【正文】 i0、i分別為帶傳動和減速器的傳動比） （2）分配各級傳動裝置傳動比： 根據(jù)設(shè)計要求，取i=所以： i0= 傳動裝置的運動和動力參數(shù)的設(shè)計將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為Ⅰ軸，Ⅱ軸：i0,i1，......為相鄰兩軸間的傳動比η01，η12，......為相鄰兩軸的傳動效率PⅠ，PⅡ，......為各軸的輸入功率 （KW）TⅠ，TⅡ，......為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （N 電動機類型選擇（1）電動機類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇Y系列三相異步電動機，此系列電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械。　總之，對連桿減速器進行CAD/CAE下的建模和仿真，是傳統(tǒng)技術(shù)和現(xiàn)代技術(shù)的緊密結(jié)合，它不但符合科技發(fā)展的規(guī)律，也會使各自的應(yīng)用、研究及發(fā)展獲得意想不到的效果。該階段是生產(chǎn)階段，所以較少使用CAE軟件，但可以用一些專業(yè)軟件，如鑄造分析軟件、板料成形軟件來指導生產(chǎn)。　　(b)在概念設(shè)計完成以后，緊接著就是詳細設(shè)計?！　∵@種趨勢將體現(xiàn)在以下幾方面∶真三維圖形處理與虛擬現(xiàn)實、面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)、多相多態(tài)介質(zhì)耦合、多物理場耦合以及多尺度耦合分析、適應(yīng)于超級并行計算機和機群的高性能CAE求解技術(shù)、GUI＋多媒體的用戶介面。即真實模擬，它涉及到許多高難問題：高度非線性、多物理場耦合及產(chǎn)品系統(tǒng)級復雜裝配體模型等。這就是CAE方法中的優(yōu)化處理過程，其通常需要經(jīng)過參數(shù)化建模、求解、優(yōu)化參數(shù)評價等步驟完成?；跀?shù)值分析技術(shù)的CAE方法，顯然不可能對我們的目標得到一個解析函數(shù)，CAE計算所求得的結(jié)果只是一個數(shù)值。在保證產(chǎn)品達到某些性能目標并滿足一定約束條件的前提下，通過改變某些允許改變的設(shè)計變量，使產(chǎn)品的指標或性能達到最期望的目標，就是優(yōu)化方法。事實上，在理想的現(xiàn)代設(shè)計過程中，CAE應(yīng)該融入產(chǎn)品設(shè)計的各個階段和環(huán)節(jié)，實現(xiàn)設(shè)計分析一體化?！　。?）CAD/CAE協(xié)同設(shè)計計算機輔助技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代設(shè)計方法的主要手段和工具，而其中的CAE技術(shù)又成為現(xiàn)代設(shè)計流程的核心，CAE具有以下功能: (a) 應(yīng)用數(shù)學模型，借助計算機分析計算，確保產(chǎn)品設(shè)計的合理性；(b) 與優(yōu)化技術(shù)配合，找出產(chǎn)品設(shè)計最佳方案 ； (c) CAE所起到的虛擬樣機作用能預測產(chǎn)品在整個生命周期內(nèi)的可靠性，甚至產(chǎn)品與產(chǎn)品、產(chǎn)品與環(huán)境等之間的相容性；(d) 知識的獲取是現(xiàn)代設(shè)計的關(guān)鍵，CAE才能真正提高設(shè)計者的知識技能，而其他手段通常都只能起到使設(shè)計者工作更順手、能更好地表達設(shè)計意圖等作用，較少增加關(guān)鍵知識。從設(shè)計產(chǎn)品和對性能的簡單校核，逐步發(fā)展到性能的準確預測，再到工作過程的精確模擬，使人們對CAD/CAE方法充滿信賴。但是如果只是停留在這個階段，就失去了CAD的作用，因為CAD是輔助設(shè)計，不是輔助繪圖。三維 CAD/CAE技術(shù)不僅解決了產(chǎn)品設(shè)計和工程圖繪制的問題，更重要的是利用三維CAD/CAE技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品的虛擬設(shè)計、運動仿真和優(yōu)化設(shè)計，所生產(chǎn)的三維零件可以直接與CAE/CAM/CAPP等CIMS技術(shù)進行數(shù)據(jù)交換和銜接，是將來實現(xiàn)無圖樣生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是實現(xiàn)虛擬制造的重要手段。三維設(shè)計的真正意義不僅僅在于設(shè)計模型本身，而是設(shè)計出模型的后處理工作。建模技術(shù)的研究、發(fā)展和應(yīng)用，代表了CAD技術(shù)的研究、發(fā)展和應(yīng)用?！　@產(chǎn)品從概念設(shè)計到終止使用的整個生命周期，再從決策者、設(shè)計師、制造商、銷售商和用戶等全方位地去觀察和研究產(chǎn)品，仿真技術(shù)已顯示出它強大的生命力和發(fā)展?jié)摿?。在這種復雜的分布綜合的系統(tǒng)進行實時仿真時，必須提供快速、高效、大量的信息通道和相應(yīng)的處理。　　現(xiàn)在，仿真技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)從單一的系統(tǒng)走向開放復雜的大系統(tǒng)。這種思想將現(xiàn)代先進的組織形式跟現(xiàn)代的哲學、文化混合為一體，是對產(chǎn)品設(shè)計及其相關(guān)過程(制造過、使用和支持過程)進行并行的、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化模式的工作。通過基本特征，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能描述事物內(nèi)部及相互間真實的作用和交互，使用戶仿佛置身于一個虛擬的世界中，從而拉近了用戶與環(huán)境之間的距離，改變了人機交流的方式?，F(xiàn)在，面向制造系統(tǒng)的仿真出現(xiàn)了一體化支撐軟件，實現(xiàn)了仿真建模、仿真運行、輸出分析的集成環(huán)境，仿真監(jiān)控運用了并發(fā)執(zhí)行機制，在數(shù)據(jù)庫管理的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了模型數(shù)據(jù)、實驗數(shù)據(jù)、仿真結(jié)果的統(tǒng)一管理，人工智能技術(shù)也應(yīng)用在仿真建模、仿真運行和仿真結(jié)果的分析中?！　”举|(zhì)上講，、仿真語言和仿真軟件來完成。　計算機仿真作為必不可少的工具，在減少損失、節(jié)約經(jīng)費、縮短周期、提高質(zhì)量等方面發(fā)揮著重要作用。在工程技術(shù)界，系統(tǒng)仿真是通過對系統(tǒng)模型實驗，去研究一個存在或設(shè)計中的系統(tǒng)。當前各國齒輪和齒輪減速器向著高承載能力、高齒面硬度、高轉(zhuǎn)速、高精度、高可靠性、高效率、低成本、低噪聲、標準化和多樣化方向發(fā)展，即六高、二低、二化發(fā)展的總趨勢。這將導致摩擦、誤差產(chǎn)生，從而使傳動效率降低。首先，從傳動比方面來說，作為一個重要的性能評價指標，傳動比并不是任意設(shè)定的，它的變化給減速器的設(shè)計帶來了數(shù)字變化的設(shè)計重復性。減速器主要應(yīng)用于機械制造、輕工、化工、冶金、礦山機械、運輸機械等行業(yè)，減速器的應(yīng)用仍很廣。（4）制造成本 按照通俗的看法對產(chǎn)品的要求就物美價廉，制造成本反映的是指價廉，一臺產(chǎn)品必須在滿足傳動比、效率、承載能力、抗振、噪聲以外，力求節(jié)約成本，這樣才能在同類產(chǎn)品中具有競爭力。往往產(chǎn)品在設(shè)計過程中必須遵循一定的指標，當設(shè)計完成后，又必須建立相應(yīng)的評價體系看產(chǎn)品的實際情況可以達到多少。 減速器的類型及綜合評價指標減速器的種類很多，常見的減速器按其傳動和結(jié)構(gòu)特點可劃分為以下幾種：（1）齒輪減速器 主要有圓柱齒輪減速器，圓錐齒輪減速器和圓錐—圓柱齒輪減速器。同時，所要克服的阻力也會隨著工作情況而異。由齒輪、軸、軸承及箱體組成的齒輪減速器，用在原動機和工作機或執(zhí)行機構(gòu)之間，起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞扭矩的作用，在現(xiàn)代機械中應(yīng)用極為廣泛，是一種不可缺少的機械傳動裝置此外；在某些場合，也有作增速的裝置，并稱為增速器。此次設(shè)計是在以前有關(guān)連桿凸輪減速器的研究基礎(chǔ)上，基于現(xiàn)代化的CAD、CAE軟件對連桿凸輪減速器進行3D建模、虛擬裝配，構(gòu)造虛擬數(shù)字樣機進行各類進行動力學仿真與運動學仿真?！　〖ち沂袌龈偁幰咽构I(yè)產(chǎn)品的設(shè)計與生產(chǎn)廠家清楚意識到：能更快地推出優(yōu)秀的新產(chǎn)品，就能占領(lǐng)更多的市場。因此，連桿凸輪減速器是一種體積小、重量輕、傳動比范圍大、傳動效率高、傳動平穩(wěn)、輸出軸剛性大、傳動轉(zhuǎn)矩范圍更大、并具有很高實用價值的新型減速器。與齒輪減速器相比，連桿凸輪減速器的單級傳動比大；借助一齒差原理大幅度提高了重合度，因而承載能力提高；高副處為滾動摩擦因而摩擦力小，機械效率高。可見，只要原動機的運動和動力輸出不能滿足工作機的要求，傳動機的存在就是必然的。The gear for modeling and simulation under CAD/CAE is the bination of traditional and modern technology, it not only conform to the rules, also can make their application, research and development to acquire the result that is not expected. Pro／MECHANICA Structure is a static and dynamic structural analysis in one of the finite element module，it not only simulate the real environment and impose restraint and load for a model, also can measure the model of stress, strain, displacement and other parameters, besides it can also realize the static, modal, warping, fatigue, dynamic response, vibration analysis, etc. This subject mainly make use of the Pro/E software to achieve taper gear reducer of virtual design and motion simulation, and the static stress anylsys of gear tooth, and plete CAE process of the reducer.Keywords： Taper gear reducer assembly Motion simulation Parametric design Pro/Mechanic Structure Finite element analysis 目 錄1 引 言 1 概述 2 減速器的類型及綜合評價指標 3 3 綜合評價指標 3 減速器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 4 5 5 CAD/CAE技術(shù)應(yīng)用、研究現(xiàn)狀 72 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計 12 傳動方案擬定 12 電動機類型選擇 12 確定傳動裝置的中傳動比和分配級傳動比 12 傳動裝置的運動和動力參數(shù)的設(shè)計 13 齒輪傳動設(shè)計 1材料、熱處理方式、精度等級 14 14 16 17 19 19 軸及軸承的設(shè)計與選擇 1輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 19 19 20 21 22 24 24 263圓錐齒輪減速器的三維建模 2輸出軸的三維建模 27 27 2輸出軸上錐齒輪的參數(shù)化建模 29 29 36 37 37 40 414 圓錐齒輪減速器的裝配與運動仿真 43 43 43 43 44 50 50 505 有限元分析 55 Pro/Mechanic Structure有限元分析 55 55 56 56 63總 結(jié) 64致 謝 65參考文獻 66附 錄 67III1 引 言原動機、傳動機和工作機（執(zhí)行機）是機械系統(tǒng)的三大基本構(gòu)成。對減速器進行CAD/CAE下的建模和仿真，是傳統(tǒng)技術(shù)和現(xiàn)代技術(shù)的緊密結(jié)合，它不但符合科技發(fā)展的規(guī)律，也會使各自的應(yīng)用、研究及發(fā)展獲得意想不到的效果。這對于提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低成本和增強市場競爭力起了巨大的作用。 [關(guān)鍵詞] 圓錐齒輪減速器 裝配 運動仿真 參數(shù)化設(shè)計 Pro/Mechanic Structure 有限元分析The CAE technology of Level taper gear reducerAbstract：Along with the science and technology and the national economy development, the demand of involute gears transmission reducer is biger and biger, the quality requirement is also higher and higher, and the design method of traditional gear reducer oneself can not satisfy the user’s the demand, the CAD/CAE technology rapid development causes it regardless of in domains and so on machinery, electron, aviation, building has all obtained the successful application. This regarding play the huge role to enhance product performance and quality, reduce product development cycle, reduce the cost and strengthen the market petitive power。由于原動機運動的單一性、簡單性與工作機運動的多樣性、復雜性之間的矛盾，需用傳動機將原動機的運動和動力，如速度、力或力矩的大小和方向等進行轉(zhuǎn)換并傳遞給工作機，以適應(yīng)工作機的需要。在傳動裝置中，國內(nèi)外大多采用的是齒輪傳動及其變形，同時擺線針輪減速器等相繼研制成功并推廣使用。為克服上述減速傳動的缺點并保留其優(yōu)點，實現(xiàn)機械傳動裝置的高性能、低成本和小型輕量化，從傳動原理上創(chuàng)新了一種新型的連桿凸輪減速器，該減速器與近年來成功研制的雙曲柄環(huán)板針擺行星減速器類似，不僅保留了環(huán)板式傳動可省去輸出機構(gòu)而輸出軸剛性好；轉(zhuǎn)臂軸承由行星輪內(nèi)移至行星輪外，尺寸不再受限制，從而傳遞的轉(zhuǎn)矩可以較現(xiàn)有的擺線針輪減速器更大等優(yōu)點，而且又保留了原擺線針輪行星減速器同時嚙合齒數(shù)多，總法向力與總圓周力間夾角小、擺線輪與針輪齒均為硬齒面等本質(zhì)上的優(yōu)點，克服了現(xiàn)有以漸開線為齒形的諸種環(huán)板式減速器難以避免的缺點。要真正做到這一點，單憑二維設(shè)計是不夠的，雖傳統(tǒng)制圖方法是通過二維視圖描述三維實體，但它做不到進一步的結(jié)構(gòu)、運動機構(gòu)分析和數(shù)控加工，不能真正做到生產(chǎn)的自動化，甚至二維視圖描