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1、专业： 机械设计制造及其自动化学号： 0412070117Hebei Normal University of Science & Technology本科毕业设计 题 目： 基于MATLAB的两级直齿圆柱 齿轮减速器优化设计 院（系、部）： 机电工程学院 学 生 姓 名： 孙小亮 指 导 教 师： 张小芹 职 称 讲师 2011年 6月 9 日河北科技师范学院教务处制 资料目录1.学术声明共1页2.河北科技师范学院本科毕业论文（设计）共61页3.河北科技师范学院本科毕业论文（设计）任务书共2页4.河北科技师范学院本科毕业论文（设计）开题报告共3页5.河北科技师范学院本科毕业论文（设计）中期检
2、查表共1页6.河北科技师范学院本科毕业论文（设计）答辩记录表共1页7.河北科技师范学院本科毕业论文（设计）成绩评定汇总表共2页8河北科技师范学院本科毕业论文（设计）工作总结共2页9其他反映研究成果的资料（如公开发表的论文复印件、效益证明等）共 页 河北科技师范学院 本科毕业设计基于MATLAB的两级直齿圆柱齿轮减速器优化设计院（系、部）名 称 ： 机电工程学院 专 业 名 称： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 孙小亮 学 生 学 号： 0412070117 指 导 教 师： 张小芹 2011年 5月 26 日河北科技师范学院教务处制 学 术 声 明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下
3、，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于河北科技师范学院。本人签名： 日期： 指导教师签名： 日期： 摘 要摘 要减速器中直齿圆柱齿轮承载能力计算涉及齿轮的设计、制造工艺、材料和检验等各方面的因素,是一个十分复杂的问题，在减速器设计中齿轮参数的计算繁琐，且手工计算容易出错，在机械传动设计的工作量中占用了较大比重。因此,需要引入现代设计方法有效地改进传统设计中的不足,对减速器进行简化设计计
4、算。Matlab 是美国Mathworks 公司推出的集科学计算和图形处理为一体的科学计算语言。利用MATLAB 来求解机械设计问题,可以节省设计计算时间、降低成本、提高效率。但是，MATLAB 一般不能脱离MATLAB 集成环境工作, 而且编写界面的功能比较弱。而Visual Basic 采用了面向对象、事件驱动的编程机制, 提供了所见即所得的可视化程序设计方法，易学易用。本次毕业设计各取VB与MATLAB所长，在Matlab软件平台上通过编写M文件完成相关设计计算，利用Visual Basic开发交互式的人机界面，在界面上输入已知参数，调用Matlab的M文件后将设计结果输出到界面上，实现
5、两级直齿圆柱齿轮减速器的自动优化设计并用Solidworks参数化造型，节约设计时间、提高设计效率。关键词： 齿轮传动；强度校核；优化设计；参数化造型AbstractCalculations of carrying capacity of Cylindrical gear reducer involved in design, manufacturing processes, materials and examination is a very complex issue. Therefore, introduction of modern design methods is needed
6、to simplify the design calculations. Matlab is launched by the United States Company Mathworks, which is a kind of scientific computing language integrating scientific computing and graphics-processing. Using MATLAB to solve mechanical design, design and calculation time can be saved, costs reduced
7、and efficiency improved. However, MATLAB can not be divorced from the integration environment, and the function of making interface is relatively weak，while Visual Basic is object-oriented, event-driven, providing a visual programming method.This design carries design and calculation by using, MATLA
8、B, develops interface by using Visual Basic, making use of advantages of both software. Input parameters through interface window, outputting result by transferring M file of Matlab to achieve the design of transmission gear reducer and Solidworks parameterized modeling, which simplifies the calcula
9、tion, saves time and increases efficiency purposes. Keywords: gear transmission; intensity check;optimization design; parameterized modelingI目录目录摘 要IAbstractI1 绪论11.1 论文研究背景与意义12 两级直齿圆柱齿轮减速器设计理论22.1 齿轮强度校核22.1.1 齿轮传动应满足的基本要求22.1.2 齿轮传动的运动分析22.1.3 直齿圆柱齿轮受力分析22.1.4 齿轮传动的失效形式32.1.5 齿轮传动的设计准则32.2 齿轮材料的选
10、择42.3 齿轮传动的精度43 减速器设计软件43.1 MATLAB软件概述43.2 Visual Basic软件概述53.3 Solidworks软件概述64 利用MATLAB语言编程64.1 建立数学模型64.1.1 确定设计变量74.1.2 建立目标函数74.1.3 确定约束条件74.2 高速级齿轮基本参数的确定84.2.1 载荷系数K1的计算84.2.2 工况系数KA1的计算84.2.3 载荷分布不均系数的计算94.2.4 动载荷系数Kv1的计算144.2.5 弹性影响系数Ze1的计算144.3 低速级齿轮基本参数的确定154.3.1载荷系数K2的计算154.3.2 工况系数KA2的计
11、算154.3.3 载荷分布不均系数的计算154.3.4 动载荷系数Kv2的计算204.3.5 弹性影响系数Ze2的计算215 VB程序实现215.1 优化设计功能的实现215.2 应用实例21结论22参考文献24致谢25附录26III河北科技师范学院2011届本科毕业设计1 绪论 1.1 论文研究背景与意义信息产业的飞速发展正对全球经济的增长起着巨大的推动作用，特别是对制造业的发展产生了极大的影响，同时也使传统产业面临新的挑战。制造业的信息化，即利用信息技术改造传统产业，对国民经济的发展具有深远的战略意义。作为制造业信息化的重要内容，CAD技术的应用与开发己成为现代企业缩短产品开发周期、提高设
12、计质量、降低产品成本，乃至提高企业技术创新能力的有效途径。目前CAD技术在各行各业已得到了广泛的应用，并带来了显著的社会效益与经济效益。CAD技术在土业生产中的整体水平已成为国家科学技术发展的重要标志之一。随着社会生产的发展和市场竞争的加剧，人们对产品的花色品种和性能的要求越来越多，中、小批量的产品生产占70%一80%。为了满足不同功能和性能的要求，快速而又经济地开发出更多的变型产品，模块化和系列化的设计方法在生产中的应用日趋广泛。在当前计算机技术的普及的大环境下，CAD技术也在世界范围内得到广泛的应用，先进的工具提高了人们的工作效率和工作质量。目前，较为先进的机械CAD软件有:AutoCAD
13、、Pro/Engineer、UG、SolidworkS等。随着面向对象技术及特征建模技术的发展，CAD/CAE/CAM技术已紧密相连，CAD已从单纯模仿二维工程图样飞跃到三维实体造型，同时，当今虚拟现实技术的发展，使CAD技术在工程设计中呈现越来越重要的地位。本课题的研究意义在于改变传统的齿轮减速器设计方式，提高企业的经济效益及其在市场上的竞争力。齿轮减速器以其效率高，工作耐久，维护方便，而得到广泛应用。但传统的齿轮减速器设计是面向某一具体产品，从零件设计入手，逐步完成整机设计，除少量标准件外，几乎是全新的，生产上及技术上的继承性很差，且新产品设计周期长，工艺装备及生产准备工作量大，生产线也需作较大的调整。随着科学技术和国民经济的发展，对齿轮减速器的需求量越来越大，且对质量提出了更高的要求，若仍采用传统的单一产品
