行星齿轮减速器的设计及仿真(PL系列).docVIP

第一章 绪论 1.1 本课题的目的 我国的行星齿轮减速器在性能和质量方面与发达国家存在较大差距，一个重要原因就是设计技术手段落后。发达国家在机械产品设计上已进入分析设计阶段，他们利用计算机辅助设计技术，将现代设计方法，如有限元分析.优化设计等应用到产品设计中，采用机械CAD系统在计算机上进行建模.分析.仿真.干涉检查等。通过对行星齿轮减速器的结构设计，初步计算出各零件的设计尺寸和装配尺寸，并对设计结果进行参数化分析，为行星齿轮减速器产品的开发和性能评价，实现行星齿轮减速器规模化生产提供产考核依据。[1] 进入信息化时代以来，随着经济全球化、贸易自由化和社会信息化的不断发展，制造业趋势也变的越来越不可预测，企业间的竞争也越来越激烈。在这种市场局势下，企业若想在市场竞争中取得优势，就必须不断提高设计效率与水平，节约生产成本，但是传统的设计方法，多依赖于设计者的经验，必须通过样机的试制来验证产品的可靠性，导致设计难度大，周期长，也做不到最优设计，所以也就适应不了现代社会快速而又激烈的市场环境。参数化设计为这一问题的解决提供了有效途径。[2]它利用计算机超大的容量、强大的内存、超快的计算速度，大大的提高了零件模型的生成和修改、再生的速度，也使产品的系列化设计、相似性设计及在专用 CAD 系统开发方面显示出了较大的应用价值。 CAD/CAM 技术的广泛应用以及技术水平的不断提高，都为参数化设计提供了一个良好的基础平台。而随后出现的 CAD/CAM/CAE 技术在加速产品创新设计方面的显著地位，更使参数化设计的应用得到了更高层次的运用，而且越来越受到众多制造企业中设计人员的重视。现在有很多国家都把 CAD 技术的发展与应用水平作为衡量一个国家工业水平的重要标准。因而以此为背景，国家已为“863”计划专门投资，用来支持三维 CAD 软件的开发和产业化的发展，使得国内 CAD 技术的研究和应用进入了新的发展阶段。 以 Pro/E 4.0 为开发平台，Visual studio 2005 为语言开发工具，主要针对 Pro/E 二次开发技术、标准件建库技术、系统虚拟装配技术、界面与图形之间的接口技术在产品参数化设计及快速装配中的应用进行了深入研究，并将装配好的减速器系统导入到 ADAMS 软件中进行仿真模拟以及动学分析。本课题齿轮减速器参数化设计模块，部分标准件的参数化、可靠性、常规性设计模块，实现了客户需求与设计人员之间的信息传递，可以快速完成减速器的虚拟装配，在产品设计时可以直接调用这些模块，并且将设计好的减速器样机系统转换格式导入 ADAMS 中，对模型系统实例进行动态仿真模拟以及动力学分析，通过对得到的输入轴、中间轴、输出轴的转速以及传动比与理论值的对比验证了模型设计的正确性。设计人员在设计同一系列齿轮减速器的不同型号的产品时，只需要在原有的相同系列模版的基础之上进行系列化相似性的设计即可。通过对 Pro/E 进行二次开发，设计出了适用于机械行业的减速器参数化设计模块，对提高企业的设计效率、降低技术人员的劳动强度、缩短产品的开发周期等有着重要的意义，故在机械制造行业有着广泛的应用前景。[3] 1.2 PRO/E行星齿轮的研究现状 本设计以本设计基于Pro/E便于交互及强大的二维、三维绘图功能径向不调位的方法，即采用各种各式的机械式的用以平均载荷的机构，从而达到载荷在各个行星轮之间能够分布均匀的目的。典型的几种均载机构：基本机构的均载机构、杠杆联动均载和采用件的均载机构。[5-7] 行星齿轮减速器的传动效率的评价好坏的指标之一便是其传动率的高低，有许多学者对此课面的研究。现在，有很多对行星齿来进行计算的方法，国内外的学者人员就提出了多种多样的有关对行星齿轮的传动效率的计算方法，在一般的设计计算中，较为经常使用的计算方法就有3种：力法也叫做克莱依涅斯法，而啮合功率法的是较为广泛使用的，此种方法用来对一般的2K-H型与3K型行星齿轮减速器的效率计算就会显得十分的方便。 1.2.2 行星减速器的发展史 行星减速器现在已经是运用的非常常见的一种减速装置，其运用范围十分广，如各式履带推土机，挖掘机等的行走机构，这种类型的传动装置中都有着较为相类似的特点，其传动比数值大，体积较为小，输出转矩一般都比较大。 在1951年期间，德国第一次大范围的运用了大功率的高速的行星齿轮传动装置；在1958年的后期，其他的国家也陆陆续续的运用这种装置，并且都有相应的一系列的产品开发研究出来。在欧洲德国的一家公司就生产出来一般的用在船上的行星齿轮减速器，它的功率能够达到大约11030kW；而英国的某个齿轮公司生产出来一种的用来进行压缩用途的行星齿轮减速器，其功率可以达到25740kW。而低速的较重载的行星减速器也已经由一系列平常用途的产品开发发展到生产应用在特殊的使用上的