圓錐圓柱齒輪減速器的設(shè)計

（2009屆）畢業(yè)設(shè)計過程材料題目：圓錐圓柱齒輪減速器的三維設(shè)計與有限元分析學院：機電工程學院專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班級：機械052學號：姓名：指導教師：教務(wù)處制20年12月24日嘉興學院畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書題目：圓錐圓柱齒輪減速器的三維設(shè)計與有限元分析學院名稱：機電工程學院專業(yè)班級：機械052學生姓名：一、主要任務(wù)與目標：運用所學專業(yè)知識，完成圓錐圓柱齒輪減速器的三維設(shè)計與有限元分析，建立三維裝配模型和零件模型圖，繪制二維裝配圖和零件圖，編制設(shè)計說明書。通過畢業(yè)設(shè)計，掌握機械設(shè)計原理、方法和技術(shù)，掌握三維造型技術(shù)、計算機繪圖技術(shù)，典型零件的有限元分析技術(shù)、以及相關(guān)的設(shè)計與制造工藝等方面的知識，建立使用先進設(shè)計手段獨立完成機械裝置設(shè)計的能力。二、主要內(nèi)容與基本要求：1、檢索、收集和整理有關(guān)文獻和資料，完成文獻綜述、外文翻譯和開題報告。2、掌握圓錐圓柱齒輪減速器的三維設(shè)計與有限元分析方法，熟悉相關(guān)的專業(yè)知識。3、完成減速器的設(shè)計計算，要求設(shè)計方案正確，設(shè)計計算準確；4、編制設(shè)計說明書，要求完善正確，條理清楚、文字通順、圖表規(guī)范。5、完成減速器的二維裝配圖和零件圖繪制工作，要求圖紙規(guī)范，符合相關(guān)標準。6、完成減速器設(shè)計的三維裝配圖和零件圖。7、完成減速器典型零件的有限元分析。三、計劃進度：1、2008年11月：布置畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。2、2008年11月—2009年1月：完成文獻綜述、外文翻譯、開題報告。3、2009年2月—2009年3月：完成畢業(yè)實習和設(shè)計計算。4、2009年4月—2009年5月：完成三維設(shè)計、圖紙繪制、說明書編制，整理畢業(yè)設(shè)計材料。5、2009年6月：畢業(yè)設(shè)計答辯。推薦參考文獻：[1][3]王淑坤.塑料齒輪傳動的性能分析.GuangxiMachinery,2001,(3)[4]石輝.NN,2000,(1)指導教師2008年12月24日專業(yè)負責人：年月日嘉興學院畢業(yè)設(shè)計文獻綜述題目：圓錐圓柱齒輪減速器的三維設(shè)計與有限元分析學院名稱：機電工程學院專業(yè)班級：機械052學生姓名：劉洋一、前言減速器是原動機與工作機之間最重要的一種獨立的減速機械傳動裝置，能降低原動機轉(zhuǎn)速或增大扭矩，是一種被廣泛應(yīng)用在工礦企業(yè)及運輸、建筑等部門中的機械部件[1]。其設(shè)計過程幾乎涉及機械設(shè)計的各個方面，隨著科學技術(shù)和國民經(jīng)濟的發(fā)展，對減速器的需求越來越大，且對綜合質(zhì)量提出了更高的要求。減速器的種類很多，按照傳動形式可以分為齒輪減速器、蝸桿減速器、行星減速器、等，以及它們互相組合的減速器[2]。大多數(shù)的減速器的設(shè)計和生產(chǎn)已經(jīng)標準化，有系列產(chǎn)品，使用時只要結(jié)合傳遞的功率、轉(zhuǎn)速、工作環(huán)境和機械的總體設(shè)計要求，從相應(yīng)的產(chǎn)品目錄或者有設(shè)計手冊中選取[3]，當選到不合適的產(chǎn)品時，才自行設(shè)計制造。常用的減速器目前已經(jīng)標準化，使用者可根據(jù)具體的工作條件進行選擇。減速器的類型很多。減速器按傳動原理不同，可分為普通減速器和行星減速器兩大類。全部為定軸輪系傳動的稱普通減速器；主要是行星輪系傳動的稱為星星減速器。按齒輪傳動的類型不同，減速器可分為圓柱齒輪減速器、錐齒輪減速器、蝸桿減速器，圓錐-圓柱出論減速器，蝸桿-圓柱齒輪減速器等按傳動的級數(shù)不同可分為單級、雙級及多級減速器。[4]二、主題1我國齒輪減速器的現(xiàn)狀自20世紀60年代以來，我國先后制訂了《B1130-70圓柱齒輪減速器》等一批通用減速器標準，除主機廠自制配套使用外，還形成了一批減速器生產(chǎn)廠。我國現(xiàn)有齒輪生產(chǎn)企業(yè)613家(其中國有與集體所有的大中型企業(yè)110家，國有、集體所有的小企業(yè)435家，私有企業(yè)48家，三資企業(yè)25家)。生產(chǎn)減速器的廠家有數(shù)百家，年產(chǎn)通用減速器75萬臺左右，年生產(chǎn)總值約250億元。這些企業(yè)和廠家對發(fā)展我國的機械產(chǎn)品作出了貢獻。[5]20世紀60年代的減速器大多數(shù)是參照前蘇聯(lián)20世紀40一50年代的技術(shù)制造的，后來雖有所發(fā)展，但限于當時的設(shè)計、工藝及裝備條件，其總體水平與國際水平有較大差距。改革開放以來，我國引進了一批先進的加工裝備。通過不斷引進、消化和吸收國外先進技術(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8一9級提高到GB10095-88的6級，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在4一5級。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、傳動效率有了大幅度的提高，對節(jié)能和提高主機的總體水平起到明顯的作用。[6]80年代至90年代初，我國相繼制定了一批減速標準，按這些標準生產(chǎn)的許多產(chǎn)品的主要技術(shù)指標均可達到或接近國同類產(chǎn)品的水平，其中YNK減速器較完整地吸取了德國FLENDER公司同類產(chǎn)品的特點，并結(jié)合國情做了許多改進與創(chuàng)新。些產(chǎn)品的開發(fā)對推進我國齒輪技術(shù)的進步，促進國民經(jīng)濟的發(fā)展具有積極的作用。[7]2齒輪減速器的發(fā)展趨勢齒輪減速器是一種廣泛應(yīng)用于國防、宇航、交通、建筑、冶金、建材、礦山等領(lǐng)域的重要裝備，20世紀80年代以來，世界齒輪減速器技術(shù)有了很大的發(fā)展，產(chǎn)品發(fā)展的總趨勢是小型化、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)計技術(shù)。硬齒面技術(shù)硬齒面技術(shù)就是采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪，磨齒精度不低于IS01328-1975的6級，綜合承載能力為中硬齒面調(diào)質(zhì)齒輪的3-4倍，為軟齒面齒輪的4一5倍。一個中等規(guī)格的硬齒面減速器的重量僅為中硬齒面減速器的1/3左右，且噪聲底、效率高、可靠性高。在高速船用透平齒輪，大型軋機齒輪，輕工、化工、礦山和建材機械用齒輪等應(yīng)用廣泛。主要特點:傳動的速度和功率范圍很大，傳動效率高，一對齒輪可達98一99.5%;精度愈高潤滑愈好，效率愈高;對中心距的敏感性小，即互換性好;裝配和維修方便;可以進行變位切削及各種修形、修緣，從而提高傳動品質(zhì);易于進行精密加工，可以取得高精度，是各種齒輪中應(yīng)用最為廣泛的一種齒輪。[8](1)傳動比。單級:7.1(軟齒面)、6.3(硬齒面);兩級:50(軟齒面),28(硬齒面);三級:315(軟齒面),180(硬齒面)。(2)傳動功率。低速重載傳動可達6000kW以上，高速傳動可達40000kW以上。(3)速度。可達到200m/s以上。[9]功率分支技術(shù)功率分支技術(shù)主要指行星及大功率齒輪箱的功率雙分支及多分支裝置，其核心技術(shù)是均衡，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、電工、起重、運輸、石化、輕工機械等如映翔疇闊萬方數(shù)據(jù)第3期秦福建:平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速器的傳動原理及發(fā)展趨勢，特別是在重載連續(xù)傳動領(lǐng)域,在功率分支技術(shù)利用上，新一代的星輪減速器是一種全新的內(nèi)嚙合齒輪傳動裝置，實現(xiàn)了減速器內(nèi)部傳動機構(gòu)的單元化、通用化和標準化，產(chǎn)品的可靠性和承載能力得到了很大提高，可在更大范圍內(nèi)滿足用戶的不同需求。[10]主要特點:(1)傳動效率高。采用嚙合效率高的內(nèi)嚙和齒輪副的力分流結(jié)構(gòu)，通過高載能力滾動星輪連續(xù)純滾動地傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，因而具有效率高的優(yōu)點，川單機效率可達95%以上，HN型效率可達93%,HH兩級串聯(lián)效率可達90%。(2)承載能力高，結(jié)構(gòu)緊湊。由于星輪減速器同時兼?zhèn)洹按笏俦?、大轉(zhuǎn)矩、小體積”三者合一的優(yōu)點，其單位重量傳遞轉(zhuǎn)矩高達76N·m/kg以上，用于低速重載傳動領(lǐng)域可節(jié)材30一50%，比其它類型減速器重量平均減輕約40%。(3)傳動平穩(wěn)，噪聲低。減速器核心單元有多達14-28對齒同時嚙合，因此，產(chǎn)品不僅具有耐沖擊的優(yōu)點性能，而且具有工作可靠、傳動平穩(wěn)、噪音低、壽命長、齒輪可長期免維修實用等特點。(4)速比范圍大，傳動比密寬。傳動比范圍寬而密集，一級減速時傳動比為18一80，串聯(lián)擴大級傳動比75-600，兩級串聯(lián)傳動比為450-5000，根據(jù)需要可以在4-25000之間選用需要的傳動比。(5)核心單元模塊化，維護方便。模塊化設(shè)計技術(shù)已成為齒輪減速器發(fā)展的一個主要方向，它旨在追求高性能的同時，盡可能減少零件及毛坯的品種規(guī)格和數(shù)量，以便于組織生產(chǎn)，形成批量，降低成本，獲得規(guī)模效益。同時，采用基本零件，增加產(chǎn)品的型式和花樣，盡可能多地開發(fā)實用的變型設(shè)計或派生系列產(chǎn)品，能由一個通用系列派生多個專用系列，擺脫了傳統(tǒng)的單一有底座實心軸輸出的安裝方式。增添了空心軸輸出的無底座懸掛式、浮動支承底座、電動機與減速器一體式連接、多方位安裝面等不同型式，擴大了使用范圍。主要特點:模塊化組合齒輪減速機的顯著特點之一，是實施零部件集約化生產(chǎn)與組裝。按照其輸人模塊、輸出模塊和支承模塊三大體系設(shè)置的零部件，本著標準化、通用化、專業(yè)化、系列化規(guī)則設(shè)計，具有極強的通用性與互換性，這不僅大大減少了木模制作與部件制造程序，而且產(chǎn)品性能穩(wěn)定、合格率高、組裝方便、生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品庫存率低、綜合經(jīng)濟效益高。(1)高度模塊化設(shè)計:可以方便地配用各種型式的電動機或采用其它動力輸人。同種機型可配用多種功率的電動機。容易實現(xiàn)各機型間組合聯(lián)接。(2)傳動比:劃分細，范圍廣。組合機型可以形成很大的傳動比，即輸出極低的轉(zhuǎn)速。(3)安裝形式:安裝位置不受限制。(4)強度高、體積小:箱體采用高強度鑄鐵。齒輪及齒輪軸采用氣體滲碳淬火精磨工藝，因而單位體積承載能力高。（5）使用壽命長:在正確選型(包括選用適當?shù)氖褂孟禂?shù))和正常使用維護的條件下，減速機(除易損件外)的主要零部件壽命一般不低于20000h易損件包括潤滑油、油封以及軸承。（6）噪聲低:減速機主要零部件都經(jīng)過精密加工，并通過組裝和測試，因而減速機噪聲較低。(7)效率高:單機型效率不低于95%。(8)可承受較大的徑向載荷。（9）可承受不大于徑向力巧%的軸向載荷。[11]3我國的齒輪減速器遭遇國外產(chǎn)品激烈競爭20世紀80年代，世界齒輪技術(shù)有了很大的發(fā)展。產(chǎn)品發(fā)展的總趨勢是小型化、高速化、低噪聲、高可靠度。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)計技術(shù)。20世紀80年代，國外硬齒面齒輪技術(shù)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，綜合承載能力為中硬齒面調(diào)質(zhì)齒輪的4倍，為軟齒面齒輪的5～6倍。一個中等規(guī)格的硬齒面齒輪減速器的重量僅為羅齒面齒輪減速器的三分之一左右。功率分支技術(shù)，主要指行星及大功率的功率又分支及多分支裝置，如中心傳動的水泥磨機主減速器，其核心技術(shù)是重載。模塊化設(shè)計技術(shù)，對通用和標準減速器指在追求高性能和滿足用戶多樣化大覆蓋面需求的同時，盡可能減少零部件毛坯的品種規(guī)格，以便于組織生產(chǎn)，使零部件生產(chǎn)形成批量，降低成本，取得規(guī)模效益。這些技術(shù)的應(yīng)用和日趨成熟，使齒輪產(chǎn)品的性能價格比大大提高，產(chǎn)品越來越完美。20世紀70年代至90年代初，我國的高速齒輪技術(shù)經(jīng)歷了測繪仿制、技術(shù)引進（和技術(shù)攻關(guān)）到能獨立設(shè)計制造三個階段?，F(xiàn)在我國自己的設(shè)計制造能力基本上可滿足國內(nèi)生產(chǎn)需要，設(shè)計制造的最高參數(shù)為：最大功率44MW，最高線速度168m/s，最高轉(zhuǎn)速6700r/min。我國的低速重載齒技術(shù)，特別是硬齒面的齒輪技術(shù)也是經(jīng)歷了測繪仿制等階段，從無到有逐步發(fā)展起來的。除了摸清制造技術(shù)外，在80年代末和90年代初推廣硬齒面技術(shù)過程中，我們還進行了解決“斷軸”、“選用”等一系列的工作。在80年代一直被認為是國內(nèi)重載齒輪兩大難題的水泥磨減速器和軋鋼機械減速器，現(xiàn)在可以說已完全解決。80年代至90年代初，我國相繼制定了一批減速標準，按這些標準生產(chǎn)的許多產(chǎn)品的主要技術(shù)指標均可達到或接近國同類產(chǎn)品的水平，其中YNK減速器較完整地吸取了德國FLENDER公司同類產(chǎn)品的特點，并結(jié)合國情做了許多改進與創(chuàng)新。些產(chǎn)品的開發(fā)對推進我國齒輪技術(shù)的進步，促進國民經(jīng)濟的發(fā)展具有積極的作用。20世紀80年代，僅有FLENDER等少數(shù)國外公司進入了中國市場，雖然他們在技術(shù)上占有優(yōu)勢，但對于迅猛發(fā)展起來的中國硬齒面減速器行業(yè)來說，尚構(gòu)不在太大的威脅。90年代中期以來，隨著國門越來越敞開，國外公司開始大舉搶占中國市場，僅在天津就有SEW、FLENDER、住友等多家國外公司獨資辦廠。這些公司不僅是全球經(jīng)營，而且是全球制造，他們憑借裝備、技術(shù)、資金和生產(chǎn)規(guī)模的優(yōu)勢，同國內(nèi)的齒輪減速機廠展開了激烈競爭。他們不斷推出的新的更新?lián)Q代的硬齒面通用減速器，不但在承載能力等主要技術(shù)指標上又有提高，而且在模塊化設(shè)計方面都做了新的努力。比如，F(xiàn)LENDER公司從1993年至1999年每兩年就更新一次樣本，每一次都有新的提高。相比之下，我國許多齒輪廠現(xiàn)在產(chǎn)品已是十多年不變，標準都已落后，而且已失去了價格上的優(yōu)勢?？梢哉f，從1995年開始，我國在大功率硬齒面通用減速器的產(chǎn)品領(lǐng)域就沒有能與國外相抗衡的產(chǎn)品系列，致使我們的企業(yè)在與國外公司的競爭中經(jīng)常失利，市場被國外公司一個一個地占去；中國的許多通用減速器企業(yè)已面臨嚴重的市場危機。中國工業(yè)通用齒輪減速器的產(chǎn)品面臨著標準落后，產(chǎn)品創(chuàng)新緩慢的被動局面。20世紀90年代中期以來，我國通用齒輪減速器的主要技術(shù)差距體現(xiàn)在以下幾個方面：1.承載能力。以FLENDER公司為例，同樣（或基本接近）的中心距1993年樣本的額定功率比1998年樣本提高10%~20%，1995年和1997年樣本又比1993年樣本提高了約20%，1999年樣本又比1997年樣本提高了約10%。而我國現(xiàn)在仍然一直在唱主角的ABJ19004-88和TB/T050-3減速器的額定功率僅分別和FLENDER公司1995~1995年樣本值相當，而且差距越來越大。除了別公司外，國外著名公司產(chǎn)品樣本的承載能力大致在同一條水平線上。而承載能力不斷提高的主要原因是技術(shù)的成熟和質(zhì)量控制水平的提高和穩(wěn)定。2.模塊化設(shè)計。據(jù)1996年德國德雷斯頓國際齒輪會議的一份研究報告記載，生產(chǎn)齒輪聯(lián)軸器外齒軸套的數(shù)量由1個裝置增加到20個時，制造成本的變化為：小零件（重0.75kg，Φ500mm）成本降低近90%，中等零件（重20kg，Φ200mm）成本降低近50%。3.降低噪聲措施。許多國外公司都是采用圓錐齒輪高精磨齒（80年代以前圓錐齒輪在滲碳淬火后一般不磨齒，只作對研跑合），通過齒輪修形，加大重合度，改進箱體結(jié)構(gòu)的吸音設(shè)計等措施來降低噪聲。按HANSEN公司標準，90年代開發(fā)的P4噪聲比80年代的HPP低2.5~9DB（A）。4.ISO開始著手制定減速器的技術(shù)條件標準。ISO9標準的制定，必將進一步規(guī)范減速器行業(yè)的行為，促進減速器技術(shù)的發(fā)展。相比之下，我國的齒輪減速機工業(yè)的發(fā)展還遠遠趕不上發(fā)達國家的水平。因此，我國的工業(yè)通用減速機企業(yè)應(yīng)重視推進行業(yè)產(chǎn)品標準的制定，中小企業(yè)應(yīng)聯(lián)合起來，努力開發(fā)新產(chǎn)品，增強國外市場的競爭力。[12]三、總結(jié)圓錐圓柱齒輪減速器主要由錐齒輪、圓柱齒輪、聯(lián)軸器、齒輪軸、軸承、箱體等組成它的主要優(yōu)點是承載能力高、壽命長、體積小、效率高、質(zhì)量輕、按裝方便外型美觀、傳動平穩(wěn)、噪聲小等，主要應(yīng)用于輸入軸與輸出軸呈垂直方向布置的傳動裝置設(shè)計一個好的減速器，不僅要考慮到它的的精度、強度，更要考慮到它的經(jīng)濟性（要設(shè)計的合理）設(shè)計一個好的減速器首先就要：1、擬定一個合理的傳動方案2、合理分配傳動比。3、確保齒輪傳動精度4、輪齒抗疲勞折斷的能力、提高齒面抗點蝕的能力、提高齒面抗膠合能力。5、選擇齒輪材料和熱處理時參考（1、必須滿足齒輪工作條件的要求2、考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成形方法及制造工藝）。6、如何提高齒輪傳動效率7、選擇合理的潤滑方式8、做到即經(jīng)濟又好用。計算機技術(shù)的不斷進步,CAD技術(shù)也得到了長足的發(fā)展。采用三維設(shè)計方法取代傳統(tǒng)的二維設(shè)計方法,使設(shè)計過程可視化,設(shè)計結(jié)果直觀明了,有利于提高設(shè)計質(zhì)量;參數(shù)化設(shè)計使得零件的修改和由原型零件演繹出新的零件更加快捷,有利于提高設(shè)計效率。模塊化設(shè)計使產(chǎn)品的零部件種類減少,批量增大,功能增多,有利于降低產(chǎn)品成本從而提高產(chǎn)品的經(jīng)濟性,而且模塊化設(shè)計用于生產(chǎn)批量較小的系列化產(chǎn)品特別有效。據(jù)減速器品種多、規(guī)格多而批量小的特點,用模塊化設(shè)計和三維CAD系統(tǒng)可極大的提高設(shè)計效率并有利于降低產(chǎn)品成本。減速器的三維建模包括非常豐富的設(shè)計內(nèi)容。在創(chuàng)建三維模型之前，首先應(yīng)該清楚模型的結(jié)構(gòu)，然后確定建模方法在建模過程中，要靈活應(yīng)用模型編輯和修改工具，不斷完善設(shè)計內(nèi)容。雖然圓錐－圓柱齒輪減速器零件較多，但多為回轉(zhuǎn)類零件(軸和齒輪)，建模方法比較簡單。利用旋轉(zhuǎn)（Revolve）建模法，然后根據(jù)需要作必要的拉伸（Extrude）、剪切（Cut）或孔（Hole）的處理，就可以得到所需的零件三維模型建模后，應(yīng)為每個零件指定正確的顏色和材質(zhì)，否則所有的模型缺乏真實感，也不容易區(qū)分，另外為了看清內(nèi)部的運動過程，將缸體顏色設(shè)為半透明。當所有零件完成后，可以開始零件裝配設(shè)計。零件裝配設(shè)計就是依照一定的順序把滿足特定關(guān)系的元件裝配成組件的過程。由于要進行機構(gòu)的仿真，則在裝配成組件的過程。由于要進行機構(gòu)的仿真，則在裝配成組件的過程中需要考慮組件運動的自由度。四、參考文獻.[2].[3]徐灝．新編機械設(shè)計手冊(第5卷)[M]．北京：機械工業(yè)出版社.1995．[4]朱孝錄..[5]張展．齒輪減速器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨[J]．水利電力機械.2001年第23卷.第58頁.[6]王秀山，楊建國，郭前建，童恒超.雙級圓柱齒輪減速器虛擬樣機建造研究[J].南京航空航天大學學報.2005年11月.第37卷增刊.[7]劉文生，閃靂，張智.基于Pro／TOOLKIT的齒輪減速器的三維參數(shù)化設(shè)計[J].武漢工業(yè)學院.2007年09月.第29卷第9期.[8]楊明忠,朱家誠.機械設(shè)計[M]武漢:武漢理工大學出版社2001.[9]Breeds,A.R.etal1993.WearBehaviorofAcetalGearPairs.Wear166:85-91.[10]秦福建.平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速器的傳動原理及發(fā)展趨勢[J].甘肅冶金.2004年9月.第26卷第3期.[11]徐灝主編．新編機械設(shè)計手冊(第5卷)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1995．[12]關(guān)維娟

許峰

陳清華.基于Matlab的單級圓柱齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計[J].安徽理工大學.2007年9月.第9期.導師評語：本文圍繞畢業(yè)選題內(nèi)容，在查閱相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，對減速器的現(xiàn)狀與新技術(shù)進行了概括和論述，對減速器的先進設(shè)計方法與技術(shù)進行了分析和總結(jié)。綜述思路需比較清楚，內(nèi)容比較全面，對完成畢業(yè)設(shè)計具有參考價值。簽字：2008年12月24日嘉興學院畢業(yè)設(shè)計開題報告題目：圓錐圓柱齒輪減速器的三維設(shè)計與有限元分析學院名稱：機電工程學院專業(yè)班級：機械052學生姓名：劉洋一、選題的背景、意義減速器是原動機與工作機之間最重要的一種獨立的減速機械傳動裝置，能降低原動機轉(zhuǎn)速或增大扭矩，是一種被廣泛應(yīng)用在工礦企業(yè)及運輸、建筑等部門中的機械部件，其設(shè)計過程幾乎涉及機械設(shè)計的各個方面，如結(jié)構(gòu)設(shè)計、動力學設(shè)計、標準件選型設(shè)計、潤滑與密封設(shè)計、幾何參數(shù)設(shè)計、強度設(shè)計等。隨著科學技術(shù)和國民經(jīng)濟的發(fā)展，對減速器的需求越來越大，且對綜合質(zhì)量提出了更高的要求。減速器就是減速傳動裝置。減速器可分為一級減速器，二級減束器、多級減速器。其中常用的減速器有圓柱齒輪減速器、圓錐圓柱齒輪減速器、鍋桿鍋輪減速器等減速器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計參數(shù)不僅關(guān)系到傳送機構(gòu)的可靠性與耐久性外，對傳送機構(gòu)的穩(wěn)定性、機動性也有重要影響。圓錐圓柱齒輪減速器具有承載能力高、壽命長、體積小、效率高、質(zhì)量輕、按裝方便外型美觀、傳動平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點。主要應(yīng)用于輸入軸與輸出軸呈垂直方向布置的傳動裝置。二、相關(guān)研究的最新成果及動態(tài)(一)用新型齒型減速器的運動精度，壽命等與齒形有著密切關(guān)系，常用的漸開線齒形已常常不能滿足要求，使用新齒形則是一個好的改進途徑，德國對Caver型蝸輪減速器進行了改進，使輪齒齒形面內(nèi)凹而增大接觸面積，從而使接觸應(yīng)力減小，這種改進還加強了齒根厚，提高了彎曲強度并使油溫降低了lOC。北京諧波傳動技術(shù)研究所使用25。齒形角，使諧波減速器的性能比原來使用200和300齒形角時的性能有所提高。西北工大等研制的擺線諧波減速器比漸開線諧波減速器在抗摩擦性能上有較大改善，更適用于精密傳動，另外，還有更多的齒形在研究中。如球面齒輪，LOGIC齒輪等。其中的LOGIC齒輪與漸開線齒輪比，承載能力可提高3倍，是一種極有前途的新齒形。（二）采用新設(shè)計方法和設(shè)計理論由于減速器的設(shè)計十分復雜，工作量很大，采用計算機輔助設(shè)計已帶來了明顯的好處，例如，我國六五期間進行的減速器優(yōu)化設(shè)計的項目已取得了顯著的效益我國七五期間對CAD及仿真技術(shù)的推廣也對加強減速器的外形設(shè)計，系統(tǒng)設(shè)計及動力學設(shè)計等方面起到了積極的作用。同時，可靠性，動力學等理論己越來越多的應(yīng)用在減速器的設(shè)計中.（三）應(yīng)用新型材料使用新型材料，特別是復合材料，可以有效的減輕減速器的自重，并使之具有一些特殊性能，如耐磨，耐腐蝕，絕緣等，由此可適用于一些特種用途機器人，目前，國內(nèi)外在這方面的研究剛剛起步。盡管已有很多種減速器，但沒有一種能在各種應(yīng)用塌合下滿足機器人的各種要求。因而，每年都會產(chǎn)生很多關(guān)于新型減速器的專利。三、課題的研究內(nèi)容及擬采取的研究方法（技術(shù)路線）、難點及預期達到的目標研究內(nèi)容：減速器的設(shè)計計算，減速器的二維裝配圖和零件圖繪制，減速器的三維裝配圖和零件圖，減速器典型零件的有限元分析。研究方法：減速器的設(shè)計可采用模塊化設(shè)計，模塊化設(shè)計是標準化、組合化設(shè)計，它不是面向某一具體新產(chǎn)品，而是面向具有相似功能系統(tǒng)的相鄰新產(chǎn)品系統(tǒng)，精心設(shè)計出多種模塊，用巧妙、靈活多變的方式組合出多樣化的產(chǎn)品將模塊化設(shè)計方法運用于減速器，不但可以簡化新產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造、縮短新產(chǎn)品研制周期，而且可極大豐富新產(chǎn)品的規(guī)格和品種。減速器模塊化系統(tǒng)設(shè)計過程：1.明確設(shè)計目標2.分析功能、建立功能設(shè)計模塊3.參數(shù)確定及優(yōu)化、確定生產(chǎn)模塊4.基型設(shè)計5.擴展性設(shè)計6.最終方案。技術(shù)路線：1．確定減速器動力學參數(shù)：包含工況（工作機和原動機類型）以及各級傳動效率的確定；減速器形式（展開式、同軸式、分流式）的先擇；電動機的選擇；計算減速器各級傳動動力學參數(shù)（傳動比、傳動功率、傳動扭矩以及轉(zhuǎn)速）。2．各級齒輪傳動設(shè)計計算（按從高速到低速的順序）；選定具體類型、精度等級、材料、熱處理方法及齒面硬度、小齒輪參數(shù)、螺旋角；按齒面接觸強度和齒根彎曲強度；確定齒輪參數(shù)和幾何尺寸；齒輪上的作用力分析。3．減速器箱體模塊設(shè)計：減速器箱體的主要作用是保持傳動件正確的相對位置，承受載荷。箱體設(shè)計的合理與否，是保證傳動正確、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、潤滑充分的必要條件。經(jīng)分析比較，箱體的形狀主要取決于中心距和傳動比，在具體設(shè)計時可以采用一種基本箱體模塊。4．軸的模塊設(shè)計:在不同傳動比情況下,應(yīng)盡量選用結(jié)構(gòu)尺寸相同的軸,即使各軸的其它尺寸不同,安裝軸承的軸段的直徑和長度也應(yīng)盡量取相同值,以便于軸承、端蓋、密封等模塊的通用化。5．完成基型結(jié)構(gòu)裝配圖：結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，要進行強度校核，如強度、剛度均滿足要求，剛結(jié)構(gòu)參數(shù)就基本可以確定，由此可完成裝配圖的繪制。6．使用CAD軟件畫出圓錐齒輪、圓柱齒輪、齒輪軸、軸承、箱體等零件圖及裝配圖，精確標出各零件的尺寸（國家標準）7．完成減速器的三維立體造型8.完成典型零件的有限元分析難點是理解各設(shè)計問題之間在邏輯上的相互關(guān)系。達到的目標:完成一篇高質(zhì)量的正規(guī)論文。

四、論文詳細工作進度和安排1、2008年11月—2009年1月：完成文獻綜述、外文翻譯、開題報告。2、2009年2月—2008年3月：完成畢業(yè)實習和設(shè)計計算。3、2009年4月—2009年5月：完成三維設(shè)計、圖紙繪制、說明書編制，整理畢業(yè)設(shè)計材料。4、2009年6月：畢業(yè)設(shè)計答辯。五、主要參考文獻[M].北京:機械工業(yè)出版社2006[M]北京:機械工業(yè)出版社2005[J].常州信息職業(yè)技術(shù)學院學報2006[4]楊明忠,朱家誠.機械設(shè)計.[M]武漢:武漢理工大學出版社2001[M].北京:機械工業(yè)出版社1993[J].黑龍江:黑龍江科技學院2006[M][8]機械工程標準手冊編委會編.機械工程標準手冊:齒輪傳動卷[M].北京:中國標準出版社2002[9]劉鵠然.內(nèi)圓柱圓錐齒輪傳動及其在錐差式減速器中的應(yīng)用[J].長沙鐵道學.1999年.第13卷第1期.[10]郝聰穎

,李立新.TK-701C/D減速箱齒輪組件國產(chǎn)化設(shè)計[J].石化技術(shù).2005年.第12卷第1期[11]GeneralDesignPrinciples,BulletinE-80920-2,E.I.DuPontDeNemoursandCo.,Wilmington,指導教師審核意見：本文圍繞畢業(yè)選題內(nèi)容，在查閱相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，對減速器的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢、相關(guān)研究的最新成果及動態(tài)進行了論述，對運用先進設(shè)計手段進行減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了自己的見解，并對進一步的發(fā)展方向做出預測。綜述思路清楚，內(nèi)容比較全面，對完成畢業(yè)設(shè)計具有參考價值。簽字：2008年12月24日專業(yè)意見：簽字：年月日學院意見：簽字：年月日嘉興學院畢業(yè)論文（設(shè)計）外文翻譯題目（外文）：AGuidetoPlasticGearing題目（中文）：塑料齒輪指南學院名稱：機電工程學院專業(yè)班級：機械052學生姓名：劉洋一、外文摘要及關(guān)鍵詞Plasticgearshavepositionedthemselvesasseriousalternativestotraditionalmetalgearsinawidevarietyofapplications.Theuseofplasticgearshasexpandedfromlowpower,precisionmotiontransmissionintomoredemandingpowertransmissionapplications.Asdesignerspushthelimitsofacceptableplasticgearapplications,moreislearnedaboutthebehaviorofplasticsingearingandhowtotakeadvantageoftheiruniquecharacteristics.二、中文摘要及關(guān)鍵詞塑料齒輪被定位為傳統(tǒng)金屬齒輪的代替品來應(yīng)用在各種領(lǐng)域中。它的應(yīng)用已經(jīng)從低功耗，高精度運動傳遞擴大到更多的電力傳輸應(yīng)用中。作為設(shè)計師，不僅僅是知道塑料齒輪的應(yīng)用，更多的是了解的它的原理，以及知道如何利用其獨特的特點。三、外文正文見附錄四、譯文正文塑料齒輪指南塑料齒輪被定位為傳統(tǒng)金屬齒輪的代替品來應(yīng)用在各種領(lǐng)域中。它的應(yīng)用已經(jīng)從低功耗，高精度運動傳遞擴大到更多的電力傳輸應(yīng)用中。作為設(shè)計師，不僅僅是知道塑料齒輪的應(yīng)用，更多的是了解的它的原理，以及知道如何利用其獨特的特點。相對金屬齒輪，塑料齒輪有著眾多的優(yōu)勢。它們重量輕，慣性低，并且運行噪音比金屬齒輪小。塑料齒輪常常不需要潤滑，但也可以在一些內(nèi)部復雜的機構(gòu)添加潤滑油，例如，聚四氟乙烯、硅。通常塑料齒的單位成本比金屬齒輪低，可目的是將其他功能的需要綜合起來（部分合并）。就是在一些腐蝕環(huán)境下也能有抗腐蝕的能力。首先熱塑性齒輪是尼龍齒輪和縮醛齒輪在低載荷下低速運行。由于使用熱塑性齒輪的優(yōu)點日新月異，并且可以使用更高性能的材料，所以設(shè)計師開始在更嚴格的環(huán)境中使用塑料齒輪。材料的增加和內(nèi)部潤滑劑添加到這些材料擴大了它使用環(huán)境。因為缺乏建立承載和磨損性能數(shù)據(jù)阻礙了齒輪使用熱塑性材料，但可以把簡單的金屬齒輪的齒輪/材料性能數(shù)據(jù)和塑料齒輪共用。金屬齒輪統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，是通過數(shù)次成功應(yīng)用收集的，并使齒輪設(shè)計師充分了解了它的屬性，‘熱塑性’作為齒輪材料的新成員還沒足夠的時間來匯編全面的額定負荷數(shù)據(jù)，以及它獨有的機械性和熱塑性塑料的熱性能都阻礙了那些想從現(xiàn)成資料得到突破的人的腳步。然而，有一些準則可供估算使用熱塑性材料齒輪技術(shù)的可行性。這些技術(shù)大部分在金屬齒輪原先制定的方程的基礎(chǔ)上得到了發(fā)展，可是熱塑性材料還有一些獨特的的性質(zhì)沒有被考慮到。這本小冊子就是將試圖告訴讀者一些使用這些方程和技術(shù)時必須考慮的重要點，以評估熱塑性齒輪。重點是在基本齒輪上，但是設(shè)計的基本點也可以推廣到其他類型的齒輪。齒輪的類型和安排有許多不同類型的齒輪，它們可以以最容易的方式歸類，齒輪軸相交的情況分類。如果齒輪必須做平行于軸運動，那么可以使用正齒輪或螺旋齒輪。如果軸相交變成直角，那么通常使用錐齒輪和蝸桿齒輪。如果軸交錯并且不平行，那么就不用螺旋齒輪和蝸桿齒輪，改使用錐齒輪和準雙曲面齒輪。最常見的塑料齒輪有正齒輪，螺旋齒輪和蝸桿齒輪，但其他類型的齒輪可以因需要使用。一個齒輪不能工作，必須使用一對才能工作。當一對齒輪的兩個齒嚙合，輪換的一個齒輪就可以帶動其他齒輪旋轉(zhuǎn)。如果這兩個齒輪有不同的直徑，較小的一個（被稱為小齒輪）就會比較大的一個（被稱為大齒輪）運轉(zhuǎn)的更快和具有更低的旋轉(zhuǎn)力。正齒輪在形狀上是圓柱形的，與側(cè)翼的齒輪平行齒輪軸。如果齒的齒輪點遠離軸，齒輪是外部正齒輪（圖1）。如果齒輪點對著軸上，齒輪是一個內(nèi)部正齒輪（圖2）正齒輪相對設(shè)計簡單并且容易制造。只有強加齒輪徑向載荷的軸承，按收集的各種中心距離，才能使它們相對簡單的安裝。多數(shù)的設(shè)計者使用20°壓力角，使用221/2°和25°的也很普遍。壓力角20度以上能提供更高的承載能力，但不利運行順利和噪音小。（圖1）（圖2）螺旋齒輪類似正齒輪，但齒輪齒側(cè)翼正是一個有角度的軸齒輪（圖3）。事實上，正齒輪是螺旋齒輪齒輪齒角度為零的一種特殊情況。只有在同時有高速、高負荷參與時螺旋齒輪才能運動。單螺旋齒輪都強加有徑向負荷和推力負荷，因而不能簡單安裝，但他們往往比直齒圓柱齒輪運行更安靜、更流暢。螺旋齒輪的斜齒往往被安裝在同一軸這樣消除了推力負荷。這被稱為雙螺旋齒輪（圖4）。（圖3）（圖4）錐齒輪的形狀為圓錐體，輪齒厚度和高度均為錐形漸縮。輪齒一端大一端小。輪齒的規(guī)格以大端為準，強度計算以輪齒中端為準。錐齒輪最簡單的形式是直齒錐齒輪（圖5）。這種齒輪一般相互呈90°角交錯，但幾乎可以在所有角度下工作。這些齒輪相互施加推力和徑向負荷，所以必須精密安裝以保證正常工作。雖然塑性錐齒輪并不多見，但設(shè)計者已經(jīng)開始研究它們的用途。其他類型的錐齒輪還有弧齒錐齒輪和零度弧齒錐齒輪（圖5）端面齒輪是一種特殊類型的齒輪，它的輪齒直接切割在它的輪面上（圖6）。端面齒輪朝向均為齒輪的軸心。端面齒輪一般和正齒輪或斜齒輪一起配合。和錐齒輪一樣，兩個齒輪必須以90°軸間角相互交錯。（圖6）有三種齒輪一般被歸類為蝸輪齒輪。渦輪齒輪可以按非相交、非并行軸線裝配在一起；但一般更多的是按非相交，90°軸間角裝配。渦輪的特點是其中一只部件具有螺紋，該部件被稱作蝸桿（圖7）。與其配合的齒輪被稱作渦輪。一般情況都會用一個塑料斜齒輪把塑料傳動齒輪與金屬（也有塑料）渦輪連接在一起.這種配置也叫做非環(huán)面渦輪或者相交螺旋齒輪。相交螺旋齒輪安裝在軸上，并且彼此不相交或者互相成一個角度（通常是90度）。相交螺旋齒輪會在他們的承載軸上產(chǎn)生徑向負載和推力負載。（圖7）即使中心距或者軸傾角有些許改變，也不會對齒輪的準確性有損傷。所以這是比較簡單的安裝方式。但是，相交螺旋齒輪只是一個點接觸，不能承受很大的負載。然而，如果齒輪能耐磨一段時間而不出現(xiàn)問題，點接觸就會變成線接觸，這就跟單個的環(huán)面渦輪相似了，能承受的負載也隨之增加，這也是為什么用塑料斜齒輪連接金屬齒輪的原因之一了。當斜齒輪開始磨損，最后就會變成渦輪。另外一個使用塑料渦輪或者斜齒輪與金屬渦輪的原因是，塑料齒輪能減少熱效應(yīng)，正常情況下，塑料渦輪不會因為機構(gòu)產(chǎn)生的熱效應(yīng)而不能工作。真蝸輪集被稱為單包或雙包絡(luò)環(huán)面蝸桿齒輪,在單一的包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動的蝸輪了喉剖面看，像渦輪螺母環(huán)繞線程(圖8)。這使其有更多的接觸面，提高了承載能力的一個因素2-3超過了類似的螺旋齒輪。在二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿齒輪的蝸桿(圖9)和蝸輪是喉和總結(jié)各地互相,制造渦輪齒輪或蝸桿齒輪是非常困難的,因此經(jīng)常使用渦輪齒輪和螺旋齒輪（交叉螺旋）組合。（圖8）（圖9）齒輪的運行我們在開始分析塑料齒輪前強調(diào)，重要的是要了解齒輪運行。每個齒輪齒實際上是懸臂梁支持一個末端。每個彎梁和剪切梁的接觸嘗試都需要的大量的材料，因此，齒輪