一級圓錐齒輪減速器設(shè)計(jì)開題報(bào)告

本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告題 目 一級圓錐齒輪減速器虛擬裝配及仿真設(shè)計(jì) 學(xué) 號 學(xué)生姓名 所在院(系) 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 2012 年 3月 8 日題 目一級圓錐齒輪減速器虛擬裝配及仿真設(shè)計(jì)一、選題的目的及研究意義一級圓錐齒輪傳動與普通齒輪傳動相比較具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大、承載能力大幾傳動平穩(wěn)和傳動 效率高等優(yōu)點(diǎn)。這些已被我國越來越多機(jī)械工程技術(shù)人員所了解和重視。圓錐齒輪不僅適用于高速、大功 率，而且適用于低速、大轉(zhuǎn)矩的機(jī)械傳動裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳動以及一些特殊的應(yīng)用 中。這些功能對于現(xiàn)代機(jī)械傳動的發(fā)展有著非常重要的意義。因此，圓錐齒輪傳動在起重運(yùn)輸、工程機(jī)械 、冶金礦山、石油化工、建筑機(jī)械、輕工紡織、醫(yī)療器械、儀器儀表、汽車、船舶、兵器和航空航天等工業(yè)部門均獲得了日益廣泛的應(yīng)用。虛擬裝配是實(shí)際裝配過程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)體現(xiàn)，即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過仿真模型在計(jì)算機(jī)上仿真裝配全過程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的的工藝規(guī)劃、加工制造、裝配和調(diào)試。從本質(zhì)上說，虛擬裝配就是要利用計(jì)算機(jī)生產(chǎn)出“虛擬產(chǎn)品”，它和CAD技術(shù)相結(jié)合，可以解決設(shè)計(jì)與裝配對象在設(shè)計(jì)和研究過程中難以實(shí)現(xiàn)的動態(tài)性能。利用這一技術(shù)可以進(jìn)行虛擬零部件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行相應(yīng)的裝配檢驗(yàn)，對產(chǎn)品的零部件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析、評價(jià)，并根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果，修改設(shè)計(jì)，從而在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境中完成產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)過程，大大縮短新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)過程。使設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段能了解到產(chǎn)品的可裝配性，在設(shè)計(jì)階段就能解決裝配中可能存在的問題，提高裝配效率，減少裝配時(shí)間，是降低裝配成本保證產(chǎn)品可裝配性的有效手段。虛擬裝配作為虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的一種單元技術(shù)，在虛擬制造、動態(tài)仿真中發(fā)揮著重要的作用。作為虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)重要一環(huán)的虛擬裝配技術(shù)，越來越受到了人們的廣泛關(guān)注和重視。運(yùn)動仿真設(shè)計(jì)不但可以對整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動模擬，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案是否合理正確而且通過不斷完善，嚴(yán)格保證設(shè)計(jì)界段的質(zhì)量，還會縮短機(jī)器產(chǎn)品的研制周期，其應(yīng)用范圍機(jī)器廣泛，比如：很多復(fù)雜的設(shè)備，由于其工作過程中的狀態(tài)無法具體化，甚至更無法拍攝，例如展現(xiàn)磁場、電場、微觀粒子、電流、光束、氣流等，因此就不能給用戶展示形象直觀的產(chǎn)品運(yùn)行效果，而采用三維抽象模擬，就可以解決此類問題，大大省去了產(chǎn)品解釋的時(shí)間，讓受眾能輕易地理解運(yùn)行狀態(tài)中產(chǎn)品的實(shí)際情況。在三維創(chuàng)新設(shè)計(jì)也起著不可或缺的作用：許多制造企業(yè)由于成立不久，沒有足夠的設(shè)計(jì)力量，或者沒有足夠的人手進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，但是卻又經(jīng)常遇到用戶提出的新產(chǎn)品開發(fā)要求，研制周期短，采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，時(shí)間上根本不允許，而且生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長，成本高。但是，如果利用三維動畫技術(shù)，首先對新產(chǎn)品進(jìn)行功能和結(jié)構(gòu)模擬，也方便進(jìn)行論證和交流改進(jìn)，確認(rèn)設(shè)計(jì)方案后可迅速轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)圖紙，逆推式的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，大大增強(qiáng)了企業(yè)的市場應(yīng)變能力。機(jī)械產(chǎn)品常會出現(xiàn)故障，但往往不是很嚴(yán)重，如果能讓用戶迅速了解產(chǎn)品的工作原理和故障的處理方法，其實(shí)不用廠家出面解決，用戶可以自行處理，這樣，既節(jié)省了用戶解決問題的時(shí)間，又省去了產(chǎn)品制造者的差旅。但是，傳統(tǒng)維修說明書由于是靜態(tài)圖紙或圖形，不專業(yè)的用戶很難正確理解，因此實(shí)際上無論出現(xiàn)什么故障，用戶總是希望廠家前來解決，給雙方造成了很大不便。三維多媒體技術(shù)就可以解決上述問題，通過三維產(chǎn)品模擬，將維修和維護(hù)的方法直觀地演示給用戶，使用戶更容易理解，以便能準(zhǔn)確操作。仿真設(shè)計(jì)還可以進(jìn)行產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)通過全彩色三維造型 直觀的視覺感受 精確的色彩處理，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)真正的人機(jī)交互，不受時(shí)間、空間限制。在初始環(huán)節(jié)全方位接觸虛擬零部件及總成，便于盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，鞏固優(yōu)化良性技術(shù)延伸，避免成品故障的伴生。增加新產(chǎn)品、發(fā)布、推廣的認(rèn)知力度，簡化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)組織。因此，仿真設(shè)計(jì)當(dāng)前已經(jīng)成為機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)等方面研究的一種重要手段和方法，并在交通、國防、航空航天以及教學(xué)領(lǐng)域等都得到了廣泛的應(yīng)用。二、綜述與本課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、研究方法及應(yīng)用領(lǐng)域等齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體 積大、重量大，或者傳動比大而機(jī)械效率過低的問題。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位 ，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪 傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機(jī)械效率 以及使用壽命長的方向發(fā)展。因此，除了不斷改進(jìn)材料品質(zhì)、提高工藝水平外，還在傳動原理和傳動結(jié)構(gòu) 上深入探討和創(chuàng)新，平動齒輪傳動原理的出現(xiàn)就是一例。減速器與電動機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號的產(chǎn)品。目前，超小型的減速器的研究成果尚不明顯。在醫(yī)療、生物工程、機(jī)器人等領(lǐng)域中，微型發(fā)動機(jī)已基本研制成功，美國和荷蘭近期研制的分子發(fā)動機(jī)的尺寸在納米級范圍，如能輔以納米級的減速器，則應(yīng)用前景遠(yuǎn)大。虛擬裝配作為虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的一種單元技術(shù)，在虛擬制造、動態(tài)仿真中發(fā)揮著重要的作用。特別是在當(dāng)今制造業(yè)正處于技術(shù)日新月異、市場需求多變、國際經(jīng)濟(jì)競爭日益激烈的環(huán)境中，企業(yè)需要以最快的速度、最好的質(zhì)量、最低的成本、最優(yōu)的服務(wù)和最清潔的環(huán)境來滿足不同顧客對產(chǎn)品的不同需求及持續(xù)多變、不可預(yù)測的全球化市場競爭。虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)正是適應(yīng)這種形勢，面向21世紀(jì)的產(chǎn)品開發(fā)模式。而作為虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)重要一環(huán)的虛擬裝配技術(shù)，自然也得到了人們的廣泛關(guān)注和重視。國際上對該技術(shù)無論是在應(yīng)用、研究，還是在相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)品化方面均取得了顯著的成果，而國內(nèi)對這方面的研究還剛剛起步。由于加工技術(shù)超前于裝配技術(shù)多年，兩者已經(jīng)形成了很大的反差，裝配工藝已經(jīng)成為現(xiàn)代化生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)前，國外對于裝配研究理論和實(shí)際操作方面出現(xiàn)了一些新的理論和方法：如在有關(guān)一些小的零件盒裝配中出現(xiàn)的特殊情況提出了諸如非抓式操作、變化流理論以及靈巧裝配等新的觀點(diǎn)。另外國外許多知名企業(yè)已在積極的開展虛擬產(chǎn)品開發(fā)、制造技術(shù)的研究。虛擬產(chǎn)品開發(fā)、制造在汽車、飛機(jī)、工程機(jī)械以及武器等產(chǎn)品上的應(yīng)用是咧和成果已陸續(xù)見諸報(bào)端。加利福尼亞的軍火承包商Rockwell International開發(fā)了將現(xiàn)有CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換傳遞到虛擬環(huán)境的軟件，工程技術(shù)人員能看到設(shè)備部件是如何被裝配的，而無需制造物理模型；波音飛機(jī)公司采用虛擬裝配技術(shù)在計(jì)算機(jī)上建立了波音777的最終模型；福特汽車公司已經(jīng)計(jì)劃應(yīng)用虛擬環(huán)境技術(shù)與汽車設(shè)計(jì)與工程。該公司的先進(jìn)車輛技術(shù)組應(yīng)用虛擬制造技術(shù)與裝配仿真和虛擬成形，以提高空氣動力學(xué)、人機(jī)工程學(xué)和表面建模的效果；摩托羅拉自1994年起適用虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)。據(jù)報(bào)道，該技術(shù)節(jié)約了該公司數(shù)百萬美元的培訓(xùn)費(fèi)用。該公司有開始講此項(xiàng)技術(shù)用于工廠技術(shù)人員的在崗培訓(xùn)。三、對本課題將要解決的主要問題及解決問題的思路與方法、擬采用的研究方法（技術(shù)路線）或設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）方案進(jìn)行說明設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1擬定傳動裝置的傳動方案2. 電動機(jī)的選擇3.傳動裝置的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)的選擇4.傳動件及軸的設(shè)計(jì)計(jì)算校核計(jì)算以及軸承、鍵的選擇5.減速器的結(jié)構(gòu)及其它零件的設(shè)計(jì)6.繪制減速器裝配圖、零件圖7.三維建模、虛擬現(xiàn)實(shí)裝配及仿真設(shè)計(jì)8.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，為答辯作準(zhǔn)備設(shè)計(jì)（研究）方案減速器的原理設(shè)計(jì)齒輪的設(shè)計(jì)及校核軸的設(shè)計(jì)及校核軸承的選擇鍵和聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)及校核箱體的設(shè)計(jì)其他零部件的設(shè)計(jì)繪制裝配圖三維建模虛擬仿真編寫說明書四、檢索與本課題有關(guān)參考文獻(xiàn)資料的簡要說明1張展，齒輪減速器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.利電力機(jī)械.2001,23（1）：58-602尹飛鴻，減速器CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J常州工學(xué)院學(xué)報(bào).2011,14（2）：34-373張展，齒輪減速器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.水利電力機(jī)械.19924 濮良貴 紀(jì)名剛, 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） ;高等教育出版社5 吳宗澤 羅圣國, 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊（第三版） ;高等教育出版社6 牛鳴岐 王保民 王振甫, 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊 ;重慶大學(xué)出版社7 楊可楨 程光蘊(yùn) 李仲生, 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第五版） ;高等教育出版社 8 何銘新 錢可強(qiáng) 徐祖茂, 機(jī)械制圖 (第六版) ;高等教育出版社9 王茂元, 機(jī)械制造技術(shù) ;機(jī)械工業(yè)出版社10 孫波, 機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)寶典 ;西安電子科技大學(xué)出版社11 程靜, Pro/Engineer Wildfire三維造型與虛擬裝配入門指導(dǎo) ;國防工業(yè)出版社五、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程安排1、第一階段（第3周）：查閱資料，完成開題報(bào)告。2、第二階段（第4、5周）：研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，熟悉設(shè)計(jì)目的，總體計(jì)算和傳動件參數(shù)計(jì)算，軸與軸系零件的設(shè)計(jì)。3、第三階段（第6、7周）