導(dǎo)桿減速裝置設(shè)計【說明書+CAD+PROE+仿真】

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述摘要 機(jī)構(gòu)學(xué)是一門實(shí)用性很強(qiáng)的應(yīng)用科學(xué)，它包括平面機(jī)構(gòu)學(xué)和空間機(jī)構(gòu)學(xué)。其中平面連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計靈活，在工程實(shí)際中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。為了滿足運(yùn)動、受力及結(jié)構(gòu)設(shè)計上的需要，通過改變其各組成構(gòu)件的形狀及尺寸參數(shù)，改變某些運(yùn)動副的形式或者選擇不同的構(gòu)件作為原動件和機(jī)架，可演變成導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。其中導(dǎo)桿減速裝置就是運(yùn)用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的原理而制作成的一種減速裝置。關(guān)鍵詞 機(jī)構(gòu)學(xué) 平面連桿機(jī)構(gòu) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 導(dǎo)桿減速裝置1. 機(jī)構(gòu)學(xué)機(jī)構(gòu)的設(shè)計通常是機(jī)器設(shè)計的核心和首要環(huán)節(jié)。按照應(yīng)用力學(xué)的觀點(diǎn)，機(jī)構(gòu)學(xué)可以分為兩個分支：機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)和機(jī)構(gòu)動力學(xué)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)只研究機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的相對運(yùn)動關(guān)系，包括位移、軌跡、速度、加速度等。機(jī)構(gòu)動力學(xué)研究運(yùn)動過程中機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的受力及力與運(yùn)動的關(guān)系。除了機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)兩大分支外，還有一個領(lǐng)域，稱為機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)理論，它的研究對象是機(jī)構(gòu)的自由度、結(jié)構(gòu)類型、每種機(jī)構(gòu)的種數(shù)1。機(jī)構(gòu)學(xué)研究的問題：第一類是機(jī)構(gòu)分析，對已有機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)或動力學(xué)的分析計算;第二類是機(jī)構(gòu)綜合，根據(jù)給定的運(yùn)動學(xué)或動力學(xué)要求，設(shè)計機(jī)構(gòu)簡圖。機(jī)構(gòu)分為開式機(jī)構(gòu)與閉式機(jī)構(gòu)。開鏈機(jī)構(gòu)：如串聯(lián)式機(jī)械手。閉鏈機(jī)構(gòu)：主要有三種，齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)與連桿機(jī)構(gòu)。由于連桿機(jī)構(gòu)采用低副連接，因而結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)實(shí)耐用，不易磨損，適于高速重載。連桿機(jī)構(gòu)種類繁多，變化多端，能滿足各種運(yùn)動要求；連桿機(jī)構(gòu)還有其他機(jī)構(gòu)的理論結(jié)構(gòu)原型，是機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)理論主要研究對象。同時機(jī)器人、機(jī)械手等開式機(jī)構(gòu)也是低副機(jī)構(gòu)，與連桿機(jī)構(gòu)息息相關(guān)，更推動了連桿機(jī)構(gòu)的發(fā)展2。機(jī)構(gòu)學(xué)是一門實(shí)用性很強(qiáng)的應(yīng)用科學(xué)，大至各種機(jī)器設(shè)備，小至人們生活中的各種器具、電器、日常生活用品以及各種玩具，都可以發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)學(xué)原理。一個機(jī)構(gòu)學(xué)問題的解決，有時可以產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益3。機(jī)構(gòu)綜合必須解決兩個基本問題：第一個是機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)綜合；第二個是機(jī)構(gòu)尺度綜合。結(jié)構(gòu)綜合可分為型綜合與數(shù)綜合。型綜合：為了產(chǎn)生某種運(yùn)動，應(yīng)選用什么類型的機(jī)構(gòu)，該類機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)有多少構(gòu)件及哪些類型的運(yùn)動副組成，因此稱為機(jī)構(gòu)的類型設(shè)計。數(shù)綜合：是一種機(jī)構(gòu)枚舉學(xué)。它研究由一定數(shù)量的構(gòu)件和一定類型的運(yùn)動副能組成一定自由度的運(yùn)動鏈的種數(shù)。目前，機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計主要還依靠設(shè)計人員的知識和經(jīng)驗(yàn)，但現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了人工智能的專家系統(tǒng)軟件4。尺寸綜合是按照給定的運(yùn)動要求及動力要求，按照已選定的機(jī)構(gòu)類型決定機(jī)構(gòu)簡圖的尺寸，它分為運(yùn)動綜合與動力綜合。傳統(tǒng)的連桿機(jī)構(gòu)綜合即指尺度綜合，它可歸納為三類問題：剛體引導(dǎo)、函數(shù)發(fā)生和軌跡發(fā)生5。剛體導(dǎo)引問題：是規(guī)定連桿必須經(jīng)過的幾個位置來尋求機(jī)構(gòu)桿件的尺寸。函數(shù)發(fā)生問題：是要求機(jī)構(gòu)的輸出變量與輸入變量呈規(guī)定的函數(shù)關(guān)系。它們可以產(chǎn)生正弦、余弦、積分等關(guān)系。軌跡發(fā)生問題：就是要求連桿上的點(diǎn)產(chǎn)生預(yù)期的軌跡。譬如要求一個循環(huán)中的某一段軌跡是圓、橢圓、直線等。若考慮構(gòu)件的彈性變形及運(yùn)動副間隙的動力影響，則綜合起來更復(fù)雜一些。2.平面連桿機(jī)構(gòu)平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干構(gòu)件用低副（轉(zhuǎn)動副和移動副）聯(lián)接組成的平面機(jī)構(gòu)，所以又稱為低副機(jī)構(gòu)6。它由固定不動的機(jī)架、主動連架桿、從動連架桿和連桿組成。通常，主動連架桿作連續(xù)的勻速運(yùn)動或擺動，從動架桿作連續(xù)的或間歇的變速轉(zhuǎn)動、變速擺動或變速直線運(yùn)動7。平面連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計靈活，在工程實(shí)際中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。為了滿足運(yùn)動、受力及結(jié)構(gòu)設(shè)計上的需要，通過改變其各組成構(gòu)件的形狀及尺寸參數(shù)，改變某些運(yùn)動副的形式或者選擇不同的構(gòu)件作為原動件和機(jī)架，可將連桿機(jī)構(gòu)的基本形式演化成多種形式，如曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等8。各種機(jī)構(gòu)形式的動力學(xué)分析方法相類似，但每一種形式的應(yīng)用場合不盡相同，構(gòu)件動力學(xué)特性有各自特點(diǎn)。3.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)是由平面連桿機(jī)構(gòu)演化而來的，根據(jù)類型分為: 移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。其中移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳動特點(diǎn)是當(dāng)曲柄勻速轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)桿做變速運(yùn)動。例如插床插刀的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，就是利用此原理，使插刀在切削行程運(yùn)動慢，在空回轉(zhuǎn)行程運(yùn)動快，以縮短非工作時間，提高生產(chǎn)效率。而擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳動特點(diǎn)是當(dāng)曲柄勻速轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)桿做變速擺動。例如在牛頭刨床運(yùn)動機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用，其作用與轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在插床插刀運(yùn)動機(jī)構(gòu)中的作用相同，但它使刀具作擺動運(yùn)動9。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)廣泛用于各種機(jī)械和儀表中，其主要優(yōu)點(diǎn)有10：1） 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動副都是低副，組成運(yùn)動副的兩構(gòu)件之間為面接觸，因而承受的壓強(qiáng)小、便于潤滑、磨損較輕，可以承受較大的載荷；2） 導(dǎo)桿構(gòu)件形狀簡單，加工方便，構(gòu)件之間的接觸是由構(gòu)件本身的幾何約束來保持的，所以構(gòu)件工作可靠；3） 在原動件等速連續(xù)運(yùn)動的條件下，當(dāng)各構(gòu)件的相對長度不同時，可使從動件實(shí)現(xiàn)多種形式的運(yùn)動，滿足不同的運(yùn)動規(guī)律的要求；4） 利用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可滿足不同的運(yùn)動軌跡的要求。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)也存在如下的缺點(diǎn)11：1） 根據(jù)從動件所需要的運(yùn)動規(guī)律或軌跡來設(shè)計導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，而且精度不高；2） 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動是產(chǎn)生的慣性力難以平衡，所以不適用于高速場合。4.導(dǎo)桿減速裝置減速裝置是原動機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿足各種工作機(jī)械的需要12。按傳動和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來劃分減速裝置，分為：齒輪減速裝置、蝸桿減速裝置、蝸桿齒輪減速裝置及齒輪-蝸桿減速裝置、行星齒輪減速裝置、擺線針輪減速裝置、諧波齒輪減速裝置，這些都是我們常見的齒輪減速裝置13。但是我們可以把導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的特性和減速裝置的特性加以結(jié)合創(chuàng)新，就能設(shè)計出新一種減速裝置 導(dǎo)桿減速裝置。導(dǎo)桿減速裝置不同于普通的齒輪減速裝置，它結(jié)合導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)思巧妙，在許多運(yùn)用場合具有特殊的優(yōu)越性14。例如印刷機(jī)的推板機(jī)構(gòu)、柴油機(jī)配氣機(jī)構(gòu)中的控速橫臂導(dǎo)桿裝置、導(dǎo)彈發(fā)射器中的移動導(dǎo)桿裝置等，都利用導(dǎo)桿裝置來降低速度，以滿足工作機(jī)械的需要15。本課題要求分析研究導(dǎo)桿減速裝置的運(yùn)動原理，并進(jìn)行對該裝置的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計。 這些正是本課題所要研究的內(nèi)容。參 考 文 獻(xiàn)1 熊濱生.現(xiàn)代連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20062 華大年，華志宏. 連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)新M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20083 宋志軍 .機(jī)構(gòu)與零件M. 山東：山東科學(xué)技術(shù)出版社，20074李立斌.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計基礎(chǔ)M.北京:國防科技大學(xué)出版社,20025符煒.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計構(gòu)思方法M.長沙:湖南科學(xué)出版社,20066洪允楣.機(jī)構(gòu)設(shè)計的組合與變異方法M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19827 陳立德.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出版社，20008 孫桓，陳作模、葛文杰.機(jī)械原理M. 北京：高等教育出版社，19999 王世輝.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)M. 重慶：重慶大學(xué)出版社，200510安子軍.機(jī)械原理M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,199811劉遠(yuǎn)行.空間連桿機(jī)構(gòu)的分析與綜合M.北京:高等教育出版社,198612余長庚,盧玉明.機(jī)械原理與機(jī)械零件M.北京:人民教育出版社,199213榮涵銳，榮毅虹.機(jī)械設(shè)計CAD基礎(chǔ)M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，199814張文貴.機(jī)械設(shè)計現(xiàn)代方法M. 武昌：華中工學(xué)院出版社，198715張春林等.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：要求：（1）分析導(dǎo)桿減速裝置的工作原理。（2）導(dǎo)桿減速裝置的運(yùn)動分析。（3）導(dǎo)桿減速裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。（4）建立導(dǎo)桿減速裝置的三維模型，并進(jìn)行運(yùn)動仿真。技術(shù)指標(biāo)： （1）傳遞功率5千瓦。（2）最大輸入轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分其研究途徑：（1）首先分析導(dǎo)桿減速裝置的工作原理、運(yùn)動規(guī)律。（2）然后根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。（3）最后建立導(dǎo)桿減速裝置的三維模型，并進(jìn)行運(yùn)動仿真。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告指導(dǎo)教師意見：1對“文獻(xiàn)綜述”的評語： 通過“文獻(xiàn)綜述”，說明該生查閱了有關(guān)文獻(xiàn)，對課題的任務(wù)、內(nèi)容和背景有了進(jìn)一步的了解，為課題的展開做好了準(zhǔn)備。文獻(xiàn)閱讀量較充足，“文獻(xiàn)綜述”符合要求。2對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：課題涉及導(dǎo)桿減速裝置的運(yùn)動分析和運(yùn)動參數(shù)設(shè)計計算，導(dǎo)桿減速裝置的強(qiáng)度計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及導(dǎo)桿減速裝置的三維建模和運(yùn)動仿真。對學(xué)生從機(jī)械裝置的原理設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、三維建模到運(yùn)動仿真有了較全面的訓(xùn)練。課題工作量及難度適中，適合學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計。學(xué)生可以完成任務(wù)書所規(guī)定的設(shè)計任務(wù)。 指導(dǎo)教師： 張慶 2010 年 1 月 17 日所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日