基于proe的減速器參數(shù)化設(shè)計(jì)_圖文

1、湖南文理學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文開(kāi)題報(bào)告題目:基于proe的減速器參數(shù)化設(shè)計(jì)系別:機(jī)械工程系專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化班級(jí):0701班學(xué)號(hào):0708071139姓名:胡 自 強(qiáng)指導(dǎo)教師:蔡 曉 莉填表日期:2010 年03 月10 日一、選題的依據(jù)及意義1.選題的依據(jù)(1減速機(jī)是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu),利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器,將電機(jī)(馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù),并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。在目前用于傳遞動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中,減速機(jī)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。幾乎在各式機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中都可以見(jiàn)到它的蹤跡,從交通工具的船舶、汽車、機(jī)車,建筑用的重型機(jī)具,機(jī)械工業(yè)所用的加工機(jī)具及自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備,到日常生活中常見(jiàn)的家電,

2、鐘表等等.其應(yīng)用從大動(dòng)力的傳輸工作,到小負(fù)荷,精確的角度傳輸都可以見(jiàn)到減速機(jī)的應(yīng)用,且在工業(yè)應(yīng)用上,減速機(jī)具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能。(2減速器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)效率低而且容易出錯(cuò),減速器參數(shù)化設(shè)計(jì)是提高設(shè)計(jì)精度及效率的有效途徑。在討論減速器的發(fā)展現(xiàn)狀及參數(shù)化設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展基礎(chǔ)上,制定了減速器參數(shù)化設(shè)計(jì)及仿真的總體方案和技術(shù)路線,運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)等知識(shí)完成減速器齒輪、軸等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)同時(shí),利用PRO/E的參數(shù)化建模功能,建立三維參數(shù)化模型。最后應(yīng)用PRO/E的運(yùn)動(dòng)仿真功能,對(duì)減速器進(jìn)行虛擬的裝配和運(yùn)動(dòng)仿真。應(yīng)用PRO/E的參數(shù)化設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真功能,使得減速器設(shè)計(jì)直觀、快捷、高效。該技術(shù)在機(jī)械工程、化工設(shè)備、汽車

3、制造等很多領(lǐng)域有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值。2.選題的意義(1減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)或齒輪蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件,常用在動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)之間作為減速的傳動(dòng)裝置;在少數(shù)場(chǎng)合下也用作增速的傳動(dòng)裝置,這時(shí)就稱為增速器。減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊、效率較高、傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠、使用維護(hù)簡(jiǎn)單,并可成批生產(chǎn),故在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用很廣。一級(jí)減速器是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用較廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu),可以用于傳遞任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,是一個(gè)很重要的傳動(dòng)零件。運(yùn)用PRO/E軟件,設(shè)計(jì)人員可以在真實(shí)齒輪傳動(dòng)裝置建造前建立整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī),并通過(guò)各種仿真分析對(duì)其進(jìn)行工作性能預(yù)估和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。PRO/E是現(xiàn)今使用

4、率最高的三維設(shè)計(jì)軟件之一,涉及到了CAD、CAE以及CAM等領(lǐng)域。CAE軟件的應(yīng)用是工業(yè)設(shè)計(jì)中用來(lái)提升設(shè)計(jì)水平,降低成本的關(guān)鍵技術(shù),躋身于CAE軟件前列的Pro/mechanica允許工程師在創(chuàng)建實(shí)物物理模型之前,測(cè)試和優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)、動(dòng)力、熱以及耐久性,沖擊等方面的性能。(2由于減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,包含的零部件很多,并且在減速器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中,原有的幾何模型是設(shè)計(jì)者利用固定的尺寸值得到的,零件的結(jié)構(gòu)形狀不能靈活的改變,一旦零件尺寸發(fā)生變化,必須重新繪制其對(duì)應(yīng)的幾何模型,以至于工程師們不得不花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行幾乎相同的公式計(jì)算,這樣在減速器的相似性設(shè)計(jì)上消耗了大量的人力物力。參數(shù)化設(shè)計(jì)的理念可以很方

5、便地解決這一難題。利用參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以十分容易地修改圖形,并能將以往某些產(chǎn)品設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)繼承下來(lái)。設(shè)計(jì)者可以把時(shí)間、經(jīng)驗(yàn)集中于更具有創(chuàng)造性的概念和整體設(shè)計(jì)中去,這樣就可以避免手工制造的繁瑣,提高了造型設(shè)計(jì)的精度和設(shè)計(jì)的效率。參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)快速產(chǎn)品設(shè)計(jì)的常用有效手段,主要用于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度比較高的定型產(chǎn)品。減速器的設(shè)計(jì),重復(fù)性勞動(dòng)很多,但其外形尺寸和結(jié)構(gòu)形式則其本一致,不會(huì)有太大的變化,便于進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)(含文獻(xiàn)綜述1.國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主,但普遍存在著功率與重量比小,或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn)題。

6、另外,材料品質(zhì)和工藝水平上還有很多弱點(diǎn),特別是大型的減速器問(wèn)題更突出,使用壽命不長(zhǎng)。改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)陸續(xù)引進(jìn)先進(jìn)加工裝備,通過(guò)引進(jìn)、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和科研攻關(guān),開(kāi)始掌握了各種高速和低速重載齒輪裝置的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。材料和熱處理質(zhì)量級(jí)齒輪加工精度都有較大提高,通用圓柱齒輪的制造精度可以從JB179-60的89級(jí)提高到GB10095-88的6級(jí),高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在45級(jí)。目前我國(guó)已可設(shè)計(jì)制造2800kW的水泥磨減速器、1700mm軋鋼機(jī)各種齒輪減速器。各種棒、線材軋機(jī)用減速器已全部采用硬齒面。我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的高速齒輪裝置的功率已達(dá)44000kW,齒輪圓周速度達(dá)168m/s。80年代末至9

7、0年代初,我國(guó)相繼制訂了近100各齒輪和蝸桿減速器的標(biāo)準(zhǔn),研制了許多新型減速器,大體上實(shí)現(xiàn)了通用減速器的更新?lián)Q代。許多產(chǎn)品達(dá)到了80年代的國(guó)際水平。部分減速器采用硬齒面厚,體積和重量明顯減小,承載能力、使用壽命、傳動(dòng)效率和可靠性有了大幅度提高,對(duì)節(jié)能和提高主機(jī)的總體水平起到明顯的作用,為發(fā)展我國(guó)的機(jī)械產(chǎn)品作出了貢獻(xiàn)。進(jìn)入90年代中后期,國(guó)外又陸續(xù)推出了更新?lián)Q代的減速器,不但更突出了模塊化設(shè)計(jì)的杰特點(diǎn),而且,在承載能力、總體水平,外觀質(zhì)量方面又有明顯提高。面對(duì)這方面差距,我國(guó)的對(duì)策是:(1有條件的企業(yè)應(yīng)該瞄準(zhǔn)國(guó)際最先進(jìn)的水平,盡快研究開(kāi)發(fā)面向21世紀(jì)的新產(chǎn)品。要研究出更好的模塊化設(shè)計(jì)方法,以期形

8、成較大的批量,求得規(guī)模效益。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有的企業(yè)已經(jīng)先走了一步,開(kāi)發(fā)出這類產(chǎn)品。(2研究、開(kāi)發(fā)、推廣成本較低而承載能力又能接近硬齒面的中硬齒面滾齒的新齒形和新結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)多年來(lái)使用行之有效的雙圓弧齒輪、三環(huán)減速器和已成功應(yīng)用的點(diǎn)線捏合齒輪等技術(shù)、應(yīng)不斷完善,大力推廣。(3加快漸開(kāi)線行星齒輪減速器的更新?lián)Q代,擴(kuò)大其市場(chǎng)占有率。(4產(chǎn)品的發(fā)展應(yīng)著重提高內(nèi)在質(zhì)量,嚴(yán)格控制材料熱處理、幾何加工精度和裝配實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量和穩(wěn)定性,以提高產(chǎn)品的可靠性和無(wú)重大故障的工作壽命。企業(yè)應(yīng)制訂高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。(5改進(jìn)外觀設(shè)計(jì)幾何涂漆質(zhì)量、杜絕滲漏油現(xiàn)象。(6提高配套件如:潤(rùn)滑冷卻裝置、風(fēng)扇、逆止器、油泵、制動(dòng)

9、器等的質(zhì)量。2.國(guó)外研究現(xiàn)狀20世紀(jì)70-80年代,世界上減速器技術(shù)有了很大的發(fā)展,且與新技術(shù)革命的發(fā)展緊密結(jié)合。通用減速器的發(fā)展趨勢(shì)如下:高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒,承載能力提高4倍以上,體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。積木式組合設(shè)計(jì)?；緟?shù)采用優(yōu)先數(shù),尺寸規(guī)格整齊,零件通用性和互換性強(qiáng),系列容易擴(kuò)充和花樣翻新,利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。型式多樣化,變型設(shè)計(jì)多。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式,增添了空心軸懸掛式、浮動(dòng)支承底座、電動(dòng)機(jī)與減速器一體式聯(lián)接,多方位安裝面等不同型式,擴(kuò)大使用范圍。促使減速器水平提高的主要因素有:理論知識(shí)的日趨完善,更接近實(shí)際(如齒輪

10、強(qiáng)度計(jì)算方法、修形技術(shù)、變形計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、齒根圓滑過(guò)渡、新結(jié)構(gòu)等。采用好的材料,普遍采用各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件,材料和熱處理質(zhì)量控制水平提高。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理。加工精度提高到ISO5-6級(jí)。軸承質(zhì)量和壽命提高。潤(rùn)滑油質(zhì)量提高。20世紀(jì)70年代末以來(lái),世界減速器技術(shù)有了和打發(fā)展。產(chǎn)品發(fā)展的總趨勢(shì)是小型化、高速化、低噪聲和高可靠性;技術(shù)發(fā)展中最引人注目的是硬齒面技術(shù)、功率分支技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。到80年代,國(guó)外硬齒面技術(shù)已日趨成熟。采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件、滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪,精度不低于ISO1328-1975的6級(jí),綜合承載能力為中硬齒面調(diào)質(zhì)齒輪的34倍,為軟齒面齒輪的45倍。一個(gè)中等規(guī)格的硬

11、齒面減速器的重量?jī)H為中硬齒面減速器的1/3左右,且噪聲低、效率高、可靠性高。3.減速器的發(fā)展趨勢(shì)減速機(jī)技術(shù)如雨后春筍般的成長(zhǎng),一步一步從生根發(fā)芽長(zhǎng)成現(xiàn)在的參天古竹,證實(shí)了一個(gè)減速機(jī)技術(shù)是接受過(guò)時(shí)間的考驗(yàn)。已經(jīng)成熟的一項(xiàng)高深的技術(shù)。作為大家,現(xiàn)在最要的,就是盡快掌握這門技術(shù),并且發(fā)展它,改進(jìn)它。這樣才是一個(gè)良性循環(huán),對(duì)于減速機(jī)技術(shù)來(lái)說(shuō),它的歷史悠久,但是大家在回顧歷史的同時(shí),也要面向未來(lái),大力最求進(jìn)步。減速機(jī)的發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)有幾十年的光景了。在發(fā)明當(dāng)初,減速機(jī)的使用還不像現(xiàn)在這么普及大家對(duì)一個(gè)新生事物還是從心底里就排斥的,這和當(dāng)初火車和汽車的發(fā)明是一樣的。當(dāng)初盡管發(fā)明了火車,但是大家還是更樂(lè)意用

12、其他較為傳統(tǒng)的交通工具來(lái)出行。一個(gè)新生事物融入到這個(gè)社會(huì)當(dāng)中是需要一段時(shí)間的考驗(yàn)的。有很多發(fā)明就是沒(méi)有經(jīng)過(guò)這個(gè)考驗(yàn)期,就消亡了,不過(guò)換句話說(shuō),真正有用的,好用的發(fā)明,也許會(huì)短時(shí)間內(nèi)消亡,但不會(huì)經(jīng)常消亡,正所謂是金子總會(huì)發(fā)光,是發(fā)明也總有用武之地,這話沒(méi)錯(cuò)。減速機(jī)在最近幾十年的發(fā)展很快,雖然開(kāi)始并沒(méi)有的得到所有人的認(rèn)可,但是它的作用從當(dāng)時(shí)來(lái)看就是不可以低估的。事實(shí)也確實(shí)如此,減速機(jī)技術(shù)如雨后春筍般的成長(zhǎng),一步一步從生根發(fā)芽長(zhǎng)成現(xiàn)在的參天古竹,證實(shí)了一個(gè)減速機(jī)技術(shù)是接受過(guò)時(shí)間的考驗(yàn)。已經(jīng)成熟的一項(xiàng)高深的技術(shù)。作為大家,現(xiàn)在最重要的,就是盡快掌握這門技術(shù),并且發(fā)展它,改進(jìn)它。這樣才是一個(gè)良性循環(huán),對(duì)

13、于減速機(jī)技術(shù)來(lái)說(shuō),它的歷史悠久,但是大家在回顧歷史的同時(shí),也要面向未來(lái),大力最求進(jìn)步。Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 三、本課題研究?jī)?nèi)容 本課題主要完成基于PRO/E三維造型技術(shù)進(jìn)行一級(jí)減速器參數(shù)化設(shè)計(jì)及仿 真。通過(guò)引入基于PRO/E特征的參數(shù)化造型思想，建立減速器典型的零部件模板 庫(kù)，模型設(shè)計(jì)計(jì)算完成后，通過(guò)參數(shù)化驅(qū)動(dòng)從而得到所需的減速器模型，并進(jìn)行 動(dòng)態(tài)模擬仿真的應(yīng)用研究。 其研究?jī)?nèi)容如下： 1、減速器傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)：確定傳動(dòng)方案，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)，合理地 分配傳動(dòng)比及計(jì)算傳

14、動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，為設(shè)計(jì)計(jì)算各級(jí)傳動(dòng)比做準(zhǔn)備。 2、基于 POE齒輪的設(shè)計(jì)：通過(guò)對(duì)齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確 R/ 定齒輪的基本形狀、齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)，并利用 POE R/ 畫出齒輪 的三維結(jié)構(gòu)圖 3、基于 POE軸的設(shè)計(jì)：軸的主要功能就是支持傳動(dòng)零件并傳遞運(yùn)動(dòng)和 R/ 動(dòng)力， 其設(shè)計(jì)的好壞對(duì)整個(gè)軸系及減速箱都有影響。主要是確定軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與 工作能力校核兩個(gè)方面，最后運(yùn)用 POE R/ 畫出軸的三維設(shè)計(jì)圖。 4、基于 POE減速器箱體及附件的設(shè)計(jì)：減速器箱體及附件的設(shè)計(jì)是非 R/ 常的復(fù)雜的， 它們可以通過(guò)查表或者設(shè)計(jì)需要確定其形狀大小，利用 POE R/ 建模 及

15、草圖等畫出它們的零件圖。 5、減速器箱體的制造工藝：箱體零件多為鑄造件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不 均勻，加工困難大等特點(diǎn)，因此在加工過(guò)程中要保證孔徑精度、孔與孔的位置精 度、孔和平面的位置精度、主平面的精度以及表面粗糙度等，以滿足工藝要求。 6、利用 POE R/ 裝配整個(gè)減速器：將前面畫的多個(gè)零件圖通過(guò) U 的裝配功 G 能，使它們組成一個(gè)完整減速器。 四、本課題研究方法 本課題使用的研究方法是參數(shù)化設(shè)計(jì)和 PRO/E 仿真技術(shù)。參數(shù)化設(shè)計(jì)也叫 尺寸驅(qū)動(dòng)，是 CAD 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中提出的課題，它不僅可使 CAD 系統(tǒng)具有 交互式繪圖功能， 還具有自動(dòng)繪圖的功能。所謂參數(shù)化設(shè)計(jì)即是在設(shè)計(jì)中產(chǎn)品的

16、結(jié)構(gòu)形式是確定的， 它需要根據(jù)某些具體的條件和具體的參數(shù)來(lái)決定產(chǎn)品某一結(jié) 構(gòu)形式下的結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而設(shè)計(jì)出不同規(guī)格的產(chǎn)品。最后應(yīng)用 PRO/E 的運(yùn)動(dòng)仿 真功能，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬的裝配和運(yùn)動(dòng)仿真。運(yùn)用 PRO/E 軟件，設(shè)計(jì)人員可以 在產(chǎn)品制造生產(chǎn)前建立整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)， 并通過(guò)各種仿真分析對(duì)其進(jìn)行 工作性能預(yù)估和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。 一般地，進(jìn)行減速器的造型設(shè)計(jì)與加工可以參考以下步驟： Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 必要的設(shè)計(jì)計(jì)算 減 繪 齒輪零件造型設(shè)計(jì) 裝 配 體 軸系零件造型設(shè)

17、計(jì) 型 設(shè) 計(jì) 箱體零件造型設(shè)計(jì) 圖 程 圖 附件零件造型設(shè)計(jì) 程 工 工 工 面 加 造 平 面 體 平 配 蓋 裝 箱 制 上 箱 速 五、研究目標(biāo)、主要特色（創(chuàng)新）及工作進(jìn)度 研究目標(biāo) 1、對(duì)減速器關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)與校核，針對(duì)分析結(jié)果對(duì)其性能做出合理 的選擇。 2、對(duì)相嚙合的齒輪和齒輪軸作接觸性分析，研究減速器存在的問(wèn)題及解 決辦法。 3、基于 POE R/ 強(qiáng)大的模塊化與三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，畫出減速器的裝配圖。 主要特色 第一，用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖其可靠性要大大增強(qiáng)，因?yàn)榭梢跃C合考慮 各種影響因素的重要性，權(quán)衡利弊后做出最優(yōu)選擇，給出最優(yōu)方案，從而可以有 效避免減速器在使用過(guò)程中手工設(shè)計(jì)

18、考慮不全面。 第二，當(dāng)減速器設(shè)計(jì)規(guī)范化、參數(shù)化后，由于在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮到其操作 上的簡(jiǎn)便性， 可以大大減少了設(shè)計(jì)人員工作量。只要給出設(shè)計(jì)意圖便可以自動(dòng)進(jìn) 行分析計(jì)算、選型、裝配直至最后給出圖紙，這就大大提高了設(shè)計(jì)效率，縮短了 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，可以實(shí)實(shí)在在的為企業(yè)創(chuàng)造效益，產(chǎn)品 也可以得到迅速推廣。 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 第三，通過(guò)利用 Po 技術(shù)設(shè)計(jì)出的減速器，可以推動(dòng)機(jī)械行業(yè)的科技化進(jìn) re 程，為以后越來(lái)越多的機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)用參數(shù)化研究作了大膽的嘗試。 工作進(jìn)度 基于 POE R/ 的減速箱體設(shè)計(jì)與制造 1 0月 2 0日1 資料翻閱、查找，資料的準(zhǔn)備。 0 月2日 5 1 0月 2 5日1 完成開(kāi)題報(bào)告。 0 月3日 1 1月1 1 日1 月 整理各方面與之相關(guān)的資料， 1 對(duì)一級(jí)減速器的方案構(gòu)思、 7 日 設(shè)計(jì)，各組成部分結(jié)構(gòu)的分析，確定研究方案，制定研 究方法與步驟。 1月8 1 日1 月 在上一步的研究方案確定后，按照研究方法及步驟，一 2 6 日 步一步進(jìn)入深入的研究與計(jì)算，完成變速器主要參數(shù)的 選擇與主要零件的設(shè)計(jì)、 齒輪強(qiáng)度和軸的校核等。 1月6 2 日1 月 繪制裝配圖，完成一級(jí)減