《现代设计方法》课件第5章.ppt

5.3.3模块化产品设计实例——减速器的模块化设计

1．根据市场分析确定基型产品及系列型谱、主参数

综合分析运输、冶金、化工、轻工等行业的需求情况，确定所开发设计的中小功率通用齿轮减速器系列。例如单级、二级、三级、平行轴、相交轴等类型，选定的中心距和传动比如表5－6所示。表5－6减速器的中心距和传动比取中心距和传动比的相似比均为1.12，计算单级、二级、三级传动减速器的中心距系列和总传动比系列。

按照平行轴传动（输入和输出轴同侧、两侧）形式，确定减速器的9种装配形式作为纵系列产品，其材料和结构形式相同，参数和尺寸按照相似比确定。

在纵系列基础上，选圆锥齿轮模块来更换圆柱齿轮，形成3种装配形式的横系列产品。2．原理方案设计及功能分析

减速器的总功能为减速增矩，为此，采用输入轴系、输出轴系、箱体、润滑和密封系统来实现。分解后的功能关系及实现方式如图5－6和图5－7所示。图5－6减速器的功能及分功能结构图5－7减速器的功能及实现方式3．确定功能模块

显然，齿轮是关键模块。按照中心距100、112、125、140、160、180、200、224、250、280、315、355、400、450、560、630、710，将配用的各对齿轮作为通用模块，各级齿轮传动均从其中选取。依次即可确定箱体模块。

对于二级和三级传动，其分传动比根据总传动比遵循接触等强度原则进行分配计算。将齿宽系数、圆锥齿轮的螺旋角、变位系数和模数均取为相同值。4．基型产品及扩展型产品设计

在系列段中，选定中心距为280的二级、三级减速器基型，其余为扩展型，按照齿轮及轴等计算方法进行结构设计。5．主要零部件的模块化设计

主要零部件包括输入、输出轴系和箱体系统。

在轴的模块化设计中，可将同一种中心距、不同传动比的轴上零件（齿轮、轴承、端盖、密封圈等）安装处的径向和轴向尺寸取为相同值。

在箱体的模块化设计中，当中心距相同而传动比不同（单级、二级、三级）时，采用一种箱体模块，二级和三级均采用折返式布置。箱体前后主端面加大端盖（便于安装齿轮），箱体左右侧面、上下面加开端孔。箱体分为卧式和立式安装。6．其它

完成总装配图、零件工作图的设计，编写设计计算说明书，进行设计评价。图5－2继电器弹簧若采用统一的公比，则相应尺寸成比例，所以有忽略弹簧片的质量，则弹簧刚度：自振频率：求得的相似比方程为若采用相同的材料，则材料的密度、弹性模量公比分别为φρ=1,φE=1，所以有：４．计算扩展型产品的尺寸及参数

在确定了基型产品尺寸及性能参数后，可通过计算或者图解法求解全系列扩展型产品的尺寸及参数。计算法的公式为（5－11）式中，K为扩展型产品的参数；K0为基型产品的参数；φK为级差公比；p为扩展型与基型之间的级差，若增大m级，则p=1,2,…,m，若缩小n级，则p=-1,-2,…,-n。5．确定全系列产品的尺寸及参数

对通过基型设计、扩展型设计而得到的系列产品的结构尺寸和参数，从加工制造、装配、使用、维修、经济性等方面进行综合分析和圆整、优化及标准化，从而确定出全系列产品的结构尺寸及参数。例6设计如图5－3所示的套筒联轴器，要求内径￠=2~20mm，共11种规格。图5－3套筒联轴器（2）根据几何相似，计算长度公比。采用统一的公比有：（3）根据相似原理求相似比方程。

由各联轴器圆周速度：则有：由扭矩：则有：由功率：则有：（4）根据基型设计参数和相应的公比计算扩展型尺寸参数。

根据缩小n=4级，则p=-1,-2,-3,-4,增大m=6级，则p=1,2,3,4,5,6，分别按照式（5－11）进行计算，将结果列入表5－5。表5－5套筒联轴器的相似设计结果在相似设计的基础上，根据研究对象的具体情况，可建立研究对象的相似模型，通过对相似模型的试验研究，可获得描述对象的各个参量之间的关系，再将这些关系运用到实际对象中，即可方便认识对象的物理规律及本质。这种通过模型间接认知原型本质的方法称为模型试验。与原型试验相比，模型试验具有典型性好,直观性强,易于实现,试验成本低等优点，它已经在军事、大型和复杂的工程设计以及产品设计中得到了广泛应用。

相似理论及相似设计也是模块化设计的基础。 5.3模块化设计

5.3.1概述

模块化设计方法是由欧美一些国家在20世纪50年代提出来的一种现代设计方法，前苏联和东欧国家将这种设计方法称为组合设计。模块化设计的指导思想是“以少变应多变”，“以组合求创新”，它适应现代社会要