裝配圖復(fù)合形法減速器優(yōu)化設(shè)計(jì),裝配,復(fù)合,減速器,優(yōu)化,設(shè)計(jì) 一、選題的依據(jù)及意義： 隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)產(chǎn)品的需求是多樣化的，這就決定了未來的生產(chǎn)方式趨向多品種、小批量。在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著齒輪減速器，它是一種不可缺少的機(jī)械傳動(dòng)裝置. 它是機(jī)械設(shè)備的重要組成部分和核心部件。目前，國(guó)內(nèi)各類通用減速器的標(biāo)準(zhǔn)系列已達(dá)數(shù)百個(gè)，基本可滿足各行業(yè)對(duì)通用減速器的需求。國(guó)內(nèi)減速器行業(yè)重點(diǎn)骨干企業(yè)的產(chǎn)品品種、規(guī)格及參數(shù)覆蓋范圍近幾年都在不斷擴(kuò)展，產(chǎn)品質(zhì)量已達(dá)到國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家同類產(chǎn)品水平，承擔(dān)起為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)提供傳動(dòng)裝置配套的重任，部分產(chǎn)品還出口至歐美及東南亞地區(qū)，推動(dòng)了中國(guó)裝配制造業(yè)發(fā)展。 圓柱齒輪減速器是一種使用非常廣泛的機(jī)械傳動(dòng)裝置。減速器是用于原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間的獨(dú)立的傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛，具有品種多、批量小、更新?lián)Q代快的特點(diǎn)。目前生產(chǎn)的各種類型的減速器還存在著體積大、重量重、承載能力低、成本高和使用壽命短等問題，與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品相比還有較大的差距。對(duì)減速器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇最佳參數(shù)是提高承載能力、減輕重量和降低成本等各項(xiàng)指標(biāo)的一種重要途徑。 目的： 通過設(shè)計(jì)熟悉機(jī)器的具體操作，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)和社會(huì)適應(yīng)能力，進(jìn)一步鞏固、 深化已學(xué)過的理論知識(shí)，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，掌握通用機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)原理和過程。對(duì)所學(xué)技能的訓(xùn)練，例如：計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。學(xué)會(huì)利用多種手段(工具)解決問題，如：在本設(shè)計(jì)中可選擇CAD等制圖工具。了解減速器內(nèi)部齒輪間的傳動(dòng)關(guān)系。 意義： 通過設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)，提高分析問題、解決問題的獨(dú)立工作能力；通過實(shí)習(xí)，加深學(xué)生對(duì)專業(yè)的理解和認(rèn)識(shí)，為進(jìn)一步開拓專業(yè)知識(shí)創(chuàng)造條件，鍛煉動(dòng)手動(dòng)腦能力，通過實(shí)踐運(yùn)用鞏固了所學(xué)知識(shí)，加深了解其基本原理 二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）： 1、國(guó)外減速器技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)況 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。最近報(bào)導(dǎo)，日本住友重工研制的FA型高精度減速器，美國(guó)Alan-Newton公司研制的X-Y式減速器，在傳動(dòng)原理和結(jié)構(gòu)上與本項(xiàng)目類似或相近，都為目前先進(jìn)的齒輪減速器。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。 2、國(guó)內(nèi)減速器技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)況 國(guó)內(nèi)的減速器多以齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)使用的大型減速器(500kw以上)，多從國(guó)外(如丹麥、德國(guó)等)進(jìn)口，花去不少的外匯。60年代開始生產(chǎn)的少齒差傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、諧波傳動(dòng)等減速器具有傳動(dòng)比大，體積小、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)?。但受其傳動(dòng)的理論的限制，不能傳遞過大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在傳動(dòng)的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破，因此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動(dòng)比大、體積小、重量輕、機(jī)械效率高等這些基本要求。90年代初期，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)(齒輪)減速器，是一種外平動(dòng)齒輪傳動(dòng)的減速器，它可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率/體積(或重量)比值仍小。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便。北京理工大學(xué)研制成功的"內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器"不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點(diǎn)外，還有著大的功率/重量(或體積)比值，以及輸入軸和輸出軸在同一軸線上的優(yōu)點(diǎn)，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。國(guó)內(nèi)有少數(shù)高等學(xué)校和廠礦企業(yè)對(duì)平動(dòng)齒輪傳動(dòng)中的某些原理做些研究工作，發(fā)表過一些研究論文，在利用擺線齒輪作平動(dòng)減速器開展了一些工作。二、平動(dòng)齒輪減速器工作原理簡(jiǎn)介,平動(dòng)齒輪減速器是指一對(duì)齒輪傳動(dòng)中，一個(gè)齒輪在平動(dòng)發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)下作平面平行運(yùn)動(dòng)，通過齒廓間的嚙合，驅(qū)動(dòng)另一個(gè)齒輪作定軸減速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減速傳動(dòng)的作用。平動(dòng)發(fā)生器可采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，或正弦機(jī)構(gòu)或十字滑塊機(jī)構(gòu)。本成果采用平行四邊形機(jī)構(gòu)作為平動(dòng)發(fā)生器。平動(dòng)發(fā)生器可以是虛擬的采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，也可以是實(shí)體的采用平行四邊形機(jī)構(gòu)。有實(shí)用價(jià)值的平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)為內(nèi)嚙合齒輪機(jī)構(gòu)，因此又可以分為內(nèi)齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)和外齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)兩種情況。外平動(dòng)齒輪減速機(jī)構(gòu)，其內(nèi)齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)外齒輪并作減速轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。該機(jī)構(gòu)亦稱三環(huán)(齒輪)減速器。由于內(nèi)齒輪作平動(dòng)，兩曲柄中心設(shè)置在內(nèi)齒輪的齒圈外部，故其尺寸不緊湊，不能解決體積較大的問題。?內(nèi)平動(dòng)齒輪減速，其外齒輪作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒輪作減速轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。由于外齒輪作平動(dòng)，兩曲柄中心能設(shè)置在外齒輪的齒圈內(nèi)部，大大減少了機(jī)構(gòu)整體尺寸。由于內(nèi)平動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率高、體積小、輸入輸出同軸線，故由廣泛的應(yīng)用前景。? 三、本項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)? 1.本項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn),本新型的"內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器"與國(guó)內(nèi)外已有的齒輪減速器相比較，有如下特點(diǎn)：(1)傳動(dòng)比范圍大，自I=10起，最大可達(dá)幾千。若制作成大傳動(dòng)比的減速器，則更顯示出本減速器的優(yōu)點(diǎn)。(2)傳遞功率范圍大：并可與電動(dòng)機(jī)聯(lián)成一體制造。(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕。比現(xiàn)有的齒輪減速器減少1/3左右。(4)機(jī)械效率高。嚙合效率大于95%，整機(jī)效率在85%以上，且減速器的效率將不隨傳動(dòng)比的增大而降低，這是別的許多減速器所不及的。 (5)本減速器的輸入軸和輸出軸是在同一軸線上 三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案： 研究?jī)?nèi)容： 1.采用復(fù)合形法，以體積最小為目標(biāo)進(jìn)行減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)； 2.與常規(guī)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行比較分析， 3.繪制減速器裝配圖及主要零件圖。 實(shí)驗(yàn)方案： 1. 收集有關(guān)資料寫開題報(bào)告 2. 以減速器體積最小為目標(biāo)函數(shù)建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型 3．采用復(fù)合型法編寫優(yōu)化設(shè)計(jì)程序、計(jì)算 4. 計(jì)算減速器各項(xiàng)尺寸，并進(jìn)行結(jié)果分析 5. 運(yùn)用UG繪制減速器裝配圖及主要零件圖 6. 翻譯外文資料 7.撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 目標(biāo)：本課題以減速器體積最小為目標(biāo)函數(shù)，設(shè)計(jì)減速器的最優(yōu)參數(shù)， 繪制減速器裝配圖及主要零件圖。 主要特色：減速器體積小，重量輕，承載能力提高，降低成本 工作進(jìn)度： 1. 收集資料、開題報(bào)告、外文翻譯 3，01-3.21 2. 建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型 3.22-4.04 3．編寫優(yōu)化設(shè)計(jì)程序、計(jì)算 4.05-5.09 4. 減速器常規(guī)設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)果分析 5.09-5.23 5. 繪制減速器裝配圖及主要零件圖 5.24-6.13 6. 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6.14-6.27 7. 答辯準(zhǔn)備及論文答辯 6.28-7.02 五、參考文獻(xiàn) 【1】璞良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第八版.北京：高等教育出版社，2007 【2】孫靖民主編.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì).第三版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 【3】方世杰，綦耀光主編.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.2 【4】王昆等主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 【5】劉瑞新，洪遠(yuǎn)征等編著.Visual Basic 程序設(shè)計(jì)教程.第二版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 【6】楊黎明主編.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1996 【7】劉瑞新，洪遠(yuǎn)征等編著.Visual Basic 程序設(shè)計(jì)教程上機(jī)指導(dǎo)及習(xí)題解答.第二版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 【8】鄭貞平，喻德主編.UG NX5中文版三維設(shè)計(jì)與NC加工實(shí)例精解. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008 【9】Carrol, R., and Johnson, G.,“Optimal design of compact spur gear sets”, ASME Journal of mechanisms, transmissions and automation in design. Vol.106, No.1, March 1984, pp.95-101