基于PROE少齒數(shù)齒輪逆向工程與制造

1、 PAGE34 / NUMPAGES42 基于PROE少齒數(shù)齒輪逆向工程與制造ee（ee）指導(dǎo)教師：ee摘要 隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，如何減少產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)間、減少研發(fā)經(jīng)費(fèi)已成為現(xiàn)代企業(yè)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。在工業(yè)領(lǐng)域中，逆向工程受到越來(lái)越多的中式，并且得到了廣泛應(yīng)用。逆向工程是一個(gè)從已有實(shí)物模型中獲得該產(chǎn)品模型的過(guò)程，適合與幾何形狀復(fù)雜、具有多個(gè)自由曲面的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)。逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)包括:數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理和模型重建。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行研究，得到數(shù)據(jù)處理的一般流程。根據(jù)工件的特點(diǎn)，采用逆向工程方法完成模型重建工作。采用SEREIN三維激光掃描儀高效率、高精度地完成工件的數(shù)據(jù)獲取工作。應(yīng)用SU

2、RFACER軟件完成數(shù)據(jù)處理工作，獲得完整、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)以方便后續(xù)模型重建工作的進(jìn)行。充分利用Pro/E軟件，完成模型的重構(gòu)工作。研究表明，采用逆向工程的方法完成的模型，可以獲得較高的模型質(zhì)量，提高效率，是一種行之有效的方法，具有重要的實(shí)際意義和較高的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞 逆向工程 Pro/E 曲線(xiàn)重構(gòu) 數(shù)據(jù) 建模The Pro/E less number of teeth gear reverse engineering and manufacturingee（ee）tutor: eeAbstract: With increasing competition in the market, how

3、to reduce the development time and cost had become hotspots in the modern enterprise. In the field of industry, Reverse Engineering was paid more attention than before, and had been widely used. Reverse Engineering was a process of gaining digital model from the prototype. It fitted for the sculptin

4、g design of products which were complicated in the shape, and had sever free-from surfaces. The key techniques of reverse engineering include: data acquisition，data processing and model reconstruction. By researching on the techniques of data processing, the general manipulation flow of data process

5、ing is explored. In light of the characteristics of the model, it is completed with reverse engineering. The data is collected with SEREIN I optical scanner efficiently and accurately. The data processing of shroud parts of the model is done with SURFACER, which results in an integrated and accurate

6、 data convenient for model reconstruction. Taking advantage of the Pro/E , the shroud model reconstruction is conducted.The research indicates that the shroud model reconstruction, completed with reverse engineering, is an effective technique, which can bring about high quality model and efficiency

7、and have great actual and practical value.Key words:Reverse Engineering; Pro/E; Surface Reconstruction; Point Cloud; Modeling目 錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc3278879321.緒論 PAGEREF _Toc327887932 h 1HYPERLINK l _Toc3278879331.1引言 PAGEREF _Toc327887933 h 1HYPERLINK l _Toc3278879341.2課題提出的背景與意義 PAGEREF

8、 _Toc327887934 h 1HYPERLINK l _Toc3278879351.2.1逆向工程在國(guó)外研究狀況 PAGEREF _Toc327887935 h 1HYPERLINK l _Toc3278879361.2.3逆向工程的原理與特點(diǎn) PAGEREF _Toc327887936 h 1HYPERLINK l _Toc3278879371.2.4逆向工程的流程與應(yīng)用領(lǐng)域 PAGEREF _Toc327887937 h 2HYPERLINK l _Toc3278879381.2.5課題的目的與意義 PAGEREF _Toc327887938 h 3HYPERLINK l _Toc3

9、278879391.3研究容 PAGEREF _Toc327887939 h 3HYPERLINK l _Toc3278879402.逆向工程軟硬件設(shè)備 PAGEREF _Toc327887940 h 4HYPERLINK l _Toc3278879412.1掃描設(shè)備 PAGEREF _Toc327887941 h 4HYPERLINK l _Toc3278879422.2點(diǎn)云處理軟件 PAGEREF _Toc327887942 h 5HYPERLINK l _Toc3278879432.3實(shí)體建模軟件 PAGEREF _Toc327887943 h 5HYPERLINK l _Toc3278

10、879442.4實(shí)體三維數(shù)據(jù)的掃描 PAGEREF _Toc327887944 h 6HYPERLINK l _Toc3278879452.5點(diǎn)云處理 PAGEREF _Toc327887945 h 7HYPERLINK l _Toc3278879462.6曲面重構(gòu) PAGEREF _Toc327887946 h 8HYPERLINK l _Toc3278879472.7實(shí)體建模 PAGEREF _Toc327887947 h 8HYPERLINK l _Toc3278879482.8后續(xù)加工處理 PAGEREF _Toc327887948 h 9HYPERLINK l _Toc3278879

11、493.建立數(shù)模的具體步驟 PAGEREF _Toc327887949 h 11HYPERLINK l _Toc3278879503.1逆向開(kāi)發(fā)的流程 PAGEREF _Toc327887950 h 11HYPERLINK l _Toc3278879513.2模型分析 PAGEREF _Toc327887951 h 11HYPERLINK l _Toc3278879523.3掃描 PAGEREF _Toc327887952 h 11HYPERLINK l _Toc3278879533.4點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理 PAGEREF _Toc327887953 h 19HYPERLINK l _Toc32788

12、79543.5進(jìn)行曲線(xiàn)的構(gòu)建 PAGEREF _Toc327887954 h 20HYPERLINK l _Toc3278879553.6基于Pro/E的曲面重構(gòu) PAGEREF _Toc327887955 h 21HYPERLINK l _Toc3278879563.7模具的制作 PAGEREF _Toc327887956 h 27HYPERLINK l _Toc3278879573.7.1模具的簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc327887957 h 27HYPERLINK l _Toc3278879583.7.2模具類(lèi)型的選擇 PAGEREF _Toc327887958 h 27HYPERL

13、INK l _Toc3278879593.7.3模具的制作過(guò)程 PAGEREF _Toc327887959 h 27HYPERLINK l _Toc3278879603.7.4模具架的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327887960 h 29HYPERLINK l _Toc3278879614.少齒數(shù)齒輪仿真 PAGEREF _Toc327887961 h 30HYPERLINK l _Toc3278879624.1創(chuàng)建程序 PAGEREF _Toc327887962 h 30HYPERLINK l _Toc3278879634.2創(chuàng)建幾何體 PAGEREF _Toc327887963 h 3

14、0HYPERLINK l _Toc3278879644.3創(chuàng)建刀具 PAGEREF _Toc327887964 h 31HYPERLINK l _Toc3278879654.4創(chuàng)建操作 PAGEREF _Toc327887965 h 31HYPERLINK l _Toc3278879665.設(shè)計(jì)小結(jié) PAGEREF _Toc327887966 h 36HYPERLINK l _Toc327887967感 PAGEREF _Toc327887967 h 37HYPERLINK l _Toc327887968參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc327887968 h 381.緒論1.1引言反求工程(

15、Reverse Engineering)是根據(jù)現(xiàn)有實(shí)物模型的測(cè)量數(shù)據(jù)演繹出零件的設(shè)計(jì)概念和CAD模型，其目的就是消化吸收并改進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，快速趕上或超過(guò)世界先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)水平、贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)作為近年來(lái)迅速發(fā)展的快速設(shè)計(jì)制造技術(shù)的重要分支，可大大縮短產(chǎn)品制造周期，因而在制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。1.2課題提出的背景與意義1.2.1逆向工程在國(guó)外研究狀況美國(guó)在其國(guó)已經(jīng)建立了集測(cè)量、設(shè)計(jì)、快速成型、數(shù)控加工于一體的逆向工程中心，在英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本、國(guó)、等許多國(guó)家和地區(qū)已有商品化的逆向工程設(shè)備和系統(tǒng)軟件相繼投入使用，有效地提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展，反求工程在國(guó)外已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。中

16、國(guó)是制造大國(guó)，制造業(yè)在世界上排第四，但我們的制造水平還比較落后，大多數(shù)產(chǎn)品都還用外國(guó)提供的技術(shù)。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷進(jìn)步中,吸收國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)并進(jìn)行改進(jìn)是重要的產(chǎn)品設(shè)計(jì)手段。逆向工程技術(shù)為產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了方便的工具，在已有產(chǎn)品基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，縮短開(kāi)發(fā)周期，可以使企業(yè)適應(yīng)小批量的生產(chǎn)要求，從而使企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利的地位。在國(guó)反求工程還處于一個(gè)初級(jí)階段。在我國(guó)東西部的逆向工程的水平不一樣，在東部沿海大多數(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)始使用逆向設(shè)計(jì)而在西部基本還處于原始的正向設(shè)計(jì)階段，因此中國(guó)的反求水平還是一個(gè)落后的階段，逆向設(shè)計(jì)還有很大的發(fā)展空間。1.2.3逆向工程的原理與特點(diǎn)逆向工程的原理就是一個(gè)“

17、從有到無(wú)”的過(guò)程，根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型，通過(guò)各種測(cè)量手段與三維幾何建模方法，將原有實(shí)物轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)上的三維數(shù)字模型，反向推出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的過(guò)程。逆向工程是由高速三維激光掃描機(jī)對(duì)已有的樣品或模型進(jìn)行準(zhǔn)確、高速的掃描，得到其三維輪廓數(shù)據(jù)，配合逆向軟件進(jìn)行曲向重構(gòu)，并對(duì)重構(gòu)的曲面進(jìn)行在線(xiàn)精度分析、評(píng)價(jià)構(gòu)造效果，最終生成IGES或STL數(shù)據(jù)，據(jù)此就能進(jìn)行快速成型或CNC數(shù)控加工。在瞬息萬(wàn)變的產(chǎn)品市場(chǎng)中，能否快速地生產(chǎn)出合乎市場(chǎng)要求的產(chǎn)品就成為企業(yè)成敗的關(guān)鍵。由于各種原因我們都會(huì)遇到只有一個(gè)實(shí)物樣品或手工模型，沒(méi)有圖紙或CAD數(shù)據(jù)檔案，沒(méi)法得到準(zhǔn)確的尺寸，這就為我們?cè)诤罄m(xù)的工作中采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段和

18、先進(jìn)的制造技術(shù)帶來(lái)了很大的障礙，制造模具也就更為煩雜。但是逆向工程技術(shù)很好的解決了這一問(wèn)題。傳統(tǒng)的復(fù)制方法時(shí)間長(zhǎng)而效果不佳，已漸漸為新型數(shù)字化的逆向工程系統(tǒng)所取代。逆向工程系統(tǒng)就專(zhuān)門(mén)為制造業(yè)提供了一個(gè)全新、高效的三維制造路線(xiàn)。并給出一個(gè)一體化的解決方案：從樣品數(shù)據(jù)產(chǎn)品。從樣品（實(shí)物，圖片等）直接反求出數(shù)據(jù)，然后用快速成型或CNC數(shù)控直接加工出產(chǎn)品（模具），因此逆向工程具有快速，高效等特點(diǎn)。1.2.4逆向工程的流程與應(yīng)用領(lǐng)域逆向工程的流程由以下幾步組成，模型曲面分析確定掃描方案進(jìn)行實(shí)體點(diǎn)云掃描進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理建立需要的曲線(xiàn)建立曲面進(jìn)行實(shí)體建模。逆向工程已成為聯(lián)系新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中各種先進(jìn)技術(shù)的紐帶

19、，并成為消化、吸收先進(jìn)技術(shù)。實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)的重要技術(shù)手段。其主要應(yīng)用領(lǐng)域如下：(1)對(duì)產(chǎn)品外形美學(xué)有特別要求的領(lǐng)域，由于設(shè)計(jì)師習(xí)慣于依賴(lài)3D 實(shí)物模型對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估，因此產(chǎn)品幾何外形通常不是應(yīng)用CAD 軟件直接設(shè)計(jì)的，而是首先制作全尺寸的木質(zhì)或粘土模型或比例模型，然后利用逆向工程技術(shù)重建產(chǎn)品數(shù)字化模型。(2)當(dāng)設(shè)計(jì)需要實(shí)驗(yàn)才能定型的工件模型時(shí)，通常采用逆向工程的方法。例如航天航空、汽車(chē)等領(lǐng)域，為了滿(mǎn)足產(chǎn)品對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)等的要求，需進(jìn)行風(fēng)洞等實(shí)驗(yàn)建立符合要求的產(chǎn)品模型。此類(lèi)產(chǎn)品通常是由復(fù)雜的自由曲面拼接而成的，最終借助逆向工程，轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的三維CAD 模型與其模具。(3)在模具行業(yè)，常需通

20、過(guò)反復(fù)修改原始設(shè)計(jì)的模具型面。這將實(shí)物通過(guò)數(shù)據(jù)測(cè)量與處理產(chǎn)生與實(shí)際相符的產(chǎn)品數(shù)字化模型，對(duì)模型修改后再進(jìn)行加工，將顯著提高生產(chǎn)效率。因此，逆向工程在改型設(shè)計(jì)方面可發(fā)揮正向設(shè)計(jì)不可替代的作用。逆向工程也廣泛用于修復(fù)破損的文物、藝術(shù)品、或缺乏供應(yīng)的損壞零件等。借助于工業(yè)CT技術(shù)，逆向工程不僅可以產(chǎn)生物體的外部形狀，而且可以快速發(fā)現(xiàn)、定位物體的部缺陷。1.2.5課題的目的與意義采用三維光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行反求，建立風(fēng)少齒數(shù)齒輪的三維模型，以解少齒數(shù)齒輪難以精確測(cè)量的問(wèn)題，此方法有效地解決了少齒數(shù)齒輪難以精確測(cè)量的問(wèn)題。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)逆向工程，在以后的設(shè)計(jì)中考慮逆向工程，因?yàn)樗s短了開(kāi)發(fā)周期，降低了產(chǎn)品

21、開(kāi)發(fā)成本。如果將逆向工程與已有的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（pro/e），計(jì)算機(jī)輔助制造（cam）等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，將有效地提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的水平。對(duì)設(shè)計(jì)人員來(lái)講，將傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與逆向工程相結(jié)合，提高設(shè)計(jì)人員的整體水平；對(duì)國(guó)家而言，具有縮小發(fā)展中國(guó)家與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距具有重要意義。1.3研究容熟悉少齒數(shù)齒輪的結(jié)構(gòu)，了解三維測(cè)量?jī)x器的操作，拼接技術(shù)的研究，總結(jié)掃描技巧。了解點(diǎn)云的處理方法，通過(guò)對(duì)少齒數(shù)齒輪的掃描知道反求工程的大概掃描過(guò)程。學(xué)習(xí)SURFACER和Pro/E軟件。通過(guò)原物的掃描后，得到其形狀，使用Pro/E軟件中的曲線(xiàn)曲面建構(gòu)功能做出三維實(shí)體。做出其模具，在雕銑機(jī)做出模型。2.電機(jī)選

22、擇2.1電動(dòng)機(jī)選擇（倒數(shù)第三頁(yè)里有東東）2.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型2.1.2選擇電動(dòng)機(jī)容量電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：；工作機(jī)所需功率為：；傳動(dòng)裝置的總效率為：；傳動(dòng)滾筒滾動(dòng)軸承效率閉式齒輪傳動(dòng)效率聯(lián)軸器效率代入數(shù)值得：所需電動(dòng)機(jī)功率為：略大于即可。選用同步轉(zhuǎn)速1460r/min ；4級(jí)；型號(hào) Y160M-4.功率為11kW2.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速取滾筒直徑1.分配傳動(dòng)比（1）總傳動(dòng)比(2)分配動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)傳動(dòng)比則低速級(jí)的傳動(dòng)比2.1.4 電機(jī)端蓋組裝CAD截圖圖2.1.4電機(jī)端蓋2.2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算2.2.1電動(dòng)機(jī)軸2.2.2高速軸2.2.3中間軸2.2.4低速軸

23、2.2.5滾筒軸3.齒輪計(jì)算3.1選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料與齒數(shù)1按傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2絞車(chē)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095-88）。3材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240 HBS，二者材料硬度差為40 HBS。4選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。取5初選螺旋角。初選螺旋角3.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-21）進(jìn)行試算，即3.2.1確定公式的各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)1。（2）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-30選取區(qū)域系數(shù)。（3）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-26查得

24、，則。（4）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。（5）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-7 選取齒寬系數(shù)（6）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)（7）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。（9）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖（10-19）取接觸疲勞壽命系數(shù);。（10）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版式（10-12）得（11）許用接觸應(yīng)力3.2.2計(jì)算（1）試算小齒輪分度圓直徑=49.56mm（2）計(jì)算圓周速度（3）計(jì)算齒寬與模數(shù)=2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.0

25、1（4）計(jì)算縱向重合度0.318124tan=20.73（5）計(jì)算載荷系數(shù)K。已知使用系數(shù)根據(jù)v= 7.6 m/s,7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-4查得的值與齒輪的一樣，故由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖 10-13查得由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-3查得.故載荷系數(shù)11.111.41.42=2.2（6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式（10-10a）得（7）計(jì)算模數(shù)3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-17）3.3.1確定計(jì)算參數(shù)（1）計(jì)算載荷系數(shù)。=2.09（2）根據(jù)縱向重合度，從機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)（3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。（4）查齒形系數(shù)

26、。由表10-5查得（5）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-5查得（6）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-24c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限；（7）由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；（8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4,由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版式（10-12）得（9）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。=由此可知大齒輪的數(shù)值大。3.3.2設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒面齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取2，已可滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度得的分度圓直徑100.677mm 來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取

27、 ，則 取3.4幾何尺寸計(jì)算3.4.1計(jì)算中心距a=將中以距圓整為141mm.3.4.2按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。3.4.3計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑3.4.4計(jì)算齒輪寬度圓整后取.低速級(jí)取m=3;由取圓整后取表 1高速級(jí)齒輪：名稱(chēng)代號(hào)計(jì)算公式小齒輪大齒輪模數(shù)m22壓力角2020分度圓直徑d=227=54=2109=218齒頂高齒根高齒全高h(yuǎn)齒頂圓直徑表 2低速級(jí)齒輪：名稱(chēng)代號(hào)計(jì)算公式小齒輪大齒輪模數(shù)m33壓力角2020分度圓直徑d=327=54=2109=218齒頂高齒根高齒全高h(yuǎn)齒頂圓直徑4.軸的設(shè)計(jì)4.1低速軸4.1.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 若取每

28、級(jí)齒輪的傳動(dòng)的效率,則4.1.2求作用在齒輪上的力因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為圓周力 ,徑向力 與軸向力 的4.1.3初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表15-3,取 ,于是得輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào).聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩, 查表考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取 ,則:按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-2003或手冊(cè),選用LX4型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器,其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為2500000 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 L=112m

29、m ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度.4.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案圖4-1（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1)根據(jù)聯(lián)軸器為了滿(mǎn)足半聯(lián)軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=65mm.半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,故1-2 段的長(zhǎng)度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取.2)初步選擇滾動(dòng)軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30313。其尺寸

30、為dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。3）取安裝齒輪處的軸段4-5段的直徑 ；齒輪的右端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為90mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度 ，故取h=6mm ，則軸環(huán)處的直徑 。軸環(huán)寬度 ，取。4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器與軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆與便于對(duì)軸承加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取低速軸的相關(guān)參數(shù)：表4-1功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩1-2段軸長(zhǎng)84mm1-2段直徑50mm2-3段軸長(zhǎng)40.57mm2-3段直徑62mm3

31、-4段軸長(zhǎng)49.5mm3-4段直徑65mm4-5段軸長(zhǎng)85mm4-5段直徑70mm5-6段軸長(zhǎng)60.5mm5-6段直徑82mm6-7段軸長(zhǎng)54.5mm6-7段直徑65mm（3）軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=20mm12mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為L(zhǎng)=63mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑公差為m6。4.2中間軸4.2.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩4.2.2求

32、作用在齒輪上的力（1）因已知低速級(jí)小齒輪的分度圓直徑為：（2）因已知高速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為：4.2.3初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取 ,于是得：軸的最小直徑顯然是安裝軸承處軸的直徑。圖 4-24.2.4初步選擇滾動(dòng)軸承.（1）因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為dD*T=35mm72mm18.25mm，故，；（2）取安裝低速級(jí)小齒輪處的軸段2-3段的直徑；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪

33、輪轂的寬度為95mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取h=6mm，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取。（3）取安裝高速級(jí)大齒輪的軸段4-5段的直徑齒輪的右端與右端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為56mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。4.2.5軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=22mm14mm。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為63mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9m

34、m70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑公差為m6。中間軸的參數(shù)：表4-2功率10.10kw轉(zhuǎn)速362.2r/min轉(zhuǎn)矩263.61-2段軸長(zhǎng)29.3mm1-2段直徑25mm2-3段軸長(zhǎng)90mm2-3段直徑45mm3-4段軸長(zhǎng)12mm3-4段直徑57mm4-5段軸長(zhǎng)51mm4-5段直徑45mm4.3高速軸4.3.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩若取每級(jí)齒輪的傳動(dòng)的效率,則4.3.2求作用在齒輪上的力因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為4.3.3初步確定軸的最小直徑先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取 ,于是得

35、：輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào).聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 , 查表 ,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取 ,則:按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-2003 或手冊(cè),選用LX2型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器,其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為560000 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 L=82mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.4.1擬定軸上零件的裝配方案圖4-34.4.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1)為了滿(mǎn)足半聯(lián)軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3 段的直徑 ;左端用

36、軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=45mm .半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 ,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,故段的長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些,現(xiàn)取.2)初步選擇滾動(dòng)軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù) ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故；而，mm。3）取安裝齒輪處的軸段4-5段,做成齒輪軸；已知齒輪軸輪轂的寬度為61mm，齒輪軸的直徑為62.29mm。4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器與軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆與

37、便于對(duì)軸承加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取。5）軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=14mm*9mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為L(zhǎng)=45mm,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑公差為m6。高速軸的參數(shù)：表4-3功率10.41kw轉(zhuǎn)速1460r/min轉(zhuǎn)矩1-2段軸長(zhǎng)80mm1-2段直徑30mm2-3段軸長(zhǎng)45.81mm2-3段直徑42

38、mm3-4段軸長(zhǎng)45mm3-4段直徑31.75mm4-5段軸長(zhǎng)99.5mm4-5段直徑48.86mm5-6段軸長(zhǎng)61mm5-6段直徑62.29mm6-7段軸長(zhǎng)26.75mm6-7段直徑45mm5.齒輪的參數(shù)化建模5.1齒輪的建模（1）在上工具箱中單擊按鈕，打開(kāi)“新建”對(duì)話(huà)框，在“類(lèi)型”列表框中選擇“零件”選項(xiàng)，在“子類(lèi)型”列表框中選擇“實(shí)體”選項(xiàng)，在“名稱(chēng)”文本框中輸入“dachilun_gear”，如圖5-1所示。圖5-1“新建”對(duì)話(huà)框2取消選中“使用默認(rèn)模板”復(fù)選項(xiàng)。單擊“確定”按鈕，打開(kāi)“新文件選項(xiàng)”對(duì)話(huà)框，選中其中“mmns_part_solid”選項(xiàng)，如圖5-2所示，最后單擊”確定“

39、按鈕，進(jìn)入三維實(shí)體建模環(huán)境。圖5-2“新文件選項(xiàng)”對(duì)話(huà)框（2）設(shè)置齒輪參數(shù)1在主菜單中依次選擇“工具”“關(guān)系”選項(xiàng)，系統(tǒng)將自動(dòng)彈出“關(guān)系”對(duì)話(huà)框。2在對(duì)話(huà)框中單擊按鈕，然后將齒輪的各參數(shù)依次添加到參數(shù)列表框中，具體容如圖5-4所示，完成齒輪參數(shù)添加后，單擊“確定”按鈕，關(guān)閉對(duì)話(huà)框。圖5-3輸入齒輪參數(shù)（3）繪制齒輪基本圓在右工具箱單擊，彈出“草繪”對(duì)話(huà)框。選擇FRONT 基準(zhǔn)平面作為草繪平面，繪制如圖5-4所示的任意尺寸的四個(gè)圓。（4）設(shè)置齒輪關(guān)系式，確定其尺寸參數(shù)1按照如圖5-5所示，在“關(guān)系”對(duì)話(huà)框中分別添加確定齒輪的分度圓直徑、基圓直徑、齒根圓直徑、齒頂圓直徑的關(guān)系式。2雙擊草繪基本圓的

40、直徑尺寸，將它的尺寸分別修改為、修改的結(jié)果如圖5-6所示。圖5-4草繪同心圓圖5-5“關(guān)系”對(duì)話(huà)框圖5-6修改同心圓尺寸 圖5-7“曲線(xiàn)：從方程”對(duì)話(huà)框（5）創(chuàng)建齒輪齒廓線(xiàn)1在右工具箱中單擊按鈕打開(kāi)“菜單管理器”菜單，在該菜單中依次選擇“曲線(xiàn)選項(xiàng)”“從方程”“完成”選項(xiàng)，打開(kāi)“曲線(xiàn)：從方程”對(duì)話(huà)框，如圖5-7所示。2在模型樹(shù)窗口中選擇坐標(biāo)系，然后再?gòu)摹霸O(shè)置坐標(biāo)類(lèi)型”菜單中選擇“笛卡爾”選項(xiàng)，如圖5-8所示，打開(kāi)記事本窗口。3在記事本文件中添加漸開(kāi)線(xiàn)方程式，如圖5-9所示。然后在記事本窗中選取“文件”“保存”選項(xiàng)保存設(shè)置。圖5-8“菜單管理器”對(duì)話(huà)框 圖5-9添加漸開(kāi)線(xiàn)方程4選擇圖5-11中的曲

41、線(xiàn)1、曲線(xiàn)2作為放置參照，創(chuàng)建過(guò)兩曲線(xiàn)交點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)PNTO。參照設(shè)置如圖5-10所示。曲 線(xiàn)1曲 線(xiàn) 2圖5-11基準(zhǔn)點(diǎn)參照曲線(xiàn)的選擇圖5-10“基準(zhǔn)點(diǎn)”對(duì)話(huà)框5如圖5-12所示，單擊“確定”按鈕，選取基準(zhǔn)平面TOP和RIGHT作為放置參照，創(chuàng)建過(guò)兩平面交線(xiàn)的基準(zhǔn)軸A_1，如圖6-13所示。圖5-12“基準(zhǔn)軸”對(duì)話(huà)框 圖5-13基準(zhǔn)軸A_16如圖5-13所示，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建經(jīng)過(guò)基準(zhǔn)點(diǎn)PNTO和基準(zhǔn)軸A_1的基準(zhǔn)平面DTM1,如圖5-14所示。5 5-15基準(zhǔn)平面對(duì)話(huà)框 5-15基準(zhǔn)平面DTM17如圖5-16所示，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建經(jīng)過(guò)基準(zhǔn)軸A_1，并由基準(zhǔn)平面DTM1轉(zhuǎn)過(guò)“-90/

42、z”的基準(zhǔn)平面DTM2，如圖5-17所示。圖5-16“基準(zhǔn)平面”對(duì)話(huà)框 圖5-17基準(zhǔn)平面DTM28鏡像漸開(kāi)線(xiàn)。使用基準(zhǔn)平面DTM2作為鏡像平面基準(zhǔn)曲線(xiàn)，結(jié)果如圖5-18所示。圖5-18鏡像齒廓曲線(xiàn)（6）創(chuàng)建齒根圓實(shí)體特征1在右工具箱中單擊按鈕打開(kāi)設(shè)計(jì)圖標(biāo)版。選擇基準(zhǔn)平面FRONT作為草繪平面，接收系統(tǒng)默認(rèn)選項(xiàng)放置草繪平面。2在右工具箱中單擊按鈕打開(kāi)“類(lèi)型”對(duì)話(huà)框，選擇其中的“環(huán)”單選按鈕，然后在工作區(qū)中選擇圖5-19中的曲線(xiàn)1作為草繪剖面。再圖標(biāo)中輸入拉伸深度為“b”，完成齒根圓實(shí)體的創(chuàng)建，創(chuàng)建后的結(jié)果如圖5-20所示。圖5-19草繪的圖形5-20拉伸的結(jié)果（7）創(chuàng)建一條齒廓曲線(xiàn)1在右工具箱

43、中單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對(duì)話(huà)框，選取基準(zhǔn)平面FRONT作為草繪平面后進(jìn)入二維草繪平面。2在右工具箱單擊按鈕打開(kāi)“類(lèi)型”對(duì)話(huà)框，選擇“單個(gè)”單選按鈕，使用和并結(jié)合繪圖工具繪制如圖5-21所示的二維圖形。圖 5-21 草繪曲線(xiàn)圖 5-22顯示倒角半徑3打開(kāi)“關(guān)系”對(duì)話(huà)框，如圖5-22所示，圓角半徑尺寸顯示為“sd0”，在對(duì)話(huà)框中輸入如圖5-23所示的關(guān)系式。圖5-23“關(guān)系“對(duì)話(huà)框（8）復(fù)制齒廓曲線(xiàn)1在主菜單中依次選擇“編輯”“特征操作”選項(xiàng)，打開(kāi)“菜單管理器”菜單，選擇其中的“復(fù)制”選項(xiàng)，選取“移動(dòng)”復(fù)制方法，選取上一步剛創(chuàng)建的齒廓曲線(xiàn)作為復(fù)制對(duì)象。圖5-24依次選取的 菜單2選取“平移”方

44、式，并選取基準(zhǔn)平面FRONT作為平移參照，設(shè)置平移距離為“B”，將曲線(xiàn)平移到齒坯的另一側(cè)。圖5-25輸入旋轉(zhuǎn)角度3繼續(xù)在“移動(dòng)特征”菜單中選取“旋轉(zhuǎn)”方式，并選取軸A_1作為旋轉(zhuǎn)復(fù)制參照，設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度為“asin(2*b*tan(beta/d)”，再將前一步平移復(fù)制的齒廓曲線(xiàn)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度。最后生成如圖5-26所示的另一端齒廓曲線(xiàn)。圖5-26創(chuàng)建另一端齒廓曲線(xiàn)（9）創(chuàng)建投影曲線(xiàn)1在工具欄單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對(duì)話(huà)框。選取“RIGUT”面作為草繪平面，選取“TOP”面作為參照平面，參照方向?yàn)椤坝摇?，單擊“草繪”按鈕進(jìn)入草繪環(huán)境。2繪制如圖5-27所示的二維草圖，在工具欄單擊按鈕完成草繪的繪制。

45、圖5-27繪制二維草圖3主菜單中依次選擇“編輯”“投影”選項(xiàng)，選取拉伸的齒根圓曲面為投影表面，投影結(jié)果如下圖5-28所示。圖5-28投影結(jié)果（10）創(chuàng)建第一個(gè)輪齒特征1在主菜單上依次單擊“插入”“掃描混合”命令，系統(tǒng)彈出“掃描混合”操控面板，如圖5-29所示。2在“掃描混合”操控面板單擊“參照”按鈕，系統(tǒng)彈出“參照”上滑面板，如圖6-30所示。圖5-29 “掃描混合”操作面板圖5-30“參照”上滑面板3在“參照”上滑面板的“剖面控制”下拉列表框選擇“垂直于軌跡”選項(xiàng)，在“水平/垂直控制”下拉列表框選擇“垂直于曲面”選項(xiàng)，如圖5-30示。4在繪圖區(qū)單擊選取分度圓上的投影線(xiàn)作為掃描混合的掃引線(xiàn)，如

46、圖5-31示。掃描引線(xiàn)圖5-31選取掃描引線(xiàn)5在“掃描混合”操作面板中單擊“剖面”按鈕，系統(tǒng)彈出“剖面”上滑面板，在上方下拉列表框中選擇“所選截面”選項(xiàng)，如圖5-32所示。圖5-32“剖面”上滑面板圖5-33 選取截面6在繪圖區(qū)單擊選取“掃描混合”截面，如圖5-33所示。7在“掃描混合”操控面板單擊按鈕完成第一個(gè)齒的創(chuàng)建，完成后的特征如圖5-34所示。圖5-34完成后的輪齒特征 圖5-35“選擇性粘貼“對(duì)話(huà)框(11)陣列輪齒1單擊上一步創(chuàng)建的輪齒特征，在主工具欄中單擊按鈕，然后單擊按鈕，隨即彈出“選擇性粘貼”對(duì)話(huà)框，如圖5-35所示。在該對(duì)話(huà)框中勾選“對(duì)副本應(yīng)用移動(dòng)/旋轉(zhuǎn)變換”，然后單擊“確定

47、”按鈕。圖5-36 旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置 圖5-37復(fù)制生成的第二個(gè)輪齒2單擊復(fù)制特征工具欄中的“變換”，在“設(shè)置”下拉菜單中選取“旋轉(zhuǎn)”選項(xiàng)，“方向參照”選取軸A_1，可在模型數(shù)中選取，也可以直接單擊選擇。輸入旋轉(zhuǎn)角度“360/z”,如圖6-36所示。最后單擊按鈕，完成輪齒的復(fù)制，生成如圖6-37所示的第2個(gè)輪齒。3在模型樹(shù)中單擊剛剛創(chuàng)建的第二個(gè)輪齒特征，在工具欄單擊按鈕，或者依次在主菜單中單擊“編輯”“陣列”命令，系統(tǒng)彈出“陣列”操控面板，如圖6-38所示。圖5-38 “陣列”操控面板圖5-39 完成后的輪齒 圖5-40齒輪的最終結(jié)構(gòu)4在“陣列”操控面板選擇“軸”陣列，在繪圖區(qū)單擊選取齒根園的中心軸作為陣列參照，輸入陣列數(shù)為“88”偏移角度為“360/z”。在“陣列”操控面板單擊按鈕，完成陣列特征的創(chuàng)建，如圖5-39所示。5最后“拉伸”、“陣列”輪齒的結(jié)構(gòu)，如圖5-40所示致本論文是在ee老