分析结果如图3-3所示。

图3-3 模型安全系数云图

     检验合格后进行实体设计。如果安全系数不够或是太大，那么就要对模型参数进行修改或是对材料进行重新调整，直至得到合理的参数要求。对于这样的实体模型我们还可以对其进行优化设计，使其能够在满足要求的条件下实现最底成本，最好工艺性能等生产使用要求。这里就不便赘述。

3.1.5 生成齿轮实体

在SolidWorks中进行实体建模，如图3-4所示。

图3-4 高速轴齿轮初步模型

其余齿轮可以按照上述方法逐个建模分析，并完成初步齿轮模型。

3.2 轮系装配建模

完成以上过程之后，把四个齿轮进行装配，如图3-5所示。（点击进入三维空间）

图3-5 轮系装配模型

3.3 轴系零件设计与轴承选择

设计过程与结果如图3-6所示。（点击进入三维空间）

图3-6 轴系零件装配模型

3.4 轴的有限元分析

高速轴分析模型如图3-7所示，安全系数云图如图3-8所示。

图3-7 高速轴有限元分析模型

图3-8 高速轴有限元分析安全系数云图

中间轴分析模型如图3-9所示，安全系数云图如图3-10所示。

图3-9 中间轴有限元分析模型

图3-10 中间轴有限元分析安全系数云图

低速轴分析模型如图3-7所示，安全系数云图如图3-8所示。

图3-11 低速轴有限元分析模型

图3-12 低速轴有限元分析安全系数云图

3.5 轴承的寿命计算

可以利用《机械设计手册》软件版中提供的轴承寿命计算程序计算。

3.6在装配体中进行其他零件的设计

3.6.1 箱体设计

●设计影响因素

     机座和箱体等零件工作能力的主要指标是刚度，其次是强度和抗振性能。此外，对具体的机械，还应满足特殊的要求，并力求具有良好的工艺性。机座和箱体的结构形状和尺寸大小，决定于安装在它的内部或外部的零件和部件的形状和尺寸及其相互配置、受力与运动情况等。设计时，应使所装的零件和部件便于装折与操作。

   机座和箱体的一些结构尺寸，如壁厚、凸缘宽度、肋板厚度等，对机座和箱体的工作能力。材料消耗、质量和成本，均有重大的影响。但是由于这些部位形状的不规则和应力分布的复杂性，以前大多是按照经验公式、经验数据或比照现用的类似机件进行设计，而略去强度和刚度等的分析与校核。这对那些不太重要的场合虽是可行的，但却带有一定的盲目性（例如对减速器箱体的设计就是如此）。因而对重要的机座和箱体，考虑到上述设计方法不够可靠，或者资料不够成熟，还需用模型或实物进行实测试验，以便按照测定的数据进一步修改结构及尺寸，从而弥补经验设计的不足。但是，随着科学技术和计算工具的发展，现在已有条件采用精确的计算方法（有限元法）来决定前述一些结构尺寸。

      关于增强机座和箱体刚度的办法，除了选用完全封闭或仅一面敞开的空心矩形截面及采用斜肋板等较好的结构外，还可采取尽量减少与其它机件的联接面数；使联接面垂直于作用力；使相联接的各机件间相互联接牢固并靠紧；尽显减小机座和箱体的内应力以及选用弹性模量较大的材料等一系列的措施。

      设计机座和箱体时，为了机器装配，调整、操纵、检修及维护等的方便，应在适当的位置设有大小适宜的孔洞。金属切削机床的机座还应具有便于迅速清除切屑或边脚料的可能。

      箱体零件上必须镗磨的孔数及孔位置的相关影响应尽量减少。位于同一轴线上的各孔直径最好相同或顺序递减。

      当机座和箱体的质量很大时，应设有便于起吊的装置，如吊装孔，吊钩或吊环等。如需用绳索捆绑时，必须保证捆吊时具有足够的刚度，并考虑在放置平稳后，绳索易于解下或抽出。

●箱体整体设计步骤过程

先确定轴承座的尺寸，如图3-13所示。

图3-13轴承座确定

再确定下箱体边缘部分，这部分与上箱盖对称，如图3-14所示。

图3-14下箱体边缘确定

     为了确定下箱体和上箱盖的大致尺寸我们需要绘制箱体内腔的最小空间。此时好要考虑减速器润滑情况是用脂润滑还是用油润滑，轴承是利用齿轮旋转时溅起的稀油进行润滑，箱座油池中的润滑油被齿轮飞溅到箱盖的内壁上，沿内壁坡口流到箱座剖分面上的输油沟，再经轴承盖上的导油槽流入轴承。当浸油齿轮的圆周速度小于2m/s时就应该采用润滑脂润滑轴承，为避免可能溅起的润滑油冲掉润滑脂，可以在轴承内侧加装挡油盘。为了防止轴外伸段处箱内润滑油流失以及外部灰沙，异物进入箱内，在轴承透盖和轴之间加装密封件。

   减速器箱体兼作油池，圆周速度u≤12m/s～15m／s的齿轮减速器广泛采用油池润滑，自然冷却。为了减少齿轮运动的阻力和油的温升，浸入油中的齿轮深度以1-2个齿高为宜。速度高的还应该浅些，建议在0.7倍齿高左右，但至少为10mm。速度低的(0.5m/s～0.8m/s)也允许浸入深些，可达到1/6的齿轮半径；更低速时，甚至可到1/3的齿轮半径。润滑圆锥齿轮传动时，齿轮浸入油中的深度应达到轮齿的整个宽度。对于油面有波动的减速器(如船用减速器)，浸入宜深些。在多级减速器中应尽量使各级传动浸入油中深度近予相等。如果发生低速级齿轮浸油太深的情况，则为了降低其深度可以采取下列措施：将高速级齿轮采用惰轮蘸油润滑；或将减速器箱盖和箱座的剖分面做成倾斜的，从而使高速级和低速级传动的浸油深度大致相等圆周速减速器油池的容积平均可按1kW约需0.35L～0.7L润滑油计算(大值用于粘度较高的油)，同时应保持齿轮顶圆距离箱底不低于30mm～50mm左右，以免太浅时激起沉降在箱底的油泥。减速器的工作平衡温度超过90℃时，需采用循环油润滑，或其他冷却措施，如油池润滑加风扇，油池内装冷却盘管等。循环润滑的油量一般不少于0.5L/kW度。

    u>12m/s的齿轮减速器不宜采用油池润滑，因为：1)由齿轮带上的油会被离心力甩出去而送不到啮合处；2)由于搅油会使减速器的温升增加；3)会搅起箱底油泥，从而加速齿轮和轴承的磨损；4)加速润滑油的氧化和降低润滑性能等等。这时，最好采用喷油润滑。润滑油从自备油泵或中心供油站送来，借助管子上的喷嘴将油喷人轮齿啮合区。速度高时，对着啮出区喷油有利于迅速带出热量，降低啮合区温度，提高抗点蚀能力。

    速度u≤20m/s的齿轮传动常在油管上开一排直径为4mm的喷油孔，速度更高时应开多排喷油孔。喷油孔的位置还应注意沿齿轮宽度均匀分布。喷油润滑也常用于速度并不很高而工作条件相当繁重的重型减速器中和需要用大量润滑油进行冷却的减速器中。喷油润滑需要专门的管路装置、油的过滤和冷却装置以及油量调节装置等，所以费用较贵。此外，还应注意，箱座上的排油孔宜开大些，以便热油迅速排出。

    考虑上述因素后，可以对上箱盖和下箱体进行初步设计，如图3-15所示。同时还应考虑轴承端盖的初步设计。（点击进入三维空间）

图3-15箱体设计

3.6.2 零件的详细设计与附件选择

附件大多为标准件，无须设计而只需合理选择即可。完整的减速器装配体如图3-16所示。（点击进入三维空间）

图3-16 完整减速器三维模型