齿轮轴系试验台的三维设计与装配 开题报告

1、 中 北 大 学毕业论文开题报告学 生 姓 名：栗志兵机械工程与自动化学院机械设计制造及其自动化论 文 题 目： 齿轮轴系实验台的三维设计与装配学 号： 0702014501学 院、系：专业 ：指 导 教 师 :乔峰丽2011 年 3月 18 日 毕 业 论 文 开 题 报 告1结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：一本课题的课题背景及其重要意义：轴系是轴，轴承和安装于轴上的传动体，密封件及定位组件组成。其主要功能是支撑旋转零件，传递转矩和运动。在工程实际中，为了满足各种不同的工作要求，往往需要采用若干个彼此啮合的齿轮进行传动，例如机械手表、汽车变速箱以及航

2、空发动机上的传动装置等。由齿轮作为主要传动体的传动系统称为齿轮轴系。1齿轮轴系在各种机械中都有广泛应用，其因具有体积小，重量轻，传动比大，寿命长等优点，已受到普遍关注！鉴于本课题主要是针对齿轮轴系实验台的三维建模与装配，齿轮轴系实验台主要用于机械原理课程的教学以及一些轴系结构优化等相关方面的研究与探索！2以前的齿轮轴系实验台，最主要的问题还是不能把齿轮啮合的结构和传动方式清晰地展现在学生面前。齿轮轴系属于机械原理中的重要内容。许多同学在学习齿轮轴系相关内容时对齿轮的传动关系理解的不够透彻，对轴系的安装结构及布置没有直观的认识。因此，按照现代机械原理和结构理论，以提高设计思维能力，动手能力，创新

3、能力为出发点，设计一种新型教学与实验用综合齿轮轴系实验台显的十分重要！二本课题的国内外发展现状与趋势：机械系统一般包括原动机，传动装置和工作机等三大部分，从机械原理角度看，机械是由若干机构和传动零部件工作机连接而成的能量转换系统。在机械传动系统中，由于不同的应用目的，促使我们采用相应的传动装置，传动装置作为原动机和工作机的连接装置，选择传动方式有其特定的技术要求。如实现增速，减速，平行轴间传动及交错轴传动等。3目前，国内外的许多机构都有大型的齿轮轴系实验台，但这些实验台大多注重于单一的研究目的，如分析齿轮传动效率，传动过程中的振动等。针对于在校学生的教学实践性实验台却不多见。鉴于这一问题，我将

4、着手设计一款齿轮轴系实验台。本实验台会将运动构件最大限度的一件多用，并在教学和实验的过程中让学生自己动手进行结构的拆装，直观的观察。更加深刻地理解并掌握齿轮传动的特点和轴系的结构设 Solidworks公司是专业从事三维机械设计、工程分析和产品数据管理软件开发和营销的跨国公司，其软件产品 Solidworks自 1995年问世以来，以其优异的性能、易用性和创新性，极大地提高了机械设计工程师的设计效率，在与同类软件的激烈竞争中已经确立了它的市场地位，成为三维机械设计软件的标准，在全球拥有近 30万用户。9Solidwokrs 可充分发挥用三维工具进行产品开发的威力，它提供从现有二维数据建立三维模

5、型的强大转换工具。Solidworks 能够直接读取 DWG格式的文件，在人工干预下，将 AutoCAD 的图形转换成 Solidworks三维实体模型。另一方面，Solidworks 软件对于熟悉 Windows的用户特别易懂易用，它的开放性体现在符合 Windows标准的应用软件，可以集成到 Solidworks软件中，从而为用户提供一体化的解决方案。Solidwokrs主要有以下特点：1.第一个在 Windows操作系统下开发的 CAD软件，采用 Windows系列，与 Windows系统全兼容，是 Windows的 OLE/2产品。102.菜单少，使用直观、简单，界面友好SolidWo

6、rks一共只有 60几个命令，其余所有命令与 Windows命令是相同的；下拉菜单一般只有二层，（三层的不超过 5个）；图形菜单设计简单明快，非常形象化，一看即知。系统的所有参数设置全部集中在一个选项（option）中，容易查找和设置。动态引导具有智能化，一般情况下无须用户去修改。特征树独具特色，实体及光源均可在特征树中找到，操作特征非常方便。装配约束所有的概念非常简单且容易理解。实体的建模和装配完全符合自然的三维世界。对实体的放大、缩小和旋转等操作全部是透明命令，可以在任何命令过程中使用，实体的选取非常容易、方便。SolidWorks支持的标准有：IGES、DXF、DWG、SAT（ACSI）

7、、STEP、STL、ASC或二进制的 VDAFS（VDA，汽车工业专用）、VRML、Parasolid等，且与 CATIA、Pro/Engineer、UG、MDT、Inventor等设有专用接口。SolidWorks与 I-DEAS、ANSYS、Pro/Engineer、AutoCAD等之间的数据转换均非常成功、流畅。SolidWorks允许建立一个零件而有几个不同的配置（Configuration），这对于通用件或形状相似零件的设计，可大大节约时间。 5.特征管理器 特征管理器(PropertyManager)是 SolidWorks 的独特技术，在不占用绘图区空间的情况下，实现对零件的操纵

8、、拖曳等操作。17目前只有 SolidWorks 提供自上而下的装配体设计技术，它可使设计者在设计零件、毛坯件时于零件间捕捉设计关系，在装配体内设计新零件、编辑已有零件。可以给模具零件在 X、Y、Z 方向给定不同的收缩而得到模具型8.曲面设计工具 用 SolidWorks，设计者可以创造出非常复杂的曲面，如：由两个或多个模具曲面混合成复杂的分型面。设计者亦可裁减曲面、延长曲面、倒圆角及缝合曲面。 ：4.李瑞琴.机械原理.国防工业出版社，20095.杨可桢.械设计基础M.北京：高等教育出版社，19996. 王晓东,周鹏翔.轴系部件设计.机械工业出版社，19897.胡刚华，宋德朝，陆文.机械设计，

9、北京：高等教育出版社，19998. 于惠力, 李广慧, 尹凝霞. 轴系零部件设计实例精解.机械工业出版社，20099.吴科龙.Solidworks2009机械、钣金、焊接基础与典型范例，201010.张云杰. Solidworks2009从入门到精通.电子工业出版社，201011.张展. 齿轮设计与实用数据速查. 机械工业出版社，200912. 张清，程志刚.一种新型教学与齿轮轴系系实验台.华北工学院学报.2004.7文章编号：1002-2333（2004）07-0073-0213.齿轮手册编委会.齿轮手册. 机械工业出版社,200014.孙恒，傅则绍.机械原理.北京：高等教育出版社，1989

10、15.机械设计手册编委会.滑动轴承机械设计手册. 机械工业出版社，200716.孟宪源.现代机构手册.北京：机械工业出版社，199417.曹立文，魏永庚，宋艺林.Solidworks2007产品设计基础与工程范例.清华大学出版社，199618.邹慧君，高峰.现代机构学进展.北京：高等教育出版社，200719.翁海珊，王晶.第一届全国大学生机械创新设计大赛决赛作品集，北京高等教育出版社， 200620.于惠力,冯新敏.轴系零部件设计与实用数据速查.机械工业出版社，2010 毕 业 论 文 开 题 报 告针对学生就齿轮轴系的理解较难掌握的特点，设计一种有利于学生学习的多功能齿轮轴系实验台显得十分必

11、要！作为传统的轴系实验台，我们很难将其布置及安装结构清楚地表示。尤其作为教学用齿轮轴系结构，由于齿轮轴系本身有很多类型，而不同类型结构的差异很大，尤其是交错轴间传动的特殊性，如果仅就平面图形观察，很难从实质上理解其运动形式。在齿轮轴系的支撑件，如轴承的选用及密封件的安装等细节部分也需要直观的认识。为此，设计一种结构简单，拆装容易，将实验台的运动构件最大限度的一件多用，实现一台相当于多台使用的齿轮轴系实验台就是本课题研究问题的所在！二. 解决本课题问题的途径及手段：1.直齿圆柱齿轮传动的原理及结构设计直齿圆柱齿轮传动是齿轮轴系中最简单的传动方式，其传动过程中无轴向力，所以对轴承的支撑方式无特殊要

12、求，属于平行轴间的传动。如下图中 1 和 2 之间的传动。图 1 2.圆锥齿轮传动原理及结构设计圆锥齿轮用于两相交轴之间的传动。和圆柱齿轮传动相似，一对圆锥齿轮的运动相当于一对节圆锥的纯滚动。除节圆锥外，圆锥齿轮还有分度圆锥、齿顶圆锥、齿根圆锥和基圆锥。由于其适用场合的特殊情况，在其传动过程中会受到较大的轴向力，故对轴承的选用有特殊的要求，一般选用能承受轴向力的轴承，如圆锥滚子轴承等。其啮合传动如图 1 中 3、4 构件所示。3.蜗轮蜗杆传动原理及结构设计蜗轮蜗杆机构是应用广泛的传递两交错轴之间的运动和动力的传动机构，通常两周交错角为 90。蜗轮蜗杆机构在传动过程中可以以较小的结构实现较大的传

13、动比，传动平稳无噪声，但其受到的轴向力也较大，传动效率低，磨损较为严重。其传动过程如图1 中 5、6 构件所示。在这次设计中，我将通过 Solidworks 软件进行齿轮轴系的三维结构设计，并将各零件组装，初步实现实验台的整体架构。最终将齿轮轴系实验台的模型建造出来，并完成装配图的绘制工作。通过对各种轴系传动体的传动特点进行各自的设计：1.直齿圆柱齿轮轴系：1）齿轮传动设计参数的选择根据材料力学相关知识及齿轮所处场合，对齿轮的许用应力进行设计并校核。3）齿轮精度的选择按相关手册的资料，确定齿轮所处场合的精度等级。4）支撑件的选用设计时要求在相同的尺寸下根据轴系传动件的不同，可以选用不同的支撑件

14、，并进行相关零件如轴套、轴端挡圈的选取。在本设计中，主要介绍轴交角为 90的标准直齿锥齿轮传动。其设计思路及步骤与直齿圆柱齿轮基本类似，但应根据锥齿轮的自身特点，按照大端参数为标准进行设计。 蜗杆传动是齿轮传动的特例，但由于其自身的一些特点，设计过程略有不同。1）普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择普通圆柱蜗杆传动的主要参数有模数、压力角、蜗杆头数、涡轮齿数及蜗杆的直径等。具体过程按教材相关章节讲解进行相应的选择。2)蜗杆传动的受力分析蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，在进行分析时，通常不考虑摩擦力的影响。3)蜗杆传动强度、刚度的计算主要包括吃面接触强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算和蜗杆刚度的计算。4)蜗杆精度等级的选择按照相关手册资料及设计场合确定蜗杆的精度等级。5)蜗杆的传动效率润滑，及热平衡计算由于蜗杆自身的特点决定了他不同与齿轮相关参数的要求，如传动效率和热平衡计算，并根据实际情况确定蜗的润滑