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(lái)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(lèi)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(lèi)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(lái)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(lèi)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(wèn)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(guò)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(guò)的理論知識(shí)，提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)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(guò)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(wèn)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(guò)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(wèn)題、解決問(wèn)題的獨(dú)立工作能力；通過(guò)實(shí)習(xí)，加深學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)的理解和認(rèn)識(shí)，為進(jìn)一步開(kāi)拓專(zhuān)業(yè)知識(shí)創(chuàng)造條件，鍛煉動(dòng)手動(dòng)腦能力，通過(guò)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(guò)低的問(wèn)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(wèn)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(lèi)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(kāi)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(guò)低的問(wèn)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(wèn)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(kāi)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(guò)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(méi)有突破，因此，沒(méi)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(guò)一些研究論文，在利用擺線齒輪作平動(dòng)減速器開(kāi)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(guò)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(chēng)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(wèn)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(xiě)開(kāi)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(xiě)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(xiě)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(kāi)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(xiě)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(xiě)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. 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