减速器的设计与仿真.doc

设计题目:减速器的设计与仿真
设计内容和要求:
   1、拟定分析传动装置的传动方案。
   2、电动机的选择。
   3、传动装置的运动参数的动力参数的计算。
   4、传动件及轴的设计计算。
   5、轴承、键的选择及校核，减速器的润滑和密封的选择。
   6、减速器的结构及附件设计。
   7、绘制装配图和零件图。
   8、培养撰写论文的能力。
1. 减速器的概念及一些减速器介绍

1．1 减速器的概念
减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮转动、蜗杆转动、齿轮－蜗杆转动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速器转动装置。在少数场合也用作增速的传动装置，这时就称为减速器。
    常用的齿轮及蜗杆减速器按其传动及结构特点，大致可分为三类：
   （1）齿轮减速器，主要有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆柱齿轮减速器三种。
   （2）蜗杆减速器，主要有圆柱蜗杆减速器、圆弧齿蜗杆减速器、锥蜗杆减速器和蜗杆－齿轮减速器。
   （3）行星减速器，主要有渐开线行星减速器、摆线针轮减速器和谐波减速器等。
1．2 常用减速器的主要类型、特点和应用
    齿轮减速器按减速齿轮的级数可分为单级、二级、三级和多级减速器几种；按轴在空间的互相装配方式可分为立式和卧式减速器；可分为展开式、同轴式和分流式减速器等。
    单级圆柱减速器的最大传动比一般为ｉmax=8～10，作此限制主要为外轮廓尺寸过大。若要求ｉ>10时，就要采用二级圆柱齿轮减速器。
 二级圆柱齿轮减速器应用于i =8～50级高，低速级的中心距和α∑＝250～
    400mm的情况下。二级圆柱齿轮减速器，它结构简单，可根据需要选择输入轴端和输出端的位置。分流式圆柱齿轮减速器的轴可向任意一边伸出，便于传动装置的总体配置，分流级的齿轮均做成斜齿，一边左旋，另一边右旋以抵消轴向力。同轴式二级圆柱减速器，它的径向尺寸紧凑，轴向尺寸较大，常用于要求输入轴端和输出轴端在同一轴线上的情况。
    三级圆柱减速器，用于要求传动比较大的场合。单级圆柱减速器和二级圆锥减速器，用于需要输入轴成90o配置的传动中。因大尺寸的圆锥齿轮较难精确制造，所以圆锥—圆柱齿轮减速器的高速级总是采用圆锥齿轮传动以减小其尺寸，提高制造精度。
齿轮减速器的特点是效率高、寿命长、维护简便、因而应用极为广泛。
1．3 减速器的结构
    单级直齿轮减速器的结构，它主要由齿轮（或蜗杆）、轴、轴承、箱体等组成。箱体必须有足够的刚度，为保证箱体的刚度及散热，常在箱体外壁上制有加强肋。为方便减速器的制造、装配及使用，还在减速器上设置一系列附件，如检察孔、透气孔、油标尺或油面指示器、吊钩及起盖螺钉等。

2. 虚拟技术的简介 虚拟技术的简介

2．1 虚拟技术的简介
    虚拟技术（Virtual Reality，以下略VR），就是由计算机直接把视觉、听觉、触觉等多种合成信息提示给人的感觉器官，在人的周围生成一个虚拟环境，从而把人、现实世界以及虚拟环境结合起来，融为一体，实现信息的交流和反馈。人可以在虚拟环境中以最自然的形态实时地进行操作和行动，犹如在自身所处现实环境中同样的感受。
随着科学的发展与信息技术的应用，虚拟设计技术已经开始使用于企业的生产与制造之中，使虚拟设计技术得到有效地提升，加强了设计人员对虚拟设计技术的应用，特别是在企业进行新产品开发的设计与制造阶段更受重视。本文在论述虚拟设计在新产品开发中的特征同时，着重论述虚拟设计在新产品开发中的应用，分析设计人员在新产品开发过程中，如何应用虚拟设计技术进行产品的设计、评价，探索虚拟设计技术在新产品开发中的应用前景，使虚拟设计技术更好地为新产品的开发服务。
    VR技术是充分发挥创造力的科学，为人类的智能扩展提供了强有力的手段，对生产方式和社会生活将产生巨大的影响。
   虚拟制造是VR技术在制造领域的重要应用，是一种超越时空观念的新的制造哲理和模式。 
    1、制造技术的发展与虚拟制造的出现 
    虚拟制造是随着信息技术的高速发展和对价值观多样化的适应而产生的，是现代制造技术的延伸和发展。
    (1) 制造技术的发展
    机械化和机械自动化是原始操作向现代制造技术转变的重要标志；数控机床和机器人以其柔性给制造技术带来了质的变革；FMS、CIMS把制造技术推进到了系统控制和集成化阶段，实现了传统制造技术向现代制造技术的飞跃；近年来，又相继出现了并行工程、精益生产及敏捷制造。可以期待，充实了这些新概念的新一代CIMS将把制造技术推向一个更高的智能化阶段。
    (2) 虚拟制造的产生及含义
    纵观制造技术的变化和发展，不难理解人和自然环境相互关系的变迁。长期以来，人类利用工具、机械制造产品，在这种人和自然界直接对应的关系中，制造技术的发展受到了很大制约。近年来，功能强大的计算机系统作为中间媒体存在于人和自然环境之间，开始实现人―自然环境―计算机三者在现实空间内的相互调和，虚拟制造正是这种调和关系的产物。
    虚拟制造是在虚拟空间内模拟把生产要素转变为虚拟产品的制造机能的全部行为。或者说虚拟制造是为人们提供一个从产品概念的形成、设计到制造全过程的三维可视化及交互的临境环境，通过计算机模拟实验来模拟和评估
    2、虚拟装配研究
    自动装配是全面实现制造自动化的“瓶颈”。究其原因，一是自动装配作业具有很强的智能性和高度的复杂性；二是以往的装配自动化研究被局限在“设计－制造（装配）－评价”和“实物验证”的封闭时空模式中。VR技术将为解决装配自动化技术难题开辟一条崭新的途径。
    3、虚拟装配中需要解决的关键问题
    查孔、透气孔、油标尺或油面指示器、吊钩及起盖螺钉等。
    在实际环境下,对自动装配的研究主要集中在机器人力控制和装配规划两个方面,而虚拟装配,由于时空观念的超越,会出现一些新的特点,要解决的技术问题,主要有如下几点。
   （1） 虚拟装配环境的构筑
    主要研究虚拟环境的描述与管理,动作检测子系统和感觉信息合成子系统的因果关系处理,虚拟世界的事件控制,感觉信息的综合以及输入、输出驱动规则等。
   （2） 装配过程的力作用机理分析
    装配过程实质上是用力学方法不断地变化、调整由于多个物体的接触而引起的约束关系的过程。由于这一过程呈现出很强的非线性和瞬态性,因此分析难度很大。在虚拟环境中,可以仿照GROPE虚拟系统研究分子结构的方法,把微观接触状态展现到宏观世界,把瞬态接触延续为虚拟空间中的“慢动作”,在赋予装配零件机械、物理特性的条件下进行装配
过程力作用机理分析。为了直观形象,可以对分析数据进行可视化处理。
   （3） 自动装配规划的生成
    装配规划就是以某种评价标准,按照一定的算法,寻求一条最优的零件装配顺序序列,实际上是最优化问题。在虚拟环境下,应该重点解决:如何更形象地表现装配规划过程中信息流的动态流动和可视化;如何在搜索过程中加入启发性知识和进行人的智能参与。根据作者对装配规划的研究,认为Petri网方法是在虚拟环境下进行自动装配规划很有前途的一种方法。
   （4） 虚拟环境中人的自身投射性
    自动装配进展迟缓,一是采用了昂贵、费时的“叠代装配”方法,二是装配作业的智能性高。在虚拟环境中,人的智能扩展是解决这两个问题的有效途径。为此,需要研究人的动作检测及其信号处理,人手模型在虚拟环境中的映射,人和虚拟环境在装配作业时的交互等
　  4、我国制造业的现状
   （1） 局部水平落后，总体有势力。我国虽然是一个大国，但技术设备水平、设备规模、技术人员数量等各方面与发达国家相比还有较大差距。但从全局来看，我们既有充足的设备，也有相当可观的人才资源。各部门、各单位都拥有或引进过一些先进的生产设备，也各自在某一领域具有一定的优势。
   （2） 集团优势差，设备闲置严重。虽然全局具有设备和人才优势，但这些优势重复分散，集中度低，形不成集团优势，形不成国内、国际有较强竞争力的一流集团化工业企业。以机床工具行业为例，连续3年出现负增长。我国机床工具行业有较大的市场需求，居全世界需求的第2、3位。但由于自身的原因，质量不过硬，产品不畅销，几年间国内市场自给率由90%以上下降到40%左右。据统计，在现有4万亿元的国有固定资产存量中，闲置和利用率不高的占1/4左右，也就是说，有1万亿元的国有固定资产长期处于“休养”状态。
   （3）计算机应用水平较低。一些企业也有先进的软件和高档的计算机设备，但利用率很低。就CAD在我国机械行业的应用来说，前后已有20年的历史，取得了一系列的成果和经验。但是，如何真正普及应用，仍是一个亟待解决的问题。
2．2 虚拟设计在机械设计中的应用
    1、虚拟产品设计
    近几年来，CAD技术为企业在新产品开发过程中提供了有力的支持，但目前在虚拟产品设计中多使用软件组合来完成产品设计过程。例如复杂曲面的产品造型，多采用Rhino和Pro/Engineer等软件的组合使用来完成虚拟产品设计模型，其实质并没有把设计人员从二维鼠标与键盘上解放出来，设计人员也并没有真正参与到虚拟产品设计中来，在某种角度上限制了设计人员的积极性与创造性的发挥。
    随着虚拟现实（Virtual Reality）技术与多媒体技术的发展，虚拟现实技术与多媒体技术有机结合在新产品开发过程中的使用，以及科技人员在不断提高的计算机操作的人机界面综合技术，改善了虚拟产品设计中人与计算机的交互方式。目前，所采用的将虚拟现实技术引入CAD环境，这将便于模拟新产品开发中产品的某些性能，又便于设计人员对产品的修改。技术条件好的公司，在进行虚拟产品设计时，设计人员可以先利用现有的CAD系统建模，再转换到VR环境中，让设计人员或准客户来感知产品。设计人员也可以利用VR-CAD系统，直接在虚拟环境中进行设计与修改。例如在对汽车的设计时，设计人员在具有全交互性的设计环境中，利用头盔显示器、具有触觉反馈功能的数据手套、操纵杆、三维位置跟踪器等装置，将视觉、听觉、触觉与虚拟概念产品模型相连，不仅可以进行虚拟的合作，产生一种身临其境的感觉，而且还可以实时地对整个虚拟产品（Virtual Product）设计过程进行检查、评估，实地解决设计中的决策问题，使设计思想得到综合。在交互性的虚拟环境快速成型设备上，设计人员对虚拟产品设计模型的直接设计，提高了设计人员积极性与创造性的发挥。
    有的企业在新产品开发设计时，还建立了物理试验模型PMU（Physical Mock-up），如油泥模型（Clay Modeling）等已逐步被计算机和仿真代替，在此基础上进行产品设计建模和仿真设计，以达到改进产品方案设计的目的。虚拟产品也就是最初的数字试验模型DMU（Digital Mock-up），虚拟产品设计初级阶段的虚拟油泥建模（Virtual Clay Modeling），可以适应创造性设计过程所提出的直观要求，设计人员可以在虚拟环境空间中，利用轨迹跟踪系统可以削掉和涂抹虚拟的油泥材料。所设计的产品可得到精确的描述，物理模型能通过快速原型方法被迅速的制作出来。
    2、虚拟装配设计（Virtual Assembly Design）
    虚拟装配设计（Virtual Assembly Design）是虚拟设计在新产品开发方面具有较大影响力的一个领域。虚拟装配（Virtual Assembly）采用计算机仿真与虚拟现实技术，通过仿真模型在计算机上进行仿真装配，实现产品的工艺规划、加工制造、装配和调试，它是实际装配的过程在计算机上的本质体现。目前，就其技术而言，已经成熟，虽尚没有商用虚拟装配系统，也尚未充分地应用于新产品开发的分析和评价，但这项技术在新产品开发中已得到肯定，并具有很重要的意义。
    过去传统的产品开发，常需要花费大量的时间、人力、物力来制作实物模型进行各种装配实验研究，力求在产品的可行性、实用性和产品性能等方面进行各种测试分析。现代设计要求设计人员在虚拟产品开发早期就应考虑装配问题，在进行虚拟装配的同时创建产品、分析装配精度，及时优化设计方案。
    虚拟装配的第一步是在CAD系统创建虚拟产品模型，然后进入并利用虚拟装配设计环境（Virtual Assembly Design Environment）系统，产品开发人员在VADE系统中开展工作，借助虚拟装配设计环境系统，设计人员可以在虚拟环境中使用各种装配工具对设计的机构进行装配检验，帮助设计人员及时发现设计中的装配缺陷，全面掌握在虚拟制造中的装配过程，尽可能早地发现在新产品开发过程中的设计、生产和装配工艺等问题。利用这个虚拟环境，评价产品的公差、选择零部件的装配顺序、确定装拆工艺，可将结果进行可视化处理。
    实验表明，虚拟装配设计的完善将有效缩短新产品开发的周期，减轻设计返工的负担，加快了引入高级设计方法和技术的速度，提高新产品开发的质量与可靠性，同时也降低新产品开发的成本。
    3、虚拟人机工程学设计
    虚拟人机工程学设计是借助虚拟样机（Virtual prototype）系统，也有人称其为虚拟人机工程学环境，将它引入虚拟人机工程学评价系统，设计人员可以精确研究产品的人机工程学参数，并且在必要时可以修改虚拟部件的位置，重新设计整个产品的构造。另外，它还允许不同技术背景的人直接与设计的产品进行交互及评价产品的性能，有助于满足不同用户的特殊要求。
英国航空实验室研究人员研制了一个虚拟人机工程学评价系统。通过这个系统设计人员可以精确研究轿车内部的人机工程学参数，适时修改轿车虚拟部件的位置，对整个轿车的内部构造重新设计。这项技术为新产品开发在产品的人机工程学研究方面提供了新的方法，可以不断地利用该系统来验证假设，既减少开发费用，又缩短了制造模型的时间，同时又可以满足产品多样化的要求。
    4、虚拟设计在新产品开发中应用前景
    随着多媒体技术软硬件飞速发展，特别是虚拟现实技术与多媒体技术有机结合，加快了设计人员从键盘和鼠标上解脱下来的速度，使虚拟设计技术在新产品开发应用方面也得到提升。虽然目前仅是起步阶段，在通过多种传感器与多维的信息环境进行自然的交互方面，及实现全方位的认识方面还有待于进一步提高，但在新产品开发设计应用方面具有很大的潜力，而且应用前景广阔。应该深入开发研究，使虚拟设计技术更好地帮助设计人员在新产品开发中提升设计创新思维能力与产品设计水平。
    5、虚拟设计在新产品开发中应用使科学与艺术更好地得到融合
    虚拟设计技术与新产品的开发都是建立在科学技术进步的基础之上，都需要科学技术的支持。新产品开发以科学技术理论为基础，然而在新产品开发中的虚拟产品设计等问题上，虚拟现实技术又为设计人员提供了有艺术创造性思维的空间，扩展了设计人员的艺术设计思维，使设计人员能够从理论认识到感性认识对产品进行设计、分析和评价。使设计人员在精神世界的存在中获得心灵自由，让设计更趋人性化、艺术化。虚拟设计在新产品开发中的应用，使科学的思维方式和艺术的思维方式悄悄地相互侵入和占有着。科学的发明和创造溶入了艺术的想象和品格，艺术的创造和对产品形态美的探索又渗入科学的理论和品质，虚拟设计在新产品开发中的应用是科学与艺术的融合。

3. 减速器的设计计算

CAD的实现过程可简单的用图表明。即，将产品的有关大量资料以信息的形式存入建立的数据库中，在产品的设计过程中的数据资料随时可从数据库中检索和调用，通过图形显示的交互作用设计方法，对设计的模型反复进行综合分析、计算、修改和审定，直到我们找出满意的设计方案，最后由计算机控制自动绘图机出全部图样，打印机打印有关文挡，这就是简单的cad的实现过程。
3．1 减速器设计的框架图

图3.1减速器设计的框架图

    1、结构布局设计
    减速器的结构布局设计，是指在减速器箱体空间内如何合理地布置输入轴、输出轴和传动轴、齿轮、轴承等元件空间位置。布局设计也是进行传动元件校核设计和结构设计的前提。
    布局设计是一个比较复杂的设计问题，采用SolidWorks软件，用人机会话、分布设计的方法，即由设计者给出一个初始方案，通过交互型图形显示对初始方案进行实时分析，经过修改，逐步逼近优化方案。从输入轴开始依此到传动轴，由设计者确定每根轴的初步位置，由计算机对它进行逻辑分析判断，检查有无几何干涉，进行必要的修正，并在计算机屏幕上显示其图形位置，这样依次逐步完成减速器的结构布局设计，此图采用SolidWorks 软件，交互式绘图完成。当减速器中传动元件的位置确定后，便可对主要零件——轴、齿轮、轴承等进行设计。
    2、设计过程的优化
    设计是具有高级思维的人类的特有本能。从广义说，设计就是把人类的梦想变为现实。随着科技发展和人的需求不断由低级向高级过渡，促使设计不断深化，设计的内涵和外延也正在扩展。
    传统设计是以经验、试凑、静态、定性为思变为产品常常要经儿轮研制，待产品定性后可能又落后于时代要求。如何在设计过程中运用新的原理和方法能较真实地反映产品实际行为和各种破坏形式的预测，从粗略经验估算到详细分析，使产品质量可靠、外形美观、产品设计又快又好，是计算机辅助工程分析及现代设计方法要解决的问题。概括地说，要从经验、试凑、静态、定性向分析、优化、动态、定量设计发展，由人工设计向设计过程计算机化或自动化方向发展。
    3、优化设计方法
   （1）优化设计的基本概念
    最优化方法概述人们在进行各种设计工作时，总是力求从所有可能的方案中选择一个最好的方案，这就是最优化设计的基本思想。
    应该认识到，自古以来的多数工程设计，都是经过了某种程度的优化过程，因为一般情况下，人们总是考虑几种设计方案，进行比较选择最为满意的方案，这就是优化的过程。 随着科学技术的发展，工程设计的优劣对工程质量的好坏越来越起着决定性的影响，而且产品的迅速更新换代，也要求优化设计的过程大大缩短。因此，用科学的方法，即最优化方法进行优化设计的问题，引起了人们的广泛注意。最优化方法包括解析方法和数值方法两个方面。利用微分学和变分学的解析方法，己经有几百年的历史，这种经典的优化方法，只能解决小型和简单的问题，对于大多数工程实际问题是无能为力的。数值方法是利用已知的信息，通过迭代过程来逼近最优化问题的解。计算机及计算机技术的出现和迅猛发展，为数值优化方法的发展提供了有效的手段。
    工程优化设计，包括两个方面的内容:一是将工程实际问题抽象成为最优化的数学模型;二是应用最优化数值方法求解这个数学模型。工程优化设计的数学模型是设计问题的数学表现形式，反映了问题中各主要因素内在联系的一种数学关系。因此，从工程实际问题中抽象出正确的数学模型，是工程设计人员进行优化设计的关键，而求解这个数学模型的最优化方法，属于计算数学和应用数学的范畴。最优化计算方法工作者们己经提供了较成熟的各种算法和通用的计算机程序。对于这一部分工作，工程设计者需要掌握的是:懂得这些算法的基本原理，能够选择合适的优化算法，以及熟悉使用通用优化设计程序，研制专用优化设计程序。
   （2）机械优化设计的数学模型
    ①设计变量 在设计中进行选择并最终确定的各项独立参数称为设计变量。在机械设计申，常用的设计变量有总体布局尺寸、零件外形尺寸及材料的力学、物理特性等。设计变量的个数称为优化设计的维数。维数越高，则设计的自由度越大，越容易得到比较理想的结果。但同时使问题复杂化，给优化设计带来更大的困难。因此在一般的情况下，应尽量减少设计变量数目。
    设有n个设计变量，则称为n维设计问题，构成了一个数组，用矩阵表示为

    ②约束条件在许多实际问题中，设计变量的取值范围是有限制的，例如必须符合标准化要求或空间大小限制等条件。在优化设计中，对设计变量的限制称为设计约束。约束条件可以用数学上的等式或不等式来表示。其形式为
                   hv（X）=0 （v=1，2…p）
                         gu=（X） 0
式中 X——设计变量;
     P——户等式约束数。
    ③目标函数优化设计是在多种因素下寻求使设计者最满意的一组设计参数。根据特定问题的目标，这些设计变量的关系可通过数学函数来表示，这就是优化设计的目标函数。在一般情况下，优化设计是求目标函数的最小值。当然也可能遇到求目标函数最大值的情况，此时仍可以把该问题转换成求负的最小值问题，这样就把优化问题一律描述成求目标函数的最小值问题。其一般形式为
Min f(x)= f (XI，X2，……，Xn)
    ④优化设计的数学模型  在经过上述的选取设计变量、列出目标函数、给定约束条件后，便可构造优化设计的数学模型。如下所述
Min f（X）=f (XI，X2，……，Xn)
hv（X）=0 （v=1，2，……，p）
g（X）≤0 (u=1，2，……，m)
式中 m——不等式约束数。
    建立数学模型是优化设计中非常重要的一步。数学模型的好坏直接影响设计质量。
   （3）常用的优化方法
    优化问题的求解方法分为两大类，即解析法和数值迭代法。
解析法是利用数学分析的方法，直接求目标函数的极值点。然而当目标函数比较复杂时或目标函数为非凸性函数时，应用解析法就很困难，必须采用迭代法。
    迭代法是一种数值近似解法，由于它比解析法更适应于计算机的工作特点，因此是求解优化问题的最基本方法。
    迭代过程是一个逐步搜索寻优的过程。搜索的关键是确定方向和步长。根据确定方向和步长方法的不同，就形成了不同的优化方法。
    ①搜索方法机械设计的优化问题大都为多维的，由于多维问题可化为一维问题来处理，所以一维搜索方法是优化方法中最基本的方法。其思路是首先确定搜索区间，要求该区间必须包含极小值的单峰区间，其次则是在此单峰区间内寻找函数极小点。
    ②单纯形法该方法属于无约束多维问题的一种优化解法。其思路是:不直接去搜索方向，而是根据设计变量的维数n，选择n+l个点作为顶点，构成一个多面体，称为单纯形。算出各顶点的目标函数作比较，找出其中的最好点和最坏点，并通过某种方法再产生一个较好的新点代替最坏点，构成一个新的单纯形。重复上述过程，逐步逼近最优点。
    ③惩罚函数法 
    该方法是一种约束优化问题的间接解法。其基本思路是把约束问题通过一定形式变换，转换成无约束优化问题，然后求其最优解。
    惩罚函数法对求解非线性约束的最优化问题具有明显的优点，在优化设计中得到广泛应用。
    目前的CAD系统大都配置了各种优化方法的软件，同学们可根据设计要求选择合适的优化设计方法。
3．2 减速器结构的优化设计
    在设计此齿轮减速器的结构时，希望减速器在传动一定功率，转速和满足寿命要求下使两极齿轮具有最小的体积，以期减小减速器的整体体积和重量，使其结构紧凑。
  （1）已知条件如下:
  已知的工作要求参数
输送带拉力                 F = 150（N）
输送带速度                 V = 3.18（m/s）
滚筒直径                   D = 400（mm）
每日工作时数               T = 16（h）
工作年限                   Y = 10
 （2）电动机的选择

设计计算项目　　　　　　　　　 计算依据　　　　　　计算结果
工作机构输出功率Pw            Pw = FV/1000         Pw  = 0.477kW
三角带传动效率η1             机械设计指导书　       η1  = 0.96
齿轮传动的轴承效率η2              ……             η2 = 0.99
斜齿轮传动效率η3　　　　　　　 　　　　　　　　　　  η3  = 0.97
联轴器效率η4　　　　　         　　　　　　　　 　　    η4  = 0.97
滚筒轴的轴承效率η5　　　　　　 　　　　　　　　　    η5  =  0.98
滚筒的效率η6                      ……      　　   η6 = 0.96
总传动效率η0　　　η0 =　η1•η•η3•η4•η5•η6　　　       η 0 = 0.83
滚筒轴的工作转速ｎw  ｎw= 60 *1000V/πD           ｎw= 151.7r/min
理论三角带传动比i´1机械设计指导书 i´1= 24           　          
理论齿轮传动比 i´2                    ……        i´2= 2～7
理论总传动比i´　　 i´= i´1* i´2　   i´= 4～28
工作机所需电动机输出功率Pd        Pd = Pw /η0      Pd   = 0.575 kW
电动机的合理转速范围ｎ´d  ｎ´d= i´*ｎw    
               ｎ´d= 267 ～1872  
    ① 类型和结构型式的选择
    按以上的工作要求和条件，选用Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机。
    ② 确定电动机的功率
    按照选择电动机功率的原则－电动机的额定功率等于或稍大于工作要求的功率，即　Ped　≥　K Pd
    ③ 确定电动机的转速
    满足电动机的合理转速范围　　ｎ´d= 267 ～1872
    按照以上要求选择的电动机型号是Y90S-6（查自《机械设计指导书》附录
    以下是Y90S-6电动机的各项参数和传动比的计算值
   （3）计算传动装置各轴的运动动力参数
各轴转速
输入轴　　　　　     ｎ１=ｎm／i1= 303.3 r/min
输出轴        　     ｎ2　=ｎ1／i2= 151.7 r/min
①    各轴的输入功率
输入轴　　　　　     P1 =　Pd•η1 = 0.552 kW
输出轴　　　　　     P2 =　P1•η2 •η3  = 0.53 kW
②    各轴的输入转矩  
电动机轴的输出转矩   Td = 9550 Pd／ｎm= 6.03 N•m
输入轴               T1 = Td •i1•η1  = 17.37 N•m
输出轴               T2 = T1 •i2• η2• η3  = 33.36 N•m 

3．3 零件的设计
   1、机械零部件的CAD所涉及的问题
   在机械零部件设计工作申，计算机辅助设计己经成为一项专门的技术。利用计算机设计机械零部件与用计算机演算一个复杂的数学式不同，前者涉及到许多特殊的问题，现简述如下:
   （1）表格、线图的输人和检索。这个问题涉及到用什么方法与技巧把表格和线图输人给计算机，又怎样通过程序来检索表格和线图的数据，以及怎样用插值法或取偏大值、偏小值来求出表格和线图中所空缺的数据。
   （2）设计方案的校核及处理。这个问题涉及到怎样通过计算机对各种机械零部件进行校核，校核不合格时，又怎样通过程序进行自动处理，或者运用人机对话的方法实现调整。
   （3）设计参数的处理。这个问题涉及到如何根据具体情况对机械零部件的设计参数进行合理的处理。例如，在齿轮传动设计中，要把计算出的模数取为标准值，齿数取整，等等。
   （4）选择标准件的类型。有些机械零部件已经标准化了，对这类零部件的设计，须按有关标准进行选择。如选择滚动轴承的型号，还有螺栓、键、V带、套筒滚子链及联轴器等的选择，都是这方面的例子。
   （5）参数绘图。即如何根据设计计算所得的结果参数绘制出相应的零部件工作图的问题。这涉及到图形的显示和编辑问题，高级语言与通用绘图软件包的接口技术，等等。
    2、编制机械零部件设计程序的一般步骤编制机械零部件设计程序的一般步骤，可大致归纳如下:
   （1）根据设计任务列出手算步骤
   （2）建立数学-力学模型
    常用的机械零部件，大多有现成的数学-力学模型可直接利用，对没有数学--力学模型的，要先行建立。
   （3）按照设计步骤，设计粗、细框图
    粗框图要反映主程序段的内容，如输人和输出的内容，以及设计计算中的判别性内容等。而子程序段;多在细框图中反映出来。
   （4）处理有关的表格和线图资料
   （5）确定程序变量名称，写出参数名称与程序变量名称的对照表
    为了使用方便和便于进行软件维护，可同时标出变量的含义及备注。
   （6）编制程序
     一般来说，一个比较复杂的设计程序，往往需要进行分块层处理，特别是机械零部件的设计，涉及到许多表格、线图及数据资料的处理，而有些公式、表格和线图等设计资料，需要多次反复应用。因此，一个完整的设计程序，除了要有能明确地、清晰地反映主体设计的主程序外，还需要编制一系列与主程序配套的子程序。子程序应具有具体解决问题的功能，并能反复调用。此外，子程序还应具有完整的程序结构和计算内容。引用子程序，可使程序层次分明，节省存储量，并且便于分工编写，发挥集体的力量。主程序可根据粗框图编制，要求思路清晰;子程序可根据细框图编写，要求功能完善。

4. 减速器虚拟装配在solidworks中的实现

4．1 SolidWorks相关知识介绍
是第一个可以在Windows系统中使用的三维机械设计软件。该软件将各个专业领域的世界级顶尖产品连接在一起，因此具备又全面的实体建模功能，可快速生成完整的工程图纸，还可以进行模具制造及计算机辅助工程分析、虚拟装配、动态仿真等一些其他CAD软件无法完成的工作。
Ø   在操作界面方面，提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制功能。崭新的属性管理员用来高效管理整个设计过程和步骤，同时特征模板提供了良好的操作环境。
Ø   配置管理是SolidWorks软件体系结构中非常独特的一部分，它涉及零件的设计、装配设计和工程图等多个方面。
Ø   可以动态查看装配体的所有运动。并且可以对运动的零部件进行动态干涉检查和间隙检测。
Ø   无与伦比的、基于特征的实体建模功能。通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。
Ø   较优秀的、全相关的钣金设计功能。可以直接使用各种类型的法兰、薄片等特征，正交切除、角处理以及边线切口等钣金操作。
        提供几乎所有CAD软件的输入及输出格式转换器
     4．2 装配体
    装配体是将备种零件模型插入到装配体文件中，利用配合方式来限制各个零件的相对位置，使其构成--机构的某部分机件，甚至配合成一台完整的机器，SolidWorks允许用户在装配体文件中插入数目众多的零件进行组装配合。
    在零部件之前，必须先了解装配体的建立方式。在SolidWorks装配体中，可分为由下而上的设计组装及曲上而下的设计组装两种，本章将介绍这两种组装方式。
    由下而上的设计，是指装配体的零件在零件文件中建构完成，再插入到装配体中进行组装。这种零件组装方式在SolidWorks中称为由下而上的设计。
    这种方式的优点是建构快速，图面简单。缺点是零件分别在零件文件中建构完成，零件间的尺寸配合无关连性，需要依靠方程式建立零件间的配合尺寸，比较麻烦。
    由上而下的设计，是指一般工件都是在零件文件内建构，再插入到装配体中迸行组装，该方式是直接在装配体文件内建立各零件。其优点足在建构零件时可互相参考外形，省去部分草图绘制及使用配合条件的设置麻烦。缺点是在装配体中所建立的各个零件都是完全配合限制，[移动零部件]及[旋转零部件]按钮呈不可选状态。

１箱体　　２盖　　３轴承　　４箱盖　　５输出轴　　６斜齿轮　７端盖
８输入轴　　　９套　　　１０键　　　１１小斜齿轮　　　１２油标
    以上的简图是使用SolidWorks的虚拟装配来完成的。
     4．3干涉检查
 零部件装配完成后，应该进行零部件之间的干涉检查，以检查装配有无干涉情况及
 干涉部分的形状、干涉的位置、干涉的体积。零部件之间的干涉检查步骤如下：
    （1）击装配体工具栏上的【干涉检查】或【工具】→【干涉检查... 】。
    （2）【所选零部件】中选择所要进行干涉检查的零部件。
    （3）单击【计算】，在结果中即会显示出干涉的位置以及体积。
    （4）如果有干涉的存在，使用移动零部件中的碰撞检查即可对干涉的位置进行调整；如果是因为设计上的问题而导致的干涉，可右键单击此零部件，选择【编辑零件】命令，对此零件中产生干涉的部分进行合理的修改后，选择【编辑装配体：】，再重复(1)～（4）步，直到干涉检查中的结果中显示无干涉即可。