开题报告-圆锥圆柱齿轮减速器设计及运动仿真.doc

毕业设计（论文）开题报告题 目：圆锥圆柱齿轮 减速器设计及运动仿真 学 院： 航空制造工程学院 专业名称： 机械设计制造及其自动化 班级学号： 学生姓名： 指导教师： 二O一五 年 一 月一选题的依据及意义减速器是原动机与工作机之间最重要的一种独立的减速机械传动装置，能降低原动机转速或增大扭矩，是一种被广泛应用在工矿企业及运输、建筑等部门中的机械部件。其设计过程几乎涉及机械设计的各个方面，随着科学技术和国民经济的发展，对减速器的需求越来越大，且对综合质量提出了更高的要求。减速器的种类很多，按照传动形式可以分为齿轮减速器、蜗杆减速器、行星减速器等，以及它们互相组合的减速器。大多数的减速器的设计和生产已经标准化，有系列产品，使用时只要结合传递的功率、转速、工作环境和机械的总体设计要求，从相应的产品目录或者有设计手册中选取，当选到不合适的产品时，才自行设计制造。常用的减速器目前已经标准化，使用者可根据具体的工作条件进行选择。减速器的类型很多。减速器按传动原理不同，可分为普通减速器和行星减速器两大类。全部为定轴轮系传动的称普通减速器，主要是行星轮系传动的称为行星减速器。按齿轮传动的类型不同，减速器可分为圆柱齿轮减速器、锥齿轮减速器、蜗杆减速器，圆锥-圆柱齿轮减速器，蜗杆-圆柱齿轮减速器等按传动的级数不同可分为单级、双级及多级减速器。圆锥圆柱齿轮减速器主要由锥齿轮、圆柱齿轮、联轴器、齿轮轴、轴承、箱体等组成 它的主要优点是承载能力高、寿命长、体积小、效率高、质量轻、按装方便外型美观、传动平稳、噪声小等，主要应用于输入轴与输出轴呈垂直方向布置的传动装置。设计一个好的减速器，不仅要考虑到它的的精度、强度，更要考虑到它的经济性。本课题设计研究的意义在于运用所学专业知识，完成圆锥圆柱齿轮减速器的三维设计与运动仿真 ，建立三维装配模型和零件模型图，绘制二维装配图和零件图，编制设计说明书。通过毕业设计，掌握机械设计原理、方法和技术，掌握三维造型技术、计算机绘图技术、运动仿真以及相关的设计与制造工艺等方面的知识，提高使用先进设计手段独立完成机械装置设计的能力。2 国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）1 国内齿轮减速器研究现状由齿轮，轴，轴承及箱体组成的齿轮减速器，在我国甚至世界各地中应用广泛。国内减速器大部分为齿轮传动，蜗杆传动；存在很多的不足，传动效率低等；大型减速器上的弱点主要表现在材料品质，工艺水平上。国内大型减速器大部分的来源是进口；国内由于在工艺，材料，理论上，没有突破，所以在大型减速器上根本不能满足高传递功率，小体积，轻重量这些要求。 我国的低速重载齿轮技术，特别是硬齿面齿轮技术也经历了测绘仿制等阶段，慢慢发展了起来。除了慢慢渗透制造技术外，在20 世纪80 年代末至90 年代初推广硬齿面技术过程中，我们还作了解决“断轴”、“选用”等一系列有意义的工作。在90年代出现的三环齿轮减速器有着大传动比，传递载荷能力也大。接着出现的内平行齿轮减速器除包含了三环齿轮减速器的优点外，还具有输入输出轴同轴的优点，是国内最先进的减速器。2 国外齿轮减速器研究现状 减速器广泛用于各行各业之中，但是仍然有者大体积，大重量，低效率的问题，其中国外在减速器方面处于领先地位的有德国，丹麦，日本，主要表现在材料，制造工艺方面。日本的R型高精度减速器；美国的X-Y式减速器，它是由Alan-Newton 公司研制。只要相似于其原理与结构都为当前先进齿轮减速器。生物医疗工程，机器人等领域中也涉及了减速器，纳米级别的减速器也在美国，荷兰基本研制成功，前景远大。我国的低速重载齿轮技术，特别是硬齿面齿轮技术也经历了测绘仿制等阶段，慢慢发展了起来。除了慢慢渗透制造技术外，在20 世纪80 年代末至90 年代初推广硬齿面技术过程中，我们还作了解决“断轴”、“选用”等一系列有意义的工作。在90年代出现的三环齿轮减速器有着大传动比，传递载荷能力也大。接着出现的内平行齿轮减速器除包含了三环齿轮减速器的优点外，还具有输入输出轴同轴的优点，是国内最先进的减速器。3 齿轮减速器的发展趋势齿轮减速器是一种广泛应用于国防、宇航、交通、建筑、冶金、建材、矿山等领域的重要装备，20世纪80年代以来，世界齿轮减速器技术有了很大的发展，产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪声和高可靠性，技术发展中最引人注目的是硬齿面技术、功率分支技术和模块化设计技术。硬齿面技术就是采用优质合金钢锻件，渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮，磨齿精度不低于IS01328-1975的6级，综合承载能力为中硬齿面调质齿轮的34倍，为软齿面齿轮的45倍。一个中等规格的硬齿面减速器的重量仅为中硬齿面减速器的1/3左右，且噪声底、效率高、可靠性高。在高速船用透平齿轮，大型轧机齿轮，轻工、化工、矿山和建材机械用齿轮等应用广泛。主要特点:传动的速度和功率范围很大，传动效率高，一对齿轮可达；精度愈高润滑愈好，效率愈高；对中心距的敏感性小，即互换性好，装配和维修方便，可以进行变位切削及各种修形、修缘，从而提高传动品质；易于进行精密加工，可以取得高精度，是各种齿轮中应用最为广泛的一种齿轮。其中： 功率分支技术主要指行星及大功率齿轮箱的功率双分支及多分支装置，其核心技术是均衡，广泛应用于冶金、矿山、电工、起重、运输、石化、轻工机械等，特别是在重载连续传动领域。在功率分支技术利用上，新一代的星轮减速器是一种全新的内啮合齿轮传动装置，实现了减速器内部传动机构的单元化、通用化和标准化，产品的可靠性和承载能力得到了很大提高，可在更大范围内满足用户的不同需求。主要特点为:模块化设计技术已成为齿轮减速器发展的一个主要方向，它旨在追求高性能的同时，尽可能减少零件及毛坯的品种规格和数量，以便于组织生产，形成批量，降低成本，获得规模效益。同时，采用基本零件，增加产品的型式和花样，尽可能多地开发实用的变型设计或派生系列产品，能由一个通用系列派生多个专用系列，摆脱了传统的单一有底座实心轴输出的安装方式。增添了空心轴输出的无底座悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式连接、多方位安装面等不同型式，扩大了使用范围。主要特点 :模块化组合齿轮减速机的显著特点之一，是实施零部件集约化生产与组装。按照其输人模块、输出模块和支承模块三大体系设置的零部件，本着标准化、通用化、专业化、系列化规则设计，具有极强的通用性与互换性，这不仅大大减少了木模制作与部件制造程序，而且产品性能稳定、合格率高、组装方便、生产周期短、产品库存率低、综合经济效益高。三研究内容及实验方案 设计内容：减速器的设计计算，减速器的二维装配图和零件图绘制，减速器的三维装配图和零件图，减速器的运动仿真。 设计方案：减速器的设计可采用模块化设计，模块化设计是标准化、组合化设计，它不是面向某一具体新产品，而是面向具有相似功能系统的相邻新产品系统，精心设计出多种模块，用巧妙、灵活多变的方式组合出多样化的产品 将模块化设计方法运用于减速器，不但可以简化新产品的结构设计和制造、缩短新产品研制周期，而且可极大丰富新产品的规格和品种。减速器模块化系统设计过程：明确设计目标，分析功能、建立功能设计模块，参数确定及优化、确定生产模块，基型设计，扩展性设计，最终方案。具体设计内容如下：1确定减速器动力学参数 ：包含工况（工作机和原动机类型）以及各级传动效率的确定，减速器形式（展开式、同轴式、分流式）的选择，电动机的选择，计算减速器各级传动动力学参数（传动比、传动功率、传动扭矩以及转速）；2各级齿轮传动设计计算（按从高速到低速的顺序）：选定具体类型、精度等级、材料、热处理方法及齿面硬度、小齿轮参数、螺旋角，按齿面接触，强度和齿根弯曲强度 ，确定齿轮参数和几何尺寸，齿轮上的作用力分析；3减速器箱体模块设计 ：减速器箱体的主要作用是保持传动件正确的相对位置，承受载荷。箱体设计的合理与否，是保证传动正确、运转平稳、润滑充分的必要条件。经分析比较，箱体的形状主要取决于中心距和传动比，在具体设计时可以采用一种基本箱体模块；4轴的模块设计:在不同传动比情况下,应尽量选用结构尺寸相同的轴,即使各轴的其它尺寸不同,安装轴承的轴段的直径和长度也应尽量取相同值,以便于轴承、端盖、密封等模块的通用化；5完成基型结构装配图：结构设计完成后，要进行强度校核，如强度、刚度均满足要求，刚结构参数就基本可以确定，由此可完成装配图的绘制；6使用INVENTOR软件画出圆锥齿轮、圆柱齿轮、齿轮轴、轴承、箱体等零件图及装配图，精确标出各零件的尺寸（国家标准)； 7完成减速器的三维立体造型；8. 完成减速器的运动仿真；9. 生成二维零件图和装配图。四目标、主要特色及工作进度：1 目标1、 拟定一个合理的传动方案；2、 合理分配传动比；3、 确保齿轮传动精度；4、 轮齿抗疲劳折断的能力、提高齿面抗点蚀的能力、提高齿面抗胶合能力；5、 选择齿轮材料和热处理时必须满足齿轮工作条件的要求和考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成形方法及制造工艺；6、 如何提高齿轮传动效率；7、 选择合理的润滑方式；8、 做到既经济又好用。2 主要特色 传动效率 传动精度 工作性能好 经济好用3 工作进度1. 查阅相关资料，外文资料翻译（6000字符以上）2.253.112周2. 搜集有关资料，熟悉相关原理，撰写开题报告3.123.252周3. 查询、整理、归纳圆锥圆柱减速器部件结构、特性3.264.082周4. 绘制运动简图确定方案4.094.293周5. 对该减速器主要部件进行设计、校核计算4.305.132周4.245.143周6. 绘制主要部件二维图和三维图（包括装配）及运动仿真4.307. 撰写毕业论文5.286.163周8. 答辩准备及毕业答辩6.176.211周五参考文献1王昆，何小柏，汪信远，机械设计课程设计M，北京，高等教育出版社，20122张春宜，郝广平，刘敏，减速器设计实例精解J，北京，机械工业出版社，20093胡仁喜，康士廷 ， 刘昌丽，Auto desk Inventor professionall2012中文版从入门到精通M，北京，机械工业出版社，20114唐湘明，Auto desk Inventor有限元分析濮良贵，陈国定，吴立言，机械设计M，北京，高等教育出版社，20135吴文群，二级圆锥-圆柱齿轮减速器传动轴设计J，机械工程与自动化,2012,05:174-176.6魏书华. 基于虚拟样机技术的圆柱齿轮减速器的设计研究D.山东科技大学,2006.7李晓玲. 圆柱齿轮减速器快速设计研究D.西安电子科技大学,2010.8王行知，刘延荣.机械原理M，北京，高等教育出版社，19999孙桓，陈作模，葛文杰，机械原理M，北京，高等教育出版社，200