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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 題 目 基于Pro/E的蝸輪蝸桿減速器的建模與運(yùn)動(dòng)仿真 學(xué)生姓名 黃勝軍 學(xué) 號(hào) 1005250227 院 ( 系 ) 能源工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 報(bào)告日期 2013年11月22日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 基于Pro/E的蝸輪蝸桿減速器的建模與運(yùn)動(dòng)仿真 題目類別（請(qǐng)?jiān)谟嘘P(guān)項(xiàng)目下作√記號(hào)） 設(shè)計(jì) 論文 其它 √ 題目需要在實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、工程實(shí)踐和社會(huì)調(diào)查等社會(huì)實(shí)踐中完成 是□ 否■ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間 2013年10月26日 起至 2014年4月30日 1.設(shè)計(jì)的意義及國(guó)內(nèi)外狀況 1.1設(shè)計(jì)的意義 蝸桿傳動(dòng)主要由蝸輪和蝸桿構(gòu)成，用于倆交錯(cuò)軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和載荷，通常作為減速裝置傳遞中、小功率。與齒輪傳動(dòng)相比，蝸桿傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大而結(jié)構(gòu)緊湊（在一般動(dòng)力傳動(dòng)中傳動(dòng)比i=10～80，在分度機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)比i可達(dá)1000），運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，且不需要其他輔助機(jī)構(gòu)即能獲得反行程自鎖等優(yōu)點(diǎn)。但傳動(dòng)的傳動(dòng)效率低，制造成本高（為了提高減磨性和耐磨性，蝸輪齒圈往往要用價(jià)格昂貴的銅合金制造）等不利的因素是當(dāng)前蝸桿傳動(dòng)繼續(xù)研究和解決的問(wèn)題。如今，國(guó)內(nèi)的減速器多以齒輪、蝸輪蝸桿傳動(dòng)為主，但普遍存在著功率與重量比小或傳動(dòng)比大而機(jī)械效率過(guò)低的問(wèn)題，另外材料的品質(zhì)和工藝水平還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問(wèn)題更為突出，使用壽命不長(zhǎng)。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(wèn)題也未解決好。當(dāng)今減速器向著大功率、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。而本文以Pro/E為平臺(tái)的蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì)，不僅實(shí)現(xiàn)了三維參數(shù)化造型，而且實(shí)現(xiàn)了蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真，保證了造型的準(zhǔn)確性，同時(shí)造型速度快，避免了取點(diǎn)造型的復(fù)雜過(guò)程，完成的三維實(shí)體零件模型是進(jìn)行后期的有限元分析、機(jī)構(gòu)仿真和數(shù)控分析的必要條件，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的前提下，更進(jìn)一步通過(guò)測(cè)試其運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能指標(biāo)、實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)參數(shù)化優(yōu)化。 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 我國(guó)從20世紀(jì)60年代初開(kāi)始，由第一機(jī)械工業(yè)部機(jī)械科學(xué)研究院開(kāi)展平面蝸輪的研究工作，1964年合作研制成中心距為540mm的平面蝸輪副，用于30t的轉(zhuǎn)爐中。目前我國(guó)已經(jīng)成功研制成功中心距為1200mm和700mm的平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)裝置，而且利用計(jì)算機(jī)對(duì)蝸桿副齒形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)選擇，用機(jī)械CAD對(duì)蝸桿副、減速器及蝸輪滾刀進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，用環(huán)面蝸桿專用機(jī)床及獨(dú)特的工藝路線，對(duì)蝸桿及蝸輪滾刀進(jìn)行與其成型原理完全一致的加工，不需任何的修形。 齒輪減速器是一種廣泛用于國(guó)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(jì)80年代以來(lái)，世界齒輪減速器技術(shù)有了很大的發(fā)展，產(chǎn)品的發(fā)展總趨勢(shì)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(jì)技術(shù)。硬齒面技術(shù)就是采用優(yōu)質(zhì)合金剛鍛件、滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪，磨齒精度不低于ISO1328-1975的6級(jí)，綜合承載能力為中硬齒面調(diào)質(zhì)齒輪的3～5倍。一個(gè)中等規(guī)格的硬齒面減速器的重量?jī)H為中硬齒面減速器的1/3左右，且噪聲低、效率高、可靠性高。其傳動(dòng)的速度和功率范圍很大，傳動(dòng)效率高，一對(duì)齒輪可達(dá)到98～99%，互換性好裝配和維修較為方便，可進(jìn)行變位切削及各種修形、修緣，從而提高傳動(dòng)質(zhì)量，在給類齒輪在應(yīng)用最為廣泛。 功率分支技術(shù)主要指形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)運(yùn)于冶金、礦山、電功、起重、運(yùn)輸、石化、輕功機(jī)械等具有極強(qiáng)的通用性和互換性，大大極少了部件的制造程序，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(kù)存率低、綜合經(jīng)濟(jì)效益高。 模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)成為齒輪減速器發(fā)展的一個(gè)主要方向，它在追求高性能的同時(shí)，盡可能減少零件及毛坯的品種規(guī)格和數(shù)量，以便組織生產(chǎn)、降低成本，獲得規(guī)模效益。同時(shí)采用基本零件，增加產(chǎn)品的形式和花樣，盡可能多的開(kāi)發(fā)使用的變型設(shè)計(jì)或派生系列產(chǎn)品，能由一個(gè)通用系列派生多個(gè)專用系列，擺脫了傳統(tǒng)的單一有底座實(shí)心軸輸出的安裝方式。增加了空心軸輸出的無(wú)底座懸掛式、浮動(dòng)支撐底座、電動(dòng)機(jī)與減速器一體式連接、多方位安裝面等不同形式擴(kuò)大了使用范圍。 近十幾年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)被廣泛應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域，是的機(jī)械加工精度、加工效率大大提高，從而推動(dòng)了機(jī)械產(chǎn)品的多樣化，整機(jī)配套的模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化，以及造型設(shè)計(jì)藝術(shù)化，使產(chǎn)品更加精致美化。國(guó)內(nèi)與國(guó)外相比，材料水平和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問(wèn)題更為突出。對(duì)于國(guó)外技術(shù)而言雖然在材料和制造工藝方面占優(yōu)勢(shì)，工作可靠性高，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(wèn)題，傳動(dòng)比大而效率低的問(wèn)題仍然未解決好。當(dāng)今的減速器是向著大功率、大傳動(dòng)比、小體積、高機(jī)械效率及使用壽命長(zhǎng)的方向發(fā)展。 2.研究?jī)?nèi)容與設(shè)計(jì)步驟 2.1 研究?jī)?nèi)容 根據(jù)給定的主要參數(shù)，本文完成的主要內(nèi)容如下： （1）了解蝸輪蝸桿減速器的主要工作原理，確定合理的設(shè)計(jì)方案； （2）完成減速器蝸輪蝸桿等傳動(dòng)裝置及箱體的尺寸設(shè)計(jì)及校核，主要包括：傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)校核，蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)、校核，軸承設(shè)計(jì)選用，箱體的設(shè)計(jì)等； （3）完成減速器的建模。主要包括：蝸輪蝸桿的建模，軸的建模，箱體的建模等； （4）完成減速器的運(yùn)動(dòng)仿真。 2.2 設(shè)計(jì)步驟 本文的技術(shù)路線圖 了解減速器的工作原理，確定合理的設(shè)計(jì)方案。 蝸輪、蝸桿的設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及選用。 軸承的設(shè)計(jì)、校核及選用，減速器箱體的設(shè)計(jì)。 蝸桿減速器的相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)。 蝸輪、蝸桿的建模，軸的建模。 軸承的建模，減速器箱體的建模。 蝸桿減速器的Pro/E建模 通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的分析，得出位置、速度、加速度與時(shí)間的關(guān)系。 蝸桿減速器的仿真 3.論文提綱 第一部分：緒論； 第二部分：蝸輪蝸桿減速器參數(shù)計(jì)算及建模； 第三部分：蝸輪蝸桿減速器的運(yùn)動(dòng)仿真。 總論 參考文獻(xiàn) 4.進(jìn)度安排 第1周—第4周，制定設(shè)計(jì)方案，完成開(kāi)題報(bào)告； 第5周—第10周，完成蝸輪蝸桿減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算，利用PRO/E完成其三維建模，繪制裝配圖和爆炸圖； 第11周—第14周，利用PRO/E對(duì)蝸輪蝸桿減速器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真； 第15周—第16周，完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書，準(zhǔn)備答辯。 5.存在的問(wèn)題及擬采取的解決措施 在設(shè)計(jì)中，需要進(jìn)行蝸輪蝸桿減速器參數(shù)分析，另外運(yùn)用Pro/e進(jìn)行建模仿真時(shí)存在操作問(wèn)題，解決措施如下： (1) 在進(jìn)行參數(shù)分析的時(shí)候，需要查閱大量資料，這就要求并通過(guò)對(duì)課本、期刊、學(xué)術(shù)專著的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)更多專業(yè)上的知識(shí)，以更好地解決問(wèn)題。 (2) 在運(yùn)用Pro/E進(jìn)行建模設(shè)計(jì)仿真的時(shí)候，應(yīng)該對(duì)繪圖軟件加強(qiáng)學(xué)習(xí)，使其用起來(lái)得心應(yīng)手。 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2005. 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