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1、黄山学院 基于 Pro/E 的课程设计 二级斜齿轮减速器 课题名称:二级斜圆柱齿轮减速器的三维造型 学生学号: 21206072043 专业班级: 12机械卓越班 学生姓名:谢坤林 学生成绩: 指导教师:刘胜荣 课题工作时间: 2012.12.23 至 2013.01.14 2 目录 1.引言-1 2.上箱体的绘制 -4 3.下箱体的绘制 -12 4.齿轮、齿轮轴的绘制-17 5.轴的绘制 -29 6.其他零部件的绘制 -31 7.总体装配 -39 8.设计小结 -48 3 1 引言: 减速器是应用于原动机和工作机之间的独立传动装置,具有结构紧凑、 传动 效率较高、 传递运动准确可靠、 使用维
2、护方便和可成批生产等特点。传统的减速 器手工设计通常采用二维工程图表示三维实体的做法,这种做法不仅不能以三维 实体模型直观逼真地显现出减速器的结构特征,而且对于一个视图上某一尺寸的 修改,不能自动反应在其他对应视图上。 1985年美国 PTC公司开始建模软件的研究,1988 年 V1.0 的 Pro/ENGINEER 诞生,随后美国通用汽车公司将该技术应用于各种类型的减速器设计与制造中。 目前在基于 Pro/E 的减速器的模型设计、 数据分析与生产制造方面美国、 德国和 日本处于领先地位, 美国 Alan-Newton 公司研制的 X-Y 式精密减速器和日本住友 重工研制的 FA型减速器都是目
3、前先进的高精密型齿轮减速器。 Pro/ENGINEER技术可以方便快捷的实现建立基于零件或子装配体的三维模 型设计和装配, 并且提供了丰富的约束条件完成可以满足的工程实践要求。建立 三维模型在装配体环境下可以很好的对零件进行编辑和修改,在生产实际中便捷 的把立体图转换为工程图,在生产应用中充分利用Pro/E 软件进行几何造型设 计,进一步利用数控加工设备进行技术加工,可以显著提高减速器的设计制造精 密、设计制造质量、设计制造效率,从而缩短产品更新换代生产的整个周期。而 我国在 Pro/E 的减速器三维模型设计方面还相对比较薄弱,因此,随着经济全球 化的发展,在此技术上我国需要不断的突破创新,逐
4、步提高“中国创造”在国 际市场的竞争力。 基于 Pro/Engineer的二级减速器设计 机械电子工程专业学生XXX 指导教师XX 摘要:Pro/Engineer一个参数化、基于特征的实体造型系统,具有单一数据库功能。本文 在减速器零部件几何尺寸数值计算的基础上,利用ProE软件实现了齿轮系和轴系等零件 特征的三维模型设计;利用ProE 软件实现了齿轮系和轴系的虚拟装配,具有较好的通用 性和灵活性。 此系统的实现可以使设计人员在人机交互环境下编辑修改,快速高效地设计出 圆柱齿轮减速器产品,同时通过PRO/E 对二级减速器进行建模设计,规划零件的装配过程, 对实现预期的运动仿真,建立机构运动分析
5、,提高效率和精度奠定了基础。 关键字:二级减速器轴承齿轮机械传动 Pro/E The design of two-grade cylindrical gear reducer based on Pro/Engineer Student majoring inMechanical and Electronic Engineering XXX Tutor XXX 4 Abstract:Pro/Engineer is a parametric solid modeling system based on body feature, which has a single database. The r
6、ealization of this system can make designers devise the product of cylinder gear reducer fast and efficiently Under human-computer interaction environment.Meanwhile,the paper describes the parametric design of two stage reducer and the assembly process of parts based on Pro/E, analyzes the mechanism
7、 movement and gets expectant movement simulation In doing so, design efficiency and precision can be increased greatly. Key words:Two stage gear reducer model、Bearing 、Gear 、Mechanical drive 、 Pro/E 5 2.上箱体的绘制 、新建零件文件 在菜单栏选择“文件”下拉菜单,选取“新建”选项,系统将弹出如左下图所示的新建 对话框,选中其中的零件单选按钮,在“名称”栏中输入“xiangti ” ,不勾选“实用
8、缺省模 板” ,单击,在弹出的“新文件选项”对话框中选择mmns_part_solid,将英制单位改 为公制单位(右下图)单击进入三维实体建模环境。 、创建基础实体特征 1 创建基座 使用拉伸命令创建基座。 设置草绘平面并完成剖面草绘 (1)在右工具箱中单击“拉伸工具”按钮,在主视区下方出现拉伸特征操控板。 (2)在操控板中单击按钮,在弹出的“草绘”对话框中单击“定义”按钮,弹 出“草绘 ” 对话框, 在该对话框中要求选择草绘平面,在主视区内选择FRONT基 准平面作为草绘平面(也可以在模型树窗口中选择),在“草绘方向”栏中自动 出现默认的草绘视图方向,接受默认设置,单击按钮,弹出“参照”对
9、6 话框, 系统要求提供尺寸标注参照,接受系统默认的参照,单击按钮进 入草绘器, 在注视区中绘制如图的拉伸截面图,在右工具箱中单击退出草绘 。2.以底面为基准草绘长方形,然后用拉伸命令拉伸成高的长方体详见图 2-1。 图 2-1 3. 以 FRONT 面为基准草绘两个半圆,直径分别与图纸相符 7 图 2-2 4. 创建螺栓座以侧面为草绘平面,草绘长方形,拉伸,并镜像详见图 2-2。 5 创建轴承孔,以侧面为草绘平面, ,详见图 2-3: 8 图 2-3 6 草绘的截面,拉伸切除多余部位,详见图 2-4: 图 2-4 7. 创建安装孔和定位销孔, 以螺栓座顶面为草绘平面, 草绘各个安装孔, 定位
10、销 9 孔,详见图 2-5: 8.创建检修孔,先创建一个基准轴 10 图 2-6 9. 在检修平面上创建孔, M5*.5, 选择【穿透】,选择【沉头】,最后在镜像,详见 图 2-7: 11 图 2-7 10. 在轴承孔转孔,详见图 2-8: 图 2-8 3 下箱体的绘制 12 步骤如下: 1. 以 FRONT 面为基准草绘一个长方体。 2. 以 TOP面为基准草绘一个方体,详见图 2-9: 图 2-9 3. 以 FROMT 为草绘平面草绘长方形并双向拉伸切除厚度,详见图 2-10: 13 图 2-10 4. 创建螺栓座,以侧面为草绘平面草绘长方形,拉伸并镜像,详见图 2-11: 图 2-11
11、5. 创建底板,以底面为草绘平面草绘长方形,拉伸,详见图 2-12: 14 图 2-12 6. 创建油位测量孔,游标,出油孔,详见图 2-13: 7.1 用孔命令,在上步拉伸面上,切除地脚螺栓孔;7.2 创建吊耳详见 图 2-14: 15 图 2-14 8. 创建轴承孔,以螺栓座侧面为草绘侧面,草绘120 和 80 的圆,拉伸并镜像, 详见图 2-15: 图 2-15 9. 草绘 8 的截面,拉伸切除多余部位,详见图 2-16: 16 图 2-16 10. 创建安装孔和定位销孔,以顶部为草绘平面,草绘各个安装孔,定位销孔, 详见图 2-17: 17 图 2-17 11. 创建筋板:以侧面为草绘
12、平面,草绘截面,拉伸并镜像,详见图 2-18: 图 2-18 12. 创建出油孔以侧面为草绘平面,草绘截面拉伸,插入孔,详见图 2-19: 4. 减速斜齿轮、斜齿轮轴的绘制 4.1 齿轮的绘制 18 步骤如下: 1 打开菜单栏:工具 - 参数输入基本参数和关系式 图 3-1-1 齿轮绘制定义参数 打开菜单栏:工具 -关系输入以下公式 ha=(hax+x)*mn hf=(hax+cx-x)*mn d=mn*z/cos(beta) da=d+2*ha db=d*cos(a) df=d-2*hf d0=da d1=db d2=df d3=d 19 完成后的关系对话框如图所示: 图 3-1-2 定义齿
13、轮计算公式 2 创建齿轮基本圆 画出四个同心圆,分别标记为: d0=da (分度圆直径) , d1=db(齿顶圆直径) d2=df(齿根圆直径),d3=d (基 园直径) 。工具栏内单击按钮,完成草图的绘制。如图所示: 图 3-1-3 草绘齿轮节圆 20 3 创建渐开线 (1)方程创建齿轮中齿的轮廓渐开线。输入关系式,如下: ang=90*t r=db/2 s=PI*r*t/2 xc=r*cos(ang) yc=r*sin(ang) x=xc+s*sin(ang) y=yc-s*cos(ang) z=0 (2)单击“文件 ” “保存”,再单击“文件 ” “退出”,在“曲线: 从方程”对话框中选
14、择确定,完成第一段渐开线的创建,如图: 图 3-1-4 渐开线的创建 21 4 镜像渐开线 (1)创建一个基准点。在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单 上单击 “插入” “模型基准”“点” “点” ,系统弹出“基 准点”对话框,如图所示;击选择分度圆曲线作为参考,按住Ctrl 键,单击第一段渐开线作为参考,放大视图,检查所创建的点是否位 于两条曲线的交点处,单击“基准点”对话框中的确定按钮,完成基 准点“ PNT0 ”的创建。 (2)创建一根基准轴。单击工具栏上的“创建轴”按钮,系统弹 出“基准轴”对话框,在绘图区单击选取“ TOP ”面,按住 Ctrl键, 选取“RIGHT ”面,在“基准轴
15、”对话框中点击确定按钮,完成“A-1” 轴的创建,如图: 图 3-1-5 轴“ A-1”的创建 (3)过“A-1”轴和点“ PNT0 ”创建平面。单击“确定”按钮,完 成“DTM1 ”的创建,如图所示: 22 图 3-1-6 “DTM1 ”的创建 (4)创建平面“ DTM2 ” 。创建初始步骤同“ DTM1 ” 。 (5)镜像渐开线。完成后的曲线如图所示: 图 3-1-7 完成后镜像渐开线 5 拉伸齿根圆形成圆柱体。 如图所示: 23 图 3-1-8 拉伸后的齿根圆 6 创建齿形 , 绘制齿形图 1) 创建投影线,点击右边工具栏“草绘”工具按钮,选取righ 面,绘制线段,再选择“编辑- 投影
16、”将线段投影。如图: 24 2)创建草绘界面及复制。如图 25 3)拉伸齿形 7 阵列齿形 26 8 创建腹板式齿轮结构 绘制另一个齿轮如图 4.2 齿轮轴的绘制 小齿轮与轴制成一体,被称为齿轮轴,这种结构用于齿轮直径与轴的直径相 27 差不大的情况,如果轴直径为d,齿轮齿根圆直径为df ,则当 df-d、新建组件文件 在菜单栏选择“文件”下拉菜单,选取“新建”选项,在系统弹出的新建对话 框中选择“组件”按钮,在后面的“子类型”中勾选按钮,在“名称” 栏中输入“ jiansuqi” ,单击,进入减速器的装配界面。 、装配减速器 1 、导入下箱体。单击有工具箱中的“将元件添加到组件”按钮,在弹出
17、 的“打开”对话框中找到下箱体的prt文件(可以点击对话框下面右侧的“预览”按钮查看 文件效果图) ,单击“确定”按钮,将零件导入到组件。在下面的“放置操控板”中的约束 方式中选择“缺省” ,单击右侧的完成下箱体的放置。 39 2 装配大齿轮轴承。仿照箱体的导入方法。在约束方式中选择“对齐”,在主视区中选择轴 承的旋转轴和箱体的大齿轮支撑套的的轴线作为参照;选择“匹配”方式,在主视区中选择 盖的内侧面和盖的内侧面作为参照单击右侧的完成大轴承的装配。 40 3、装配大轴承。仿照箱体的导入方法。在约束方式中选择“对齐”,在主视区中选择轴承的 旋转轴和箱体的大齿轮支撑套的的轴线作为参照;选择“匹配”
18、方式,在主视区中选择盖的 41 内侧面和盖的内侧面作为参照单击右侧的完成大轴承的装配。 4、装配平键。约束方式为“匹配”和“插入”。 5、装配齿轮。约束方式为“对齐”和“匹配”。 6、装配厚轴套。约束方式为“对齐”和“匹配”。 7、装配小轴套。约束方式为“对齐”和“匹配”。 8、转配大轴承。约束方式为“对齐”和“匹配”。 9、装配大透盖。约束方式为“对齐”和“匹配”。 10、导入大闷盖。仿照箱体的导入方法。在约束方式中选择“对齐”,在主视区中选择盖得 旋转轴和箱体的大齿轮支撑套的的轴线作为参照;选择“匹配”方式,在主视区中选择下箱 体的一个侧面和盖的大圆的内侧面作为参照;选择“对齐”,在主视区
19、中选择盖的紧固螺孔 旋转轴线作为参照,单击右侧的完成大闷盖的装配。 11、装配小闷盖。约束方式为“对齐”和“匹配”。 12、装配小轴承。约束方式为“对齐”和“匹配”。 13、装配小轴套。约束方式为“对齐”和“匹配”。 14、装配小齿轮轴。约束方式为“对齐”和“匹配”。 42 15、装配小轴套。约束方式为“对齐”和“匹配”。 16、装配小轴承。约束方式为“对齐”和“匹配”。 17、装配小透盖。约束方式为“对齐”和“匹配”。 18、装配固定件。约束方式为“对齐“和”匹配“ 如图 装配过程中需注意: 键与轴的装配。当“约束状态”为“完全约束”时,单击,如此完成键 与轴的装配,如图: 43 齿轮的装配
20、 高速级大齿轮齿轮与中间轴的装配。选择约束条件, 通过键与键槽的 配合,完成约束状态为 “完全约束”,单击,完成齿轮与轴的装配, 如图: 轴与轴承的装配 选择 “添加组件定义操控面板”中的“放置”,连接方式为“用户定义” 。首 先约束为同轴,单击选中轴的中心线“A-1” ,再单击选中轴承的中心轴“A-3” , 完成轴的约束, 此时约束状态为 “部分约束”。再单击“放置控制面板” 中的“新 建约束” ,选择挡油环小圆的一个面,再选择轴承的一个平面,在“放置控制面 板”中选择偏距为“ 0” ,按“ Enter ”键,此时轴承会约束在轴上,仔细观察, 如果轴承位于挡油环的内部, 则单击“反向” ,此
21、时约束状态为 “完全约束”, 单 击,完成一个轴承的装配,如图: 44 19、装配上箱体。导入上箱体,选择“对齐”和“匹配”的约束方式,完成上箱体的装配。 20、装配观察窗。约束方式为“匹配”和“对齐”。 21 、装配观察窗紧固螺栓。约束方式为“插入”和“匹配”。 22、装配观察窗大螺栓。约束方式为“匹配”和“插入”。 23、装配大闷盖的紧固螺栓。导入紧固螺栓,约束方式为“插入”和“匹配”。 阵列紧固螺栓。 24、装配其他盖的紧固螺栓,仿照大闷盖的装配方法进行装配。 25、装配上下箱体的连接件。 (1)装配垫圈。约束方式为“对齐”和“匹配”。 (2)装配螺栓。约束方式为“插入”和“匹配”。 (
22、3)装配螺母。约束方式为“对齐”和“匹配”。 26、装配漏油孔观察眼和螺栓。约束方式为“对齐”和“匹配”。 45 完成减速器的装配效果图如下所示 46 装配爆炸图 47 48 8、设计小结 此次 pro/e 课程设计是我在大学中一次宝贵的设计经历,它既涵 盖了机械设计课程设计方面的知识,又包括Pro/E 中高级功能的运 用,让我在设计过程中既复习了机械设计方面的内容,又对 Pro/E 零 部件的画法和装配方法以及分析等方面有了较为全面的认识和了解, 同时也让自己能够熟练的运用Pro/E 中的一些基本绘图功能,如拉 伸、旋转、抽壳、倒角、镜像、阵列、孔工具、基准的创建等,同时 对参数法绘图也有了
23、一定的认识,获益匪浅。 此次设计中为提高自己在设计等方面的能力,我选择二级圆柱斜 齿轮减速器作为设计课题。 在设计过程中, 我仔细回忆了以往机械设 计课程设计中的步骤及尺寸等的确定方法,同时结合在“中国一拖集 49 团有限公司” 参观的同轴式变速箱, 初步确定了自己的设计思路和减 速器的大致信息。 同时为了培养自己严谨认真的设计作风,又积极翻 阅课程设计手册,尽量使减速器上的每一个零件的尺寸都符合国 家标准。如此不仅复习了机械设计方面的知识,对自己的意志力、耐 力以及良好工作作风的培养都起到了很好的促进作用。 通过本课程设计, 巩固了通过课程学习到的知识,提高了动手实践能 力,让我在综合运用计算机进行设计尤其是进行较为复杂的装配图和 零件图的绘制、一般的三维装配、图形仿真方面的能力得到提高,进 一步提高二维图形绘制能力以及进行CAD 二次开发的能力, 了解软件 的数据交换及与 CAM 系统的数据传递等。 在此次课程设计中, 对我的 绘图能力有了很大的提高, 使我理解了很多实际问题, 更是对自己动 手能力有了大幅度的提升, 也让我明白了一个道理, 要想在任何方面 有好的发展,必须要发挥积极、主动、刻苦、肯钻的精神,只有永不 满足自己所拥有的知识,才能在自己所学习的领域有所建树。
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