減速器設(shè)計(jì)
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減速器設(shè)計(jì)范文第1篇
關(guān)鍵詞：減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)的減速器設(shè)計(jì)一般通過反復(fù)的試湊、校核確定設(shè)計(jì)方案，雖然也能獲得滿足給定條件的設(shè)計(jì)效果，但一般不是最佳的。為了使減速器發(fā)揮最佳性能，必須對(duì)減速器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以在不同的優(yōu)化目標(biāo)下進(jìn)行。除了一些極為特殊的場合外，通常可以分為從結(jié)構(gòu)形式上追求最小的體積(重量)、從使用性能方面追求最大的承載能力、從經(jīng)濟(jì)效益角度考慮追求最低費(fèi)用等三大類目標(biāo)。第一類目標(biāo)與第二類目標(biāo)體現(xiàn)著減速器設(shè)計(jì)中的一對(duì)矛盾，即體積(重量)與承載能力的矛盾。在一定體積下，減速器的承載能力是有限的；在承載能力一定時(shí)，減速器體積(重量)的減小是有限的。由此看來，這兩類目標(biāo)所體現(xiàn)的本質(zhì)是一樣的。只是前一類把一定的承載能力作為設(shè)計(jì)條件，把體積(重量)作為優(yōu)化目標(biāo)；后一類反之，把一定的體積(重量)作為設(shè)計(jì)條件，把承載能力作為優(yōu)化目標(biāo)。第三類目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，將涉及相當(dāng)多的因素，除減速器設(shè)計(jì)方案的合理性外，還取決于企業(yè)的勞動(dòng)組織、管理水平、設(shè)備構(gòu)成、人員素質(zhì)和材料價(jià)格等因素。但對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，該目標(biāo)最終還是歸結(jié)為第一類或第二類目標(biāo)，即減小減速器的體積或增大其承載能力。
一、單級(jí)圓柱齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)
單級(jí)主減速器可由一對(duì)圓錐齒輪、一對(duì)圓柱齒輪或由蝸輪蝸桿組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、成本低、使用簡單等優(yōu)點(diǎn)。但是其主傳動(dòng)比i0不能太大，一般i0≤7，進(jìn)一步提高i0將增大從動(dòng)齒輪直徑，從而減小離地間隙，且使從動(dòng)齒輪熱處理困難。單級(jí)主減速器廣泛應(yīng)用于轎車和輕、中型貨車的驅(qū)動(dòng)橋中。單級(jí)圓柱齒輪減速器以體積最小為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，是一個(gè)具有16個(gè)不等式約束的6維優(yōu)化問題，其數(shù)學(xué)模型可簡記為：
minf(x)x=[x1x2x3x4x5x6]T∈R6
S.t.gj(x)≤0(j=1，2，3∧，16)
采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法后，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，減速器的尺寸大大地降低，減少了用材及成本，提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。優(yōu)化設(shè)計(jì)法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)密切相關(guān)，優(yōu)化設(shè)計(jì)是以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，沿用了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中積累的大量資料，同時(shí)考慮了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所涉及的有關(guān)因素。優(yōu)化設(shè)計(jì)雖然彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的某些不足，但該設(shè)計(jì)法仍有其局限性，因此可在優(yōu)化設(shè)計(jì)中引入可靠性技術(shù)、模糊技術(shù)，形成可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)或模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)法，使工程設(shè)計(jì)技術(shù)由“硬”向“軟”發(fā)展。
二、混凝土攪拌運(yùn)輸車減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)
1.主要參數(shù)
混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒(罐)的設(shè)計(jì)容積為8～10m3，最大安裝角度12°，工作轉(zhuǎn)速2～4r/min和10～12r/min(卸料時(shí)的反向轉(zhuǎn)速)；減速器設(shè)計(jì)傳動(dòng)比131∶1，最大輸出轉(zhuǎn)矩60kN·m，要求傳動(dòng)效率高、密封性好、噪聲低、互換性強(qiáng)。2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括前蓋組件、被動(dòng)輪組件、第一級(jí)行星輪總成、第二級(jí)行星輪總成、機(jī)體中部組件和法蘭盤組件6大部分。機(jī)體間采用螺栓和銷釘連接與定位，機(jī)體與內(nèi)齒圈之間采用彈性套銷的均載機(jī)構(gòu)。為便于用戶在使用時(shí)裝配與拆卸，減速器主軸線與安裝面設(shè)計(jì)有15°的傾角，法蘭盤軸線可以向X、Y和Z方向擺動(dòng)±6°，并選用專用球面軸承作為支承。軸承裝入行星輪中，彈簧擋圈裝在軸承外側(cè)且軸向間隙≤0.2mm，減速器最大外形尺寸467mm×460mm×530mm，總質(zhì)量(不含油)為290kg。
2.傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該減速器采用3級(jí)減速方案：第一級(jí)為高速圓柱齒輪傳動(dòng)，其余兩級(jí)為NGW型行星齒輪傳動(dòng)。其中，第二、三級(jí)分別有3個(gè)和4個(gè)中空式行星輪，行星輪安裝在單臂式行星架上，行星架浮動(dòng)且采用滾動(dòng)軸承作為支承；第二級(jí)行星架與法蘭盤之間采用鼓形齒雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器連接，混凝土攪拌運(yùn)輸車減速器對(duì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面磨損等要求十分苛刻，因此合理地選擇變位系數(shù)和進(jìn)行修形計(jì)算十分重要。
三、減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型
1.目標(biāo)函數(shù)
對(duì)于C型問題，目標(biāo)函數(shù)是A=min{f(x)}=min{f(x1，x2，…，xn)}式中：A——減速器總中心距，即各級(jí)中心距之和；x——各設(shè)計(jì)變量(包括各級(jí)中心距、模數(shù)、螺旋角、齒數(shù)、齒寬和變位系數(shù)等)；n——設(shè)計(jì)變量的個(gè)數(shù)。對(duì)于P型問題，目標(biāo)函數(shù)是P=max{f(x)}=max{f(x1，x2，…，xn)}。式中：P——減速器的許可承載功率；x——同C型；n——同C型。
2.約束條件
約束條件是判斷目標(biāo)函數(shù)中設(shè)計(jì)變量的取值是否可行的一些規(guī)定，因此減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中提出的每一個(gè)供選擇的設(shè)計(jì)方案；都應(yīng)當(dāng)由滿足全部約束條件的優(yōu)化變量所構(gòu)成。對(duì)于減速器來說，在列出優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件時(shí)，應(yīng)當(dāng)從各個(gè)方面細(xì)致周全的予以考慮。例如，設(shè)計(jì)變量本身的取值規(guī)則，齒輪與其它零件之間應(yīng)有的關(guān)系等等。減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下約束條件：
（1）設(shè)計(jì)變量取值的離散性約束
齒數(shù)：每個(gè)齒輪的齒數(shù)應(yīng)當(dāng)是整數(shù)；模數(shù)：齒輪模數(shù)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列(GB1357-78)；中心距：為避免制造和維護(hù)中的各種麻煩，中心距以10mm為單位步長。
（2）設(shè)計(jì)變量取值的上下界約束
螺旋角：對(duì)直齒輪為零，斜齒輪按工程上的使用范圍取8°~15°；總變位系數(shù)：由于總變位系數(shù)將影響齒輪的承載能力，常取為0~0.8。
（3）齒輪的強(qiáng)度約束
齒輪強(qiáng)度約束是指齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度與輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度，這兩項(xiàng)計(jì)算根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB3480-83中的方法進(jìn)行。強(qiáng)度是否夠，根據(jù)實(shí)際安全系數(shù)是否達(dá)到或超出預(yù)定的安全系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)。
（4）齒輪的根切約束
為避免發(fā)生根切，規(guī)定最小齒數(shù)，直齒輪為17，斜齒輪為14~16。
（5）零件的干涉約束
要求中心距、齒頂圓和軸徑這三者之間滿足無干涉的幾何關(guān)系。對(duì)于三級(jí)傳動(dòng)的減速器(如圖1)，干涉約束相當(dāng)于兩個(gè)約束：第二級(jí)中心距應(yīng)大于第一級(jí)大齒輪齒頂圓半徑與第三級(jí)小齒輪頂圓半徑之和；第三級(jí)中心距應(yīng)大于第二級(jí)大齒輪頂圓半徑與第4軸半徑之和。而二級(jí)齒輪傳動(dòng)類推。
圖1三級(jí)減速器示意圖
四、結(jié)語
機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是在常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展和延伸的新設(shè)計(jì)方法，而減速器的優(yōu)化就是其中之一，是以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)、沿用了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中積累的大量資料，同時(shí)考慮了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所涉及的有關(guān)因素。在實(shí)際應(yīng)用中已產(chǎn)生了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，減少了用材及成本，提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，使減速器發(fā)揮了最佳性能。
參考文獻(xiàn)：
[1]孫元驍?shù)戎?圓柱齒輪減速器優(yōu)化設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，1988.摘要：減速器是各類機(jī)械設(shè)備中廣泛應(yīng)用的傳動(dòng)裝置。減速器設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)性能。本文通過對(duì)兩種減速器主要優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的分析，提出了減速器設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的約束條件、目標(biāo)函數(shù)和變量等。
關(guān)鍵詞：減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)的減速器設(shè)計(jì)一般通過反復(fù)的試湊、校核確定設(shè)計(jì)方案，雖然也能獲得滿足給定條件的設(shè)計(jì)效果，但一般不是最佳的。為了使減速器發(fā)揮最佳性能，必須對(duì)減速器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以在不同的優(yōu)化目標(biāo)下進(jìn)行。除了一些極為特殊的場合外，通?？梢苑譃閺慕Y(jié)構(gòu)形式上追求最小的體積(重量)、從使用性能方面追求最大的承載能力、從經(jīng)濟(jì)效益角度考慮追求最低費(fèi)用等三大類目標(biāo)。第一類目標(biāo)與第二類目標(biāo)體現(xiàn)著減速器設(shè)計(jì)中的一對(duì)矛盾，即體積(重量)與承載能力的矛盾。在一定體積下，減速器的承載能力是有限的；在承載能力一定時(shí)，減速器體積(重量)的減小是有限的。由此看來，這兩類目標(biāo)所體現(xiàn)的本質(zhì)是一樣的。只是前一類把一定的承載能力作為設(shè)計(jì)條件，把體積(重量)作為優(yōu)化目標(biāo)；后一類反之，把一定的體積(重量)作為設(shè)計(jì)條件，把承載能力作為優(yōu)化目標(biāo)。第三類目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，將涉及相當(dāng)多的因素，除減速器設(shè)計(jì)方案的合理性外，還取決于企業(yè)的勞動(dòng)組織、管理水平、設(shè)備構(gòu)成、人員素質(zhì)和材料價(jià)格等因素。但對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，該目標(biāo)最終還是歸結(jié)為第一類或第二類目標(biāo)，即減小減速器的體積或增大其承載能力。
一、單級(jí)圓柱齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)
單級(jí)主減速器可由一對(duì)圓錐齒輪、一對(duì)圓柱齒輪或由蝸輪蝸桿組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、成本低、使用簡單等優(yōu)點(diǎn)。但是其主傳動(dòng)比i0不能太大，一般i0≤7，進(jìn)一步提高i0將增大從動(dòng)齒輪直徑，從而減小離地間隙，且使從動(dòng)齒輪熱處理困難。單級(jí)主減速器廣泛應(yīng)用于轎車和輕、中型貨車的驅(qū)動(dòng)橋中。單級(jí)圓柱齒輪減速器以體積最小為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，是一個(gè)具有16個(gè)不等式約束的6維優(yōu)化問題，其數(shù)學(xué)模型可簡記為：
minf(x)x=[x1x2x3x4x5x6]T∈R6
S.t.gj(x)≤0(j=1，2，3∧，16)
采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法后，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，減速器的尺寸大大地降低，減少了用材及成本，提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。優(yōu)化設(shè)計(jì)法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)密切相關(guān)，優(yōu)化設(shè)計(jì)是以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，沿用了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中積累的大量資料，同時(shí)考慮了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所涉及的有關(guān)因素。優(yōu)化設(shè)計(jì)雖然彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的某些不足，但該設(shè)計(jì)法仍有其局限性，因此可在優(yōu)化設(shè)計(jì)中引入可靠性技術(shù)、模糊技術(shù)，形成可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)或模糊可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)法，使工程設(shè)計(jì)技術(shù)由“硬”向“軟”發(fā)展。
二、混凝土攪拌運(yùn)輸車減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)
1.主要參數(shù)
混凝土攪拌運(yùn)輸車攪拌筒(罐)的設(shè)計(jì)容積為8～10m3，最大安裝角度12°，工作轉(zhuǎn)速2～4r/min和10～12r/min(卸料時(shí)的反向轉(zhuǎn)速)；減速器設(shè)計(jì)傳動(dòng)比131∶1，最大輸出轉(zhuǎn)矩60kN·m，要求傳動(dòng)效率高、密封性好、噪聲低、互換性強(qiáng)。2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括前蓋組件、被動(dòng)輪組件、第一級(jí)行星輪總成、第二級(jí)行星輪總成、機(jī)體中部組件和法蘭盤組件6大部分。機(jī)體間采用螺栓和銷釘連接與定位，機(jī)體與內(nèi)齒圈之間采用彈性套銷的均載機(jī)構(gòu)。為便于用戶在使用時(shí)裝配與拆卸，減速器主軸線與安裝面設(shè)計(jì)有15°的傾角，法蘭盤軸線可以向X、Y和Z方向擺動(dòng)±6°，并選用專用球面軸承作為支承。軸承裝入行星輪中，彈簧擋圈裝在軸承外側(cè)且軸向間隙≤0.2mm，減速器最大外形尺寸467mm×460mm×530mm，總質(zhì)量(不含油)為290kg。
2.傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該減速器采用3級(jí)減速方案：第一級(jí)為高速圓柱齒輪傳動(dòng)，其余兩級(jí)為NGW型行星齒輪傳動(dòng)。其中，第二、三級(jí)分別有3個(gè)和4個(gè)中空式行星輪，行星輪安裝在單臂式行星架上，行星架浮動(dòng)且采用滾動(dòng)軸承作為支承；第二級(jí)行星架與法蘭盤之間采用鼓形齒雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器連接，混凝土攪拌運(yùn)輸車減速器對(duì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面磨損等要求十分苛刻，因此合理地選擇變位系數(shù)和進(jìn)行修形計(jì)算十分重要。
三、減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型
1.目標(biāo)函數(shù)
對(duì)于C型問題，目標(biāo)函數(shù)是A=min{f(x)}=min{f(x1，x2，…，xn)}式中：A——減速器總中心距，即各級(jí)中心距之和；x——各設(shè)計(jì)變量(包括各級(jí)中心距、模數(shù)、螺旋角、齒數(shù)、齒寬和變位系數(shù)等)；n——設(shè)計(jì)變量的個(gè)數(shù)。對(duì)于P型問題，目標(biāo)函數(shù)是P=max{f(x)}=max{f(x1，x2，…，xn)}。式中：P——減速器的許可承載功率；x——同C型；n——同C型。
2.約束條件
約束條件是判斷目標(biāo)函數(shù)中設(shè)計(jì)變量的取值是否可行的一些規(guī)定，因此減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中提出的每一個(gè)供選擇的設(shè)計(jì)方案；都應(yīng)當(dāng)由滿足全部約束條件的優(yōu)化變量所構(gòu)成。對(duì)于減速器來說，在列出優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件時(shí)，應(yīng)當(dāng)從各個(gè)方面細(xì)致周全的予以考慮。例如，設(shè)計(jì)變量本身的取值規(guī)則，齒輪與其它零件之間應(yīng)有的關(guān)系等等。減速器優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下約束條件：
（1）設(shè)計(jì)變量取值的離散性約束
齒數(shù)：每個(gè)齒輪的齒數(shù)應(yīng)當(dāng)是整數(shù)；模數(shù)：齒輪模數(shù)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列(GB1357-78)；中心距：為避免制造和維護(hù)中的各種麻煩，中心距以10mm為單位步長。
（2）設(shè)計(jì)變量取值的上下界約束
螺旋角：對(duì)直齒輪為零，斜齒輪按工程上的使用范圍取8°~15°；總變位系數(shù)：由于總變位系數(shù)將影響齒輪的承載能力，常取為0~0.8。
（3）齒輪的強(qiáng)度約束
齒輪強(qiáng)度約束是指齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度與輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度，這兩項(xiàng)計(jì)算根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB3480-83中的方法進(jìn)行。強(qiáng)度是否夠，根據(jù)實(shí)際安全系數(shù)是否達(dá)到或超出預(yù)定的安全系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)。
（4）齒輪的根切約束
為避免發(fā)生根切，規(guī)定最小齒數(shù)，直齒輪為17，斜齒輪為14~16。
（5）零件的干涉約束
要求中心距、齒頂圓和軸徑這三者之間滿足無干涉的幾何關(guān)系。對(duì)于三級(jí)傳動(dòng)的減速器(如圖1)，干涉約束相當(dāng)于兩個(gè)約束：第二級(jí)中心距應(yīng)大于第一級(jí)大齒輪齒頂圓半徑與第三級(jí)小齒輪頂圓半徑之和；第三級(jí)中心距應(yīng)大于第二級(jí)大齒輪頂圓半徑與第4軸半徑之和。而二級(jí)齒輪傳動(dòng)類推。
圖1三級(jí)減速器示意圖
四、結(jié)語
機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是在常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展和延伸的新設(shè)計(jì)方法，而減速器的優(yōu)化就是其中之一，是以傳統(tǒng)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)、沿用了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中積累的大量資料，同時(shí)考慮了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所涉及的有關(guān)因素。在實(shí)際應(yīng)用中已產(chǎn)生了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，減少了用材及成本，提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，使減速器發(fā)揮了最佳性能。
減速器設(shè)計(jì)范文第2篇
（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，江蘇南京210031）
摘要：減速器振動(dòng)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)危害巨大，現(xiàn)采用高性能處理器STM32F103ZET6和數(shù)字加速度傳感器ADXL345設(shè)計(jì)了一套減速器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，用于對(duì)減速器振動(dòng)量進(jìn)行快速檢測，并運(yùn)用高斯濾波算法對(duì)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，提高測量精度。實(shí)時(shí)計(jì)算X、Y、Z三軸方向的加速度和瞬時(shí)速度并在LCD液晶上予以顯示，給出減速器當(dāng)前的振動(dòng)信息。試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)響應(yīng)速度快，測量精度較高，有良好的應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞 ：減速器；振動(dòng)；加速度；監(jiān)測
0引言
減速器在機(jī)械傳動(dòng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在實(shí)際使用過程中，減速器的振動(dòng)直接影響著傳動(dòng)軸、發(fā)動(dòng)機(jī)或電機(jī)等動(dòng)力設(shè)備的安全運(yùn)行，甚至可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果［1］，因而對(duì)減速器的振動(dòng)量進(jìn)行監(jiān)測與故障分析對(duì)預(yù)防傳動(dòng)系統(tǒng)故障、降低故障損失有重要意義。振動(dòng)信號(hào)作為檢測分析對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行敏感而精確的檢測是后續(xù)處理的重要前提。
本文采用加速度傳感器和高性能處理器構(gòu)建了一套減速器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，通過對(duì)傳感器輸出的加速度信號(hào)進(jìn)行濾波處理，獲得準(zhǔn)確的加速度輸出信號(hào)，計(jì)算完成后經(jīng)串口打印輸出。
1方案設(shè)計(jì)
監(jiān)測系統(tǒng)由加速度傳感器、處理器、電源模塊、LCD顯示模塊和串行接口電路組成，系統(tǒng)采用數(shù)字式加速度傳感器，安裝在減速器主軸上，系統(tǒng)由電源模塊給處理器和加速度傳感器供電，上電初始化完成后，處理器即以固定的掃描頻率f周期檢測加速度傳感器的輸出，并通過濾波處理提高檢測精度，實(shí)時(shí)計(jì)算減速器的X、Y、Z三相加速度和瞬時(shí)速度，通過串行接口電路予以輸出，并在液晶模塊上實(shí)時(shí)顯示。
2硬件
監(jiān)測系統(tǒng)以ST公司CortexM3內(nèi)核的32位STM32F103系列低功耗處理器為核心，配以3.2英寸液晶LCD模塊和一路串行接口電路。STM32F103ZET6擁有512kBflash、64kBRAM、多路RS232串口和ADC轉(zhuǎn)換功能等豐富的外設(shè)及接口資源，外部采用8MHz晶振，可提供高達(dá)72MHz頻率的時(shí)鐘，滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性需求［2］。串行接口電路基于MAX3232串行芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，可支持雙工串行通信，具有良好的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。
液晶模塊采用基于ILI9320芯片的3.2英寸LCD模塊，與處理器之間采用SPI接口連接，通過01h和03h寄存器來控制GRAM的刷新方向，設(shè)置AM=1，ID=01，輸入地址更新方向?yàn)榇怪狈较颉?/p>
加速度傳感器采用ADLX345芯片的加速度傳感器模塊，ADXL345是ADI公司推出的采用MEMS技術(shù)具有SPI和IIC數(shù)字輸出功能的三軸加速度傳感器芯片［3］，具有小巧輕薄、低功耗、量程可變和高分辨率等特點(diǎn)，可選量程為±2g、±4g、±8g、±16g（g為重力加速度），可采用固定的4mg/LSB分辨率模式，可測量靜態(tài)重力加速度，也可測量運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)總的動(dòng)態(tài)加速度，在手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備上應(yīng)用廣泛。
本系統(tǒng)中處理器采用IIC接口與ADXL345通信連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。使用時(shí)，CS引腳連接至VDDI/O，ALTADDRESS引腳接任一VDDI/O或接地，SCL時(shí)鐘設(shè)置輸入設(shè)為400kHz，此時(shí)最大輸出數(shù)據(jù)速率為800Hz，ADXL345還支持多種中斷處理方式，可通過數(shù)據(jù)更新中斷讀取加速度值，也可定周期讀寄存器查詢加速度輸出值，本文采用定周期讀取方式實(shí)時(shí)讀取加速度傳感器值，周期設(shè)為2s。
3軟件
3.1模塊及功能
MCU設(shè)定定時(shí)中斷采樣，采樣頻率為100Hz，即每秒進(jìn)行100次采樣，采樣數(shù)據(jù)均存在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)Buffer內(nèi)，采樣完成后調(diào)用濾波算法對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理以減小偶然誤差，緊接著再利用處理后的均值計(jì)算速度值并在LCD上予以顯示。STM32程序采用MDK4.0開發(fā)環(huán)境以C語言進(jìn)行開發(fā)，主要包括以下功能模塊：
（1）Initial_device（）：硬件資源（如時(shí)鐘、定時(shí)器、I/O口等）、串行接口和ADXL345加速度傳感器等的初始化。
（2）Multiple_Read_ADXL345（）：連續(xù)讀取ADXL345的數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)的正確性。
（3）Value_Convert（）：加速度值轉(zhuǎn)換函數(shù)，將讀取的三軸加速度值進(jìn)行高斯濾波處理，然后對(duì)每組加速度值求均值，分別記為aX、aY、aZ，并計(jì)算X、Y、Z方向的速度值vX、vY、vZ。速度按式（1）計(jì)算：
本研究中將概率密度f（x）≥0.8的數(shù)據(jù)認(rèn)為是大概率事件，即有效數(shù)據(jù)，將此類數(shù)據(jù)保留，其他數(shù)據(jù)認(rèn)為是擾動(dòng)數(shù)據(jù)，予以刪除。求取有效數(shù)據(jù)的樣本均值，即可得到高斯濾波后的優(yōu)化值［4］。
系統(tǒng)上電后即對(duì)時(shí)鐘及外部電路包括加速度傳感器進(jìn)行初始化，初始化完成后，開啟10ms定時(shí)器中斷，即每10ms采樣一次，每秒采樣100次；完成100次采樣后進(jìn)行一次高斯濾波處理，并根據(jù)濾波后的數(shù)據(jù)計(jì)算速度和加速度值，然后調(diào)用液晶顯示程序，在液晶模塊上予以顯示，并通過串口打印輸出。
4試驗(yàn)結(jié)論
對(duì)設(shè)計(jì)的硬件和軟件系統(tǒng)進(jìn)行融合，并對(duì)集成的監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行性能測試。選擇一臺(tái)MX18微型行星齒輪減速器（電機(jī)）來測試，減速器規(guī)格：外徑180mm，速比1∶5～1∶18075，噪音55dB，效率70%，轉(zhuǎn)矩20mN·m～2N·m［5］。試驗(yàn)中采用筆記本電腦的AccessPort調(diào)試助手對(duì)系統(tǒng)的振動(dòng)信息進(jìn)行監(jiān)測，記錄10s內(nèi)減速器加速度輸出值，并在第5秒后加大減速器的輸入功率，對(duì)試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，得到加速度與時(shí)間的時(shí)域關(guān)系如圖1所示。
由于每兩次采樣時(shí)間間隔為1s，因而圖1未完全反映減速器運(yùn)行過程中的完整振動(dòng)響應(yīng)關(guān)系。但從圖中趨勢可以看出，第5秒后加速度輸出幅值有明顯變化，達(dá)到試驗(yàn)預(yù)期效果。
5結(jié)語
本系統(tǒng)采用嵌入式處理器和數(shù)字式加速度傳感器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了減速器振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)減速器主軸的三軸加速度和瞬時(shí)速度以固定周期進(jìn)行掃描，并通過LCD液晶予以顯示，同時(shí)通過串行接口電路予以輸出。試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)對(duì)減速器的振動(dòng)監(jiān)測效果良好，是一種經(jīng)濟(jì)方便的監(jiān)測方案。
［
參考文獻(xiàn)］
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減速器設(shè)計(jì)范文第3篇
關(guān)鍵詞：NGW型；行星減速器；參數(shù)化設(shè)計(jì)
NGW型行星減速器參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本原理在于，通過程序控制與三維模型的結(jié)合，以已有的Pro/E 零件模型為基礎(chǔ)，按照系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行需要，對(duì)完全控制模型的大小和形狀進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。NGW型行星減速器參數(shù)化設(shè)計(jì)有助于這一模型的參數(shù)化編程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)計(jì)的修改和檢索功能，并依據(jù)全新的參數(shù)值建立新的模型[1]。
1. NGW型行星減速器參數(shù)化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
第一，主程序的編寫。將零件模型中已經(jīng)預(yù)先設(shè)計(jì)好的相關(guān)參數(shù)與減速器設(shè)計(jì)方案中的輸入?yún)?shù)相互聯(lián)系起來，實(shí)施數(shù)據(jù)通信，從而達(dá)到自動(dòng)更新裝配模型和減速器零件的目標(biāo)，若現(xiàn)有的設(shè)計(jì)不符合設(shè)計(jì)規(guī)定，可以實(shí)施重新設(shè)計(jì)[2]。第二，建設(shè)SQL 數(shù)據(jù)庫、裝配體庫及減速器零件庫，為設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)用做好相關(guān)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。第三，編寫Pro/E和VC的接口程序，并將減速器設(shè)計(jì)菜單項(xiàng)增加到Pro/E 主菜單欄中，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)程序界面的啟動(dòng)功能。
2. NGW型行星減速器參數(shù)化設(shè)計(jì)的流程和結(jié)構(gòu)
2.1. 設(shè)計(jì)流程
在開始運(yùn)行程序前，程序設(shè)計(jì)人員應(yīng)輸入使用壽命、行星輪數(shù)目、減速器輸出轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)額定功率等參數(shù)。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，按照綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原則，設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)情況，同時(shí)，設(shè)計(jì)太陽輪軸、行星輪軸、行星架等減速器零件。根據(jù)模塊參數(shù)化設(shè)計(jì)的計(jì)算結(jié)果，對(duì)現(xiàn)有三維零件模型進(jìn)行系統(tǒng)更新，如果無需修改零件參數(shù)值，則可將零件模型直接保存，同時(shí)建立設(shè)計(jì)文檔。模型更新完成后，系統(tǒng)可校核相應(yīng)的剛度和強(qiáng)度，如果未達(dá)到設(shè)計(jì)條件，需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，并保證其滿足系統(tǒng)運(yùn)行需要[3]。
2.2 .系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本文所進(jìn)行的NGW型行星減速器參數(shù)化設(shè)計(jì)，指的是以VC集成開發(fā)環(huán)境為基礎(chǔ)，通過Pro/E與MFC二次開發(fā)工具包Pro/TOOLKIT對(duì)NGW型行星減速器進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)與開發(fā)。這一設(shè)計(jì)有助于行星架等零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)、齒輪強(qiáng)度校核以及齒輪機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)的基本思路，該系統(tǒng)還涉及設(shè)計(jì)文檔數(shù)據(jù)庫、模型庫、模型更新、零件強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算及用戶參數(shù)輸入等五大基本模塊[4]。
五大模塊的基本功能在于：第一，設(shè)計(jì)文檔數(shù)據(jù)庫。其主要作用在于存儲(chǔ)減速器設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用更新完成的零件尺寸設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，以及動(dòng)載系數(shù)VK、使用系數(shù)AK等參數(shù)相關(guān)的圖表，以備后續(xù)使用。第二，模型更新。利用強(qiáng)度校核、設(shè)計(jì)計(jì)算和修改參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)零件結(jié)構(gòu)尺寸的更新，利用更新的模型，能夠形成滿足設(shè)計(jì)需要的新的零件模型，最終進(jìn)行零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)[5]。第三，模型庫。因?yàn)轭愋拖嗤牧慵Y(jié)構(gòu)與減速器結(jié)構(gòu)之間僅僅存在尺寸上的差別，所以，應(yīng)建立相應(yīng)的模型庫，主要設(shè)計(jì)裝配體庫與零件庫兩個(gè)方面。在參數(shù)化設(shè)計(jì)過程中，僅僅需要更改現(xiàn)有的模型，從而實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員工作量的大大減少。第四，零件強(qiáng)度校核與設(shè)計(jì)計(jì)算。按照參數(shù)輸入的不同，設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)，同時(shí)，設(shè)計(jì)計(jì)算行星輪軸和行星架等零部件，以計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，對(duì)軸和齒輪等部件進(jìn)行強(qiáng)度校核，從而對(duì)設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行初步檢查。第五，參數(shù)輸入。人機(jī)交互接口，用戶需要將初始的設(shè)計(jì)參數(shù)輸入，以此作為設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)。
3. 總結(jié)
本文對(duì)以Pro/Toolkit和MFC開發(fā)包為基礎(chǔ)的Pro/E二次開發(fā)方法進(jìn)行了分析，主要涉及Pro/E與VC的應(yīng)用程序注冊(cè)運(yùn)行、編寫資源文件、對(duì)話框技術(shù)、菜單技術(shù)、程序接口等。同時(shí)，建立了NGW 型行星減速器參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，通過MFC建立了界面對(duì)話框，從而為顯示設(shè)計(jì)結(jié)果與輸入設(shè)計(jì)參數(shù)提供了方便。通過SQL Server2008 軟件設(shè)計(jì)了零件數(shù)據(jù)庫，并依據(jù)ODBC數(shù)據(jù)訪問技術(shù)進(jìn)行零件庫的刪除、添加和查詢，對(duì)數(shù)據(jù)庫交互技術(shù)進(jìn)行了研究分析。通過Pro/E參數(shù)化模塊設(shè)計(jì)了裝配體庫和零件庫，同時(shí)涉及了相關(guān)的關(guān)系式與尺寸參數(shù)。創(chuàng)建了零件校核模塊與設(shè)計(jì)計(jì)算方法。
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減速器設(shè)計(jì)范文第4篇
近年來，伴隨著CAD/CAM/CAE技術(shù)的日趨成熟，建立在軟件集成基礎(chǔ)上的虛擬樣機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用也獲得了迅速發(fā)展。所謂虛擬樣機(jī)技術(shù)是指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，將分散的零部件設(shè)計(jì)和分析技術(shù)揉合在一起，在計(jì)算機(jī)上建造出產(chǎn)品的整體模型，并針對(duì)該產(chǎn)品在投入使用后的各種工況進(jìn)行仿真分析，預(yù)測產(chǎn)品的整體性能，進(jìn)而改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品性能的一種新技術(shù)。通過建立虛擬樣機(jī)，可以檢查零件的運(yùn)動(dòng)干涉，評(píng)價(jià)系統(tǒng)的振動(dòng)水平，預(yù)測零件的變形，確定作用在零件上的載荷譜。通過反復(fù)修改系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，仿真試驗(yàn)不同的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)人員不必浪費(fèi)制造、試驗(yàn)物理樣機(jī)所需的時(shí)間，就可以獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。因此不但減少了昂貴的物理樣機(jī)制造費(fèi)用和試驗(yàn)成本，而且提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。
減速器是在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間用于降低速度、增大扭矩的傳動(dòng)裝置，得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的減速器設(shè)計(jì)方法通常比較依賴于經(jīng)驗(yàn)和理論公式。如果采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，就能夠加快開發(fā)實(shí)際產(chǎn)品的速度，提高效率。本文以二級(jí)齒輪減速器作為載體，運(yùn)用參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)和虛擬樣機(jī)技術(shù)，通過NX軟件和ADAMS軟件對(duì)減速器進(jìn)行了設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真分析研究。
一、NX軟件和ADAMS軟件簡介
1.NX軟件簡介
NX軟件是一個(gè)集CAD/CAM/CAE于一體的CAD軟件。本文運(yùn)用NX軟件，建立了減速器的三維數(shù)字化模型，并對(duì)該模型進(jìn)行了干涉檢驗(yàn)。
2. ADAMS軟件簡介
ADAMS是由美國機(jī)械動(dòng)力公司開發(fā)的，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。該軟件有如下功能：分析運(yùn)動(dòng)學(xué)靜定系統(tǒng)、分析線性系統(tǒng)模態(tài)、力輸入運(yùn)動(dòng)以及模擬控制系統(tǒng)。本文在該軟件中以建立好的減速器三維數(shù)字化模型為基體建立了減速器的虛擬樣機(jī)模型，并對(duì)該模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真與分析。
3.NX和ADAMS軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口
相對(duì)于ADAMS軟件強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析功能，其實(shí)體建模功能相對(duì)較弱，難以用它創(chuàng)建具有復(fù)雜特征的構(gòu)件。但ADAMS與常用的三維CAD軟件都有著良好的接口，通過其轉(zhuǎn)換接口，可以與其他軟件共享數(shù)據(jù)，以充分發(fā)揮各自軟件的優(yōu)勢。數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換主要是通過文件的輸入輸出來實(shí)現(xiàn)的，可輸入輸出的數(shù)據(jù)格式有多種。Parasolid格式是NX圖形文件的內(nèi)核，在NX中建立的機(jī)構(gòu)三維實(shí)體模型，通常以Parasolid格式進(jìn)行輸出，然后輸入到ADAMS中進(jìn)行分析，可同時(shí)發(fā)揮NX建模功能和ADAMS分析功能的優(yōu)勢。
二、減速器零部件各參數(shù)設(shè)計(jì)
1.減速器應(yīng)用實(shí)例設(shè)計(jì)要求
設(shè)計(jì)題目：帶式輸送機(jī)的專用傳動(dòng)裝置；
原始數(shù)據(jù)：輸送帶的拉力 F=5000N，輸送帶的線速度v=0.8m/s，驅(qū)動(dòng)滾筒直徑 D=200mm，工作機(jī)傳動(dòng)效率取為1；
工作年限：10年（每年按300天計(jì)）2班制；
工作環(huán)境：清潔；
載荷性質(zhì)：平穩(wěn)；
生產(chǎn)批量：中等批量；
傳動(dòng)方案：兩級(jí)圓柱齒輪電動(dòng)機(jī)。
2.電動(dòng)機(jī)選擇
根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求，通過計(jì)算并查閱相關(guān)的數(shù)據(jù)表選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M2―6，其相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。
3.減速器軸、齒輪等關(guān)鍵零部件參數(shù)設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)例題目要求，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版（西北工業(yè)大學(xué)出版社）和《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》相關(guān)內(nèi)容設(shè)計(jì)出該減速器各軸參數(shù)（省略軸上的鍵槽）如圖1～圖3所示。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》相關(guān)內(nèi)容設(shè)計(jì)此減速器為兩級(jí)圓柱斜齒輪傳動(dòng)，參數(shù)如表2所示。
4.減速器其他各參數(shù)的設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》相關(guān)內(nèi)容設(shè)計(jì)出減速器其他部分。
三、基于NX的減速器三維圖形建模
1.在NX中建模的一般步驟
在NX軟件中，同一個(gè)零件可能有多種不同的建模方式，但一般常用步驟如下：第一步，選擇一個(gè)基準(zhǔn)繪圖面，繪制零件輪廓草圖；第二步，對(duì)草圖進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)及掃掠生成零件的主要部分或?qū)ΨQ特征部分；第三步，對(duì)生成的零件進(jìn)行倒角、鉆孔等其他操作，完成零件實(shí)體模型。
2.基于NX的減速器零部件三維模型的生成
本節(jié)以中間軸為例說明零件三維建模在NX中的實(shí)現(xiàn)過程。第一步，進(jìn)入草圖界面，選一基準(zhǔn)面，可以先繪制出中間軸的大致輪廓；第二步，運(yùn)用軟件的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)功能，對(duì)草圖進(jìn)行幾何約束與尺寸約束使其符合尺寸要求，約束后草圖如圖4所示；第三步，退出草圖，選擇旋轉(zhuǎn)命令，對(duì)草圖進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，生成中間軸的三維模型，如圖5所示。
3.減速器虛擬裝配與干涉分析
NX軟件中有三種裝配方法，分別為：自底向上方法、自頂向下方法及混合裝配方法。本文對(duì)減速器的虛擬裝配采用的是自底向上的裝配方法。減速器整個(gè)虛擬裝配如圖6所示。
在NX中對(duì)裝配好的減速器進(jìn)行干涉分析，由于減速器齒輪各軸向已經(jīng)定位，因此最可能發(fā)生干涉的地方是其傳動(dòng)作用的齒輪之間，所以選擇對(duì)兩級(jí)嚙合齒輪進(jìn)行干涉檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果為接觸，齒輪間是正常嚙合。
四、基于ADAMS的減速器運(yùn)動(dòng)仿真分析
減速器設(shè)計(jì)范文第5篇
關(guān)鍵詞 pro/E 減速器 機(jī)械設(shè)計(jì) 虛擬裝配 虛擬拆卸
中圖分類號(hào)：G43
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1002-7661（2012）20-0031-02
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是機(jī)械類專業(yè)的一門必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，在教學(xué)過程中起著承前啟后的重要橋梁作用，是學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課的重要基礎(chǔ)。本課程不但有很強(qiáng)的理論性，還具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。減速器是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中的一個(gè)典型的教具，它具有典型的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)械零件結(jié)構(gòu)。在以往的教學(xué)過程中，教師僅僅通過平面圖來講解各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求；有的學(xué)校可以為學(xué)生提供減速器的模型進(jìn)行拆解訓(xùn)練，來增強(qiáng)認(rèn)識(shí)，但由于首先知識(shí)的學(xué)習(xí)和拆裝實(shí)驗(yàn)在時(shí)間和空間上不合拍，影響學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和吸收；其次在實(shí)際拆卸過程中，很多結(jié)構(gòu)由于設(shè)計(jì)的要求不易拆卸，同樣影響了學(xué)生的直觀認(rèn)識(shí)。
通過采用pro/E軟件對(duì)減速器進(jìn)行三維建模，然后模擬減速器的虛擬拆卸和裝配過程。在上課期間就直接將減速器零部件實(shí)體顯示在學(xué)生面前，針對(duì)零件具體講解各部分的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題，可使學(xué)生直觀地看到各部分結(jié)構(gòu)，對(duì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意點(diǎn)有了形象的認(rèn)識(shí)，有效地提高了教學(xué)的質(zhì)量和增加了學(xué)習(xí)的效果。
一、減速器機(jī)械設(shè)計(jì)輔助教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)
減速器是一種用于原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間的封閉式機(jī)械傳動(dòng)裝置，主要用于改變輸出轉(zhuǎn)速、增大輸出扭矩和改變運(yùn)轉(zhuǎn)方向，目前已成為一種應(yīng)用廣泛的專用部件。減速器部件由箱體、傳動(dòng)軸、齒輪。軸承和連接組成?；竞w了機(jī)械設(shè)計(jì)中的零件設(shè)計(jì)內(nèi)容。通過對(duì)減速器零部件的建模和裝配，在課堂上可以調(diào)用該零件來講解，例如在軸的設(shè)計(jì)中，調(diào)用軸的實(shí)體模型，對(duì)比講解在設(shè)計(jì)過程要注意什么問題，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和要點(diǎn)。在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中可以顯示裝配后的結(jié)構(gòu)和裝配拆卸的過程。
Pro/Engineer是美國PTC（Parametric Technology Corporation）公司開發(fā)的功能強(qiáng)大、內(nèi)容豐富的大型CAD/CAM集成軟件，以其強(qiáng)大的三維處理功能、顯著的尺寸驅(qū)動(dòng)下的參數(shù)化設(shè)計(jì)、特征建模及單一數(shù)據(jù)庫等特點(diǎn)，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有重要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。
Authorware是一套多媒體制作軟件，它使用流程線以及一些工具圖標(biāo)，實(shí)現(xiàn)高效的多媒體管理機(jī)制和豐富的交互方式，尤其適合制作多媒體輔助教學(xué)（CAI）課件。Authorware具有的對(duì)流程可視化編程功能、流程圖式的程序結(jié)構(gòu)，能直觀形象地體現(xiàn)教學(xué)思想，反映程序執(zhí)行的過程。
通過pro/E對(duì)一例石油工業(yè)用二級(jí)減速器的零部件建模，生成exe可執(zhí)行文件，然后在AuthorWare直接調(diào)用顯示，完成以下功能（1）演示減速器零件的3D模型；（2）演示減速器組件3D模型；（3）主要零部件的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和思考復(fù)習(xí)題；（4）演示減速器的整個(gè)裝配過程；（5）演示減速器的整個(gè)拆卸過程。
整個(gè)軟件的交互性、智能性好，內(nèi)容豐富，體積小，運(yùn)行速度快，方便老師在課堂講授中使用。
二、減速器虛擬拆裝過程的設(shè)計(jì)
1.減速器形式和參數(shù)
圖一 減速器結(jié)構(gòu)簡圖
2.減速器零部件的建模
通過Pro/E軟件征命令和工程特征命令，很方便的生成減速器的零部件實(shí)體模型。
3.減速器虛擬裝配和拆卸流程設(shè)計(jì)
減速器的裝配流程如下圖二減速器裝配流程圖：
減速器的拆卸流程為裝配流程圖的逆過程。
4.減速器虛擬裝配和拆卸的實(shí)現(xiàn)
在Pro／E的裝配環(huán)境中進(jìn)行虛擬裝配動(dòng)畫仿真很方便。在組件模式下，通過“工具”“動(dòng)畫”菜單進(jìn)入動(dòng)畫模式，把各個(gè)零部件按照裝配的反順序，拉放到同一時(shí)刻的一個(gè)位置，進(jìn)行拍照生成關(guān)鍵幀。最后把各個(gè)關(guān)鍵幀按順序排列即可。
三、軟件界面的設(shè)計(jì)
為了得到良好的使用性能和交互性能，軟件采用AuthorWare設(shè)計(jì)界面來展示減速器零部件的實(shí)體。通過選擇不同的菜單，對(duì)應(yīng)顯示各個(gè)零部件的實(shí)體，對(duì)于每一個(gè)零部件的實(shí)體，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和要求給出了較為詳細(xì)的說明，方便學(xué)生自學(xué)，在說明后面還給出了一定數(shù)量的思考題，方便老師在課堂上講解或提問。
圖三 零件結(jié)構(gòu)界面
四、結(jié)束語
機(jī)械設(shè)計(jì)輔助教學(xué)軟件，通過用Pro/E軟件對(duì)減速器實(shí)體進(jìn)行建模，并完成了它的虛擬裝配和拆卸過程的動(dòng)畫仿真，用AuhorWare軟件設(shè)計(jì)界面，具有良好的交互性能。通過使用本軟件教學(xué)，使學(xué)生對(duì)常見的機(jī)械零件有了直觀的感性認(rèn)識(shí)，對(duì)裝配工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)和減速器的裝配和拆卸順序有了深刻的了解，提高了授課的效果和質(zhì)量。
通過使用本軟件教學(xué)，提高了學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)上興趣，學(xué)生的成績相比原來有了一定提高。尤其是在機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中，對(duì)于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能力有了很大的提高，完全杜絕了一些在原來設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的常識(shí)性問題和簡單的結(jié)構(gòu)性錯(cuò)誤問題，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量起到了重要的作用。
參考文獻(xiàn)：
[1] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)，第七版[M].北京：高等教育出版社，2001（2006重印）.
