二級(jí)錐齒輪減速器的三維實(shí)體設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真

1、XX機(jī)械電子工程系課程設(shè)計(jì)報(bào)告專業(yè)班級(jí) 課 程 機(jī)械CAD/CAM課程設(shè)計(jì) 題 目 二級(jí)錐齒輪減速器的三維實(shí)體設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2011年 9 月XX機(jī)械電子工程系課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 職 稱 教研室 課 程 機(jī)械CAD/CAM課程設(shè)計(jì) 題 目 二級(jí)錐齒輪減速器的三維實(shí)體設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真 任務(wù)與要求1. 以每生機(jī)械專業(yè)的“課程設(shè)計(jì)一”減速器設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)參數(shù)為依據(jù)，利用目前的主流實(shí)體設(shè)計(jì)軟件，獨(dú)立完成本課程設(shè)計(jì)。2. 首先進(jìn)行減速器傳動(dòng)部分的所有零件體的三維實(shí)體模型設(shè)計(jì)。3. 在三維零件實(shí)體的基礎(chǔ)上，完成傳動(dòng)部分裝配體的設(shè)計(jì)，健全裝配關(guān)系。4.

2、 進(jìn)一步利用軟件的功能實(shí)現(xiàn)零件體和裝配體的工程圖設(shè)計(jì)。5. 最后通過軟件完成該傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，并進(jìn)行相應(yīng)的干涉檢查。6. 設(shè)計(jì)參數(shù)：完成一級(jí)減速器蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)，參數(shù)如下：鋼絲繩拉力F=16kN, 鋼絲繩速度,卷筒直徑D=390mm.工作條件：連續(xù)單向運(yùn)動(dòng)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，小批量生產(chǎn)，單班制工作，使用期限8年，運(yùn)輸帶速度允許誤差為 7. 設(shè)計(jì)完成后，提交紙質(zhì)設(shè)計(jì)報(bào)告，并提交電子文檔的全部設(shè)計(jì)資料（以班級(jí)、學(xué)號(hào)加姓名命名的文件夾，其中文件夾中含各個(gè)零件實(shí)體圖、裝配體圖、工程圖、運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫、設(shè)計(jì)報(bào)告等）。8. 積極跟指導(dǎo)老師溝通，完成答辯。開始日期 完成日期 年 月 日西安文理學(xué)院本科課

3、程設(shè)計(jì)評(píng)分表目錄1軸的設(shè)計(jì)61.1高速軸6草圖拉伸6拉伸軸實(shí)體6進(jìn)行圓角和倒角特征6拉伸切除特征創(chuàng)建鍵槽61.2中間軸和低速軸72 軸承繪制82.1內(nèi)外圈繪制8內(nèi)外圈輪廓繪制8旋轉(zhuǎn)特征82.2切滾動(dòng)槽8滾動(dòng)槽輪廓繪制8旋轉(zhuǎn)切除特征82.3保持架繪制9支撐架輪廓9旋轉(zhuǎn)特征生成保持架實(shí)體9旋轉(zhuǎn)切割保持架9繪制滾動(dòng)體9陣列滾動(dòng)體93擋油環(huán)繪制103.1草圖繪制103.2旋轉(zhuǎn)生成實(shí)體103.3進(jìn)行圓角命令104套筒、鍵繪制114.1套筒繪制114.2旋轉(zhuǎn)生成實(shí)體114.3鍵的繪制11草圖繪制11實(shí)體生成115錐齒輪的畫法125.1設(shè)置參數(shù)125.2繪制基本圖元12添加關(guān)系12校驗(yàn)關(guān)系式13創(chuàng)建基準(zhǔn)平面

4、13選擇DTM1為草繪平面135.3繪制錐齒輪大端的漸開線135.3.1 輸入漸開線方程13鏡像漸開線13繪制大端的齒形13繪制齒形13混合齒形截面14陣列齒146直齒輪的零件體設(shè)計(jì)156.1設(shè)置參數(shù)156.2草繪156.3列出關(guān)系式156.4鏡像166.5拉伸166.6陣列166.7草繪并拉伸166.8草繪并旋轉(zhuǎn)切除176.9拉伸切除177.裝配圖187.1高速軸的裝配18插入高速軸18插入鍵18插入擋油環(huán)和套筒18插入軸承19插入錐齒輪19插入透蓋197.2其它軸的裝配圖20中間軸的裝配20低速軸的裝配208仿真運(yùn)動(dòng)219工程圖的設(shè)計(jì)229.1導(dǎo)入墊片229.2截面的繪制229.3標(biāo)注尺寸

5、2210生成G代碼2311課程設(shè)計(jì)心得2612參考文獻(xiàn)281軸的設(shè)計(jì)1.1高速軸Pro/E進(jìn)行三維造型時(shí)，具有參數(shù)化設(shè)計(jì)的思想，大概畫出實(shí)體的輪廓，然后標(biāo)出所需要的尺寸，把尺寸參數(shù)化，進(jìn)行一一修改，最終會(huì)指出的輪廓就是我們所需要的輪廓，這樣可以大大提高制圖的效率。以下所繪制的輪廓都是采用這種設(shè)計(jì)的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在繪制實(shí)體輪廓時(shí)盡量選取視圖平面為輪廓的邊界，為創(chuàng)建實(shí)體圖會(huì)帶來很多方便。 草圖拉伸高速軸草圖的繪制，如圖1-1所示。 圖1-1 軸段拉伸軸實(shí)體生成實(shí)體生成如圖1-2。 圖1-2 進(jìn)行圓角和倒角特征在創(chuàng)建好的實(shí)體上利用圓角和倒角特征進(jìn)行圓角和倒角，軸的兩個(gè)端面用倒角命令參數(shù)為1X1，階

6、梯面上選取圓角命令參數(shù)為0.5，倒角如圖1-3，圓角如圖1-4。圖1-3 倒角特征 1-4 圓角特征拉伸切除特征創(chuàng)建鍵槽鍵輪廓如圖1-5所示。圖1-5 鍵輪廓 最后應(yīng)用拉伸切除命令，切除生成鍵槽實(shí)體如圖1-6所示，到此高速軸的實(shí)體特征就此完成。圖1-6 高速軸的實(shí)體圖1.2中間軸和低速軸中間軸和低速軸的畫法和高速軸類似，也是在輪廓的基礎(chǔ)上應(yīng)用旋轉(zhuǎn)特征、邊倒角和圓角特征，生成實(shí)體，然后建立平面，在基準(zhǔn)平面上畫出鍵槽輪廓，應(yīng)用拉伸切除命令形成鍵槽。中間軸如圖1-7所示，低速軸圖1-8所示。圖1-7 中間軸圖1-8 低速軸2 軸承繪制2.1內(nèi)外圈繪制內(nèi)外圈輪廓繪制如圖2-1所示，首先選擇front面

7、作為繪制平面，畫一條中心線作為旋轉(zhuǎn)實(shí)體的中心線，再繪制如圖示的軸承內(nèi)外圈輪廓，并標(biāo)注相應(yīng)的尺寸，如圖2-1所示旋轉(zhuǎn)特征圖2-1 內(nèi)外圈輪廓 圖2-2 旋轉(zhuǎn)特征創(chuàng)建內(nèi)外圈所得實(shí)體2.2切滾動(dòng)槽滾動(dòng)槽輪廓繪制 選取front面為草繪平面，繪制幾何中心線以確定其具體位置，再繪制出以滾動(dòng)體為直徑繪制圓，輪廓如圖2-3所示。圖2-3 滾動(dòng)槽輪廓 圖2-4 創(chuàng)建滾動(dòng)槽旋轉(zhuǎn)切除特征利用旋轉(zhuǎn)切除特征創(chuàng)建滾動(dòng)槽，如圖2-4所示。 2.3保持架繪制支撐架輪廓支撐架的目的就是控制滾珠的游動(dòng)范圍，不至于兩個(gè)滾動(dòng)體的游動(dòng)而相碰，支撐架輪廓如圖2-5所示。圖2-5 保持架輪廓 圖2-6 保持架實(shí)體旋轉(zhuǎn)特征生成保持架實(shí)體利

8、用旋轉(zhuǎn)特征生成支撐架的實(shí)體，如圖2-6所示。旋轉(zhuǎn)切割保持架在front面繪制旋轉(zhuǎn)切除的半圓，再利用旋轉(zhuǎn)切除特征創(chuàng)建保持架上的孔，如圖2-7所示，最后再利用鏡像特征創(chuàng)建軸承上滾珠的空隙。圖2-7 保持架孔輪廓及旋轉(zhuǎn)切除特征 圖2-8 球軸承實(shí)體繪制滾動(dòng)體應(yīng)用旋轉(zhuǎn)實(shí)體命令。陣列滾動(dòng)體將滾動(dòng)體于保持架的孔生成組之后，應(yīng)用陣列命令，陣列滾動(dòng)體。如圖2-8所示3擋油環(huán)繪制3.1草圖繪制根據(jù)CAD圖，在草繪界面下繪制其大致外形，然后利用PRO/E的參數(shù)化命令將其尺寸調(diào)整如圖3-1.圖3-1擋油環(huán)的草繪 圖3-2 旋轉(zhuǎn)所得擋油環(huán)3.2旋轉(zhuǎn)生成實(shí)體 所繪制的草圖以幾何中心為旋轉(zhuǎn)軸，形成旋轉(zhuǎn)實(shí)體，如圖3-2所示

9、3.3進(jìn)行圓角命令所得擋油環(huán)實(shí)體圖，如圖3-3所示圖3-3 擋油環(huán)實(shí)體圖4套筒、鍵繪制4.1套筒繪制套筒的畫法和套杯類似，先是草圖輪廓繪制如圖4-1所示圖4-1 套筒草圖 圖4-2 旋轉(zhuǎn)套筒草繪所得實(shí)體4.2旋轉(zhuǎn)生成實(shí)體應(yīng)用旋轉(zhuǎn)實(shí)體命令生成實(shí)體。如圖4-2進(jìn)行倒角命令，所得套筒實(shí)體，如圖4-3所示圖4-3 套筒實(shí)體4.3鍵的繪制草圖繪制先是畫一個(gè)矩形，再參數(shù)化尺寸，最后用三面相切圓命令，畫出鍵的端面輪廓，如圖4-4圖4-4 鍵輪廓 圖4-5 鍵的實(shí)體圖實(shí)體生成應(yīng)用拉伸實(shí)體命令，形成實(shí)體。如圖4-55錐齒輪的畫法5.1設(shè)置參數(shù)其中M=3.75為錐齒輪模數(shù) Z=23為小錐齒輪的齒數(shù) Z_D=56

10、嚙合齒輪的齒數(shù) B=37 齒的寬度 HAX=1齒頂高系數(shù) CX=0.25 頂隙系數(shù) X =0變位系數(shù) ALPHA=20壓力角輸入關(guān)系式如圖5-1圖5-1 關(guān)系式的輸入5.2繪制基本圖元選擇front面為草繪平面，繪制下圖所示圖5-2繪制圖元 畫出大致形狀，并且標(biāo)出必要的尺寸，齒根園半徑DB/2，基圓半徑DB/2，分度圓半徑D/2，齒頂圓半徑DA/2，齒寬B，錐角DELTA添加關(guān)系添加分度圓，齒頂圓，基圓，齒根圓直徑關(guān)系式，并進(jìn)行校驗(yàn)校驗(yàn)關(guān)系式創(chuàng)建基準(zhǔn)平面 以front面為法向，穿過草繪中的最左端的線創(chuàng)建基準(zhǔn)平面DTM1選擇DTM1為草繪平面坐標(biāo)系為參照，繪制四個(gè)同心圓和一條垂直于中心線的直線，

11、同樣再添加關(guān)系，確定出同心圓的尺寸如圖5-3圖5-3 四個(gè)同心圓的繪制及其尺寸的添加5.3繪制錐齒輪大端的漸開線 輸入漸開線方程r=DB/COS(DELTA)/2THETA=t*60x=r*cos(THETA)+r*sin(THETA)*THETA*pi/180-r*COS(4.815)+DB/COS(DELTA)/2y=r*sin(THETA)-r*cos(THETA)*THETA*pi/180-r*sin(4.815)z=0當(dāng)漸開線方程輸入后，漸開線就生成了，如圖5-4圖5-4 形成漸開線鏡像漸開線繪制大端的齒形 在繪制齒形時(shí)，需要使用之前所繪制的圓為參照，選取使用命令，再進(jìn)行修剪繪制出大

12、端齒形輪廓，如圖5-5所示。 繪制齒形以同樣的方法繪制出小端的齒形圖5-5 大端齒形輪廓 圖5-6小端齒形輪廓混合齒形截面同時(shí)選擇草繪的兩個(gè)齒形，單擊插入，混合，伸出項(xiàng)，選取兩個(gè)齒形為截面為混合的兩個(gè)環(huán)。陣列齒選擇陣列伸出項(xiàng)，如圖5-7所示圖5-13 形成錐齒輪的實(shí)體6直齒輪的零件體設(shè)計(jì)6.1設(shè)置參數(shù)新建零件-進(jìn)入繪圖界面。點(diǎn)擊工具-參數(shù)，輸入?yún)?shù)，如下所示：M=2.5為齒輪模數(shù) Z=30為小齒輪的齒數(shù) B=80 齒的寬度 HAX=1齒頂高系數(shù) CX=0.25 頂隙系數(shù) X =0變位系數(shù) =20壓力角 =0螺旋角點(diǎn)擊確定，再點(diǎn)擊工具-關(guān)系，輸入計(jì)算公式，如圖6-1所示：圖6-16.2草繪畫出四

13、個(gè)同心圓，分別標(biāo)記d0=DF（齒根圓直徑）, d1=DB（基圓直徑）, d2=D（分度圓直徑）, d3=DA（齒頂圓直徑），如圖6-2所示圖6-2 齒根圓 基圓 分度圓 齒頂圓草圖的繪制6.3列出關(guān)系式HA=(HAX+X)*M（齒頂高關(guān)系式），HF=(HAX+CX-X)*M（齒根高關(guān)系式），D=M*Z（分度圓直徑關(guān)系式），DA=D+2*HA（齒頂圓直徑關(guān)系式），DB=D*cos()（基園直徑關(guān)系式），DF=D-2*HF（齒根圓直徑關(guān)系式）r=DB/2，=t*45，x=r*cos()+r*sin()*pi/180，y=r*sin()-r*cos()*pi/180,z=0.6.4鏡像創(chuàng)建鏡像平面、

14、基準(zhǔn)點(diǎn)和面，選擇曲線和分度圓作為參照，獲得基準(zhǔn)點(diǎn)；選擇基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)軸作為參照，創(chuàng)建基準(zhǔn)平面DTM1，然后以DTM1和基準(zhǔn)軸作為基準(zhǔn)，創(chuàng)建DTM2，設(shè)置DTM1和DTM2夾角為90/Z，最后將剛才創(chuàng)建的曲線以DTM2為對(duì)稱平面進(jìn)行鏡像。6.5拉伸6.6陣列6.7草繪并拉伸繪制齒輪內(nèi)孔和輪轂的草圖，繪制草圖如圖再進(jìn)行拉伸切除，如圖6-8所示。圖內(nèi)孔和輪轂的草圖 圖6-8 拉伸切除特征6.8草繪并旋轉(zhuǎn)切除草繪圖如圖6-9所示，旋轉(zhuǎn)去除材料：圖6-96.9拉伸切除繪制其腹板上的孔，并加以陣列得到最后的齒型圖如圖6-10所示：圖6-10 最終形成的低速軸上直齒輪的實(shí)體7.裝配圖7.1高速軸的裝配插入高速

15、軸圖7-1 高速軸的插入插入鍵需要與鍵槽的三個(gè)面配對(duì)，才能確定其具體位置，側(cè)對(duì)側(cè)，底面對(duì)低面，圓柱面對(duì)圓柱面，安裝上的實(shí)體如圖7-2所示圖7-2 鍵的插入插入擋油環(huán)和套筒需要兩個(gè)免得約束可確定其具體位置，端面與擋油環(huán)的側(cè)面配對(duì)，內(nèi)孔與軸表面配對(duì)，如圖7-3所示7-3 擋油環(huán)和套筒的插入插入軸承7-4軸承的插入插入錐齒輪錐齒輪內(nèi)孔與軸的表面配對(duì)，轂的側(cè)面與鍵的側(cè)面配對(duì)，大端面與套筒配對(duì)，這樣錐齒輪就完全約束，安裝上的圖如圖7-5所示7-5錐齒輪的插入插入透蓋7-6透蓋的插入高速軸上的零件到此裝配完成，如圖7-7所示圖7-5高速軸裝配圖7.2其它軸的裝配圖中間軸的裝配中間軸的裝配與高速軸的裝配相同

16、圖7-6中間軸的實(shí)體圖低速軸的裝配圖7-7低速軸的實(shí)體圖 8仿真運(yùn)動(dòng)首先根據(jù)CAD工程圖的尺寸參數(shù)建立骨架模型，用于支撐運(yùn)動(dòng)軸。再接著將低速軸插入，使其軸線和骨架模型匹配，此時(shí)將約束關(guān)系設(shè)定為銷釘連接，再下來逐個(gè)放入其他軸；效果圖如下。最后添加電機(jī)，選擇齒輪傳動(dòng)，添加電機(jī)時(shí)輸入各個(gè)齒輪基圓半徑，最終就可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。其中給高速軸，中間軸和低速軸分別添加電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。高速軸的轉(zhuǎn)速是1440r/min,其運(yùn)動(dòng)視頻見文件“運(yùn)動(dòng)仿真.avi”。最終所形成的裝配圖如圖8-1所示。圖8-1 最終形成的裝配圖9工程圖的設(shè)計(jì)9.1導(dǎo)入墊片以窺視孔的墊片為例，新建繪圖窺視孔墊片空A4確定，進(jìn)入繪圖界面

17、，選擇一般，將鼠標(biāo)放入界面內(nèi)，完成軸的導(dǎo)入9.2截面的繪制打開墊片的零件圖，在鍵的截面建立基準(zhǔn)軸。關(guān)閉零件圖，在界面插入軸的投影圖，點(diǎn)擊軸，單擊右鍵屬性比例（設(shè)為1）截面2D截面，新建完成選擇基準(zhǔn)面區(qū)域完成。9.3標(biāo)注尺寸標(biāo)注窺視孔墊片的基本尺寸。如圖圖4.3尺寸標(biāo)注10生成G代碼箱座：%G71O0321(F:biansuqi321.ncl.2)(09/14/11-15:33:49)N0010T1M06S1000M03G00X9.5Y13.G43Z100.H01Z183.G01X148.F300.Y27.526X9.5Y42.053X148.Y56.579X9.5Y71.105X148.Y85

18、.632X9.5Y100.158X148.Y114.684X9.5Y129.211X148.Y143.737X9.5Y158.263X148.Y172.789X9.5Y187.316X148.Y201.842X9.5Y213.025X148.Y230.895X53.672X148.Y259.947X125.294Y274.474X148.Y289.X115.35Y270.993X112.033Y250.X71.807Y13.X148.Y289.X115.35Y270.993G00X-148.Y289.Z100.G01Z183.X-115.46Y274.474X-148.Y259.947X-12

19、5.404X-112.143Y250.X-71.807X-148.Y230.895X-53.672X-148.Y201.842X-9.5Y187.316X-148.Y172.789X-9.5Y158.263X-148.Y143.737X-9.5Y129.211X-148.Y114.684X-9.5Y100.158X-148.Y85.632X-9.5Y71.105X-148.Y56.579X-9.5Y42.053X-148.Y27.526X-9.5Y13.X-148.Y289.X-148.Y13.X-9.5Y213.025M11課程設(shè)計(jì)心得經(jīng)過三周的學(xué)習(xí)，本人認(rèn)為對(duì)于proe的學(xué)習(xí)，應(yīng)該著重于基

20、礎(chǔ)的練習(xí)。下面我將對(duì)于proe中的重點(diǎn)簡(jiǎn)單的講解一下，以供自己以后的復(fù)習(xí)。1 二維剖面的繪制: 三維立體圖基本上都要以二維為基礎(chǔ) 比較重要的是 一：中心線的應(yīng)用以及參照的選擇，在每次二維設(shè)計(jì)的時(shí)候，先要選擇參照。 二：構(gòu)造(也叫建造)的應(yīng)用，實(shí)質(zhì)也為參照，特別是要畫圓的時(shí)候，將圓變成虛線形式，比如繪制正六邊形 三：約束的應(yīng)用，比如讓兩元等長(zhǎng)，平行之類的 四：曲線，圓弧的應(yīng)用，當(dāng)想用掃描（也叫掃掠）工具的時(shí)候，曲線的應(yīng)用很多2 拉伸工具的應(yīng)用: 可以將曲線拉伸為曲面，將閉合的曲線拉伸為實(shí)體 文字實(shí)體的創(chuàng)建中也使用（首先要確定文字的高度，文字基本上是倒立的，文字也可移動(dòng)） 反向拉伸即為切割，當(dāng)然必

21、須要存在一個(gè)實(shí)體或者曲面，而且切割留下的部分可以選擇，例如，可以在一個(gè)圓餅中打孔3 旋轉(zhuǎn)工具：旋轉(zhuǎn)工具要有一個(gè)中心線作為旋轉(zhuǎn)中心 例如對(duì)于圓臺(tái)的制作，圓柱的制作 同樣旋轉(zhuǎn)也可以切割材料，在制作螺母頭的時(shí)候，用旋轉(zhuǎn)切割就可。 還有比如打孔：只要能夠繪制出中心線就可以4 掃掠工具：特點(diǎn)就是有相同的剖面，主要是對(duì)于位于空間中的實(shí)體制造，只要繪制其軌跡和破面就可以 而混合工具就是掃掠工具的綜合，實(shí)體的在每一個(gè)地方的剖面不一樣，可以拾取點(diǎn)再繪制剖面，也可以繪制剖面再選擇。5 孔工具：用的最多的就是同軸和徑向 對(duì)于同軸孔，主要就是能夠要正確的選擇中心軸，而徑向孔主要就是選擇正確的中心線和一個(gè)面 6 殼工具：抽殼，沒有什么復(fù)雜的，主要就是選擇面的功夫7 筋工具：一條曲線就可以，但要選擇對(duì)方向8 倒圓角工具和倒角工具；用的最多的工具，他們主要是來休整實(shí)體的，使實(shí)體更加美觀，右擊長(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間，倒圓角工具就可以出來。高級(jí)倒圓角：是對(duì)于三線交點(diǎn)處圓面的設(shè)置，有最大球面等?；旧喜唤ㄗh使用9 螺旋掃描：是來做螺桿的，彈簧的，類似掃描，主要是要繪制一條中線和一條線螺桿：旋轉(zhuǎn)成桿，然后再再螺旋掃描10 曲面的設(shè)計(jì) 相交：兩條空間曲線變?yōu)榈谌龡l曲線基準(zhǔn)面的設(shè)置：主要是用兩種方法：一：