裝配圖復(fù)合形法減速器優(yōu)化設(shè)計
裝配圖復(fù)合形法減速器優(yōu)化設(shè)計,裝配,復(fù)合,減速器,優(yōu)化,設(shè)計
一、選題的依據(jù)及意義:
隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的提高,人們對產(chǎn)品的需求是多樣化的,這就決定了未來的生產(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,國內(nèi)各類通用減速器的標(biāo)準(zhǔn)系列已達(dá)數(shù)百個,基本可滿足各行業(yè)對通用減速器的需求。國內(nèi)減速器行業(yè)重點骨干企業(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)到國外先進(jìn)工業(yè)國家同類產(chǎn)品水平,承擔(dān)起為國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)提供傳動裝置配套的重任,部分產(chǎn)品還出口至歐美及東南亞地區(qū),推動了中國裝配制造業(yè)發(fā)展。
圓柱齒輪減速器是一種使用非常廣泛的機(jī)械傳動裝置。減速器是用于原動機(jī)與工作機(jī)之間的獨(dú)立的傳動裝置,用來降低轉(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。目前生產(chǎn)的各種類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題,與國外先進(jìn)產(chǎn)品相比還有較大的差距。對減速器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,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指標(biāo)的一種重要途徑。
目的: 通過設(shè)計熟悉機(jī)器的具體操作,增強(qiáng)感性認(rèn)識和社會適應(yīng)能力,進(jìn)一步鞏固、 深化已學(xué)過的理論知識,提高綜合運(yùn)用所學(xué)知識發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計的一般方法,掌握通用機(jī)械零件、機(jī)械傳動裝置或簡單機(jī)械的設(shè)計原理和過程。對所學(xué)技能的訓(xùn)練,例如:計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊,運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。學(xué)會利用多種手段(工具)解決問題,如:在本設(shè)計中可選擇CAD等制圖工具。了解減速器內(nèi)部齒輪間的傳動關(guān)系。
意義: 通過設(shè)計,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的工作作風(fēng),提高分析問題、解決問題的獨(dú)立工作能力;通過實習(xí),加深學(xué)生對專業(yè)的理解和認(rèn)識,為進(jìn)一步開拓專業(yè)知識創(chuàng)造條件,鍛煉動手動腦能力,通過實踐運(yùn)用鞏固了所學(xué)知識,加深了解其基本原理
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(含文獻(xiàn)綜述):
1、國外減速器技術(shù)發(fā)展簡況
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)械傳動裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大,或者傳動比大而機(jī)械效率過低的問題。
國外的減速器,以德國、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,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。最近報導(dǎo),日本住友重工研制的FA型高精度減速器,美國Alan-Newton公司研制的X-Y式減速器,在傳動原理和結(jié)構(gòu)上與本項目類似或相近,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、大傳動比、小體積、高機(jī)械效率以及使用壽命長的方向發(fā)展。因此,除了不斷改進(jìn)材料品質(zhì)、提高工藝水平外,還在傳動原理和傳動結(jié)構(gòu)上深入探討和創(chuàng)新,平動齒輪傳動原理的出現(xiàn)就是一例。減速器與電動機(jī)的連體結(jié)構(gòu),也是大力開拓的形式,并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號的產(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)動機(jī)已基本研制成功,美國和荷蘭近期研制的分子發(fā)動機(jī)的尺寸在納米級范圍,如能輔以納米級的減速器,則應(yīng)用前景遠(yuǎn)大。
2、國內(nèi)減速器技術(shù)發(fā)展簡況
國內(nèi)的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主,但普遍存在著功率與重量比小,或者傳動比大而機(jī)械效率過低的問題。另外,材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點,特別是大型的減速器問題更突出,使用壽命不長。國內(nèi)使用的大型減速器(500kw以上),多從國外(如丹麥、德國等)進(jìn)口,花去不少的外匯。60年代開始生產(chǎn)的少齒差傳動、擺線針輪傳動、諧波傳動等減速器具有傳動比大,體積小、機(jī)械效率高等優(yōu)點?。但受其傳動的理論的限制,不能傳遞過大的功率,功率一般都要小于40kw。由于在傳動的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破,因此,沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動比大、體積小、重量輕、機(jī)械效率高等這些基本要求。90年代初期,國內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)(齒輪)減速器,是一種外平動齒輪傳動的減速器,它可實現(xiàn)較大的傳動比,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)平動齒輪減速器"不僅具有三環(huán)減速器的優(yōu)點外,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,處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。國內(nèi)有少數(shù)高等學(xué)校和廠礦企業(yè)對平動齒輪傳動中的某些原理做些研究工作,發(fā)表過一些研究論文,在利用擺線齒輪作平動減速器開展了一些工作。二、平動齒輪減速器工作原理簡介,平動齒輪減速器是指一對齒輪傳動中,一個齒輪在平動發(fā)生器的驅(qū)動下作平面平行運(yùn)動,通過齒廓間的嚙合,驅(qū)動另一個齒輪作定軸減速轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)減速傳動的作用。平動發(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)作為平動發(fā)生器。平動發(fā)生器可以是虛擬的采用平行四邊形機(jī)構(gòu),也可以是實體的采用平行四邊形機(jī)構(gòu)。有實用價值的平動齒輪機(jī)構(gòu)為內(nèi)嚙合齒輪機(jī)構(gòu),因此又可以分為內(nèi)齒輪作平動運(yùn)動和外齒輪作平動運(yùn)動兩種情況。外平動齒輪減速機(jī)構(gòu),其內(nèi)齒輪作平動運(yùn)動,驅(qū)動外齒輪并作減速轉(zhuǎn)動輸出。該機(jī)構(gòu)亦稱三環(huán)(齒輪)減速器。由于內(nèi)齒輪作平動,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題。?內(nèi)平動齒輪減速,其外齒輪作平動運(yùn)動,驅(qū)動內(nèi)齒輪作減速轉(zhuǎn)動輸出。由于外齒輪作平動,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)平動齒輪機(jī)構(gòu)傳動效率高、體積小、輸入輸出同軸線,故由廣泛的應(yīng)用前景。? 三、本項目的技術(shù)特點與關(guān)鍵技術(shù)? 1.本項目的技術(shù)特點,本新型的"內(nèi)平動齒輪減速器"與國內(nèi)外已有的齒輪減速器相比較,有如下特點:(1)傳動比范圍大,自I=10起,最大可達(dá)幾千。若制作成大傳動比的減速器,則更顯示出本減速器的優(yōu)點。(2)傳遞功率范圍大:并可與電動機(jī)聯(lián)成一體制造。(3)結(jié)構(gòu)簡單、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、研究內(nèi)容及實驗方案:
研究內(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;
2.與常規(guī)設(shè)計結(jié)果進(jìn)行比較分析,
3.繪制減速器裝配圖及主要零件圖。
實驗方案:
1. 收集有關(guān)資料寫開題報告
2. 以減速器體積最小為目標(biāo)函數(shù)建立優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型
3.采用復(fù)合型法編寫優(yōu)化設(shè)計程序、計算
4. 計算減速器各項尺寸,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.撰寫畢業(yè)設(shè)計論文
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、開題報告、外文翻譯 3,01-3.21
2. 建立優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型 3.22-4.04
3.編寫優(yōu)化設(shè)計程序、計算 4.05-5.09
4. 減速器常規(guī)設(shè)計計算、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. 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文 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)
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【9】Carrol, R., and Johnson, G.,“Optimal design of compact spur gear sets”, ASME Journal of mechanisms, transmissions and automation in design. Vol.106, No.1, March 1984, pp.95-101
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裝配
復(fù)合
減速器
優(yōu)化
設(shè)計
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裝配圖復(fù)合形法減速器優(yōu)化設(shè)計,裝配,復(fù)合,減速器,優(yōu)化,設(shè)計
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