基于Pro_E的齿轮建模研究-职业学院毕业论文开题报告

无锡职业技术学院 毕业论文 设计 开题报告毕业论文 设计 开题报告 教学院 部 工学院 姓名 戴佳佳 学号 专业届别 机电一体化 2010 届 指导教师 高 波 澜 2011 年 10 月 无锡职业技术学院毕业论文 设计 开题报告书无锡职业技术学院毕业论文 设计 开题报告书 题目基于 Pro E 的齿轮建模研究 学生姓名戴佳佳指导教师高波澜职称 研究目的意义及国内外研究状况和应用前景 附参考文献 一 一 研究 调查 目的意义研究 调查 目的意义 目目 的的 齿轮是机械传动中的主要部件 也是机械制造业中常见的零件 它广泛的应用于机械传 动及整个机械领域中 涉及核工业 铁道 国防军工 电子 土木工程 造船 生物化工 航空 航天 机械制造 能源 汽车交通等多个行业 之所以选择这个题目一方面做为机械专业的学生 来说 选择与自己专业相关的毕设对自己来说是对自己在大学四年中所学专业知识的一次汇总和 应用 另一方面齿轮轴的应用十分广泛 对许多行业来说都是十分重要的一个零件 因此希望通 过对这个题目的完成能为齿轮轴的设计起到一些建议性的结论 齿轮一小步 中国一大步 我国重大装备的动力装置制造技术一直受制于人的根本原因 之一就在于齿轮制造工艺落后 大规格 高精度锥齿轮主要应用于大型船舶 机车 矿山冶金 能源开采和国防军工装备 是先进动力装置核心部件 长期以来 其加工技术和加工装备一直 为西方发达国家垄断 此前我国每年高精度大规格齿轮进口需花费 2 3 亿美元 单价超过 30 万 元 价格昂贵 且供货周期长 制约了我国装备制造业的发展 而参数化设计可以大大提高模 型的生成和修改的速度 在产品的系列设计 相似设计都具有较大的应用价值 因此研究齿轮 轴的参数化设计和强度分析非常的有意义 一方面可以提升齿轮轴品种数量以满足各个行业对 齿轮轴的不同需求 另一方面可以节约开发周期和开发成本 通过相关计算机软件对所设计的 齿轮轴在各种情况下的模拟分析 使齿轮轴的设计和制造更合理 更经济 尽管本课题主要涉及的是齿轮轴 但是许多方面和齿轮是相通的 因此对本课题的研究是十 分有必要和有意义的通过运动仿真又能对部件在现实环境中的运动进行建立 评估和优化 以 便最佳的满足工程需求 研究意义研究意义 利用 pro e 软件进行少齿数齿轮的拟实造型和仿真装配并模拟运动 不但简便易行 而且效果突出 既可以将少齿数齿轮的结构细节表现无遗 又可以将其配合关系表达清楚 从而 使人们在计算机屏幕上就可以详尽了解少齿数齿轮的造型特点和啮合特性 而通过运动仿真又能 对部件在现实环境中的运动进行建立 评估和优化 以便最佳的满足工程需求 二 二 国内 外研究概况和应用前景国内 外研究概况和应用前景 1 国内 外研究概况 在现代工业中 齿轮传动是应用最为广泛的一种传动方式 为了保证齿轮传动 的精确性 在齿轮传动设计中 对齿轮的精确建模显得尤为重要 如何提高和保证 齿轮传动的精确性是目前齿轮建模研究领域的重点研究方向 目前 齿轮建模方法 有很多 如描点法 参数法 利用插件法等各种方法 5 1 描点法 描点法是构建齿轮参数化模型通用的方法 其建模过程一般为 首先建立齿廓 曲线的数学模型 求取曲线上点的坐标 然后根据坐标值描绘出齿廓曲线草图 最 后通过各种三维建模软件的三维建模功能建立齿轮的三维模型 它可以推广至各种 不同齿廓曲线齿轮的建模 只要建立相应的齿廓曲线的数学模型 利用计算软件求 得一系列离散点的坐标值 在三维造型软件中描点绘出齿廓曲线草图后 进行拉伸 或者切除等命令即可得到齿轮的三维模型 其建模过程比较繁琐 但只要建立精确 的数学模型 多取些型值点就可以获得较高的曲线精度 从而提高三维建模的精度 2 参数法 参数法是利用描点法中论述的相应的齿廓曲线算法编写程序 建立一个通用的 齿轮模板文件 在进行齿轮建模时只需调用相应的模板文件 通过修改相应参数 自动生成所需的齿轮模型 此种建模方法因模板文件已将描点法中的分析曲线 建 立数学模型 计算型值点坐标等过程编写成程序内置 故其界面比较简单 对于常 用的标准齿轮建模 只要精度要求不是很高 采用这种方面很方便 用户只需输入 参数 就可方便迅速地建立所需的齿轮模型 3 利用插件法 利用插件法是一种非常便捷的齿轮建模方法 现在的三维建模软件 大多提供 了丰富的数据接口 目前市场上有很多发展成熟的第三方插件可供选用 以GearTrax 为例 其功能强大且易学易用 用户只需打开其界面 在GearTrax中选定齿轮参数 后 点击 绘制 即可完成齿廓曲线的绘制 然后在各种不同的三维建模软件中通 过拉伸 切除特征等一系列操作 即可得到相应齿轮的三维模型 这三种齿轮建模方法都有很强的实用性 用户可根据自身设计需要选择适合自 己的齿轮建模方法 以达到最佳的设计结果 2 应用前景 目前国内双轴螺旋式混合机 均向着混合精度高 速度快 残留量小 低 耗高效 系列化和适用范围广等方向研制和发展 其中以双轴螺旋式混合机的 发展尤为迅速 国内各企业 科研部门所研制的卧式双轴螺旋式混合机机型结 构基本相同 产品已形成系列化 混合机内并排装有两个转子 转子由轴和两组螺旋 组成 两组螺旋轴平行角安装 两轴安装的中心距小于两组螺纹螺距长度之和 分为 内外轴 在转子旋转时 两根轴上相应螺纹端部在机体中央部分形成交叉重叠 但不产 生相互碰撞 配料周期相同或相近 这样才能最大限度地发挥各组成设备的能力 使成 套机组的生产率达到最佳状态 进而有效地提高产量 降低成本 国内常用双轴螺旋式混合机 尽管采用电动或气动控制底部大开门卸料结构 尽 量减少机内物料残留量 但仍然存在 0 5 左右的饲料残留量 致使混合机出料不彻 底 尤其对于预混料而言 极可能引起饲料之间的相互污染 同时该机型还存在着出 料机构复杂 设备成本高 即便设备出厂时密封良好 也会因长期使用 出料机构产生 轻微的变形 密封条老化而产生漏料问题 出料不彻底问题影响其在预混合饲料生产 上的使用 国外的双轴螺旋式混合机在 20 世纪 80 年代末已经开始研制 挪威 Forberg 公司 在上 20 世纪 90 年代初推出了双轴螺旋式系列混合机 其有效容积 25 5 000 L 结构 特点 混合机理 传动方式与国内双轴桨叶式混合机基本相同 目前国外流行的翻 转双轴螺旋混合喷涂机是在普通双轴桨叶式混合机基础之上研制而成的 但需要增 加一系列的液体喷涂和真空管道以及一套机体翻转及传动机构 结构略显复杂 这样 很好的解决了国内的双轴螺旋式混合机生产中出料不彻底问题的影响 可以相信 随着研究的不断深入与完善 双轴螺旋式混合机的的应用前景将越 来越好 参考文献 1 王鹰 连续混合机械设计手册 M 北京 中国铁道出版社 2003 5 2 龚港义 机械设计课程设计指导书 M 北京 高等教育出版社 2000 4 3 机械化运输设计手册编委会 机械化运输设计手册 M 北京 机械工业出版社 2007 5 4 阮忠唐 联轴器离合器设计与选用指南 M 北京 化学工业出版社 2006 2 5 濮良贵 陈庾梅 机械设计教程 M 西安 西北工业大学出版社 2001 4 6 张安云 机械输送设备 M 北京 中国财政经济出版社 2001 9 7 王少怀 机械设计师手册 上册 M 北京 电子工业出版社 2002 7 8 成大先 机械设计手册 单行本 减速器电机与电器 M 北京 化学工业出版社 2004 1 9 成大先 机械设计手册 M 北京 化学工业出版社 2003 9 10 程启芬 推广应用最佳混合技术 双轴混合机 J 粮食与饲料工业 2005 10 7 25 27 11 刘娟 浅析几种饲料混合机的结构 性能与工作特点 J 粮食与饲料工业 2008 3 11 17 12 庞声海 配合饲料机械 M 北京 农业出版社 2006 主要内容 研究方法和思路 1 研究内容 双轴螺旋式混合机主要由机体 转子 排料 传动部分和控制部分组成 机体 为双槽形 其截面形状呈 W 型 机壳用普通钢或不锈钢板制造 机体顶盖上开有两 个进料口 两机槽底部各有一个排料口 机体内并排装有两个转子 转子由轴和螺 杆组成 两螺杆间距离小于两轴的中心距的距离 目的是让物料在此处获得更大的 抛幅而较快地进人另一转子作用区 且不的产生挤压 混合机工作时 机内物料受 两个相向旋转的转子作用 进行着多重复合运动 物料颗粒在力的作用下 既有圆 周速度 又有轴向速度 依物料混合运动状态 其混合操作机理主要有对流混合 剪切混合和扩散混合等 对双轴螺旋式混合机机体进行设计 转子的设计 以及出料门和添加管及附件 设计 2 研究方法 1 查阅大量有关资料 了解目前国内外混合机的发展情况 2 进行系统的学习 结合所学知识和所学软件 运用 Pro E 做出相关造型 3 应用 AutoCAD 作出混合机的零件图 4 通过情报检索和资料收集 寻求进行研究的理论基础和研究所必备的标准数 据 进行适当的创新完成设计工作 3 技术路线 零件分析 零件的作用 零件图绘制 相关数据分析 绘零件图 装配图 4 可行性分析 1 国内外已经对混合机设计进行了大量的研究 可供参考文献资料充足 2 校工程训练中心的单轴车床可供查看使用 对一些零部件能够及时了解 3 不需要特殊设备 完成设计任务主要使用计算机仿真技术 因此设备只需一 台计算机 同时学校配有机房及各种机械设计制造软件 比如 PRO E AutoCAD CAXA 等 4 在指导老师的精心指导下完成设计 总体安排和进度 包括阶段性工作内容及完成日期 研究进度 2008 年 11 月 16 日 2008 年 12 月 15 日 接受任务 明确任务 查阅文献 2008 年 12 月 16 日 2009 年 1 月 16 日 完成文献综述 外文翻译 开题报告 2009 年 3 月 15 日 2009 年 4 月 11 日完成混合机总体设计 相关尺寸计算 2009 年 4 月 12 日 2009 年 5 月 12 日画出总装配图 拆分零件图 2009 年 5 月 13 日 2009 年 6 月 1 日撰写设计说明书 打印初稿 2009 年 6 月 2 日 2009 年 6 月 8 日定稿 准备答辩课件 预期结果 1 能及时了解国内外混合机的设计与发展 分析零件的结构 巩固所学知识 同 时充分认识以前学习中存在的不足 通过毕业设计进一步学习了 AutoCAD Pro E 等 绘图软件 完成零部件的设计 2 能设