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畢業(yè)設計（論文）開題報告 題 目 基于Pro/E的蝸輪蝸桿減速器的建模與運動仿真 學生姓名 黃勝軍 學 號 1005250227 院 ( 系 ) 能源工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 報告日期 2013年11月22日 畢業(yè)設計（論文）題目 基于Pro/E的蝸輪蝸桿減速器的建模與運動仿真 題目類別（請在有關項目下作√記號） 設計 論文 其它 √ 題目需要在實驗、實習、工程實踐和社會調查等社會實踐中完成 是□ 否■ 畢業(yè)設計（論文）起止時間 2013年10月26日 起至 2014年4月30日 1.設計的意義及國內外狀況 1.1設計的意義 蝸桿傳動主要由蝸輪和蝸桿構成，用于倆交錯軸之間傳遞運動和載荷，通常作為減速裝置傳遞中、小功率。與齒輪傳動相比，蝸桿傳動具有傳動比大而結構緊湊（在一般動力傳動中傳動比i=10～80，在分度機構中傳動比i可達1000），運轉平穩(wěn)，噪聲小，且不需要其他輔助機構即能獲得反行程自鎖等優(yōu)點。但傳動的傳動效率低，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格昂貴的銅合金制造）等不利的因素是當前蝸桿傳動繼續(xù)研究和解決的問題。如今，國內的減速器多以齒輪、蝸輪蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小或傳動比大而機械效率過低的問題，另外材料的品質和工藝水平還有許多弱點，特別是大型的減速器問題更為突出，使用壽命不長。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領先地位，特別在材料和制造工藝方面占優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長，但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題也未解決好。當今減速器向著大功率、大傳動比、小體積、高機械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。而本文以Pro/E為平臺的蝸輪蝸桿減速器設計，不僅實現(xiàn)了三維參數(shù)化造型，而且實現(xiàn)了蝸輪蝸桿傳動機構的運動仿真，保證了造型的準確性，同時造型速度快，避免了取點造型的復雜過程，完成的三維實體零件模型是進行后期的有限元分析、機構仿真和數(shù)控分析的必要條件，實現(xiàn)機構運動仿真的前提下，更進一步通過測試其運動學、動力學性能指標、實現(xiàn)機構參數(shù)化優(yōu)化。 1.2國內外研究現(xiàn)狀 我國從20世紀60年代初開始，由第一機械工業(yè)部機械科學研究院開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的轉爐中。目前我國已經成功研制成功中心距為1200mm和700mm的平面包絡環(huán)面蝸桿傳動裝置，而且利用計算機對蝸桿副齒形進行優(yōu)化設計選擇，用機械CAD對蝸桿副、減速器及蝸輪滾刀進行輔助設計，用環(huán)面蝸桿專用機床及獨特的工藝路線，對蝸桿及蝸輪滾刀進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防、宇航、交通、建筑、冶金、建材、礦山等領域的重要裝備，20世紀80年代以來，世界齒輪減速器技術有了很大的發(fā)展，產品的發(fā)展總趨勢是小型化、高速化、低噪聲、和高可靠性，技術發(fā)展中最引人注目的是硬齒面技術、功率分支技術和模塊化設計技術。硬齒面技術就是采用優(yōu)質合金剛鍛件、滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪，磨齒精度不低于ISO1328-1975的6級，綜合承載能力為中硬齒面調質齒輪的3～5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，且噪聲低、效率高、可靠性高。其傳動的速度和功率范圍很大，傳動效率高，一對齒輪可達到98～99%，互換性好裝配和維修較為方便，可進行變位切削及各種修形、修緣，從而提高傳動質量，在給類齒輪在應用最為廣泛。 功率分支技術主要指形星及大功率齒輪箱的功率雙分支及多分支裝置，其核心技術是均衡，廣泛應運于冶金、礦山、電功、起重、運輸、石化、輕功機械等具有極強的通用性和互換性，大大極少了部件的制造程序，而且產品性能穩(wěn)定、合格率高、組裝方便、生產周期短、產品庫存率低、綜合經濟效益高。 模塊化設計技術已經成為齒輪減速器發(fā)展的一個主要方向，它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，以便組織生產、降低成本，獲得規(guī)模效益。同時采用基本零件，增加產品的形式和花樣，盡可能多的開發(fā)使用的變型設計或派生系列產品，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。增加了空心軸輸出的無底座懸掛式、浮動支撐底座、電動機與減速器一體式連接、多方位安裝面等不同形式擴大了使用范圍。 近十幾年來，由于計算機技術和數(shù)控技術的發(fā)展，CAD/CAM技術被廣泛應用機械設計和制造領域，是的機械加工精度、加工效率大大提高，從而推動了機械產品的多樣化，整機配套的模塊化，標準化，以及造型設計藝術化，使產品更加精致美化。國內與國外相比，材料水平和工藝水平上還有許多弱點，特別是大型的減速器問題更為突出。對于國外技術而言雖然在材料和制造工藝方面占優(yōu)勢，工作可靠性高，使用壽命長，但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，傳動比大而效率低的問題仍然未解決好。當今的減速器是向著大功率、大傳動比、小體積、高機械效率及使用壽命長的方向發(fā)展。 2.研究內容與設計步驟 2.1 研究內容 根據(jù)給定的主要參數(shù)，本文完成的主要內容如下： （1）了解蝸輪蝸桿減速器的主要工作原理，確定合理的設計方案； （2）完成減速器蝸輪蝸桿等傳動裝置及箱體的尺寸設計及校核，主要包括：傳動軸的設計校核，蝸輪蝸桿的設計、校核，軸承設計選用，箱體的設計等； （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）完成減速器的運動仿真。 2.2 設計步驟 本文的技術路線圖 了解減速器的工作原理，確定合理的設計方案。 蝸輪、蝸桿的設計、計算及校核，軸的結構設計及選用。 軸承的設計、校核及選用，減速器箱體的設計。 蝸桿減速器的相關參數(shù)設計。 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 通過對機構運動的分析，得出位置、速度、加速度與時間的關系。 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)計算及建模； 第三部分：蝸輪蝸桿減速器的運動仿真。 總論 參考文獻 4.進度安排 第1周—第4周，制定設計方案，完成開題報告； 第5周—第10周，完成蝸輪蝸桿減速器的設計計算，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對蝸輪蝸桿減速器進行運動仿真； 第15周—第16周，完成設計說明書，準備答辯。 5.存在的問題及擬采取的解決措施 在設計中，需要進行蝸輪蝸桿減速器參數(shù)分析，另外運用Pro/e進行建模仿真時存在操作問題，解決措施如下： (1) 在進行參數(shù)分析的時候，需要查閱大量資料，這就要求并通過對課本、期刊、學術專著的學習，學習更多專業(yè)上的知識，以更好地解決問題。 (2) 在運用Pro/E進行建模設計仿真的時候，應該對繪圖軟件加強學習，使其用起來得心應手。 參考文獻 [1] 濮良貴.機械設計[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:電子工業(yè)出版社,2008. [3] 高秀華,李炎亮,鄧洪超.機械三維動態(tài)設計仿真技術[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003. [4] 劉海芳,基于Pro/E的漸開線齒輪參數(shù)化設計[J].機械與制造,2004(1):68-69. [5] 機械設計手冊編委會.機械設計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004. [6] 譚加才,朱理.基于Pro/E的蝸桿渦輪參數(shù)化造型及運動仿真[J].湖南工程學院學報，2005,(5):41-46. [7] 劉力.機械制圖[M].北京:高等教育出版社出版,2004. [8] 沈學勤,李世維.極限配合與測量技術[M].北京:高等教育出版社,2002. [9] 王甫茂,李正鋒.機械制造基礎[M].上海:上海交通大學出版社出版,2005. 指導教 師意見 指導教師（簽名）： 20 年 月 日 院 系 意 見 院系負責人（簽名）： 20 年 月 日 備 注