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1、本科毕业设计开题报告题 目一级圆锥齿轮减速器虚拟装配及仿真设计学 号学生姓名所在院（系）专业班级指导教师2012 年 3 月 8 日题目一级圆锥齿轮减速器虚拟装配及仿真设计 一、选题的目的及研究意义一级圆锥齿轮传动与普通齿轮传动相比较具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大几传 动平稳和传动 效率高等优点。这些已被我国越来越多机械工程技术人员所了解和重视。圆锥齿轮 不仅适用于高速、大功 率，而且适用于低速、大转矩的机械传动装置上。它可以用作减速、增速 和变速传动以及一些特殊的应用中。这些功能对于现代机械传动的发展有着非常重要的意义。因 此，圆锥齿轮传动在起重运输、工程机械、冶金矿山、石油化工、
2、建筑机械、轻工纺织、医疗器 械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器和航空航天等工业部门均获得了日益广泛的应用。虚拟装配是实际装配过程在计算机上的本质体现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术通过仿 真模型在计算机上仿真装配全过程，实现产品的的工艺规划、加工制造、装配和调试。从本质上说， 虚拟装配就是要利用计算机生产出“虚拟产品”它和CAD技术相结合，可以解决设计与装配对象 在设计和研究过程中难以实现的动态性能。利用这一技术可以进行虚拟零部件设计，并进行相应的 装配检验，对产品的零部件及结构设计进行分析、评价，并根据检验结果，修改设计，从而在计算 机虚拟环境中完成产品的开发设计过程，大大缩短新产品的开发设计过
3、程。使设计人员在产品设计 阶段能了解到产品的可装配性，在设计阶段就能解决装配中可能存在的问题，提高装配效率，减少 装配时间，是降低装配成本保证产品可装配性的有效手段。虚拟装配作为虚拟产品开发技术的一种 单元技术，在虚拟制造、动态仿真中发挥着重要的作用。作为虚拟产品设计生产重要一环的虚拟装 配技术，越来越受到了人们的广泛关注和重视。运动仿真设计不但可以对整个机械系统进行运动模拟，以验证设计方案是否合理正确而且通 过不断完善，严格保证设计界段的质量，还会缩短机器产品的研制周期，其应用范围机器广泛，比 如：很多复杂的设备，由于其工作过程中的状态无法具体化，甚至更无法拍摄，例如展现磁场、电 场、微观粒
4、子、电流、光束、气流等，因此就不能给用户展示形象直观的产品运行效果，而采用三 维抽象模拟，就可以解决此类问题，大大省去了产品解释的时间，让受众能轻易地理解运行状态中 产品的实际情况。在三维创新设计也起着不可或缺的作用：许多制造企业由于成立不久，没有足够 的设计力量，或者没有足够的人手进行创新设计，但是却又经常遇到用户提出的新产品开发要求， 研制周期短，采用传统的设计模式，时间上根本不允许，而且生产准备时间长，成本高。但是，如 果利用三维动画技术，首先对新产品进行功能和结构模拟，也方便进行论证和交流改进，确认设计 方案后可迅速转换为生产图纸，逆推式的创新设计，大大增强了企业的市场应变能力。机械产
5、品常 会出现故障，但往往不是很严重，如果能让用户迅速了解产品的工作原理和故障的处理方法，其实 不用厂家出面解决，用户可以自行处理，这样，既节省了用户解决问题的时间，又省去了产品制造 者的差旅。但是，传统维修说明书由于是静态图纸或图形，不专业的用户很难正确理解，因此实际 上无论出现什么故障，用户总是希望厂家前来解决，给双方造成了很大不便。三维多媒体技术就可 以解决上述问题，通过三维产品模拟，将维修和维护的方法直观地演示给用户，使用户更容易理解， 以便能准确操作。仿真设计还可以进行产品工业设计通过全彩色三维造型 直观的视觉感受 精确 的色彩处理，设计环节实现真正的人机交互，不受时间、空间限制。在初
6、始环节全方位接触虚拟零 部件及总成，便于尽早发现设计缺陷，巩固优化良性技术延伸，避免成品故障的伴生。增加新产品、 发布、推广的认知力度，简化生产结构组织。因此，仿真设计当前已经成为机械系统运动学和动力 学等方面研究的一种重要手段和方法，并在交通、国防、航空航天以及教学领域等都得到了广泛的 应用。二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等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，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可
7、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。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。虚拟装配作为虚拟产品开发
8、技术的一种单元技术，在虚拟制造、动态仿真中发挥着重要的作 用。特别是在当今制造业正处于技术日新月异、市场需求多变、国际经济竞争日益激烈的环境中， 企业需要以最快的速度、最好的质量、最低的成本、最优的服务和最清洁的环境来满足不同顾客对 产品的不同需求及持续多变、不可预测的全球化市场竞争。虚拟产品开发技术正是适应这种形势， 面向21世纪的产品开发模式。而作为虚拟产品设计生产重要一环的虚拟装配技术，自然也得到了 人们的广泛关注和重视。国际上对该技术无论是在应用、研究，还是在相关产品的产品化方面均取 得了显著的成果，而国内对这方面的研究还刚刚起步。由于加工技术超前于装配技术多年，两者已 经形成了很大的
9、反差，装配工艺已经成为现代化生产的薄弱环节。当前，国外对于装配研究理论和实际操作方面出现了一些新的理论和方法：如在有关一些小 的零件盒装配中出现的特殊情况提出了诸如非抓式操作、变化流理论以及灵巧装配等新的观点。另 外国外许多知名企业已在积极的开展虚拟产品开发、制造技术的研究。虚拟产品开发、制造在汽车、 飞机、工程机械以及武器等产品上的应用是咧和成果已陆续见诸报端。加利福尼亚的军火承包商 Rockwell International开发了将现有CAD数据转换传递到虚拟环境的软件，工程技术人员能看到 设备部件是如何被装配的，而无需制造物理模型；波音飞机公司采用虚拟装配技术在计算机上建立 了波音77
10、7的最终模型；福特汽车公司已经计划应用虚拟环境技术与汽车设计与工程。该公司的先 进车辆技术组应用虚拟制造技术与装配仿真和虚拟成形，以提高空气动力学、人机工程学和表面建 模的效果；摩托罗拉自1994年起适用虚拟产品开发技术。据报道，该技术节约了该公司数百万美 元的培训费用。该公司有开始讲此项技术用于工厂技术人员的在岗培训。三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设 计（实验）方案进行说明设计的主要内容1 拟定传动装置的传动方案2. 电动机的选择3传动装置的运动参数和动力参数的选择4传动件及轴的设计计算校核计算以及轴承、键的选择5.减速器的结构及其它零件
11、的设计6绘制减速器装配图、零件图7三维建模、虚拟现实装配及仿真设计&编写设计计算说明书，为答辩作准备设计（研究）方案减速器的原理设计一齿轮的设计及校核一轴的设计及校核一轴承的选择一键和联轴器的设计 及校核一箱体的设计一其他零部件的设计一绘制装配图一三维建模一虚拟仿真一编写说明书四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明1张展，齿轮减速器现状及发展趋势J.利电力机械.2001,23 （1）： 58-602尹飞鸿，减速器CAD系统的设计J常州工学院学报.2011,14（2）： 34-373张展，齿轮减速器现状及发展趋势J.水利电力机械.19924濮良贵纪名刚，机械设计（第八版）；高等教育出版社5吴
12、宗泽罗圣国，机械设计课程设计手册（第三版）；高等教育出版社6牛鸣岐王保民王振甫，机械原理课程设计手册；重庆大学出版社7杨可桢程光蕴李仲生，机械设计基础（第五版）；高等教育出版社8何铭新钱可强徐祖茂，机械制图（第六版）；高等教育出版社9王茂元，机械制造技术；机械工业出版社10孙波，机械专业毕业设计宝典；西安电子科技大学出版社11程静，Pro/Engineer Wildfire三维造型与虚拟装配入门指导；国防工业出版社五、毕业设计进程安排1、第一阶段（第3周）：查阅资料，完成开题报告。2、第二阶段（第4、5周）：研究设计任务书，熟悉设计目的，总体计算和传动件参数计算, 轴与轴系零件的设计。3、第三阶段（第6、7周）：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制。4、第四阶段（第8、9周）：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写。5、第五阶段（第10-14周）：三维建模、虚拟装配、仿真设计5、第六阶段（第15、16周）：提交设计说明书一份，准备答辩。O
