在CAD环境下进行减速器轴的力学模型分析和强度设计是一项涉及复杂工程计算和专业CAD软件应用的工程技术任务。为了深入理解文中提到的各个知识点，我们首先需要了解减速器轴的基本作用以及在设计过程中如何应用CAD技术。
### 减速器轴的基本作用和设计过程
减速器轴是支撑轴上零件、传递扭矩和转速的关键部件。它们通常根据强度准则来确定最小轴径，然后在此基础上进行结构设计，以确定各轴段的长度和直径。设计过程中涉及到强度的反复验算，若无法满足强度要求，则需要重新调整轴的结构设计。这个过程很复杂，且由于强度设计与结构设计的相互作用，设计效率和质量可能会受到影响。
### CAD技术在设计中的应用
CAD技术允许设计者进行准确的建模和分析，以减少设计过程中的盲目性，并提高产品设计的效率和质量。在减速器轴的设计中，CAD软件通常用于创建零件和组件的精确几何模型，这些模型随后可以用来进行各种力学分析。
### 减速器轴的力学模型及强度设计
#### 2.1 减速器轴的力学特点
减速器轴的结构通常是阶梯状的圆轴，可采取悬臂和简支两种支撑形式。在受力方面，减速器轴会承受扭矩、弯矩、轴向力和剪切力。典型的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器包含三个轴，每个轴都由两个轴承支撑。轴的不同部分受到不同的力的作用，例如，外伸端可能受到弯矩和扭矩的影响，而带有联轴器的轴端则用于传递扭矩。
#### 2.2 减速器轴的力学模型
减速器轴的力学模型包括确定受力点、支撑点和外伸部分等重要参数。为了创建一个统一的力学模型，需要将实际的轴简化为力学结构模型，移除实际支撑约束，代之以支座反力，并基于力系平衡原理，在直角坐标系中建立模型。计算时考虑所有力到轴上任意点的力矩，确定截面上的内力矩，以及如何通过假想截面来分析轴上的力矩。
#### 3 减速器轴的强度计算
减速器轴的强度计算涉及到多个步骤，包括将空间力投影到平面内进行简化，计算各点处的弯矩，合成总弯矩，以及与扭矩合成当量弯矩。根据计算结果，绘制出当量弯矩图，并计算截面上的弯应力。设计者需要检验轴的危险截面，确保其满足强度要求，并在必要时对轴的结构进行调整。
#### 4 减速器轴的结构特征
在设计减速器轴时，结构设计和强度设计是交互进行的。结构设计的目的是确定轴的合理外形和尺寸，保证零件的固定牢靠和定位准确，同时考虑零件的装配、拆卸和调整的便利性。
### 总结
通过本文所述的内容，我们可以看到CAD环境下对减速器轴进行力学模型分析及强度设计的重要性。这些工作涉及了从基本的力学原理到复杂计算的各个层面。设计者需要在考虑了多种力的作用和支撑形式后，通过力学模型来预测和验证减速器轴的性能。同时，借助CAD技术可以优化设计流程，提高设计的准确性和效率。在实际工程应用中，这样的设计方法能确保减速器轴能够承受预期的负载和扭矩，保证整个机械系统的稳定运行。
