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1、ee齿轮传动的参数化设计及制造工艺ee（ee）指导老师：ee摘要本课题在研究快速设计的理论、方法和技术的基础上，通过对常用圆柱齿轮减速器结构的深入分析，采用实体建模、模块化、参数化等技术开发渐开线圆柱齿轮减速器。介绍如何在Pro/E下实现渐开线标准齿轮的参数化设计，找出主要齿轮参数，对模型尺寸通过关系式进行控制，当用户对主要参数进行修改后，通过在生成处理即获得新的模型。 关键字Pro/E、参数化设计、渐开线齿轮Gear parametric design and its manufacturing processee(ee)tutor:eeAbstract Based on the subje
2、cts in the study of the rapid design theory, method and technology . Commonly used by the cylindrical gear reducer structure analysis. Using solid modeling, modular, parametric technology development of involute cylindrical gear reducer. How to introduce Pro/E to realize the parametric design of sta
3、ndard involute gear. Find out the main gear parameters. On the size of the model through the relationship type control. When the user on the main parameters of the modified through the generating process is to obtain a new model. Parametric design is convenient, applicable to the structural shape of
4、 amorphous products.Key words Pro/E ；parameter design ;standard involute gear目录绪论11.传动机构的总体设计41.1传动方案拟定41.2 电机的选择51.2.1电动机类型和结构型式的选择：51.2.2 确定电动机的功率：51.3计算总传动比及分配各级传动比51.4运动参数及动力参数计算：61.4.1计算各轴转速：61.4.2计算各轴的功率：61.4.3计算各轴转矩：62.传动零件的设计计算：72.1 皮带传动的设计计算72.1.1 选择普通V带截型72.1.2 确定带长和中心距72.1.3 验算小带轮包角72.1.4
5、 确定带的根数72.1.5确定初拉力82.1.6 作用在轴承上的压力82.2齿轮传动的设计计算82.2.1选择齿轮材料与热处理82.2.2 按齿面接触疲劳强度设计82.2.3按齿根弯曲强度设计92.2.4几何尺寸计算102.3轴的设计计算112.3.1从动轴的设计112.3.2 主动轴的设计122.3.3轴承的寿命计算：142.4键联接的选择及校核计算152.4.1根据轴径的尺寸152.4.2键的强度校核153.减速器箱体、箱盖及附件的设计计算163.1减速器附件的选择163.2润滑与密封173.2.1齿轮的润滑173.2.2滚动轴承的润滑173.2.4.密封方法的选取174.齿轮的参数化设计
6、184.1 直齿轮的建模分析184.2 直齿轮的建模过程194.2.1 输入基本参数和关系式194.2.2创建齿轮基本圆214.2.3 创建渐开线224.2.4 镜像渐开线234.2.5 齿根圆创建254.2.6 创建齿形264.2.7阵列轮齿274.3 齿轮减速器三维模型的建立284.3.1 箱座的绘制284.3.2 箱盖的绘制284.3.3 绘制齿轮轴及从动轴294.3.4 绘制轴承及轴承端盖294.3.5 将绘制好的零件图进行装配得到装配图305.齿轮的加工工艺315.1零件工艺性分析315.1.1齿轮的生产类型315.1.2齿轮的技术要求315.2机械加工工艺规程设计315.2.1选择
7、齿轮毛坯315.2.2确定齿坯的尺寸公差和机械加工余量315.2.3确定机械加工余量325.2.4绘制圆柱齿轮铸造毛坯简图325.3拟定齿轮工艺路线335.3.1定位基准的选择335.3.2表面加工方法的确定335.3.3加工阶段的划分345.3.4工序的集中与分散345.3.5工序顺序的安排345.3.6工艺路线确定355.4工序设计365.4.1加工设备和工艺装备365.4.2确定工序尺寸365.5确定切削用量及基本时间375.5.1工序一切削用量及基本时间确定375.5.2工序二切削用量及基本时间确定395.5.3工序三切削用量及基本时间的确定40致 谢41参考文献42附录A43附录B6
8、4第 40 页 共 47 页绪论一、 选题的目的：齿轮减速器作为机电产品的重要组成部分，在实际生产生活中有着广泛的应用，然而在以往的设计过程中，由于针对特定型号进行研究，其适用面比较窄。通过本课题的研究和设计，在基于计算机设计软件的环境中，运用软件的参数化绘图功能，采用实体建模，模块化，参数化技术开发齿轮减速器，弥补了传统设计方法的不足之处，挺高了产品的生产效率。本人所选的题目是一个综合性的设计课题，需要我在大学期间所学习的专业课程，如机械设计、机械原理、机械加工工艺等课程。可以通过这次的毕业设计，把所学的知识得到一个完整的融合和训练。从而也对大学四年所学知识的一个总结，为以后工作独立完成任务
9、打下良好的基础。二、 研究的意义减速器作为机电产品的重要组成之一，在其以往的设计中，都是针对某种特定型号进行研究，其适用面比较窄。为了弥补这种设计方法的不足，进而提高产品的市场竞争能力，本课题在研究快速设计的理论、方法和技术的基础上，通过对常用圆柱齿轮减速器结构的深入分析，采用实体建模、模块化、参数化等技术开发渐开线圆柱齿轮减速器。由于商用软甲的通用想考虑，不会过多考虑在涉及具体机械产品时的高效性问题，也不可能过多关注具体机械产品的特殊性，细节性问题，自然不具备与特定产品，特定企业密切相关的功能。因此给予某种特定产品对这些软件进行二次开发，使其具备针对性、就能过迅速提高产品的设计效率。在通用C
10、AD基础上融入专业知识后专用CAD是当代深化CAD应用的潮流。利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统，可以使设计人员从大量的繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，可以大大提高设计速度，并减少信息的存储量。目前参数化设计已成为CAD中最热门的应用技术之一，能否实现参数化设计也成为评价CAD系统优劣的重要技术指标，这是因为它更符合和贴近现代CAD中概念设计以及并行设计思想。工程设计人员设计开始阶段可快速草拟产品的零件图，通过对产品形状及大小的约束最后集成图形。同一系列产品的第二次设计可直接通过修改第一次设计来实现，设计参数不但可以驱动设计结果，而且影响产品的整个开发周期。设计参数可来自己与其他系统。参
11、数化设计是变量化设计的前提，借助于变量化设计思想可实现动态设计、机构设计的运动仿真模拟等。除此之外，参数化设计还能够使设计人员在设计的同时实现参数化建库，极大地方便后续设计工作。因此，参数化设计以及建库工具的研究对进一步提高设计和绘图效率以及柔性化设计具有十分重要的意义。参数化设计是通过改动图形的某一部分或者某几部分的尺寸、或修改一定义好的零件参数，自动完成对图形中相关部分的改动从而实现对图形的驱动。参数驱动的方式便于用户修改和设计。用户在设计轮廓时无需准确的定位和定形，只需要勾画出大致轮廓，然后通过修改标注的尺寸值来打到最终的形状，或者只需将零件的关键部分定义为某个参数，通过对参数的修改实现
12、对产品的设计和优化参数化设计极大地改善了图形的修改手段，提高了设计的柔性，在概念设计、动态设计、实体造型、装配、公差分析与综合、机构仿真、优化设计等领域发挥着越来越大的作用，体现出很高的应用价值。本课题研究齿轮参数化设计方法，具有一定的理论和应用价值，对针对其他产品的参数化设计也用一定的参考价值。减速器参数化设计系统以及拓扑优化方法的应用，对于提高减速器产品的设计效率和质量具有积极意义。三、国内外减速器现状齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别
13、在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。最近报导，日本住友重工研制的FA型高精度减速器，美国Alan-Newton公司研制的X-Y式减速器，都为目前先进的齿轮减速器。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。目前，超小型的减速器的研究成果尚不明显。在医疗、生物工程、机器人等
14、领域中，微型发动机已基本研制成功，美国和荷兰近期研制的分子发动机的尺寸在纳米级范围，如能辅以纳米级的减速器，则应用前景远大。国内的减速器多以齿轮传动、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，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国内使用的大型减速器（500kw以上），多从国外（如丹麦、德国等）进口，花去不少的外汇。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。但受其传动的理论的限制，不能传递过大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在传动的理论上、工艺水平和材
15、料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。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外，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。国内有少数高等学校和厂矿企业对平动齿轮传动中的某些原理做些研究工作，发表过一些研究论文，在利用摆线齿轮作平动减速器开展了一些工作。二、平动齿轮减速器工作原理简介,平动齿轮减速器是指一对齿轮传动中，一个齿轮在平动发生器的驱动下作平面平行运动，通过齿廓间的啮合，驱动另一个齿轮作定轴减速转动，实现减速传动的作用。平动发生器可采用平行四边形机构，或正弦机构或十字滑块机构。本成果采用平行四边形机构作为平动发生
