圓錐-圓柱齒輪減速器三維裝配體建模

基于solidworks的柱齒輪減速器三維裝配體建模基于Solidworks的圓錐-圓柱齒輪減速器三維裝配體建模摘要隨著信息時(shí)代的到來，傳統(tǒng)制造業(yè)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)緊密結(jié)合，越來越多的現(xiàn)代企業(yè)使用三維設(shè)計(jì)軟件從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)工作。為適應(yīng)21世紀(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，順應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)信息化的潮流，作為機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生有必要加強(qiáng)三維設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，熟練使用三維設(shè)計(jì)軟件。本題目研究的目的是在完成兩級(jí)圓錐-圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)和二維裝配草圖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上利用solidworks三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)兩級(jí)圓錐一圓柱齒輪減速器中的所有零部件進(jìn)行三維造型，并進(jìn)行三維裝配體建模，為機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的改革積累經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)減速器；solidworks；三維模型以及運(yùn)動(dòng)仿真目錄第1章 前言和緒論前言選題的意義創(chuàng)新設(shè)計(jì)在國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及趨勢第2章減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課題的目的減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減速器結(jié)構(gòu)方案第3章基于Solidworks的主要零部件三維造型Solidworks三維設(shè)計(jì)軟件簡介主要零件三維造型齒輪類零件的三維造型3.3三維模型的裝配1.高速軸裝配結(jié)論謝辭參考文獻(xiàn)第1章前言和緒論前言本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是設(shè)計(jì)減速器并應(yīng)用solidworks創(chuàng)建三維模型以及運(yùn)動(dòng)仿真。減速器作為一種重要的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備，是一種在原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間用來降低轉(zhuǎn)速的獨(dú)立傳動(dòng)裝置，在機(jī)械設(shè)備中占有較大的比例。作為比較復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品，減速器種類較多，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，因此此次設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路的基礎(chǔ)上引入創(chuàng)新的思維和概念，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率、低成本、易維護(hù)等目的，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。此次設(shè)計(jì)主要包括五大部分：首先是課題的選定及前期的各種準(zhǔn)備工作，包括搜集資料、參考書目、軟件的學(xué)習(xí)等等；然后是機(jī)械及機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，如高速軸、低速軸的結(jié)構(gòu)及其所用零部件的主要參數(shù)的確定；接下來是箱體以及各零部件的三維實(shí)體模型的建造，如箱座、箱蓋、螺栓、齒輪、各個(gè)軸，其中齒輪三維實(shí)體模型的建造是重點(diǎn)；第四部分是機(jī)械設(shè)備的總裝以及運(yùn)動(dòng)仿真，先進(jìn)行的是各個(gè)主要機(jī)構(gòu)的裝配，如高速軸、低速軸等，然后進(jìn)行機(jī)械的總裝，這一切完成之后進(jìn)行機(jī)械的運(yùn)動(dòng)仿真；最后是設(shè)計(jì)過程的整理以進(jìn)行論文的編寫。選題的意義作為比較復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)品，減速器種類比較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中應(yīng)用最廣泛的是展開式圓柱齒輪減速器。它是由傳動(dòng)零件〔齒輪）、軸、軸承、箱體及其附件組成。改革開放以來,我國引進(jìn)了一批先進(jìn)的加工裝備。通過不斷引進(jìn)、消化和吸收國外先進(jìn)技術(shù)以及科研攻關(guān)，開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)量及齒輪加工精度都有較大的提高，通用圓柱齒輪的制造精度可從JB179—60的8~9級(jí)提高到GB10o95—8的6級(jí)，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在4~5級(jí)。部分減速器采用硬齒面后，體積和重量明顯減小，承載能力、使用壽命、傳動(dòng)效率有了大幅度的提高，對(duì)節(jié)能和提高主機(jī)的總體水平起到明顯的作用。從1988年以來，我國相繼制定了50~60種齒輪和桿減速器的標(biāo)準(zhǔn)，研制了許多新型減速器，這些產(chǎn)品大多數(shù)達(dá)到20世紀(jì)80年代的國際水平。目前，我國可設(shè)計(jì)制造280Kw的水泥磨減速器、1700mm加軋鋼機(jī)的各種齒輪減速器?各種棒材、線材軋機(jī)用減速器可全部采用硬齒面。當(dāng)今世界各國減速器及齒輪技術(shù)發(fā)展總趨勢是向六高、二低、二化方面發(fā)展。六高即高承載能力、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高傳動(dòng)效率;二低即低噪聲、低成本;二化即標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化。個(gè)國家的工業(yè)水平，因減速器和齒輪的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上標(biāo)志著此，開拓和發(fā)展減速器和齒輪技術(shù)在我國有廣闊的前景設(shè)計(jì)。因此此次設(shè)計(jì)就顯得意義深遠(yuǎn)。個(gè)國家的工業(yè)水平，因創(chuàng)新設(shè)計(jì)在國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及趨勢作為此次設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想，創(chuàng)新設(shè)計(jì)對(duì)于當(dāng)今世界的發(fā)展有著及其重要的作用和影響。它是由美籍經(jīng)濟(jì)學(xué)家熊彼特在《經(jīng)濟(jì)發(fā)展理論》一書中首次提出的，為科技與經(jīng)濟(jì)結(jié)合提供了比較系統(tǒng)的理論、觀點(diǎn)、思路、途徑和方法。創(chuàng)新是人類文明進(jìn)步的原動(dòng)力?；仡櫲祟悮v史發(fā)展，可以看到創(chuàng)新在人類進(jìn)步中發(fā)揮了極其重要的作用。它不但對(duì)人類科學(xué)世界觀的形成和發(fā)展產(chǎn)生了重大而深遠(yuǎn)的影響，而且使科學(xué)成為一種推動(dòng)社會(huì)發(fā)展與變革的有力杠桿，極大地促進(jìn)了人類文明的發(fā)展過程。本設(shè)計(jì)中運(yùn)用最多的是其中的TRIZ(TheoryofInventiveProblemSolving)理論。TRIZ是俄文“發(fā)明問題解決理論”的縮寫，其英文翻譯為“TheoryofInventiveProblemSolving(TIPS)”。TRIZ的創(chuàng)立者G.S.Ahshuller從開始就堅(jiān)信發(fā)明問題的基本原理是客觀存在的。任何領(lǐng)域的產(chǎn)品改進(jìn)、技術(shù)的變革、創(chuàng)新和生物系統(tǒng)一樣，都存在產(chǎn)生、生長、成熟、衰老、滅亡的過程，是有規(guī)律可循的。人們?nèi)绻莆樟诉@些規(guī)律，就可以能動(dòng)地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并能預(yù)測產(chǎn)品的未來發(fā)展趨勢。TRIZ的產(chǎn)生可追溯到第二次世界大戰(zhàn)剛剛結(jié)束的1946年。在原蘇聯(lián)，以G.S.Ahshuller為首的研究人員開始了有關(guān)TRIZ理論和實(shí)踐的研究。其主要目的是研究人類進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造、解決技術(shù)問題過程中所遵循的科學(xué)原理和法則。為此，由原蘇聯(lián)的大學(xué)、研究所和企業(yè)所組成的數(shù)百人的研究組織近50年來查閱并研究了世界各國近250萬件發(fā)明專利，從中總結(jié)出了TRIZ的基本原理。在東西方冷戰(zhàn)時(shí)代，TRIZ的研究一直被作為原蘇聯(lián)的國家機(jī)密，西方國家知之甚少。蘇聯(lián)解體后，大批TRIZ研究者移居美國等西方國家，TRIZ的研究與實(shí)踐得以迅速普及和發(fā)展。當(dāng)今世界，創(chuàng)新能力的大小已經(jīng)成為決定一個(gè)國家綜合實(shí)力強(qiáng)弱的重要因素。在國際競爭中已越來越明顯地表現(xiàn)為科技和人才的競爭，特別是科技創(chuàng)新能力和創(chuàng)新人才的競爭。為了適應(yīng)世界經(jīng)濟(jì)的激烈競爭和科技的迅速發(fā)展，世界各國都在調(diào)整經(jīng)濟(jì)政策、科技政策和發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)科技創(chuàng)新、機(jī)械創(chuàng)新給予高度的重視。在創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面，隨著科技和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用已越來越廣闊。創(chuàng)新也由原來的仿生法、智爆法、聯(lián)想法、形象思維法和陣列法等基于認(rèn)知的方法(CognitiveApproach)過渡向基于系統(tǒng)的方法(SystemApproach)方向發(fā)展，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)程和設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行建模、模擬人類的認(rèn)知思維模式，極大地推進(jìn)了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，并且利用系統(tǒng)論和信息論的研究成果，創(chuàng)新設(shè)計(jì)開始向智能化發(fā)展。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是指充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新力，利用人類己有的相關(guān)科學(xué)技術(shù)成果，進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思，設(shè)計(jì)出具有新穎性，創(chuàng)造性及實(shí)用性的機(jī)構(gòu)或機(jī)械產(chǎn)品的一種實(shí)踐活動(dòng)。它包含了兩個(gè)部分：一是改進(jìn)完善生產(chǎn)或生活中現(xiàn)有機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、適用性，二是創(chuàng)造設(shè)計(jì)出新機(jī)器、新產(chǎn)品，以滿足新的生產(chǎn)或生活的需要。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是相對(duì)常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)而言的，它特別強(qiáng)調(diào)人在設(shè)計(jì)過程中，特別是在總體方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段中的主導(dǎo)性及創(chuàng)造性作用。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維規(guī)律：一是最短路徑原則。設(shè)計(jì)者得到產(chǎn)品的功能要求后，往往首先檢索出最佳設(shè)計(jì)實(shí)例，這樣可以最迅速接近目標(biāo)，然后運(yùn)用價(jià)值工程方法，找出價(jià)值較低的極少數(shù)組件作為研究對(duì)象，再分析所得對(duì)象存在的矛盾，嘗試作最小變動(dòng)以解決矛盾，如矛盾沒有解決則擬作更大變動(dòng)或擴(kuò)大研究對(duì)象范圍，最后得出最優(yōu)結(jié)果。通過這樣途徑所消耗的能量最少，體現(xiàn)了最短路徑原則。二是相似性聯(lián)想。湯川秀樹的定同理論認(rèn)為，聯(lián)想能力就是找出事物彼此相似性的創(chuàng)造力，相似性是指事物間的內(nèi)在聯(lián)系。機(jī)械設(shè)計(jì)過程是從功能要求到作用原理，再到物理結(jié)構(gòu)的映射過程［1］。在CBR系統(tǒng)中，功能要求、作用原理與物理結(jié)構(gòu)可作為實(shí)例索引，因此可統(tǒng)稱它們?yōu)樗饕?xiàng)目。同一索引的不同類索引項(xiàng)目之間的聯(lián)想可稱為縱向聯(lián)想，而不同索引的同類索引的聯(lián)想可稱為橫向聯(lián)想。判斷聯(lián)想是否合理的依據(jù)是相似性，相似性由已有產(chǎn)品實(shí)例確定。比如，“超聲波研磨機(jī)產(chǎn)品實(shí)例”使“超聲波振動(dòng)”作用原理與“研磨”功能要求縱向地產(chǎn)生了內(nèi)在聯(lián)系；又如，多種產(chǎn)品實(shí)例可滿足同一功能要求，那么它們用于實(shí)現(xiàn)該功能的作用原理及物理結(jié)構(gòu)具有相似性。功能要求是聯(lián)想的起點(diǎn)，經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)師通常記憶有大量的設(shè)計(jì)實(shí)例，因而掌握縱向及橫向相似性，所以能迅速地進(jìn)行橫向及縱向的聯(lián)想，能觸類旁通，得出具有相似作用原理及物理結(jié)構(gòu)的實(shí)例（簡稱相似實(shí)例）并進(jìn)行組合優(yōu)化，最后得到最優(yōu)解。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目標(biāo)是：由所需求的機(jī)械功能出發(fā)，改進(jìn)、完善現(xiàn)有機(jī)械或創(chuàng)造發(fā)明新機(jī)械以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，并使其具有良好的工作品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)性。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一門有待開發(fā)的新的設(shè)計(jì)技術(shù)和方法。由于技術(shù)專家們采用的工具和建立的結(jié)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力學(xué)模型不同，逐漸形成了各具特色的理論體系與方法，因此提出的設(shè)計(jì)過程也不盡相同，但是其實(shí)質(zhì)是統(tǒng)一的。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的特點(diǎn)有：（1） 渉及多種學(xué)科，如機(jī)械、液壓、電力、氣動(dòng)、電子、電磁及控制等多種科技的交叉與融合；（2） 設(shè)計(jì)過程中相當(dāng)部分工作是非數(shù)據(jù)性、非計(jì)算性的，必須要依靠在知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)積累基礎(chǔ)上思考、推理、判斷，以及和發(fā)散性思維相結(jié)合的方法；（3） 應(yīng)盡可能在較多方案中進(jìn)行方案優(yōu)選；（4） 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是多次反復(fù),多次篩選的過程,每一個(gè)設(shè)計(jì)階段都有其特定的內(nèi)容與方法。設(shè)計(jì)的步驟減速器創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程一般分為四個(gè)階段：1）確定（選定或發(fā)明）機(jī)械的基本原理。它可能涉及機(jī)械學(xué)對(duì)象的不同層次、不同類型的機(jī)構(gòu)組合、或不同學(xué)科知識(shí)技術(shù)的問題。（2）各零部件的結(jié)構(gòu)類型綜合及優(yōu)選。優(yōu)選的結(jié)構(gòu)類型對(duì)機(jī)械整體性能和經(jīng)濟(jì)性具有重大影響，它多伴隨機(jī)械的發(fā)明。（3）各主要零部件的幾何尺寸綜合及其參數(shù)優(yōu)選。其難點(diǎn)在于求得非先行方程組的完全解（或多解），為優(yōu)選方案提供較大的空間。使該問題有了突破性進(jìn)展。（4）對(duì)設(shè)計(jì)好的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維實(shí)體的模型建造，建好之后進(jìn)行裝配，總裝之后進(jìn)行三維實(shí)體模型的運(yùn)動(dòng)仿真。本次設(shè)計(jì)的具體步驟是：各階段時(shí)間安排及應(yīng)完成的工作：第1?2周：參觀工廠及實(shí)驗(yàn)室，資料搜集，熟悉課題。第3?4周：學(xué)習(xí)有關(guān)的基本知識(shí)，確定設(shè)計(jì)方案，動(dòng)手完成減速器創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。第5?6周：完成零件測繪，完成零件的三維造型第7?9周：分析零件的結(jié)構(gòu)，給出創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。第10?12周：完成減速器運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案的三維裝配體建模及實(shí)驗(yàn)室實(shí)物模擬第13?14周：撰寫畢業(yè)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答。設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)在充分了解產(chǎn)品計(jì)劃和總體方案所考慮的設(shè)計(jì)意圖和全部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步創(chuàng)造的過程，必要時(shí)可能需要修改甚至推翻前階段的結(jié)論。應(yīng)當(dāng)注意到問題是：首先在總體方案設(shè)計(jì)過程中要考慮到方案的可行性要求，機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中要在各可選方案中仔細(xì)比較，確定最終所選的機(jī)構(gòu)方案。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算過程中應(yīng)該根據(jù)題目的要求進(jìn)行認(rèn)真的校核計(jì)算，以達(dá)到題目要求。主要應(yīng)當(dāng)仔細(xì)學(xué)習(xí)三維設(shè)計(jì)軟件(Solidworks)，集中精力做好三維制圖，包括零件和裝配體的三維圖。第2章減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課題的目的此次設(shè)計(jì)的追星齒輪減速器的基本結(jié)構(gòu)由傳動(dòng)零件(齒輪)、軸和軸承、箱體、潤滑和密封裝置以及減速器附件等組成。設(shè)計(jì)的目的主要有三個(gè)方面：加深學(xué)生對(duì)減速器工作原理的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步了解結(jié)構(gòu)組成及其運(yùn)動(dòng)特性；訓(xùn)練學(xué)生的工程實(shí)踐動(dòng)手能力；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及綜合設(shè)計(jì)能力。減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.1減速器結(jié)構(gòu)方案\//5—11本題目研究的目的是在完成兩級(jí)圓錐-圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)和二維裝配草圖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上利用solidworks三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)兩級(jí)圓錐一圓