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蜗轮蜗杆减速器开题报告_图文

毕业设计(论文)开题报告

基于Pro/E的蜗轮蜗杆减速器的建 题 目 模与运动仿真 黄胜军 1005250227 能源工程学院 机械设计制造及其自动化

学生姓名 学 号

院 ( 系 ) 专 业

指导教师 报告日期 2013年11月22日

毕业设计(论文)题目

基于 Pro/E 的蜗轮蜗杆减速器的建模与运动仿真

题目类别 (请在有关项目下 作√记号)

设计

论文 √

其它

题目需要在实验、实习、工程实践和社会调查等社会实践中完成 毕业设计 (论文) 起止时间

是□

否■

2013 年 10 月 26 日 起至 2014 年 4 月 30 日

1.设计的意义及国内外状况
1.1 设计的意义
蜗杆传动主要由蜗轮和蜗杆构成,用于俩交错轴之间传递运动和载荷,通常作为减速装 置传递中、小功率。与齿轮传动相比,蜗杆传动具有传动比大而结构紧凑(在一般动力传动中 传动比 i=10~80,在分度机构中传动比 i 可达 1000) ,运转平稳,噪声小,且不需要其他辅助 机构即能获得反行程自锁等优点。但传动的传动效率低,制造成本高(为了提高减磨性和耐磨 性,蜗轮齿圈往往要用价格昂贵的铜合金制造)等不利的因素是当前蜗杆传动继续研究和解决 的问题。如今,国内的减速器多以齿轮、蜗轮蜗杆传动为主,但普遍存在着功率与重量比小或 传动比大而机械效率过低的问题,另外材料的品质和工艺水平还有许多弱点,特别是大型的减 速器问题更为突出,使用寿命不长。国外的减速器,以德国、丹麦和日本处于领先地位,特别 在材料和制造工艺方面占优势,减速器工作可靠性好,使用寿命长,但其传动形式仍以定轴齿 轮传动为主,体积和重量问题也未解决好。当今减速器向着大功率、大传动比、小体积、高机 械效率以及使用寿命长的方向发展。而本文以 Pro/E 为平台的蜗轮蜗杆减速器设计,不仅实现 了三维参数化造型,而且实现了蜗轮蜗杆传动机构的运动仿真,保证了造型的准确性,同时造 型速度快,避免了取点造型的复杂过程,完成的三维实体零件模型是进行后期的有限元分析、 机构仿真和数控分析的必要条件,实现机构运动仿真的前提下,更进一步通过测试其运动学、 动力学性能指标、实现机构参数化优化。

1.2 国内外研究现状
我国从 20 世纪 60 年代初开始, 由第一机械工业部机械科学研究院开展平面蜗轮的研究工 作,1964 年合作研制成中心距为 540mm 的平面蜗轮副,用于 30t 的转炉中。目前我国已经成 功研制成功中心距为 1200mm 和 700mm 的平面包络环面蜗杆传动装置,而且利用计算机对蜗杆 副齿形进行优化设计选择,用机械 CAD 对蜗杆副、减速器及蜗轮滚刀进行辅助设计,用环面蜗 杆专用机床及独特的工艺路线,对蜗杆及蜗轮滚刀进行与其成型原理完全一致的加工,不需任 何的修形。 齿轮减速器是一种广泛用于国防、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,产品的发展总趋势是小型化、 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刚锻件、渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮,磨齿精度不 低于 ISO1328-1975 的 6 级,综合承载能力为中硬齿面调质齿轮的 3~5 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,且噪声低、效率高、可靠性高。其传动的 速度和功率范围很大,传动效率高,一对齿轮可达到 98~99%,互换性好装配和维修较为方便, 可进行变位切削及各种修形、修缘,从而提高传动质量,在给类齿轮在应用最为广泛。 功率分支技术主要指形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,广泛应运于冶金、矿山、电功、起重、运输、石化、轻功机械等具有极强的通用性和互换 性,大大极少了部件的制造程序,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。 模块化设计技术已经成为齿轮减速器发展的一个主要方向,它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,以便组织生产、降低成本,获得规模效益。同时采用基 本零件,增加产品的形式和花样,尽可能多的开发使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。增加了空心轴 输出的无底座悬挂式、浮动支撑底座、电动机与减速器一体式连接、多方位安装面等不同形式 扩大了使用范围。 近十几年来,由于计算机技术和数控技术的发展,CAD/CAM 技术被广泛应用机械设计和制 造领域,是的机械加工精度、加工效率大大提高,从而推动了机械产品的多样化,整机配套的 模块化,标准化,以及造型设计艺术化,使产品更加精致美化。国内与国外相比,材料水平和 工艺水平上还有许多弱点,特别是大型的减速器问题更为突出。对于国外技术而言虽然在材料 和制造工艺方面占优势,工作可靠性高,使用寿命长,但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主, 体积和重量问题,传动比大而效率低的问题仍然未解决好。当今的减速器是向着大功率、大传 动比、小体积、高机械效率及使用寿命长的方向发展。

2.研究内容与设计步骤
2.1 研究内容
根据给定的主要参数,本文完成的主要内容如下: (1)了解蜗轮蜗杆减速器的主要工作原理,确定合理的设计方案; (2)完成减速器蜗轮蜗杆等传动装置及箱体的尺寸设计及校核,主要包括:传动轴的设 计校核,蜗轮蜗杆的设计、校核,轴承设计选用,箱体的设计等; (3)完成减速器的建模。主要包括:蜗轮蜗杆的建模,轴的建模,箱体的建模等; (4)完成减速器的运动仿真。

2.2 设计步骤

本文的技术路线图 了解减速器的工作原 理,确定合理的设计 方案。

蜗轮、蜗杆的 设计、计算及 校核,轴的结 构设计及选 用。 蜗轮、蜗杆的 建模,轴的建 模。

蜗杆减速器的相关参 数设计。

轴承的设计、 校核及选用, 减速器箱体的 设计。

蜗杆减速器的 Pro/E 建模

轴承的建模, 减速器箱体的 建模。

通过对机构运 动的分析,得 出位置、 速度、 加速度与时间 的关系。

蜗杆减速器的仿真

3.论文提纲
第一部分:绪论; 第二部分:蜗轮蜗杆减速器参数计算及建模; 第三部分:蜗轮蜗杆减速器的运动仿真。 总论 参考文献

4.进度安排
第 1 周—第 4 周,制定设计方案,完成开题报告; 第 5 周—第 10 周,完成蜗轮蜗杆减速器的设计计算,利用 PRO/E 完成其三维建模,绘制 装配图和爆炸图; 第 11 周—第 14 周,利用 PRO/E 对蜗轮蜗杆减速器进行运动仿真;

第 15 周—第 16 周,完成设计说明书,准备答辩。

5.存在的问题及拟采取的解决措施
在设计中,需要进行蜗轮蜗杆减速器参数分析,另外运用 Pro/e 进行建模仿真时存在操作 问题,解决措施如下: (1) 在进行参数分析的时候,需要查阅大量资料,这就要求并通过对课本、期刊、学术专 著的学习,学习更多专业上的知识,以更好地解决问题。 (2) 在运用 Pro/E 进行建模设计仿真的时候,应该对绘图软件加强学习,使其用起来得心 应手。

参考文献
[1] 濮良贵.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2005. [2] 林清安.Pro/ENGINEER 野火 3.0 中文版[M].北京:电子工业出版社,2008. [3] 高秀华,李炎亮,邓洪超.机械三维动态设计仿真技术[M].北京:化学工业出版社,2003. [4] 刘海芳,基于 Pro/E 的渐开线齿轮参数化设计[J].机械与制造,2004(1):68-69. [5] 机械设计手册编委会.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,2004. [6] 谭加才,朱理.基于 Pro/E 的蜗杆涡轮参数化造型及运动仿真[J].湖南工程学院学报, 2005,(5):41-46. [7] 刘力.机械制图[M].北京:高等教育出版社出版,2004. [8] 沈学勤,李世维.极限配合与测量技术[M].北京:高等教育出版社,2002. [9] 王甫茂,李正锋.机械制造基础[M].上海:上海交通大学出版社出版,2005.

指导教 师意见 指导教师(签名) : 20 年 月 日

院 系 意 见 院系负责人(签名) : 20 年 月 日

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