基于Pro/E的蜗轮蜗杆减速器的建模与仿真
获得规模效益。同时采用基本零件，增加产品的形式和花样，尽可能多的开发使用的变型设计或派生系列产品，能由一个通用系列派生多个专用系列，摆脱了传统的单一有底座实心轴输出的安装方式。增加了空心轴输出的无底座悬挂式、浮动支撑底座、电动机与减速器一体式连接、多方位安装面等不同形式扩大了使用范围。
近十几年来，由于计算机技术和数控技术的发展，CAD/CAM技术被广泛应用机械设计和制造领域，是的机械加工精度、加工效率大大提高，从而推动了机械产品的多样化，整机配套的模块化，标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致美化。国内与国外相比，材料水平和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更为突出。对于国外技术而言虽然在材料和制造工艺方面占优势，工作可靠性高，使用寿命长，但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，传动比大而效率低的问题仍然未解决好。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率及使用寿命长的方向发展。
1.3 课题研究的目的和意义
蜗轮蜗杆传动产生于1922年美国，主要用于精密分度，如天文望远镜、齿轮测量仪等。由于制造工艺简单，容易获得高精度，且适用于大传动比的场合，所以得到了广泛应用。用展成法加工蜗轮，大大提高了生产效率，同时其承载能力、传动效率也明显提高。如今，国内的减速器多以齿轮、蜗轮蜗杆传动为主，但普遍存在着传动比大而机械效率过低的问题，另外材料的品质和工艺水平还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更为突出，使用寿命不长。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长，但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题也未解决好。当今减速器向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。而本文以Pro/E为平台的蜗轮蜗杆减速器设计，不仅实现了三维参数化造型，而且实现了蜗轮蜗杆传动机构的运动仿真，避免了取点造型的复杂过程，对三维实体零件模型的建模是进行后期的有限元分析、机构仿真和数控分析的必要条件，实现机构运动仿真的前提下，更进一步通过测试其运动学、动力学性能指标、实现机构参数化优化。
1.4 研究内容
根据给定的主要参数，本文完成的主要内容如下:
（1）了解蜗轮蜗杆减速器的主要工作原理，确定合理的设计方案。
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本科毕业设计（论文）
（2）完成减速器的建模仿真，主要包括：蜗轮蜗杆参数化设计，蜗轮三维建模，蜗杆三维建模，机构的运动仿真。
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基于Pro/E的蜗轮蜗杆减速器的建模与仿真
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本科毕业设计（论文）
2.减速器传动装置的总体设计
2.1 已知参数
总传动比：I=20，Z1=2，Z2=40 输入功率：P=9 KW 蜗杆转速：n1=1450r/min
工作环境：工作载荷较稳定，但有不大的冲击，要求寿命Lh为12000h
2.2 传动装置总体设计
根据要求设计蜗轮蜗杆减速器，传动路线为：电机—联轴器—蜗轮蜗杆减速器—联轴器—运输机。减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、箱体、滚动轴承检查孔及定位销等附件及其他标准件（如下图），为了防止润滑油的大量漏失及外界灰尘的侵入，在轴承元件中装有密封元件。
图 2-1 蜗轮蜗杆减速器传动路线
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2.3 传动零件的设计计算
2.3.1 蜗轮蜗杆的传动设计
1) 选择蜗轮蜗杆传动类型
根据GB/T 10085—1988，采用渐开线蜗杆。 2) 选择蜗轮蜗杆材料
考虑到蜗杆传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45~55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造。为了节省贵重金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。
3) 按齿面接触疲劳强度进行设计
根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。传动中心距：
?ZEZ??a?3KT2?????H??
① 确定作用在蜗轮上的转矩T2
2② 按z1=2，估计效率?=0.8，则 T2=9.55?10?6P2n2?9.55?106P?9?0.8?9.55?106??mm?948400??mm n1/i121450/20③ 确定载荷系数K
因工作载荷稳定，故载荷分布不均匀系数K??1；查参考文献[5]从表11-5选取使用系数KA=1.15；由于冲击、转速不高，可取动载荷系数KV=1.05；则
K?KAK?KV?1.15?1?1.05?1.21
确定弹性影响系数ZE，由于选用钢蜗杆与铸锡磷青铜蜗轮相配，故ZE=160MPa。
④ 确定接触系数Z?
先假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距a的比值从图11-18中可查得Z?=2.9。
⑤ 确定许用接触应力[?H]
根据蜗轮材料铸锡磷青铜ZCuSn10p1，蜗杆齿面硬度>45HRC，查参考文献
?[5]从表11-7中查得蜗轮的基本许用应力??H?=268MPa。
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d1=0.35，查参考文献[5]a