第一篇：單級(jí)齒輪減速器機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)范文

青島理工大學(xué)琴島學(xué)院

機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)

課題名稱：單級(jí)齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 學(xué)院：機(jī)電工程系

專業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化143 學(xué)號(hào) 學(xué)生： 指導(dǎo)老師：

青島理工大學(xué)教務(wù)處 2016年11月27日

《單級(jí)齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)》說明書

摘要

機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是一種非常重要的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，能從眾多的設(shè)計(jì)方案中找出最佳方案，從而大大提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。每一種優(yōu)化方法都是針對(duì)某一種問題而產(chǎn)生的，都有各自的特點(diǎn)和各自的應(yīng)用領(lǐng)城。常用的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法包括無約束優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、約束優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、基因遺傳算方法等并提出評(píng)判的主要性能指標(biāo)。

機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的是以最低的成本獲得最好的效益,是設(shè)計(jì)工作者一直追求的目標(biāo),從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)看,工程中的優(yōu)化問題,就是求解極大值或極小值問題,亦即極值問題。本文從優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本理論、優(yōu)化設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)、優(yōu)化設(shè)計(jì)特點(diǎn)及優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用等方面闡述優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本方法理論。

關(guān)鍵詞： 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；優(yōu)化應(yīng)用。

II

目錄

摘要.........................................................II 1設(shè)計(jì)任務(wù).....................................................1 2 齒輪的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)..............................................2 3優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型...........................................7

3.1確定設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)................................................7 3.2確定約束條件..........................................................7 Matlab計(jì)算機(jī)程序............................................9 5結(jié)果分析....................................................11 參考文獻(xiàn).....................................................12

《單級(jí)齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)》說明書

1設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)如圖2-40所示的單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器，其齒數(shù)比u?3.2，工作壽命要求10年兩班制，原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)，工作載荷均勻平穩(wěn)，小齒輪材料為40Cr,調(diào)質(zhì)后表面淬火，齒面硬度HB=235~275，[?H]1?531MPa,[?F]1?297.5MPa,大齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度為HB=217~255，[?H]2?513MPa，[?F]2?251.4MPa，載荷系數(shù)k=1.3，P=28KN，n=1440rad/min要求在滿足工作要求的前提下使兩齒輪的重量最輕。

《單級(jí)齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)》說明書 齒輪的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)由式子試算小齒輪分度圓直徑，即

d1?31）

2KH1T1?d*u?1ZHZEZ?2*()?[?H] u[?H]確定公式中的各參數(shù)值

1.試選KH1?1.3

2.計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。

T1?9.55?106P/n?9.55?106?28/1440N?mm?18.569?104N?mm

3.查表并查圖選取齒寬系數(shù)?d?1，區(qū)域系數(shù)ZH?2.5，材料的彈性影響系數(shù)ZE?189.8MPa，4.計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Z?*?a1?arccos[z1cos?/(z1?2ha)]?arccos[24?cos20?/(24?2?1)]?29.841?*?a1?arccos[z2cos?/(z2?2ha)]?arccos[77?cos20?/(77?2?1)]?23.666?

???[z1(tan?a1?tan?`)?z1(tan?a2?tan?`)]/2?

?[24?(tan29.841??tan20?)?77?(tan23.666??tan20?)]/2??1.711Z??4??4?1.711??0.873 335.計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力[?H]

查圖得小齒輪和大齒輪測(cè)接觸疲勞極限分別為[?Hlm1]?590MPa、[?Hlm2]?540MPa

計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：

N1?60n1jLh?60?1440?1?(2?8?300?10）?4.1472?109

N 2?N1/u?4.1472?10/(77/24)?1.293?10查圖取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1?0.90、KHN2?0.95。

《單級(jí)齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)》說明書

取失效概率為1%、安全系數(shù)S=1，由式子得[?H]1?KHN1?Hlim10.90?590?MPa?531MPaS1KHN2?Hlim20.95?540?MPa?513MPa

S1[?H]2?取[?H]1和[?H]2中的較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即

[?H]1?[?H]2?513MPa

2）試算小齒輪分度圓直徑

d1?32KH1T1?d*u?1ZHZEZ?2*()u[?]?74.466mm42?1.3?9.948?10（77/24）?12.5?189.8?0.8732?3??()mm

1（77/24）513

（2）調(diào)整小齒輪分度圓直徑 1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

1、圓周速度v。

v??d1tn160?1000???74.466?144060?1000m/s?5.6m/s

2、齒寬b.b??dd1t?1?74.466mm?74.466mm2)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)Ku。

1、查表取使用系數(shù)KA?1。

2、根據(jù)v?5.6m/s、7級(jí)精度，查圖得動(dòng)載荷系數(shù)Kv?1.2。

3、齒輪的圓周力。

F t1?2T1/d1t?2?9.948?104/74.466N?4.987?103NKF t1b?1?3.329?10/74.466N/m?66.9N/mm?100N/mm查表得齒間載荷分配系數(shù)KH??1.2

《單級(jí)齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)》說明書

4、查表用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù)KH??1.421。由此，得到實(shí)際載荷系數(shù)

KH?KAKvKH?K H??1?1.2?1.2?1.421?2.0513)由式子得，可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑d1?d13KH2.051?74.466??86.675mm KHt1.3 及相應(yīng)的齒輪模數(shù)

m?d1/z1?86.675/24mm?3.611mm

二、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）由式子試算模數(shù)，即

m1?32KF1T1Y?YFaYSA*()[?F]?dz121)確定公式中的各參數(shù)值

1、試選KF1?1.3。

2、由式子計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)。

Y??0.25?0.75???0.25?0.75?0.688 1.7113、計(jì)算YFaYsa。[?F]查圖得YFa1?2.65、YFa2?2.23。應(yīng)力修正系數(shù)Ysa1?1.58、Ysa2?1.76。小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為?Flim1?490MPa、?Flim2?400MPa。彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1?0.85、KFN2?0.88。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4。由式子得

[?F]1?KFN1?Flim10.85?490?MPa?297.5MPa S1.4KFN2?Flim20.88?400?MPa?251.4MPa S1.4[?F]2? 4

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YFa1Ysa12.65?1.58??0.0141 [?F]1297.5YFa2Ysa22.23?1.76??0.0156 [?F]2251.4因?yàn)榇簖X輪的YFaYsa大于小齒輪，所以取 [?F]YFaYsaYFa2Ysa2??0.0156 [?F][?F]22）試算模數(shù)

m1?32KF1T1Y?YFaYSA2?1.3?9.948?104?0.6883*()??0.015622[?F]?dz11?24

?2.080mm

（2）調(diào)整齒輪模數(shù)

1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

1、圓周速度v。

d?mtz1?2.080?24mm?49.92mm

v??d1tn160?1000???49..92?144060?1000m/s?3.76m/s

2、齒寬b。

b??dd1?1?49.92mm?49.92mm3、寬高比b/h

**h?(2hac)m1?(2?1?0.25)?2.080mm?4.68mmd

b/h?49.92/4.68?10.672)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF

1、根據(jù)v?.3.76m/s，7級(jí)精度，查圖得動(dòng)載荷系數(shù)Kv?1.08

2、由F t1?2T1/d1t?2?9.948?104/49.92N?7.44?103N，查表得齒間KAF t1/b?1?7.44?103/49.92N/mm?149N/m?100N/mm載荷分配系數(shù)KF??1.0。

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3、查表用插值法查得KH??1.417，結(jié)合b/h?10.67查圖得KF??1.34。則載荷系數(shù)為

KF?KAKvKF?K F??1?1.17?1.42?1.4?2.333)由式子，可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)

m?m13KF2.33?2.080??2.527mm KFt1.3對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)2.527mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m?3mm，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1?86.675mm，算出小齒輪齒數(shù)z1?d1/m?86.675/3?28.89。取z1?29，則大齒輪齒數(shù)z2?uz1?3.2?29?92.4，取z2?92，z1與z2互為質(zhì)數(shù)。

這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。

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3優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型

3.1確定設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)

取設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)x?[x1,x2,x3]T?[m,z1,?d]T，其中m為齒輪模數(shù)，z1為小齒輪齒數(shù)，?d為齒寬系數(shù)。

設(shè)小齒輪分度圓直徑為d1，大齒輪分度圓直徑為d2，齒輪寬度為b，要求圓柱齒輪的重量最輕，也就要求體積最小，因此可建立目標(biāo)函數(shù)：

f(x)??（d1?d22)b

4由齒數(shù)比u?d2b，齒寬系數(shù)?d?，目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為：

d1d1f(x)??（1?u2（）mz1)3?d4?8.8279x1x2x3

3.2確定約束條件

（1）邊界約束條件

模數(shù)限制：2?x1?10； 齒數(shù)限制：20?x2?40； 齒寬系數(shù)限制：0.8?x3?1.4；

（2）性能約束

（接觸疲勞強(qiáng)度的限制：g1x)??H-[?H]?ZHZE2KT1u?1*?[?H]?0 3u?dd1式中：?H為齒面接觸疲勞強(qiáng)度；K為載荷系數(shù)，K=1.3；ZH為節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，ZH=2.5；ZE為彈性影響系數(shù)，ZE=189.8，代入以上參數(shù)得g(x)?377717.238xxx33312?550?0

2KT1YFYS?[?F]?0 32mz1?d彎曲疲勞強(qiáng)度的限制：?F-[?F]?

《單級(jí)齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)》說明書

式中，為齒根彎曲疲勞強(qiáng)度； 為齒形系數(shù)； 為齒根應(yīng)力校正系數(shù)。YF1?12.518612.5186?2.063，YF2??2.063

uz1?3.01794z1?3.0179422.70422.704Y?1.97?，F(xiàn)1

z1?34.6uz1?34.6YF1?1.97?代入以上參數(shù)得：

g（?（2x)?48279412.518622.7042?2.063)?(1.97?)/(x13x2x3)?290?0

x2?3.01794x2?34.612.518622.7042?2.063)?(1.97?)/(x13x2x3)?210?03.2x2?3.017943.2x2?34.6g（?（3x)?48279

4《單級(jí)齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)》說明書 Matlab計(jì)算機(jī)程序

《單級(jí)齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)》說明書

《單級(jí)齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)》說明書

5結(jié)果分析

(1)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：在齒輪可靠性得到保證的前提下，優(yōu)化后的目標(biāo)值比原設(shè)計(jì)目標(biāo)值減少24%；

(2)優(yōu)化結(jié)果表明：優(yōu)化方案比給定方案節(jié)省材料，降低成本，效益明顯，對(duì)減速設(shè)計(jì)具有良好的參考價(jià)值。

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參考文獻(xiàn)

【1】《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》（主編 李國斌）機(jī)械工業(yè)出版社

【2】《機(jī)械制圖與公差》（主編：王志泉、項(xiàng)仁昌；主審：金瀟明）清華大學(xué)出版社

【3】《機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》（華中理工大學(xué) 王昆;主編：重慶大學(xué) 何小柏；同濟(jì)大學(xué) 汪信遠(yuǎn)）高等教育出版社

第二篇：機(jī)械大3上學(xué)期--單級(jí)圓柱齒輪減速器

單級(jí)圓柱齒輪減速器

圖8－1為單級(jí)圓柱齒輪減速器的立體圖；圖8－2為單級(jí)圓柱齒輪減速器的裝配圖（之一：凸緣式端蓋）；圖8－3 高速齒輪軸工作圖；圖8－4 圓柱齒輪工作圖；圖8－5 低速軸工作圖；圖8－6 減速器箱蓋工作圖；圖8－7 減速器箱座工作圖；圖8－8為單級(jí)圓柱齒輪減速器的裝配圖（之二：嵌入式端蓋）。

8－1

單級(jí)圓柱齒輪減速器立體圖

圖

圖8－2 單級(jí)圓柱齒輪

減速器裝配圖（之一）

圖8－4 圓柱齒輪工作圖

－5

低速軸工作圖

圖

圖8－8為單級(jí)圓柱齒輪減速器的裝配圖

第三篇：齒輪系與減速器機(jī)械基礎(chǔ)電子教案

機(jī)械基礎(chǔ)電子教案 7．6齒輪系與減速器

【課程名稱】 齒輪系與減速器 【教材版本】

欒學(xué)鋼主編。機(jī)械基礎(chǔ)（多學(xué)時(shí)）。北京：高等教育出版社，2010 欒學(xué)鋼主編。機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)）。北京：高等教育出版社，2010

【教學(xué)目標(biāo)與要求】

一、知識(shí)目標(biāo)

1．了解齒輪系的組成與類型和傳動(dòng)特點(diǎn)。

2．會(huì)計(jì)算定軸輪系的比。能讀懂齒輪減速器的結(jié)構(gòu)和標(biāo)記。

二、能力目標(biāo)

掌握定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算。

三、素質(zhì)目標(biāo)

1． 了解定軸輪系的作用、組成、類型和傳動(dòng)特點(diǎn)。2． 會(huì)計(jì)算定軸輪系齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比。

四、教學(xué)要求

掌握定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】

定軸輪系的傳動(dòng)比計(jì)算?！倦y點(diǎn)分析】

會(huì)從定軸輪系中，找到定軸輪系的傳動(dòng)路線，求出輪系的傳動(dòng)比?！窘虒W(xué)方法】

演示與講授相結(jié)合，邊講邊練。

【學(xué)生分析】

由于學(xué)生第一次接觸到輪系的傳動(dòng)比，實(shí)際上輪系的傳動(dòng)比是由多級(jí)單傳動(dòng)比組成的。以前已經(jīng)學(xué)了單級(jí)傳動(dòng)比的計(jì)算，輪系的傳動(dòng)比等于各級(jí)傳動(dòng)比的乘積。講課時(shí)從實(shí)例出發(fā)，總結(jié)出普遍的規(guī)律。這樣才能使學(xué)生理解又記得住。【教學(xué)資源】

1． 機(jī)械基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)課程。北京：高等教育出版社，2010。

2． 吳聯(lián)興主編。機(jī)械基礎(chǔ)練習(xí)冊(cè)。北京：高等教育出版社，2010。3． 教具、實(shí)物、課件或掛圖?！窘虒W(xué)安排】

4學(xué)時(shí)（180分鐘）【教學(xué)過程】 一． 新課導(dǎo)入

回憶單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算方法，舉一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)比為例引入新課。二． 講授新課

1．齒輪系的組成與類型

實(shí)際應(yīng)用中，一般都不用一對(duì)齒輪傳動(dòng)，而是由多對(duì)齒輪傳動(dòng)組合而成，這就是齒輪系。齒輪系分為定軸輪系和行星輪系兩種。

定軸輪系

所有的齒輪軸線在傳動(dòng)中都是固定不動(dòng)的。

行星輪系

所有的齒輪軸線在傳動(dòng)中至少有一個(gè)是不斷變化的。2．齒輪系傳動(dòng)的主要特點(diǎn)

（1）

齒輪系的傳動(dòng)能獲得大的傳動(dòng)比。

（2）

可實(shí)現(xiàn)變速和變向傳動(dòng)，如汽車速度的變化和變向.3.定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算

以圖7－65齒輪系為例，由個(gè)體實(shí)例推導(dǎo)出定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算通用公式，注意要使學(xué)生能讀懂簡圖的含義。并用汽車的箱四級(jí)變速為例分別計(jì)算出四種不同的轉(zhuǎn)速。講課時(shí)注意分析四種不同傳動(dòng)路線，就能得出四種不同的傳動(dòng)比。4．齒輪減速器的結(jié)構(gòu)和標(biāo)記

齒輪減速器的結(jié)構(gòu)種類很多，國家已有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并已成系列化。如圖7－72為例，是典型的齒輪減速器的結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)時(shí)重點(diǎn)會(huì)讀懂齒輪減速器標(biāo)記含義，如教材中的標(biāo)牌：

Z/Y-400-12.5-1 JB/8853-2001

三．小結(jié)

1．定軸輪系的含義，應(yīng)用較廣。行星輪系的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但應(yīng)用也很多，如自動(dòng)擋的汽車變速器。

2．定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算為多級(jí)齒輪傳動(dòng)比的乘積。

3．會(huì)讀懂齒輪減速器標(biāo)記含義。

四．布置作業(yè)

【課后分析】

第四篇：Ug課程設(shè)計(jì)——2級(jí)齒輪減速器

三維CAD 課程設(shè)計(jì)說明書

題 目： 二級(jí)圓柱齒輪減速器造型設(shè)計(jì)

院（部）： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)：

機(jī)設(shè)0902 學(xué)生姓名： 牟永熊 指導(dǎo)教師： 何麗紅 譚加才 完成日期： 2011-12-25

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)-UG

目錄

一、前言????????????????????????????? 2

二、減速器零部件三維造型設(shè)計(jì)

1、箱蓋造型設(shè)計(jì)???????????????????????? 3

2、中間軸造型設(shè)計(jì)??????????????????????? 7

三、生成工程圖

1、箱蓋的工程圖????????????????????????9

2、低速軸的工程圖???????????????????????11

四、虛擬裝配

1、Ⅰ軸與其上零件的裝配????????????????????12

2、Ⅱ軸與其上零件的裝配????????????????????13

3、Ⅲ軸與其上零件的裝配????????????????????14

4、箱座與其上齒輪的裝配????????????????????15

5、箱蓋與軸承及其零件的裝配??????????????????16

6、總裝配???????????????????????????16

五、心得體會(huì)??????????????????????????? 18

六、參考文獻(xiàn)????????????????????????????19

二級(jí)圓柱齒輪減速器

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)-UG

二、減速器零部件三維造型設(shè)計(jì)

1.箱蓋造型設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的思路是首先構(gòu)造箱座大凸緣，再構(gòu)造凸臺(tái)，然后拉升箱體和底板，然后在箱體外壁建凸臺(tái)用以生成軸承套。（1）凸緣的生成

做出大凸緣的草圖，然后對(duì)草圖進(jìn)行“拉伸”，從而得到大凸緣，如下圖所示。

（2）蓋體的構(gòu)造

由“基準(zhǔn)平面”建立中間平面，在中間平面上繪出蓋體外輪廓的草圖，對(duì)草圖執(zhí)行“對(duì)稱拉伸”，得到蓋體，如下圖所示。

（3）軸承座旁螺栓凸臺(tái)的構(gòu)造

首先做出軸承座旁螺栓凸臺(tái)的草圖，然后對(duì)草圖進(jìn)行“拉伸”，從而得到軸承座旁螺栓凸臺(tái)，如下圖所示。

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（4）軸承座凸臺(tái)的構(gòu)造

運(yùn)用“凸臺(tái)”命令構(gòu)造三個(gè)凸臺(tái)，以中間基準(zhǔn)平面為對(duì)稱平面對(duì)三個(gè)凸臺(tái)進(jìn)行“鏡像”操作，然后用“修剪體”命令對(duì)凸臺(tái)進(jìn)行修剪，去除多余的部分，如下圖所示。

（5）箱蓋內(nèi)腔構(gòu)造

在以箱體外壁平面上建立草圖，用拉伸命令對(duì)箱蓋內(nèi)部按尺寸求差，得到內(nèi)腔。如 下圖所示。

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（6）軸承座孔構(gòu)造

運(yùn)用“孔”命令在軸承座凸臺(tái)上生成孔，得到軸承座孔，如下圖所示。

（7）吊耳的構(gòu)造

在中間基準(zhǔn)平面上繪出吊耳的草圖，對(duì)草圖執(zhí)行“對(duì)稱拉伸”，并打孔，得到兩吊耳，如下圖所示。

（8）窺視孔的構(gòu)造

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計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)-UG 畫出窺視孔草圖，執(zhí)行“拉伸”，得到窺視孔，然后打出M6螺釘孔，如 圖所示。

（9）孔的設(shè)計(jì)

打M16螺栓沉頭孔、銷孔、M10起蓋螺釘孔、軸承蓋M6螺釘孔、M8螺釘孔，如 下圖所示。

（10）拔模、倒角、倒圓

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三、生成工程圖

1.箱蓋工程圖的生成

首先用UG打開箱座的零件模型，進(jìn)入“制圖”模塊，新建圖紙頁，選擇“大小”為A1，“比例”為1：1，選擇投影方式為第一象限角投影方式。接著添加基本視圖，由“FRONT”視圖開始，投影出主視圖，接著向下投影出俯視圖，向右投影出左視圖，如下圖所示。

然后將生成的圖線放到CAXA中進(jìn)行尺寸和技術(shù)要求的標(biāo)注，先要將UG中prt格式的零件模型文件轉(zhuǎn)換成AutoCAD 2004中dwg格式的平面圖形文件。在UG的菜單欄中點(diǎn)擊“文件”菜單，選擇“導(dǎo)出”，進(jìn)一步選擇“2D Exchang”命令，在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇合適的目標(biāo)位置，點(diǎn)擊確定，程序?qū)⒆詣?dòng)生成工程圖。

接著用CAXA打開生成的dwg平面圖形文件，先對(duì)圖線進(jìn)行修改，改正其中不符合標(biāo)準(zhǔn)的錯(cuò)誤，接著設(shè)置圖幅、布圖，然后對(duì)圖線進(jìn)行標(biāo)注。如下圖所示。最后將文件另存為exb格式文件。

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2.低速級(jí)軸工程圖的生成

低速軸采用一個(gè)正視圖來表達(dá)，附加兩個(gè)帶鍵槽的軸段剖視圖來表達(dá)軸孔。首先用UG打開箱座的零件模型，進(jìn)入“制圖”模塊，新建圖紙頁，選擇“大小”為A2，“比例”為1：1，選擇投影方式為第一象限角投影方式。接著添加基本視圖，如下圖所示。

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計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)-UG 接著用與轉(zhuǎn)換箱座平面圖相同的方法，生成齒輪的平面圖接著用CAXA打開生成的dwg平面圖形文件，先對(duì)圖線進(jìn)行修改，改正其中不符合標(biāo)準(zhǔn)的錯(cuò)誤，接著設(shè)置圖幅、布圖，然后對(duì)圖線進(jìn)行標(biāo)注。如下圖所示。最后將文件另存為exb格式文件。

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四、虛擬裝配

裝配的思路是：按自底向上的方法建立裝配，先建立一些子裝配，子裝配包括三根軸分別與其上齒輪、套筒、軸承的裝配、箱蓋與其上各零件的裝配、軸承蓋與密封氈圈、螺釘?shù)难b配，然后將各個(gè)子裝配、螺栓連接各零件、油標(biāo)尺、油塞等零件與箱座進(jìn)行裝配，來建立減速器的總裝配模型。

1、Ⅰ軸與其上零件的裝配

打開UG，進(jìn)入“裝配”模塊，首先由“添加組件”命令加載Ⅰ軸，選擇定位方式為“選擇原點(diǎn)”，將原點(diǎn)放在默認(rèn)位置；接著加載軸承，選擇定位方式為“通過約束”，用兩個(gè)“接觸”約束來確定軸承的位置，一是軸承內(nèi)圈表面與齒輪軸軸頸表面接觸；二是軸承內(nèi)圈端面與齒輪軸上的軸承定位軸肩端面接觸。這樣，軸承就準(zhǔn)確定位在軸上了。按照同樣的方法裝配另一個(gè)軸承，如下圖所示。

接下來加載鍵，然后對(duì)它進(jìn)行約束，用三個(gè)“接觸”約束，一是鍵的底面與鍵槽的底面接觸，二是鍵的側(cè)面與鍵槽的側(cè)面接觸，三是鍵的圓柱面與鍵槽的圓柱面接觸。這樣，鍵就被裝入了齒輪軸的鍵槽中，如圖下圖所示。

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最后裝配兩軸承，分別通過兩個(gè)“接觸”約束來進(jìn)行定位，一是軸承內(nèi)圈的孔的表面與軸身接觸，二是軸承端面與套筒的端面接觸，如下圖所示。

3、Ⅲ軸與其上零件的裝配

打開UG，進(jìn)入“裝配”模塊，首先由“添加組件”命令加載Ⅱ軸，選擇定位方式為“選擇原點(diǎn)”，將原點(diǎn)放在默認(rèn)位置；接著裝配齒輪鍵，裝配方法采用相鄰三面接觸，如下圖所示。

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5、箱蓋與軸承蓋及其上零件的裝配

打開UG，進(jìn)入裝配模塊，加載箱蓋，將其放在默認(rèn)原點(diǎn)位置，接著裝配軸承蓋墊片，通過兩種約束進(jìn)行定位，一是墊片的底面與箱蓋蓋“接觸”，二是墊片相鄰的兩個(gè)孔與箱蓋蓋上對(duì)應(yīng)的孔“同心”，軸承蓋裝配于此相同。

然后裝配軸承氈圈，裝配方法采用氈圈與軸承蓋接觸以及同中心的方法進(jìn)行定位，如下圖所示。其他軸承蓋按照相同的方法進(jìn)行裝配。

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五、心得體會(huì)

通過兩周的UG課程設(shè)計(jì)，我掌握了使用UG建立簡單零件模型并將零件模型裝配起來的技能。在這個(gè)過程中，不僅學(xué)會(huì)了如何去建立零件模型或通過幾何約束將零件裝配到一起，更學(xué)會(huì)了規(guī)劃造型設(shè)計(jì)工作的方法，按照合理的順序來安排工作；學(xué)會(huì)了查找各種資料、學(xué)習(xí)新的知識(shí)、解決新的問題的方法。

課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義．我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)． 通過這次UG設(shè)計(jì)，我在多方面都有所提高，提高了計(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。

在建立零件模型和將對(duì)零件進(jìn)行虛擬裝配的過程中，發(fā)現(xiàn)和修改了許多在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中遺漏的錯(cuò)誤，從而深切地認(rèn)識(shí)到虛擬裝配的重大意義。通過對(duì)零件模型的虛擬裝配，前面進(jìn)行的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤暴露無遺，讓我能得以及時(shí)的改正。試想，如果是在生產(chǎn)實(shí)踐中，通過虛擬裝配來檢驗(yàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)情況，就能避免許多的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，進(jìn)而避免不少的經(jīng)濟(jì)損失。

在這次設(shè)計(jì)過程中，體現(xiàn)出自己單獨(dú)設(shè)計(jì)減速器的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，在以后的課余時(shí)間里需要不斷地加強(qiáng)UG的學(xué)習(xí)。

總之，通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)機(jī)械產(chǎn)品CAD設(shè)計(jì)基本方法，鞏固課程知識(shí)，提高動(dòng)手實(shí)踐能力，進(jìn)一步提高運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維造型及裝配設(shè)計(jì)、工程圖繪制方面的能力，了解軟件間的數(shù)據(jù)傳遞交換等運(yùn)用，掌握CAD軟件應(yīng)用，得到了

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計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)-UG 應(yīng)有的學(xué)習(xí)效果。

六、參考文獻(xiàn)

1.岳寧、鐘星海等編.UG NX 5.0 中文版 零件設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo).電子工業(yè)出版社,2008年

2.王昆、何小柏、汪信遠(yuǎn)主編.機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì).高等教育出版社，1995年

3.徐錦康主編.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社，2004年

4.劉極峰主編.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造.高等教育出版社，2004年

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第五篇：減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)論文

1.總體方案設(shè)計(jì)優(yōu)化

結(jié)構(gòu)優(yōu)化的概念較早就已經(jīng)提出。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的任務(wù)在于對(duì)結(jié)構(gòu)方式和外形尺寸等因素做參考進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。計(jì)算工作量較大，在計(jì)算機(jī)完全替代人工計(jì)算后，使這種方法的應(yīng)用逐步變得廣泛。我們把系統(tǒng)的設(shè)計(jì)限制來作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的束條件，將設(shè)計(jì)變量以及性能變量的一組不等式表示了出來，將可以反映設(shè)計(jì)要求的數(shù)值作為目標(biāo)的函數(shù)，運(yùn)用數(shù)學(xué)的方法和手段得到了滿足全部條件且使目標(biāo)函數(shù)為最佳的設(shè)計(jì)變量。這既是總體的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案思路也是該設(shè)計(jì)的精髓。

針對(duì)不同的設(shè)計(jì)問題，其最優(yōu)設(shè)計(jì)程序通常是基本相同的，首先應(yīng)當(dāng)了解結(jié)構(gòu)的技術(shù)以及使用的要求，完成基本布局。此后再用一組設(shè)計(jì)變量來表述結(jié)構(gòu)的尺寸以及物理性能等變量，此后可以寫出關(guān)于設(shè)計(jì)變量的荷載函數(shù)。并能夠建立起結(jié)構(gòu)分析的方法，最終形成設(shè)計(jì)變量的一種約束方程，也可以說對(duì)設(shè)計(jì)變量值進(jìn)行限制。在完成最優(yōu)化方案之前，應(yīng)當(dāng)用公式來給出一個(gè)判別指標(biāo)，也就是目標(biāo)函數(shù)作為設(shè)計(jì)變量的函數(shù)。使之最小的一組設(shè)計(jì)變量也將成為為最優(yōu)方案。

2.減速器齒輪箱體的優(yōu)化設(shè)計(jì)

本論文的優(yōu)化目的在于在齒輪箱結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度和剛度的基礎(chǔ)上，進(jìn)行減輕重量，并完成合理均勻分布應(yīng)力的優(yōu)化工作。我們提出的優(yōu)化具體設(shè)計(jì)為：

第一步，針對(duì)結(jié)構(gòu)確定設(shè)計(jì)方案，并通過CAD軟件進(jìn)行建模。

第二步，通過CAD軟件和有限元分析軟件的連接傳遞到有限元分析軟件中，并獲得相關(guān)的應(yīng)力以及位移等參數(shù)。

第三步，據(jù)實(shí)際情況進(jìn)一步確定優(yōu)化目的，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算結(jié)果分析和比較，明確能夠修改的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

第四步，通過修改參數(shù)，重新進(jìn)行分析，并通過這種方法獲得結(jié)構(gòu)參數(shù)以及相應(yīng)的響應(yīng)值。并完成最佳參數(shù)的選取，同時(shí)得到更加科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)和尺寸。

我們做出的優(yōu)化主要是針對(duì)箱體的質(zhì)量的。即在外載荷不變而且不改變結(jié)構(gòu)布局的前提下，對(duì)齒輪箱進(jìn)行優(yōu)化。將重量當(dāng)作優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，采取結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)能夠在確保質(zhì)量的情況下，有效節(jié)約成本，提高質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)安全性、可靠性、節(jié)約型等多個(gè)層面的兼顧。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)布局和材料是固定不變的，所以箱體結(jié)構(gòu)也是不發(fā)生變化的，僅僅是把箱體的具體部位厚度作為設(shè)計(jì)變量，用箱體工作結(jié)構(gòu)的最大位移作為狀態(tài)變量，把結(jié)構(gòu)的質(zhì)量當(dāng)作目標(biāo)函數(shù)。也可以說是在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，不對(duì)其做大的調(diào)整和改變，僅僅是對(duì)結(jié)構(gòu)最大允許最大范圍進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到箱體最輕的優(yōu)化設(shè)計(jì)效果。引入邊界條件的方法，考慮邊界條件。在邊界條件發(fā)生改變時(shí)，場(chǎng)變量函數(shù)并不需要改變，這對(duì)于通用程序有大的簡化。

3.減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型

3.1目標(biāo)函數(shù)

目標(biāo)函數(shù)為A=min{f(x)} =min{f(x1, x2,…, xn)}其中： A為減速器總的中心距離，也就是各中心距的綜合；x為設(shè)計(jì)變量(包含中心距和螺旋角以及齒數(shù)、模數(shù)等等)； n為變量的數(shù)目。

3.2約束條件

約束條件是用來判別目標(biāo)函數(shù)當(dāng)中變量的取值可行與否的規(guī)定，所以減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)中提出的任何一個(gè)方案都必須滿足所有的約束條件的變量所構(gòu)成。在給出優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件的情況下，需要從各個(gè)方面進(jìn)行周密的考慮。比如設(shè)計(jì)變量本身的取值要求；齒輪和零件的緊密程度等等。一般來說要充分考慮到以下幾個(gè)約束條件:

一是離散性約束。其中包括齒數(shù)，也就是每個(gè)齒輪的齒數(shù)需要是整數(shù)；模數(shù)：要求齒輪模數(shù)必須符合模數(shù)系列(GB1357-78)的要求；中心距：要以10mm為單位。

二是上下界約束。螺旋角：對(duì)于直齒輪應(yīng)當(dāng)為零，斜齒輪取8°~15°；總變位系數(shù)：因?yàn)榭傋兾幌禂?shù)能夠影響齒輪承載能力，通常取0~0.8。

三是強(qiáng)度約束。一般是指齒輪的齒面接觸強(qiáng)度和輪齒的彎曲強(qiáng)度，依據(jù)GB3480-83標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)，需要根據(jù)實(shí)際安全系數(shù)進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)。

四是根切約束。為規(guī)避根切現(xiàn)象，規(guī)定出最小的齒數(shù)，其中直齒輪是17，斜齒輪是14到16之間。

五是干涉約束。需要中心距和齒頂圓以及軸徑滿足沒有干涉的關(guān)系。針對(duì)三級(jí)傳動(dòng)的減速器，干涉約束可以看作兩個(gè)約束；第二級(jí)中心距需要比第一級(jí)大齒輪齒頂圓半徑和三級(jí)小齒輪頂圓半徑的總和；第三級(jí)中心距需要大于第二級(jí)大齒輪頂圓半徑和第四軸半徑的綜合。二級(jí)齒輪傳動(dòng)以此類推。在完成優(yōu)化設(shè)計(jì)后，能夠可以獲得響應(yīng)，并直觀地顯示出參數(shù)的變化對(duì)函數(shù)的影響

4.結(jié)語

優(yōu)化設(shè)計(jì)是在機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展和延伸，需要以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，考慮了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所涉及的各個(gè)關(guān)鍵因素。目前，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中已經(jīng)發(fā)揮了很好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)成效，有效地減少了用材和成本，提升了設(shè)計(jì)質(zhì)量以及效率，對(duì)于發(fā)揮減速器最佳性能足有重要的作用。