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1、一级圆锥齿轮减速器的CAE技术摘要 随着科学技术和国民经济的开展，渐开线齿轮传动减速器的需求量越来越大，质量要求也越来越高，传统的减速器设计方法己不能满足用户的需求，CADCAE技术的迅速开展使得它无论在机械、电子、航空、建筑等领域都获得了成功的应用。这对于提高产品性能和质量、缩短产品开发周期、降低本钱和增强市场竞争力起了巨大的作用。对减速器进行CADCAE下的建模和仿真，是传统技术和现代技术的紧密结合，它不但符合科技开展的规律，也会使各自的应用、研究及开展获得意想不到的效果。ProMECHANICA Structure 是集静态、动态结构分析于一体的有限元模块，它不仅能够模拟真实环境为模型施
2、加约束及载荷，而且能够测算模型的应力、应变、位移等参数，实现静态、模态、翘曲、疲劳、动态响应、振动等分析。本课题主要以ProE软件为工具，进行了圆锥齿轮减速器的虚拟设计和运动仿真，齿轮齿阔的静应力分析，完成了减速器的CAE过程。 关键词 圆锥齿轮减速器 装配 运动仿真 参数化设计 ProMechanic Structure 有限元分析The CAE technology of Level taper gear reducerAbstract：Along with the science and technology and the national economy development, t
3、he demand of involute gears transmission reducer is biger and biger, the quality requirement is also method of traditional gear reducer oneself can not satisfy the users the demand, the CADCAE technology rapid development causes it regardless of in domains and so on machinery, electron, aviation, bu
4、ilding . This regarding play the the market competitive power。The gear for modeling and simulation under CADCAE is the combination of traditional and modern technology, it not only conform to the rules, also can make their application, research and development to acquire the result that is not expec
5、ted. ProMECHANICA Structure is a static and dynamic structural analysis in one of the finite element module，it not only simulate the real environment and impose restraint and load for a model, also can measure the model of stress, strain, displacement and other parameters, besides it can also realiz
6、e the static, modal, warping, fatigue, dynamic response, vibration analysis, etc. This subject mainly make use of the ProE software to achieve taper gear reducer of virtual design and motion simulation, and the static stress anylsys of gear tooth, and complete CAE process of the reducer.Keywords： Ta
7、per gear reducer assembly Motion simulation Parametric design ProMechanic Structure Finite element analysis 毕业设计论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计论文，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过奉献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名：
8、 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计论文的规定，即：按照学校要求提交毕业设计论文的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览效劳；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的局部或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要奉献的个人和集体，均已在文中以明确方
9、式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承当。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或局部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目 录1 引 言11.1 概述21.2 减速器的类型及综合评价指标3减速器的分类31.2.2 综合评价指标31.3 减速器的现状及开展趋势4计算机辅助技
10、术在制造业中的应用和开展现状5计算机仿真在制造业中的应用和开展现状51.4.2 CADCAE技术应用、研究现状72 系统结构总体设计122.1 传动方案拟定122.2 电动机类型选择122.3 确定传动装置的中传动比和分配级传动比122.4 传动装置的运动和动力参数的设计132.5 齿轮传动设计14选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级14按齿面接触疲劳强度校核14按齿跟弯曲强度设计16齿轮几何尺寸计算17锥齿轮齿跟弯曲疲劳强度校核19锥齿轮的结构192.6 轴及轴承的设计与选择19求输出轴、输入轴上的功率、转速和转矩19求作用在齿轮上的力19初步确定轴的最小直径20轴的结构设计21求轴
11、上的载荷22按弯扭合成应力校核轴的强度24箱体结构设计24润滑方式及密封件选择263圆锥齿轮减速器的三维建模27输入、输出轴的三维建模27输入轴的三维建模27输出轴的三维建模29输入、输出轴上锥齿轮的参数化建模29输入轴上锥齿轮的参数化建模29输出轴上锥齿轮的三维建模36减速器箱体的三维建模37减速器上箱体的建模37减速器下箱体的三维建模40轴承端盖及其它零部件的三维建模414 圆锥齿轮减速器的装配与运动仿真43装配43零件装配根本流程43装配过程中常用的方法43装配齿轮减速器44运动仿真50运动仿真概述50齿轮减速器的运动仿真505 有限元分析555.1 ProMechanic Struct
12、ure有限元分析555.1.1ProMechanic Structure的主要功能555.1.2ProMechanic Structure的分析类型56圆锥齿轮的有限元分析56圆锥齿轮的有限元分析结果63总 结64致 谢65参考文献66附 录671 引 言原动机、传动机和工作机执行机是机械系统的三大根本构成。原动机提供根本的运动和动力。工作机是机械具体功能的执行系统，随机械功能的不同，工作机的运动方式和结构形式千差万别。由于原动机运动的单一性、简单性与工作机运动的多样性、复杂性之间的矛盾，需用传动机将原动机的运动和动力，如速度、力或力矩的大小和方向等进行转换并传递给工作机，以适应工作机的需要。
13、可见，只要原动机的运动和动力输出不能满足工作机的要求，传动机的存在就是必然的。目前在工程实际中，广泛使用的传动装置有齿轮传动机构，链传动、皮带传动、蜗轮蜗杆传动等。在普通齿轮传动中，单级传动比小，且由于重合度的限制，其承载能力受到一定的影响，因此研究一种新型，高性能的传动装置显得十分必要。在传动装置中，国内外大多采用的是齿轮传动及其变形，同时摆线针轮减速器等相继研制成功并推广使用。与齿轮减速器相比，连杆凸轮减速器的单级传动比大；借助一齿差原理大幅度提高了重合度，因而承载能力提高；高副处为滚动摩擦因而摩擦力小，机械效率高。采用的是一齿差原理，是一种传动比大，承载能力大，机械效率高的传动装置。在摆
14、线针轮减速器中转臂轴承受力较大，其转速又高于高速轴的转速，而且转臂轴承的尺寸又受到限制，故转臂轴承成为薄弱环节。为克服上述减速传动的缺点并保存其优点，实现机械传动装置的高性能、低本钱和小型轻量化，从传动原理上创新了一种新型的连杆凸轮减速器，该减速器与近年来成功研制的双曲柄环板针摆行星减速器类似，不仅保存了环板式传动可省去输出机构而输出轴刚性好；转臂轴承由行星轮内移至行星轮外，尺寸不再受限制，从而传递的转矩可以较现有的摆线针轮减速器更大等优点，而且又保存了原摆线针轮行星减速器同时啮合齿数多，总法向力与总圆周力间夹角小、摆线轮与针轮齿均为硬齿面等本质上的优点，克服了现有以渐开线为齿形的诸种环板式减速器难以防止的缺点。因此，连杆凸轮减速器是一种体积小、重量轻、传动比范围大、传动效率高、传动平稳、输出轴刚性大、传动转矩范围更大、并具有很高实用价值的新型减速器。在我国CAD、CAE已经得到了广泛的应用，在大多数的大型制造企业已经相当的成熟。因为CAD是辅助设计，不是辅助绘图，设计不但要想到产品的机械模型，还应想到产品的结构分析、运动机构分析和生产加工处理等，只有这样才能真正发挥CAD的作用。要真正做到这一点，单凭二维设计是不够的，虽传统制图方法是通过二维视图描述三
