一級(jí)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(jí)圓錐齒輪減速器虛擬裝配及仿真設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 所在院(系) 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 2012 年 3月 8 日題 目一級(jí)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(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)相比較具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大、承載能力大幾傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng) 效率高等優(yōu)點(diǎn)。這些已被我國(guó)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(dòng)裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳動(dòng)以及一些特殊的應(yīng)用 中。這些功能對(duì)于現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)的發(fā)展有著非常重要的意義。因此，圓錐齒輪傳動(dòng)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(duì)象在設(shè)計(jì)和研究過程中難以實(shí)現(xiàn)的動(dòng)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(duì)產(chǎn)品的零部件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析、評(píng)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(dòng)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(dòng)仿真設(shè)計(jì)不但可以對(duì)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)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(huì)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(chǎng)、電場(chǎng)、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(zhǎng)，成本高。但是，如果利用三維動(dòng)畫技術(shù)，首先對(duì)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(chǎng)應(yīng)變能力。機(jī)械產(chǎn)品常會(huì)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(jiǎn)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(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)等方面研究的一種重要手段和方法，并在交通、國(guó)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(shì)、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(dòng)裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體 積大、重量大，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過低的問題。國(guó)外的減速器，以德國(guó)、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(shì)，減速器工作可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。但其傳動(dòng)形式仍以定軸齒輪 傳動(dòng)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(dòng)比、小體積、高機(jī)械效率 以及使用壽命長(zhǎng)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(dòng)原理和傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 上深入探討和創(chuàng)新，平動(dòng)齒輪傳動(dòng)原理的出現(xiàn)就是一例。減速器與電動(dòng)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(hào)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(dòng)機(jī)已基本研制成功，美國(guó)和荷蘭近期研制的分子發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸在納米級(jí)范圍，如能輔以納米級(jí)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(dòng)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(chǎng)需求多變、國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)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(duì)產(chǎn)品的不同需求及持續(xù)多變、不可預(yù)測(cè)的全球化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)正是適應(yīng)這種形勢(shì)，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(guó)際上對(duì)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(guó)內(nèi)對(duì)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(guó)外對(duì)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(guó)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(dòng)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(duì)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(dòng)裝置的傳動(dòng)方案2. 電動(dòng)機(jī)的選擇3.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的選擇4.傳動(dòng)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(jiǎn)要說明1張展，齒輪減速器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)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(shì)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(guó), 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（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(cè) ;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(guó)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(dòng)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）