实，修改与完善。
2012年5月上旬：根据导师提出的定稿意见做最后的完善，检查论文的格式和文字等细节，按照现有条件的统一格式排版并将最终的论文定稿打印、装订，同时提交论文定稿的电子版给导师。
2012年5月下旬：参加论文答辩。
五、主要参考文献
[1] 刘瑞新,汪远征.Visual Basic程序设计教程[M].北京:机械工业出版社,2000.
[2] 谭雪松,张黎骅,漆向军.Pro/ENGINEER基础教程[M]. 北京:人民邮电出版社,2009.
[3] 席伟光,杨光,李波.机械设计课程设计[M]. 北京:高等教育出版社,2003.
[4] 王先遗.计算机辅助制造[M]. 北京:清华大学出版社,2007.
[5] 王大康,卢颂峰.机械设计课程设计[M].北京：机械工业出版社,2006.
[6] 苏啸,周成义,王强.Visual Basic程序设计教程[M].北京工业出版社,2005.
六、指导教师意见及建议
签名：
年月日
七、教学单位领导小组审批意见：
组长签名：
年月日
德州学院毕业论文（设计）中期检查表院(系)：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化2012年4月14日
毕业论文（设计）题目：齿轮减速器箱体的计算机辅助设计与制造
学生姓名庞绪庆学号200801703056
指导教师王会职称副教授
计划完成时间：2012年5月10日
毕业论文（设计）的进度计划：
2012年1月中旬：搜集资料，制定设计方案。
2012年1月下旬：进行开题报告陈述并提交导师评阅。
2012年4月上旬：在导师的指导下撰写论文初稿，并提交指导老师评阅。
2012年4月中旬：根据导师提出的论文修改和完善意见，对论文做进一步的充实，修改与完善。
2012年5月上旬：根据导师提出的定稿意见做最后的完善，检查论文的格式和文字等细节，按照现有条件的统一格式排版并将最终的论文定稿打印、装订，同时提交论文定稿的电子版给导师。
2012年5月下旬：参加论文答辩。
完成情况：
到现在为止，通过查找资料学到了很多知识，进一步丰富了我的实践及其理论。通过指导老师的精心指导，使我的论文得到进一步完善，还有许多不足之处还请老师提出批评和建议。
指导教师评议（指出优点和不足，如有其它建议，可另附页）
评议人：
年月日
备注：
目录
摘要及关键词 (1)
1引言 (1)
1.1减速器的基本介绍 (1)
1.2 减速器的现状与发展趋势 (1)
2 减速器箱体的计算机辅助设计与制造 (2)
2.1 减速器箱体的结构设计注意事项 (2)
2.2减速器箱体的结构设计 (9)
3 齿轮减速器数控加工与仿真模块 (15)
3.1数控加工编程功能简介和数控加工编程流程 (15)
3.2齿轮减速器箱座数控加工与仿真 (16)
4 结论 (20)
参考文献 (21)
谢辞 (22)
齿轮减速器箱体的计算机辅助设计与制造
庞绪庆
（德州学院机电系，山东德州253023）
摘要:减速箱广泛运用于实际生产制造的各个领域，不同的领域所需要的性能也有很大的不同，传动比、额定载荷和工作环境等的不同对减速箱的设计有不同的要求，运用传统的设计制造方式所花费时间长，效率低，很难迅速的实现产品的有效设计。本文就是通过用VB软件进行减速器箱体的尺寸和结构设计，及用数控技术进行齿轮减速器箱座数控加工与仿真。
关键词:减速箱，VB软件，数控
1引言
1.1减速器的基本介绍
减速器在原动机和工作机或执行机构之间起传递转矩和匹配转速的作用，在现代机械中应用非常的广泛。减速器按用途可分为专用减速器和通用减速器两大类，两者在设计、制造和使用方面各不相同。
减速器是独立的闭式传动装置，用来增大转矩和降低转速，以满足工作需要，在某些场合也用来增速。
选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数和经济性等多种因素，比较不同类型的减速器的外形尺寸，承载能力，质量，价格等等，选择最适合的减速器。
1.2 减速器的现状与发展趋势
70～80年代以来，世界减速器技术有了很大发展，其发展的趋势主要有：
(1)高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。(2)积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。(3)型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。
促使减速器水平提高的主要因素有： (1)理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。(2)采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。(3)结构设计更合理。(4)加工精度提高到ISO5－6级。(5)轴承质量和寿命提高。(6)润滑油质量提高。
2 减速器箱体的计算机辅助设计与制造
2.1 减速器箱体的结构设计注意事项
减速器箱体起着支持和固定轴系零件，保证轴系运转精度，良好润滑及可靠密封等重要作用，因此应具有足够的强度和刚度。
箱体多用灰铸铁铸造。在重型减速器中，为提高箱体的强度，可用铸钢铸造。单间生产的减速器为了简化工艺、降低成本，可采用钢板焊接箱体。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体多做成剖分式，有箱座和箱盖组成，剖分面多取轴的中心线所在的屏幕，箱座和箱盖采用普通螺栓联接，圆锥销定位。下面就以剖分式铸造箱体的设计方案设计箱体。
设计完成的减速器上下箱体分别如图1和图2所示，箱体的整体构造见图3。
图1 减速器上箱体
图2 减速器下箱体
图3 箱体的整体构造
2.1.1 轴承座的结构设计
为了保证减速器箱体的支承刚度，箱体轴承座处应有足够的厚度，并且设置加强筋。轴承座上下设置加强筋（见图4）。
图4 轴承座上下设置的加强筋
2.1.2 轴承座旁凸台结构设计
凸台的设置可使轴承座旁的联接螺栓靠近座孔，以提高联接的刚性。（如图5、图6）
图 5 轴承座旁设置凸台
设计凸台结构要注意下列几个问题：
（1）轴承座旁两凸台螺栓距离S 应尽可能靠近，如图6所示。对无油构箱体（轴承采用油
脂润滑）取S 〈D 2，应注意凸台联接螺栓（d 1）与轴承盖联接螺钉（d 3）不要互相干涉；对有
油沟箱体（轴承采用润滑油润滑），取S ≈D 2〉，应注意凸台螺栓孔（d 1）不要与油沟相通，以
免漏油。D 2则为轴承座凸缘的外径。
（2）凸台高度h 的确定应以保证足够的螺母搬手空间为准则。搬手空间根据螺栓直径的大
小由尺寸C 1和C 2确定。
（3）凸台沿轴向的宽度同样取决于不同螺栓直径所确定的C 1+ C 2之值，以保证足够的搬手
空间。但还应小于轴承座凸缘宽度3~5mm ，以便于凸缘端面的加工。
图 6 轴承座旁两凸台螺栓距离S应尽可能靠近
2.1.3 箱盖圆弧半确定径的
通常箱盖顶部在主视图上的外廓由圆弧和直线组成，大齿轮所在一侧箱盖的外表面圆弧
半径 R=r+Δ
1+δ
1
（r为齿顶圆半径）。在一般情况，轴承旁螺栓凸台均在圆弧内侧，按有关尺
寸画出即可。而小齿轮一侧的外表面圆弧半径应根据结构作图。
2.1.4 箱体凸缘的结构设计
确保箱体接合面的密封、定位和内部传动零件的润滑。
为保证箱体轴承座孔的加工和装配的准确性，在接合面的凸缘上必须设置两个定位用的
圆锥销。定位销d=（0.7～0.8）d
2(d
2
为凸缘联接螺栓直径），两锥销距离应远一些，一般宜
放在对角位置。对于结构对称的箱体，定位销不宜对称布置，以免箱盖盖错方向。
为保证箱盖、箱座的接合面之间的密封性，接合面凸缘联接螺栓的间距不宜过大，一般不大于150～180mm，并尽量对称布置。
箱座的内壁应设计在底部凸缘之内如图7所示。
地脚螺栓孔应开在箱座底部凸缘与地基接触的部位，箱座是受力的重要零件，应保证足够的箱座壁厚，且箱座凸缘厚度可稍大于箱盖凸缘厚度。如果滚动轴承靠齿轮飞溅的润滑油润滑时，则箱座凸缘上应开设集油沟，集油沟要保证润滑油流入轴承座孔内，再经过轴承内外圈间的空隙流回箱座内部，而不应有漏油现象发生，如图8所示。
图 7 箱座的内壁应设计在底部凸缘之内
图 8 箱座凸缘上应开设集油沟
2.1.5 油沟的结构形式及尺寸
当轴承利用传动零件飞溅起来的润滑油润滑时，应在箱座的剖分面上开设输油沟，使溅起的油沿箱盖内壁经斜面流入输油沟内，再经轴承盖上的导油槽流入轴承。油沟的制造方法
和尺寸见图9。
图 9 油沟的制造方法和尺寸
2.1.6 箱体结构良好的工艺性设计
箱体结构应具有良好的工艺性：
≧8mm，以免浇铸时铁水流动困难，出现充不
①铸造工艺性的要求，箱壁不宜太薄，δ
min
满型腔的现象。壁厚应均匀和防止金属积聚、避免产生缩孔、裂纹等缺陷。避免出现狭缝结构，因为这种结构的砂型易碎裂，正确的做法应联成整体。
②机械加工工艺性的。机械加工工艺性的要求轴承座孔应为通孔，最好两端孔径一样以利于加工。同一侧的各种加工端面尽可能一样平齐，以便一次调整刀具进行加工。加工表面与非加工表面必须严格区分，并尽量减少加工面积。因此，轴承座的外端面、观察孔、透气塞、吊环螺钉、油标尺和油塞以及凸缘连接螺栓孔等处均应制出凸台（凸出非加工面3~5mm）以便加工。支承螺栓头和螺母的支承面也可以通过锪鱼眼坑的方法加工局部平面，如图10所示。
图10支承螺栓头和螺母的支承面通过锪鱼眼坑进行加工
2.2减速器箱体的结构设计
2.2.1 Visual Basic概述
Visual Basic（可视化BASIC，简称VB）是微软公司推出的一种新型的现代程序设计语言。VB虽然以BASIC语言为基础，但在许多方面都做了重大的改进和突破。VB的产生使更多的专业、非专业人员都能参与到开发Windows应用程序的行列中，使计算机程序设计进入了新的阶段。由于它具有效率高、简单且容易掌握、功能强大的特点，能够在众多的程序设计语言中成为很流行的Windows应用程序的开发语言，具有下列基本特点。
1.可视化的设计平台
VB的可视化的设计平台，把Windows界面设计的复杂性紧密的联系在一起
使界面设计变为一种特别的享受。用户只需按设计的要求，非常轻松地在VB软件屏幕上画出各种对象，并设置对应的属性，它就会自动产生所编程序界面的设计代码。可视化VB程序，使编程简单化，大幅度的提高了编程的效率。
2.事件驱动的编程机制
适用于用户界面的编程方式之一是事件驱动。当用户在界面上点击对象时，该对象就会产生一个事件，此时该事件所对应的程序代码就会被执行，因而完成了指定的操作。
3.能够充分利用系统资源
动态数据交换（Dynamic Data Exchang，DDE）是Windows操作系统下应用程序间的一种标准通信方式。VB支持DDE，支持Windows的对象的链接或嵌入技术（Object Link and Embedding，OLE）。VB其他应用程序的对象能够链接或嵌入到VB应用程序中，例如，Word文档、图像、声音、Excel电子表格等。
动态链接库（Dynamic Link Library，DLL）是Windows最显著的特点之一，VB支持这项技术。在VB程序运行中，需要用某个函数时，Windows就会从DLL中读出并运行之。例如，可以将用汇编语言、C++等编写的程序增加到VB所编写的程序中。
4.具有较强的数据库管理功能
在VB中可以直接建立或访问Access桌面数据库系统和其他外部数据库，产生了开放式数据库链接（Open Data Base Connectivity，ODBC）的功能。现在VB还提供了能自动生成SQL 语句和新的ActiveX数据对象（ADO）的功能。用VB设计应用程序的前台界面，通过ADO连接后再去访问后台的数据库，是目前开发应用系统的常用方法。
2.2.2软件界面设计
用VB软件时的进入界面设计见图11
图11 VB软件的设计界面
2.2.3 减速器箱体的结构尺寸计算界面设计
齿轮减速器箱体的各个结构部分的尺寸，我们通过VB软件进行编程，输入相应的数据，开始的界面如图12
图12减速器箱体设计的开始界面
点击“设计计算”就可以得到箱体各个部分的尺寸的计算结果，见下图13
图13
然后点击“保存结果到c：\箱体结构尺寸”，在计算机的C盘中得到计算结果，如下图14，设计的程序部分如下：
Open "c:\箱体设计结果.txt" For Output As #1
Print #1, "底座壁厚DT＝"; DT; "mm"
Print #1, "箱盖壁厚DT1="; DT1; "mm"
Print #1, "箱座上部凸缘厚度H0="; 1.5 * DT; "mm"
Print #1, "箱盖凸缘厚度H1="; 1.5 * DT1; "mm"
Print #1, "箱座下部凸缘厚度（平耳座）H2="; 2.35 * DT; "mm"
Print #1, "箱座下部斜凸缘厚度（凸耳座）H3，H4="; 1.5 * DT; "mm"; " "; 2.6 * DT; "mm"
Print #1, "箱座加强筋厚度M="; 0.85 * DT; "mm"
Print #1, "箱盖加强筋厚度M1="; 0.85 * DT1; "mm"
Print #1, "地脚螺栓直径D0="; D0Q; "mm"
Print #1, "地脚螺栓数目N0="; N0Q; "mm"
Print #1, "轴承旁联结螺栓直径D1="; D1Q; "mm"
Print #1, "箱座与箱盖联结螺栓直径D2="; D2; "mm"
Print #1, "高速轴承盖固定螺钉直径DG4="; DG4; "mm"
Print #1, "高速轴承盖固定螺钉数目NG4="; NG4; "mm"
Print #1, "高速轴承座凸缘端面直径DG2="; DG2; "mm"
Print #1, "高速轴承盖固定螺钉分布圆直径DG1="; DG1; "mm"
Print #1, "高速轴承盖固定螺钉钻孔深度LG2="; 1.8 * DG4; "mm"
Print #1, "低速轴承盖固定螺钉直径DD4="; D4Q; "mm"
Print #1, "低速轴承盖固定螺钉数目ND4="; ND4; "mm"
Print #1, "低速轴承盖凸缘端面直径DD2="; DD2Q; "mm"
Print #1, "低速轴承盖固定螺钉分布圆直径DD1="; DD1Q; "mm"
Print #1, "低速轴承盖固定螺钉钻孔深度LD1="; 1.8 * D4Q; "mm"
Print #1, "D0处箱座凸缘尺寸C1,C2="; C11Q; "mm"; " "; C21Q; "mm"
Print #1, "D1处箱座凸缘尺寸C1,C2="; C12Q; " "; C22Q; "mm"
Print #1, "D2处箱座凸缘尺寸C1,C2="; C13Q; " "; C23Q; "mm"
Print #1, "箱座上部及下部凸缘宽度K0,K1,K2="; K0; "mm"; " "; K1; "mm"; " "; K2; "mm" Print #1, "凸缘圆角半径R1,R2="; R1; "mm"; " "; R2; "mm"
Print #1, "起盖螺钉直径D5="; D5; "mm"
Print #1, "定位销直径D6="; D6; "mm"
Print #1, "六角油塞直径D7="; D7; "mm"
Print #1, "视孔盖固定螺钉直径D8="; D8; "mm"
Print #1, "底座高度HH1="; AQ; "mm"
Print #1, "箱座深度HH="; 0.5 * DA + 40; "mm"
Print #1, "高速轴承连接螺栓间的距离L="; DG2; "mm"
Print #1, "低速轴承连接螺栓间的距离L="; DD2Q; "mm"
Print #1, "轴承旁螺栓凸台高度="; AA$
Print #1, "吊环螺钉直径D9="; D9; "mm"
Close #1
图14 箱体各个结构部分的尺寸设计结果