基于PROE进行减速器的设计及仿真_proe课程设计之减速器

基于PROE进行减速器的设计及仿真由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“proe课程设计之减速器”。

目 录前言.......................................................................................................................................4 1.1 减速器的研究发展现状.......................................................................................................4 1.2 参数化设计必要性与可能性分析........................................................错误！未定义书签。1.3 参数化技术的研究进展.......................................................................错误！未定义书签。1.4 本论文的研究内容...............................................................................错误！未定义书签。2 减速器参数化设计及仿真的总体方案和技术路线................................错误！未定义书签。2.1 减速器参数化设计及仿真的总体方案.................................................错误！未定义书签。2.1.1 减速器的结构...................................................................................错误！未定义书签。2.1.2 基于PRO/E的参数原理....................................................................错误！未定义书签。2.1.3 基于PRO/E的模拟仿真....................................................................错误！未定义书签。2.1.4 减速器参数化设计及仿真的总体方案.............................................错误！未定义书签。2.2 减速器参数化设计及仿真的技术路线.................................................错误！未定义书签。3 减速器齿轮结构的设计.........................................................................错误！未定义书签。3.1 高速级齿轮设计...................................................................................错误！未定义书签。3.1.1 齿轮类型、精度等级、材料及齿数的确定......................................错误！未定义书签。3.1.2 齿面接触强度设计计算....................................................................错误！未定义书签。3.1.3 齿根弯曲强度校核计算....................................................................错误！未定义书签。3.1.4 齿轮模数、齿数设计计算................................................................错误！未定义书签。3.1.5 齿轮几何尺寸计算...........................................................................错误！未定义书签。3.2 低速级齿轮设计...................................................................................错误！未定义书签。3.2.1类型、精度等级、材料及齿数的确定..............................................错误！未定义书签。3.2.2 齿面接触强度设计计算....................................................................错误！未定义书签。3.2.3 齿根弯曲强度校核计算....................................................................错误！未定义书签。3.2.4 齿轮模数、齿数设计计算................................................................错误！未定义书签。3.2.5 齿轮几何尺寸计算...........................................................................错误！未定义书签。4 减速器PRO/E参数化设计.....................................................................错误！未定义书签。4.1 减速器零部件模型库的建立................................................................错误！未定义书签。4.2 齿轮的参数化造型...............................................................................错误！未定义书签。5 减速器的装配及其运动仿真..................................................................错误！未定义书签。5.1 减速器装配关系模型库的建立............................................................错误！未定义书签。5.2 装配的关键技术...................................................................................错误！未定义书签。5.3 装配过程的实现...................................................................................错误！未定义书签。5.4 减速器运动仿真...................................................................................错误！未定义书签。5.4.1 减速器的运动分析……………………………………………………………………………错误！未定

5.4.2 运动仿真的实现………………………………………………………………………………错误！未定义6 结论.......................................................................................................错误！未定义书签。参考文献.....................................................................................................错误！未定义书签。致谢.............................................................................................................错误！未定义书签。附录.............................................................................................................错误！未定义书签。附录1：外文原文.......................................................................................错误！未定义书签。附录2：外文中文翻译................................................................................错误！未定义书签。

摘 要

本次毕业设计的课题是基于Pro/E的一级圆柱齿轮减速器三维装配建模及运动仿真，研究的主要方向是机械工程及自动化。在各个基本零件运动的特点的基础上，引入创新的思维和概念，对零件进行组合以达到设计要求。齿轮减速器是日常生产加工中非常普遍的机械，由于结构复杂，生产过程较长，采用Pro/E进行辅助设计较为方便。

减速器的传统设计效率低而且容易出错，利用PRO/E的参数化建模功能，建立圆柱直齿轮的三维参数化模型。最后应用PRO/E的运动仿真功能，对减速器进行虚拟的装配和运动仿真。应用PRO/E的参数化设计和运动仿真功能，使得减速器设计直观、快捷、高效。该技术在机械工程、化工设备、汽车制造等很多领域有很强的实用性和推广价值。

关键词：减速器；运动仿真

如前言

1.1 减速器的研究发展现状

减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮—蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少数场合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代机械中应用很广。国内的减速器多以齿轮传动、蜗轮蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点。自20世纪60年代以来，我国先后制订了JB1130－70《圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器的标淮，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。目前，全国生产减速器的企业有数百家，年产通用减速器20多万台左右，对发展我国的机械产品做出了贡献。60年代开始生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大、体积小、机械效率高等优点。90年代初期，国内出现的三环（齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，它可实现较大的传动比，传递载荷的能力也大。它的体积和重量都比定轴齿轮减速器轻，结构简单，效率亦高。由于该减速器的三轴平行结构，故使功率/体积（或重量）比值仍小。且其输入轴与输出轴不在同一轴线上，这在使用上有许多不便。北京理工大学研制成功的“内平动齿轮减速器”不仅具有三环减速器的优点，还有着大的功率/重量（或体积）比值，以及输入轴和输出轴在同一轴线上的优点，处于国内领先地位。

改革开放以来，我国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步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均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB179－60的8～9级提高到GB10095－88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、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体水平起很大的作用。

目前，我国自行设计制造的高速齿轮减速器的功率为42000KW，齿轮圆周速度150m/s。但是我国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。

如

1.2减速器的发展趋势

20世纪70年代末，世界减速器技术有了很大的发展。产品发展的总趋势是小型化、高速化、低噪声和高可靠性；技术发展中最引人注目的是硬齿面技术、功率分支技术和模块化技术。

到80年代，国外硬齿面技术已经成熟。采用优质的合金钢锻件、渗碳淬火磨齿的硬齿面齿轮，精度不低于ISO1328—1975的6级，综合承载能力为中硬齿面调质齿轮的3～4倍，为软齿面齿轮的4～5倍。一个中等规格的硬齿面减速器的重量仅为中硬齿面减速器的1/3左右，且噪声低、效率高、可靠性高。功率分支技术主要用于行星及大功率双分支以及多分支装置，如中心传动的水泥磨主减速器，其核心技术是均载。

对通用减速器而言，除普遍采用硬齿面技术外，模块化设计技术已成为其发展的一个主要方向。

当今，世界各国减速器的发展趋势是向六高、二低、二化方向发展。六高即高承载能力、高齿面硬度、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。

促使减速器发展的主要因素有：

①理论知识的日趋完善，如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡等。

②齿轮采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。

③结构设计更合理。

④加工精度提高到ISO5－6级。

⑤轴承质量和寿命提高。

⑥润滑油质量提高。

1.3减速器箱体的研究现状

一级齿轮减速器是机械传动中应用较广泛的一种传动机构，可以用于传递任意两轴之间的运动和动力，是一个很重要的传动零件。运用PRO/E软件，设计人员可以在真实齿轮传动装置建造前建立整个机械系统的虚拟样机，并通过各种仿真分析对其进行工作性能预估和结构优化。

PRO/E是现今使用率最高的三维设计软件，涉及到了CAD、CAE以及CAM等领域。CAE软件的应用是工业设计中用来提升设计水平，降低成本的关键技术,跻身于CAE软件前列的Pro/mechanica允许工程师在创建实物物理模型之前，测试和优化设计的结构、动力、热以

如

及耐久性,冲击等方面的性能

目前对箱体的主要研究是：

① 运用现代的设计方法对箱体进行优化设计，一般优化的过程为：提出优化目标——建立合理的数学模型——施加约束——求解——得出结果并进行分析。分析方法可以用内点罚函数法、外点罚函数法、牛顿法、黄金分割法、二次插值法、约束随机方向搜索法、鲍威尔法、复合形法等。还有应用MATLAB中的优化设计工具对所得的目标函数进行运算得到最优解。

②对箱体结构的结构力学分析。应用一些有限元软件对箱体进行有限元分析。

③对箱体受热方面的研究。通过不同尺寸减速器箱体在不同温度下的数据的采集，运用数值分析的方法，得出箱体的某些参数与温度的关系。从而可以改变减速器箱体的某些参数来改善箱体的受热状况。

④减速器箱体的参数可视化研究。Visual C++6.0环境下,利用OpenGL对减速器箱体设计进行可视化编程,实现了减速器箱体的参数化三维建模和基本的动画显示。

⑤对箱体的振动方面进行的研究。按箱体工作振型频率响应函数的分析方法，找出了对噪声贡献最具有代表性的测点，为通过测试振动信号实现声压级的测量奠定了基础。

1.4本文研究对象及意义

由于齿轮减速器的种类很多，一些类型的减速器已有系列标准，并由专门的厂家进行生产，但对于传动布置、结构尺寸、功率、传动比有特殊要求的、标准一时间无法确定的，就需要自己另行设计与制造了。由于有特殊要求的减速器的设计周期长，设计过程麻烦，效率低，任务大，因而在整个的设计过程中如若可以将计算机辅助设计与一般的机械设计进行有机的结合，这样可以缩短产品的研发周期、提高生产效率、减少劳动强度、节约资源、减少人力资源的浪费。同时在设计的过程中进行运动仿真和受力的分析，可以进一步的验证设计的结果，得出最优的方案，有效避免原材料的浪费，最大限度的节约人力资源，降低生产的成本，创造更高的效益，因此采用软件对减速器的模型进行三维的建模和运动仿真的优势很明显，进行此项工作显得非常的重要。

对于一级圆柱齿轮减速的三维建模和运动仿真的研究，首先应该建立数据的模型，在数据支持的基础上，初步计算出减速器各个零部件的基本结构和大小，然后利用Pro/E画出各个零部件的基本机构，再利用各个零部件的关系进行虚拟的装配，最后施加虚拟外力，看减速器能否运动，验证前边参数化设计过程的正

如

确性。