制造业的智能与绿色转型：工业减速器虚拟仿真实验

一、前言

在全球制造业向智能化、绿色化转型的大背景下，工业减速器作为机械传动系统中的关键部件，其性能优劣直接影响到整个机械系统的效率、精度及可靠性。随着工业自动化程度的不断提升，对减速器的设计、制造及维护提出了更高要求，特别是在高精度、高效率、低能耗及环保方面的需求日益迫切。然而，传统减速器设计与制造过程存在设计周期长、成本高昂、环境污染等问题，且受限于实物模型的局限，难以全面优化产品性能与生产效率。传统的教学方式往往侧重于理论知识的传授，缺乏与实际工程应用的紧密结合。

为帮助学生更好的学习减速器这类复杂机械系统，北京象新力研发了“智能设计与绿色制造的工业减速器虚拟仿真实验”，软件集减速器认知、齿轮设计、轴设计及减速器拆装于一体，依托先进的虚拟仿真技术，为师生提供一个高度沉浸式、交互式的学习与研发平台。

二、软件介绍

软件依据机械系统设计认知规律，按照“实物认知→设计研发→制造检测→装拆实训”的教学脉络，科学设置了“减速器认知、齿轮设计制造及检测、轴及箱体设计制造、减速器拆装”四个实验模块。

通过虚拟仿真技术，学生可以直观地观察减速器的内部结构、工作原理及设计细节，无需依赖实体设备即可进行反复练习和实验操作，从而有效降低学习成本，提高学习效率。系统集成了从设计到拆装的全过程模拟，使学生能够在虚拟环境中进行齿轮参数优化、轴系设计验证及拆装调试等实践操作，加深对理论知识的理解和应用能力。

三、实验内容

1、减速器认知模块

此模块创建圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、谐波减速器、RV减速器等八种类型工业减速器上千个零部件的三维模型，融入现场实际应用视频，通过问题导向，在交互式界面下学习工业减速器的类型、工作原理、结构特点和应用场景，掌握工业减速器的相关基础知识。

2、齿轮设计制造及检测模块

此模块基于齿轮传动设计准则，依据齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算理论开发智能参数化设计模块。实验过程中，学生可自主进行齿轮参数计算、结构设计、强度校核、方案比较和分析优化等创新设计。

3、轴和箱体的设计制造模块

此模块基于轴的结构设计准则和强度计算公式，开发轴的智能设计模块，可自主进行轴的结构设计分析、弯扭合成强度校核和有限元应力分析等智能设计。同时结合生产现场视频资料学习轴和箱体加工制造方法，提高工程实践意识。

4、减速器拆装模块

此模块通过交互操作装配练习，使学生熟悉减速器的传动件、轴系及箱体等零件的内部结构、外部形态，掌握各零件间的配合关系、固定和定位方法、装配顺序和装配工艺。培养学生的实验构思、整机设计、三维造型、装配设计、工程图表达等能力。

四、支撑课程

本产品可广泛应用于本科和高职类院校的实训和课程教学，主要针对机械大类相关专业领域，可匹配机械设计课程设计、机械设计基础课程设计、机械原理课程设计等课程。