圆锥-圆柱齿轮减速器三维装配体建模

基于solidworks的柱齿轮减速器三维装配体建模基于Solidworks的圆锥-圆柱齿轮减速器三维装配体建模摘要随着信息时代的到来，传统制造业与计算机技术、信息技术紧密结合，越来越多的现代企业使用三维设计软件从事产品设计开发工作。为适应21世纪社会发展的需要，顺应现代制造业信息化的潮流，作为机械类专业的学生有必要加强三维设计能力的培养，熟练使用三维设计软件。本题目研究的目的是在完成两级圆锥-圆柱齿轮减速器的设计和二维装配草图设计的基础上利用solidworks三维设计软件对两级圆锥一圆柱齿轮减速器中的所有零部件进行三维造型，并进行三维装配体建模，为机械设计课程设计的改革积累经验。关键词：设计减速器；solidworks；三维模型以及运动仿真目录第1章 前言和绪论前言选题的意义创新设计在国内外发展状况及趋势第2章减速器结构设计课题的目的减速器结构设计减速器结构方案第3章基于Solidworks的主要零部件三维造型Solidworks三维设计软件简介主要零件三维造型齿轮类零件的三维造型3.3三维模型的装配1.高速轴装配结论谢辞参考文献第1章前言和绪论前言本次毕业设计的课题是设计减速器并应用solidworks创建三维模型以及运动仿真。减速器作为一种重要的机械传动设备，是一种在原动机与工作机之间用来降低转速的独立传动装置，在机械设备中占有较大的比例。作为比较复杂的机械产品，减速器种类较多，结构相对复杂，因此此次设计在传统设计思路的基础上引入创新的思维和概念，在传统设计理论的基础上对机构进行创新性的设计，以实现高质量、高效率、低成本、易维护等目的，提高设计质量。此次设计主要包括五大部分：首先是课题的选定及前期的各种准备工作，包括搜集资料、参考书目、软件的学习等等；然后是机械及机构的设计，如高速轴、低速轴的结构及其所用零部件的主要参数的确定；接下来是箱体以及各零部件的三维实体模型的建造，如箱座、箱盖、螺栓、齿轮、各个轴，其中齿轮三维实体模型的建造是重点；第四部分是机械设备的总装以及运动仿真，先进行的是各个主要机构的装配，如高速轴、低速轴等，然后进行机械的总装，这一切完成之后进行机械的运动仿真；最后是设计过程的整理以进行论文的编写。选题的意义作为比较复杂的机械产品，减速器种类比较多，结构复杂，其中应用最广泛的是展开式圆柱齿轮减速器。它是由传动零件〔齿轮）、轴、轴承、箱体及其附件组成。改革开放以来,我国引进了一批先进的加工装备。通过不断引进、消化和吸收国外先进技术以及科研攻关，开始掌握了各种高速和低速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度都有较大的提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB179—60的8~9级提高到GB10o95—8的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在4~5级。部分减速器采用硬齿面后，体积和重量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了大幅度的提高，对节能和提高主机的总体水平起到明显的作用。从1988年以来，我国相继制定了50~60种齿轮和杆减速器的标准，研制了许多新型减速器，这些产品大多数达到20世纪80年代的国际水平。目前，我国可设计制造280Kw的水泥磨减速器、1700mm加轧钢机的各种齿轮减速器•各种棒材、线材轧机用减速器可全部采用硬齿面。当今世界各国减速器及齿轮技术发展总趋势是向六高、二低、二化方面发展。六高即高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率;二低即低噪声、低成本;二化即标准化、多样化。个国家的工业水平，因减速器和齿轮的设计与制造技术的发展，在一定程度上标志着此，开拓和发展减速器和齿轮技术在我国有广阔的前景设计。因此此次设计就显得意义深远。个国家的工业水平，因创新设计在国内外发展状况及趋势作为此次设计的指导思想，创新设计对于当今世界的发展有着及其重要的作用和影响。它是由美籍经济学家熊彼特在《经济发展理论》一书中首次提出的，为科技与经济结合提供了比较系统的理论、观点、思路、途径和方法。创新是人类文明进步的原动力。回顾人类历史发展，可以看到创新在人类进步中发挥了极其重要的作用。它不但对人类科学世界观的形成和发展产生了重大而深远的影响，而且使科学成为一种推动社会发展与变革的有力杠杆，极大地促进了人类文明的发展过程。本设计中运用最多的是其中的TRIZ(TheoryofInventiveProblemSolving)理论。TRIZ是俄文“发明问题解决理论”的缩写，其英文翻译为“TheoryofInventiveProblemSolving(TIPS)”。TRIZ的创立者G.S.Ahshuller从开始就坚信发明问题的基本原理是客观存在的。任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡的过程，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就可以能动地进行产品设计，并能预测产品的未来发展趋势。TRIZ的产生可追溯到第二次世界大战刚刚结束的1946年。在原苏联，以G.S.Ahshuller为首的研究人员开始了有关TRIZ理论和实践的研究。其主要目的是研究人类进行发明创造、解决技术问题过程中所遵循的科学原理和法则。为此，由原苏联的大学、研究所和企业所组成的数百人的研究组织近50年来查阅并研究了世界各国近250万件发明专利，从中总结出了TRIZ的基本原理。在东西方冷战时代，TRIZ的研究一直被作为原苏联的国家机密，西方国家知之甚少。苏联解体后，大批TRIZ研究者移居美国等西方国家，TRIZ的研究与实践得以迅速普及和发展。当今世界，创新能力的大小已经成为决定一个国家综合实力强弱的重要因素。在国际竞争中已越来越明显地表现为科技和人才的竞争，特别是科技创新能力和创新人才的竞争。为了适应世界经济的激烈竞争和科技的迅速发展，世界各国都在调整经济政策、科技政策和发展战略，对科技创新、机械创新给予高度的重视。在创新设计方面，随着科技和经济的迅速发展，计算机在设计领域的应用已越来越广阔。创新也由原来的仿生法、智爆法、联想法、形象思维法和阵列法等基于认知的方法(CognitiveApproach)过渡向基于系统的方法(SystemApproach)方向发展，对设计进程和设计对象进行建模、模拟人类的认知思维模式，极大地推进了创新设计的自动化，并且利用系统论和信息论的研究成果，创新设计开始向智能化发展。机械创新设计是指充分发挥设计者的创新力，利用人类己有的相关科学技术成果，进行创新构思，设计出具有新颖性，创造性及实用性的机构或机械产品的一种实践活动。它包含了两个部分：一是改进完善生产或生活中现有机械产品技术性能、可靠性、经济性、适用性，二是创造设计出新机器、新产品，以满足新的生产或生活的需要。机械创新设计是相对常规机械设计而言的，它特别强调人在设计过程中，特别是在总体方案结构设计阶段中的主导性及创造性作用。机械创新设计思维规律：一是最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后，往往首先检索出最佳设计实例，这样可以最迅速接近目标，然后运用价值工程方法，找出价值较低的极少数组件作为研究对象，再分析所得对象存在的矛盾，尝试作最小变动以解决矛盾，如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范围，最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少，体现了最短路径原则。二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为，联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力，相似性是指事物间的内在联系。机械设计过程是从功能要求到作用原理，再到物理结构的映射过程［1］。在CBR系统中，功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引，因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想，而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。判断联想是否合理的依据是相似性，相似性由已有产品实例确定。比如，“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系；又如，多种产品实例可满足同一功能要求，那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。功能要求是联想的起点，经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例，因而掌握纵向及横向相似性，所以能迅速地进行横向及纵向的联想，能触类旁通，得出具有相似作用原理及物理结构的实例（简称相似实例）并进行组合优化，最后得到最优解。机械创新设计的目标是：由所需求的机械功能出发，改进、完善现有机械或创造发明新机械以实现预期的功能，并使其具有良好的工作品质及经济性。机械创新设计是一门有待开发的新的设计技术和方法。由于技术专家们采用的工具和建立的结构学、运动与动力学模型不同，逐渐形成了各具特色的理论体系与方法，因此提出的设计过程也不尽相同，但是其实质是统一的。机械创新设计的特点有：（1） 渉及多种学科，如机械、液压、电力、气动、电子、电磁及控制等多种科技的交叉与融合；（2） 设计过程中相当部分工作是非数据性、非计算性的，必须要依靠在知识和经验积累基础上思考、推理、判断，以及和发散性思维相结合的方法；（3） 应尽可能在较多方案中进行方案优选；（4） 机械创新设计是多次反复,多次筛选的过程,每一个设计阶段都有其特定的内容与方法。设计的步骤减速器创新设计的过程一般分为四个阶段：1）确定（选定或发明）机械的基本原理。它可能涉及机械学对象的不同层次、不同类型的机构组合、或不同学科知识技术的问题。（2）各零部件的结构类型综合及优选。优选的结构类型对机械整体性能和经济性具有重大影响，它多伴随机械的发明。（3）各主要零部件的几何尺寸综合及其参数优选。其难点在于求得非先行方程组的完全解（或多解），为优选方案提供较大的空间。使该问题有了突破性进展。（4）对设计好的机械结构进行三维实体的模型建造，建好之后进行装配，总装之后进行三维实体模型的运动仿真。本次设计的具体步骤是：各阶段时间安排及应完成的工作：第1〜2周：参观工厂及实验室，资料搜集，熟悉课题。第3〜4周：学习有关的基本知识，确定设计方案，动手完成减速器创新设计实验。第5〜6周：完成零件测绘，完成零件的三维造型第7〜9周：分析零件的结构，给出创新设计方案。第10〜12周：完成减速器运动创新设计方案的三维装配体建模及实验室实物模拟第13〜14周：撰写毕业论文，准备毕业答。设计过程中应注意的事项机械结构设计实在充分了解产品计划和总体方案所考虑的设计意图和全部结构的基础上进一步创造的过程，必要时可能需要修改甚至推翻前阶段的结论。应当注意到问题是：首先在总体方案设计过程中要考虑到方案的可行性要求，机构创新设计中要在各可选方案中仔细比较，确定最终所选的机构方案。在结构设计计算过程中应该根据题目的要求进行认真的校核计算，以达到题目要求。主要应当仔细学习三维设计软件(Solidworks)，集中精力做好三维制图，包括零件和装配体的三维图。第2章减速器结构设计课题的目的此次设计的追星齿轮减速器的基本结构由传动零件(齿轮)、轴和轴承、箱体、润滑和密封装置以及减速器附件等组成。设计的目的主要有三个方面：加深学生对减速器工作原理的认识，进一步了解结构组成及其运动特性；训练学生的工程实践动手能力；培养学生创新意识及综合设计能力。减速器结构设计2.2.1减速器结构方案\//5—11本题目研究的目的是在完成两级圆锥-圆柱齿轮减速器的设计和二维装配草图设计的基础上利用solidworks三维设计软件对两级圆锥一圆