基于DMU的多级减速器设计及运动分析论文说明书VIP

西 南 交 通 大 学本科毕业设计（论文）基于 DMU 的多级减速器设计及运动学分析Design and Kinematics Analysis of the Multi-stage Gear Reducer Based on DMU年 级:2011 级学 号:20110916姓 名:柏川翔专 业:机械设计制造及其自动化指导老师:黎荣2015 年 6 月 西南交通大学本科毕业设计(论文)第 I 页院 系 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 年 级 2011 级 姓 名 柏川翔 题 目 基于 DMU 的多级减速器设计及运动学分析 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章)年 月 日西南交通大学本科毕业设计(论文)第 II 页毕业设计（论文）任务书班 级 11 级机械四班 学生 姓名 柏川翔 学 号 20110916 发题日期： 2015 年 1 月 2 日 完成日期： 2015 年 6 月 12 日题 目 基于 DMU 的多级减速器设计及运动学分析 1、本论文的目的、意义深入理解多级减速器的传动原理，学习并掌握复杂零部件三维参数化设计技术、运动学分析技术，在三维 CAD 软件（推荐 CATIA）中完成三维参数建模，并基于 DMU 完成运动学仿真。 2、学生应完成的任务（1）深入理解多级减速器的工作原理； （2）多级减速器设计计算； （3）多级减速器三维参数化设计； （4）多级减速器 DMU 运动学仿真。 3、论文各部分内容及时间分配：（共 14 周）第一部分 收集资料，熟悉软件； ( 2 周)第二部分 结构设计、计算； ( 3 周) 第三部分 三维结构设计； ( 4 周)第四部分 运动学仿真分析； ( 3 周) 第六部分 整理论文。 ( 1 周)评阅及答辩 ( 1 周)备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日西南交通大学本科毕业设计(论文)第 III 页基于DMU的多级减速器设计及运动学分析学生：柏川翔 指导教师：黎荣单位：机械工程学院2011级摘 要减速器在机械传动中占据着重要的地位，而齿轮减速器作为减速器的主要分类之一，其传统的设计方法不仅需要进行绘图、计算、查表等过程，费时费力，而且可能存在设计失败的情况。但是随着 CAD 技术的兴起，为减速器的设计带来了便利。作为计算机辅助设计软件，CAD 技术在产品设计的过程中不断地发展，从刚开始的绘图查表等简单的辅助设计发展到现在可以建立三维模型，并在软件模拟出的虚拟界面中进行虚拟装配、尺寸约束、干涉检查等高级的辅助设计。作为最近发展起来的参数化设计更是将 CAD 技术发展到极致，通过参数化设计，可以快速地衍生出一系列产品，根据不同的需求来定制产品，是十分有发展潜力的研究方向。本文就是利用参数化设计软件 CATIA来辅助进行三级减速器的设计，通过软件模拟达到验证设计可行性的目的。本文以三级圆柱直齿轮减速器（传动比为 150160）为目标，利用机械设计及机械原理等相关的专业知识进行设计计算，并在 CATIA 中对其所有零部件进行三维建模，进而在 CATIA 装配模块中进行装配，最后在 CATIA 软件的 DMU 模块中进行仿真模拟并进行运动学分析。得出各轴转速计算出实际传动比，并通过与理论传动比相比较，说明误差在允许范围内，证明了本减速器具有一定的可行性，为以后深入研究三级齿轮减速器的动力学特性提供参考。关键字：齿轮减速器；CATIA 建模 ；运动学分析西南交通大学本科毕业设计(论文)第 IV 页Design and Kinematics Analysis of the Multi-stage Gear Reducer Based on DMUStudent：Bai ChuanXiang, Teacher：LI Rong (Dept. of Mechanical Engineering)AbstractThe reducer plays an important role in the mechanical transmission，and gear reducer is one of the main part of reducer, the traditional design method of gear reducer is not only need for drawing, calculation, looking-up process, and thats time consuming, there may be a design case of failure. But with the development of CAD technology, it brings convenience for the design of the reducer. As a computer aided design software, CAD technology is developing continuously in the process of product design，From the beginning of the drawing table and other auxiliary simple design, CAD can establish 3D models and do virtual simulate, size constraints, interference check and other advanced auxiliary design in the software now.Parametric design is the extremly development of CAD technology，which can creat a series of products to satisficate diffirent needs,and it is a potential research direction.So this paper uses CATIA to assist in the design of the three grade reducer, and achieves the purpose of verifying the feasibility of the design by software simulation.This paper is making three-stage gear reducer (transmission ratio is 150 to 160,) as the goal, using the knowledge of mechanical design and mechanical principles to design and calculate, then finishing the three-dimensional modeling all of its components and assembly in CATIA, and then importing it into DMU module to simulate and make kinematic analysis. Finally comparing the rotational speed of the output shaft and the theoretical calculation speed. It proved that the reducer has certain feasibility ,and provide a reference for in-depth study of three-stage gear deceleration dynamics characteristics in the future.Key words: Gear Reducer; CATIA; Modeling; Kinematic Analysis西南交通大学本科毕业设计(论文)第 V 页目录第一章 绪论 .11.1 减速器的研究现状 .11.2 本 文 的 研 究 内 容 .2第二章 设计计算 .32.1 齿轮传动的特点 .32.2 确定齿轮传动类型 .32.3 齿轮设计计算 .32.3.1 基本条件 .33.1.2 电机选择 .32.3.3 传动比分配 .42.3.4 高速级齿轮计算 .42.3.5 中速级齿轮计算 .82.3.6 低速级齿轮计算 .122.4 轴的设计计算 .182.4.1 输入轴轴的设计 .182.4.2 输入轴轴的强度校核 .212.4.3 中间轴轴的设计 .272.4.4 中间轴轴的设计 .292.4.5 输出轴轴的设计 .31第三章 基于 CATIA 的减速器建模 .353.1 齿轮的三维建模 .353.1.1 齿轮具体建模参数 .353.1.2 建模操作步骤 .353.2 轴的建模 .483.3 连接件的三维建模 .553.3.1 键的三维建模 .553.3.2 挡油环的建模 .58西南交通大学本科毕业设计(论文)第 VI 页3.4 箱体箱盖的三维建模 .583.4.1 箱体的建模 .583.4.2 箱盖的建模 .593.5 减速器的装配 .613.5.1 输入轴的装配 .613.5.2 其他轴的装配 .64第四章 基于 DMU 的减速器运动学分析 .674.1 建立运动机构 .674.1.1 建立机械装置，添加运动副 .674.1.2 用命令进行模拟 .704.2 干涉检查 .704.2.1 静态干涉检查 .704.2.2 动态干涉检查 .724.3 运动分析 .754.3.1 用法则曲线模拟 .754.3.2 速度加速度测定 .78结论 .83致谢 .84参考文献 .85西南交通大学本科毕业设计(论文)第 1 页第 1 章 绪论1.1 减速器的研究现状减速器是一种密封在箱体内部主要进行齿轮啮合传动的部件，在实际生产中的主要应用就是在输入输出装置中起到降低转速，改变扭矩的作用，作为一种降速的部件而得到应用；当然有时候为了满足特定的工作情况，需要将减速器用作增速装置，这时的减速器就被称为增速器 1。减速器的主要作用就是通过齿轮啮合的传动原理达到降低或者提高转速的作用，在工程机械领域有着广泛的应用和极高的发展前景。减速器按不同的方式有着众多的分类，按照使用的用途可以分为通用型的标准化减速器和为了特殊目的而设计定制的专用个性化减速器，这两种减速器因为使用的用途不同，工作的工况也不一样，使得材料的选取也不同，加工工艺、制造方式也不相同 2。我国的减速器需求量非常大，其中绝大多数的中小规格的减速器都直接选用了通用标准或者说是系列化产品。通用系列减速器由于实现了系列化和标准化，因此便于大规模制造和批量生产，有利于提高产品的质量和生产效率，减少设计时长，降低生产成本，缩短供货周期，更容易获得备件，便于维修，所以用户一般会首选通用减速器。只有在特殊用途或在通用系列产品中找不到合适的情况下才考虑设计专用减速器 3。现在，国内外在超小型的减速器方面的研究还没有取得突破性的进展。但是国外某些发达国家已经在生物工程、医疗器械等尖端科学领域研制出了可以达到纳米级单位的微型发动机，可以预见，如果能够用纳米级的减速器来进行传动，那么这方面将会开拓出又一片有发展潜力的研究领域 4。作为近现代才发展起来的基于 CAD 进行的减速器设计研究领域，虽然还没有形成完善的设计体系，但是却有着深远的发展前景，作为信息技术发展的代表性产物，CAD技术在产品的设计方面为产品设计者带来了极大的便利，在产品设计方面极广泛的应用开来，CAD 技术开 创 出 数 字 化 设 计 的 概 念 ， 对 现 有 的 传 统 减 速 器 设 计 造 成 了 巨 大 的冲 击 ,因 此 而 引 起 的 设 计 理 念 的 全 面 革 新 ， 指 明 了 未 来 机 械 制 造 以 及 产 品 设 计 的 现代 化 发 展 方 向 5。西南交通大学本科毕业设计(论文)第 2 页在 CAD 系 统 的 设 计 过 程 中 ， 系 统 辅 助 的 部 分 主 要 是 前 人 已 经 完 成 的 工 作 内 容 ，比 如 设 计 计 算 、 绘 图 查 表 等 重 复 的 工 作 6， 既 浪 费 时 间 ， 却 是 设 计 的 必 不 可 少 的 一环 ， 可 以 通 过 计 算 机 辅 助 进 行 设 计 ， 将 设 计 者 解 放 出 来 ， 去 解 决 需 要 人 才 能 完 成的 ， CAD 无 法 解 决 的 问 题 。 在 传 统 的 减 速 器 设 计 方 式 中 ， 设 计 者 用 设 计 出 的 几 何尺 寸 参 数 来 制 作 模 型 ， 零 件 的 模 型 结 构 不 能 进 行 修 改 ， 因 为 一 旦 结 构 的 尺 寸 发 生变 化 ， 就 必 须 从 新 制 作 模 型 ， 但 是 我 们 不 知 道 制 作 出 的 模 型 是 否 能 满 足 我 们 的 要 求 ，这 也 就 造 成 设 计 的 效 率 降 低 。 为 了 能 够 更 直 观 的 对 设 计 模 型 进 行 调 整 ， 我 们 可 以 使用 CAD 软 件 来 进 行 辅 助 ， 在 软 件 中 建 立 模 型 ， 进 行 模 拟 仿 真 ， 初 步 判 断 设 计 产 品 是否 有 实 现 制 造 的 可 能 ， 不 仅 节 省 了 生 产 资 源 ， 而 且 还 可 以 与 实 际 产 品 互 相 映 证 7。1.2 本 文 的 研 究 内 容减速器在机械传动中占据着重要的地位，而齿轮减速器作为减速器的主要分类之一，其传统的设计方法不仅需要进行绘图、计算、查表