1、 中 北 大 學(xué)畢業(yè)論文開題報告學(xué) 生 姓 名：栗志兵機械工程與自動化學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化論 文 題 目： 齒輪軸系實驗臺的三維設(shè)計與裝配學(xué) 號： 0702014501學(xué) 院、系：專業(yè) ：指 導(dǎo) 教 師 :喬峰麗2011 年 3月 18 日 畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告1結(jié)合畢業(yè)論文情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫 2000 字左右的文獻綜述：一本課題的課題背景及其重要意義：軸系是軸，軸承和安裝于軸上的傳動體，密封件及定位組件組成。其主要功能是支撐旋轉(zhuǎn)零件，傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。在工程實際中，為了滿足各種不同的工作要求，往往需要采用若干個彼此嚙合的齒輪進行傳動，例如機械手表、汽車變速箱以及航

2、空發(fā)動機上的傳動裝置等。由齒輪作為主要傳動體的傳動系統(tǒng)稱為齒輪軸系。1齒輪軸系在各種機械中都有廣泛應(yīng)用，其因具有體積小，重量輕，傳動比大，壽命長等優(yōu)點，已受到普遍關(guān)注！鑒于本課題主要是針對齒輪軸系實驗臺的三維建模與裝配，齒輪軸系實驗臺主要用于機械原理課程的教學(xué)以及一些軸系結(jié)構(gòu)優(yōu)化等相關(guān)方面的研究與探索！2以前的齒輪軸系實驗臺，最主要的問題還是不能把齒輪嚙合的結(jié)構(gòu)和傳動方式清晰地展現(xiàn)在學(xué)生面前。齒輪軸系屬于機械原理中的重要內(nèi)容。許多同學(xué)在學(xué)習(xí)齒輪軸系相關(guān)內(nèi)容時對齒輪的傳動關(guān)系理解的不夠透徹，對軸系的安裝結(jié)構(gòu)及布置沒有直觀的認識。因此，按照現(xiàn)代機械原理和結(jié)構(gòu)理論，以提高設(shè)計思維能力，動手能力，創(chuàng)新

3、能力為出發(fā)點，設(shè)計一種新型教學(xué)與實驗用綜合齒輪軸系實驗臺顯的十分重要！二本課題的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢：機械系統(tǒng)一般包括原動機，傳動裝置和工作機等三大部分，從機械原理角度看，機械是由若干機構(gòu)和傳動零部件工作機連接而成的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。在機械傳動系統(tǒng)中，由于不同的應(yīng)用目的，促使我們采用相應(yīng)的傳動裝置，傳動裝置作為原動機和工作機的連接裝置，選擇傳動方式有其特定的技術(shù)要求。如實現(xiàn)增速，減速，平行軸間傳動及交錯軸傳動等。3目前，國內(nèi)外的許多機構(gòu)都有大型的齒輪軸系實驗臺，但這些實驗臺大多注重于單一的研究目的，如分析齒輪傳動效率，傳動過程中的振動等。針對于在校學(xué)生的教學(xué)實踐性實驗臺卻不多見。鑒于這一問題，我將

4、著手設(shè)計一款齒輪軸系實驗臺。本實驗臺會將運動構(gòu)件最大限度的一件多用，并在教學(xué)和實驗的過程中讓學(xué)生自己動手進行結(jié)構(gòu)的拆裝，直觀的觀察。更加深刻地理解并掌握齒輪傳動的特點和軸系的結(jié)構(gòu)設(shè) Solidworks公司是專業(yè)從事三維機械設(shè)計、工程分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件開發(fā)和營銷的跨國公司，其軟件產(chǎn)品 Solidworks自 1995年問世以來，以其優(yōu)異的性能、易用性和創(chuàng)新性，極大地提高了機械設(shè)計工程師的設(shè)計效率，在與同類軟件的激烈競爭中已經(jīng)確立了它的市場地位，成為三維機械設(shè)計軟件的標準，在全球擁有近 30萬用戶。9Solidwokrs 可充分發(fā)揮用三維工具進行產(chǎn)品開發(fā)的威力，它提供從現(xiàn)有二維數(shù)據(jù)建立三維模

5、型的強大轉(zhuǎn)換工具。Solidworks 能夠直接讀取 DWG格式的文件，在人工干預(yù)下，將 AutoCAD 的圖形轉(zhuǎn)換成 Solidworks三維實體模型。另一方面，Solidworks 軟件對于熟悉 Windows的用戶特別易懂易用，它的開放性體現(xiàn)在符合 Windows標準的應(yīng)用軟件，可以集成到 Solidworks軟件中，從而為用戶提供一體化的解決方案。Solidwokrs主要有以下特點：1.第一個在 Windows操作系統(tǒng)下開發(fā)的 CAD軟件，采用 Windows系列，與 Windows系統(tǒng)全兼容，是 Windows的 OLE/2產(chǎn)品。102.菜單少，使用直觀、簡單，界面友好SolidWo

6、rks一共只有 60幾個命令，其余所有命令與 Windows命令是相同的；下拉菜單一般只有二層，（三層的不超過 5個）；圖形菜單設(shè)計簡單明快，非常形象化，一看即知。系統(tǒng)的所有參數(shù)設(shè)置全部集中在一個選項（option）中，容易查找和設(shè)置。動態(tài)引導(dǎo)具有智能化，一般情況下無須用戶去修改。特征樹獨具特色，實體及光源均可在特征樹中找到，操作特征非常方便。裝配約束所有的概念非常簡單且容易理解。實體的建模和裝配完全符合自然的三維世界。對實體的放大、縮小和旋轉(zhuǎn)等操作全部是透明命令，可以在任何命令過程中使用，實體的選取非常容易、方便。SolidWorks支持的標準有：IGES、DXF、DWG、SAT（ACSI）

7、、STEP、STL、ASC或二進制的 VDAFS（VDA，汽車工業(yè)專用）、VRML、Parasolid等，且與 CATIA、Pro/Engineer、UG、MDT、Inventor等設(shè)有專用接口。SolidWorks與 I-DEAS、ANSYS、Pro/Engineer、AutoCAD等之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換均非常成功、流暢。SolidWorks允許建立一個零件而有幾個不同的配置（Configuration），這對于通用件或形狀相似零件的設(shè)計，可大大節(jié)約時間。 5.特征管理器 特征管理器(PropertyManager)是 SolidWorks 的獨特技術(shù)，在不占用繪圖區(qū)空間的情況下，實現(xiàn)對零件的操縱

8、、拖曳等操作。17目前只有 SolidWorks 提供自上而下的裝配體設(shè)計技術(shù)，它可使設(shè)計者在設(shè)計零件、毛坯件時于零件間捕捉設(shè)計關(guān)系，在裝配體內(nèi)設(shè)計新零件、編輯已有零件。可以給模具零件在 X、Y、Z 方向給定不同的收縮而得到模具型8.曲面設(shè)計工具 用 SolidWorks，設(shè)計者可以創(chuàng)造出非常復(fù)雜的曲面，如：由兩個或多個模具曲面混合成復(fù)雜的分型面。設(shè)計者亦可裁減曲面、延長曲面、倒圓角及縫合曲面。 ：4.李瑞琴.機械原理.國防工業(yè)出版社，20095.楊可楨.械設(shè)計基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，19996. 王曉東,周鵬翔.軸系部件設(shè)計.機械工業(yè)出版社，19897.胡剛?cè)A，宋德朝，陸文.機械設(shè)計，

9、北京：高等教育出版社，19998. 于惠力, 李廣慧, 尹凝霞. 軸系零部件設(shè)計實例精解.機械工業(yè)出版社，20099.吳科龍.Solidworks2009機械、鈑金、焊接基礎(chǔ)與典型范例，201010.張云杰. Solidworks2009從入門到精通.電子工業(yè)出版社，201011.張展. 齒輪設(shè)計與實用數(shù)據(jù)速查. 機械工業(yè)出版社，200912. 張清，程志剛.一種新型教學(xué)與齒輪軸系系實驗臺.華北工學(xué)院學(xué)報.2004.7文章編號：1002-2333（2004）07-0073-0213.齒輪手冊編委會.齒輪手冊. 機械工業(yè)出版社,200014.孫恒，傅則紹.機械原理.北京：高等教育出版社，1989

10、15.機械設(shè)計手冊編委會.滑動軸承機械設(shè)計手冊. 機械工業(yè)出版社，200716.孟憲源.現(xiàn)代機構(gòu)手冊.北京：機械工業(yè)出版社，199417.曹立文，魏永庚，宋藝林.Solidworks2007產(chǎn)品設(shè)計基礎(chǔ)與工程范例.清華大學(xué)出版社，199618.鄒慧君，高峰.現(xiàn)代機構(gòu)學(xué)進展.北京：高等教育出版社，200719.翁海珊，王晶.第一屆全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽決賽作品集，北京高等教育出版社， 200620.于惠力,馮新敏.軸系零部件設(shè)計與實用數(shù)據(jù)速查.機械工業(yè)出版社，2010 畢 業(yè) 論 文 開 題 報 告針對學(xué)生就齒輪軸系的理解較難掌握的特點，設(shè)計一種有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的多功能齒輪軸系實驗臺顯得十分必

11、要！作為傳統(tǒng)的軸系實驗臺，我們很難將其布置及安裝結(jié)構(gòu)清楚地表示。尤其作為教學(xué)用齒輪軸系結(jié)構(gòu)，由于齒輪軸系本身有很多類型，而不同類型結(jié)構(gòu)的差異很大，尤其是交錯軸間傳動的特殊性，如果僅就平面圖形觀察，很難從實質(zhì)上理解其運動形式。在齒輪軸系的支撐件，如軸承的選用及密封件的安裝等細節(jié)部分也需要直觀的認識。為此，設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單，拆裝容易，將實驗臺的運動構(gòu)件最大限度的一件多用，實現(xiàn)一臺相當于多臺使用的齒輪軸系實驗臺就是本課題研究問題的所在！二. 解決本課題問題的途徑及手段：1.直齒圓柱齒輪傳動的原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計直齒圓柱齒輪傳動是齒輪軸系中最簡單的傳動方式，其傳動過程中無軸向力，所以對軸承的支撐方式無特殊要

12、求，屬于平行軸間的傳動。如下圖中 1 和 2 之間的傳動。圖 1 2.圓錐齒輪傳動原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計圓錐齒輪用于兩相交軸之間的傳動。和圓柱齒輪傳動相似，一對圓錐齒輪的運動相當于一對節(jié)圓錐的純滾動。除節(jié)圓錐外，圓錐齒輪還有分度圓錐、齒頂圓錐、齒根圓錐和基圓錐。由于其適用場合的特殊情況，在其傳動過程中會受到較大的軸向力，故對軸承的選用有特殊的要求，一般選用能承受軸向力的軸承，如圓錐滾子軸承等。其嚙合傳動如圖 1 中 3、4 構(gòu)件所示。3.蝸輪蝸桿傳動原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計蝸輪蝸桿機構(gòu)是應(yīng)用廣泛的傳遞兩交錯軸之間的運動和動力的傳動機構(gòu)，通常兩周交錯角為 90。蝸輪蝸桿機構(gòu)在傳動過程中可以以較小的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)較大的傳

13、動比，傳動平穩(wěn)無噪聲，但其受到的軸向力也較大，傳動效率低，磨損較為嚴重。其傳動過程如圖1 中 5、6 構(gòu)件所示。在這次設(shè)計中，我將通過 Solidworks 軟件進行齒輪軸系的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計，并將各零件組裝，初步實現(xiàn)實驗臺的整體架構(gòu)。最終將齒輪軸系實驗臺的模型建造出來，并完成裝配圖的繪制工作。通過對各種軸系傳動體的傳動特點進行各自的設(shè)計：1.直齒圓柱齒輪軸系：1）齒輪傳動設(shè)計參數(shù)的選擇根據(jù)材料力學(xué)相關(guān)知識及齒輪所處場合，對齒輪的許用應(yīng)力進行設(shè)計并校核。3）齒輪精度的選擇按相關(guān)手冊的資料，確定齒輪所處場合的精度等級。4）支撐件的選用設(shè)計時要求在相同的尺寸下根據(jù)軸系傳動件的不同，可以選用不同的支撐件

14、，并進行相關(guān)零件如軸套、軸端擋圈的選取。在本設(shè)計中，主要介紹軸交角為 90的標準直齒錐齒輪傳動。其設(shè)計思路及步驟與直齒圓柱齒輪基本類似，但應(yīng)根據(jù)錐齒輪的自身特點，按照大端參數(shù)為標準進行設(shè)計。 蝸桿傳動是齒輪傳動的特例，但由于其自身的一些特點，設(shè)計過程略有不同。1）普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)及其選擇普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)有模數(shù)、壓力角、蝸桿頭數(shù)、渦輪齒數(shù)及蝸桿的直徑等。具體過程按教材相關(guān)章節(jié)講解進行相應(yīng)的選擇。2)蝸桿傳動的受力分析蝸桿傳動的受力分析與斜齒圓柱齒輪相似，在進行分析時，通常不考慮摩擦力的影響。3)蝸桿傳動強度、剛度的計算主要包括吃面接觸強度計算和齒根彎曲疲勞強度計算和蝸桿剛度的計算。4)蝸桿精度等級的選擇按照相關(guān)手冊資料及設(shè)計場合確定蝸桿的精度等級。5)蝸桿的傳動效率潤滑，及熱平衡計算由于蝸桿自身的特點決定了他不同與齒輪相關(guān)參數(shù)的要求，如傳動效率和熱平衡計算，并根據(jù)實際情況確定蝸的潤滑