【正文】 等功能。 經(jīng)過四十多年的努力 ,CAD 技術(shù)的廣泛應(yīng)用已經(jīng)引起了一場工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的技術(shù)革命 ,特別是近二十年 來 ,由于計(jì)算機(jī)硬件性能的不斷提高 ,CAD 技術(shù)有了大規(guī)模的發(fā)展 ,目前 CAD 技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于許多行業(yè) ,如機(jī)械 ,汽車 ,飛機(jī) ,船舶 ,電子 ,輕工 ,建筑 ,化工 ,紡織及服 等 ,機(jī)械 CAD 在整個(gè)工程 CAD 中占有比較重要的地位。應(yīng)用 CAD 技術(shù)起到了提高機(jī)械制造企業(yè)的設(shè)計(jì)效率，優(yōu)化了設(shè)計(jì)方案，減輕技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短設(shè)計(jì)周期，加強(qiáng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化等作用，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)現(xiàn)代化提供了支持。 當(dāng)前工業(yè)企業(yè)正面臨著市場全球化、制造國際化和品種需求多樣化的新挑戰(zhàn)，各企業(yè)間圍繞著時(shí)間、質(zhì)量和成本的競爭越來越激烈。由此出現(xiàn)了一系列先進(jìn)制造技術(shù)、系 統(tǒng)和新的生產(chǎn)管理方法。如并行工程、及時(shí)生產(chǎn)、精良生產(chǎn)、敏捷制造和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等，所有這些先進(jìn)制造技術(shù)和系統(tǒng)都與 CAD 系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用密切相關(guān)。 目前 CAD 系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾方面： 1,CAD 系統(tǒng)應(yīng)用面向產(chǎn)品的全過程：在產(chǎn)品的全過程中，要求產(chǎn)品的信息能在產(chǎn)品生命周期的不同環(huán)節(jié)方便地轉(zhuǎn)換．有助于產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)階段能全方位地考慮產(chǎn)品的成本、質(zhì)量、進(jìn)度及甩戶需求。 2,CAD 系統(tǒng)應(yīng)充分考慮產(chǎn)品的繼承性：在產(chǎn)品的更新?lián)Q代過程中，要求能方便地獲濰坊科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 緒論 2 得產(chǎn)品的全部歷史數(shù)據(jù)．以便充分利用已經(jīng)經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐的產(chǎn)品信息 。 1)在用 CAD 系統(tǒng)進(jìn)行新產(chǎn)品成品的開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，只需對其中極少部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和制造．即可得到全新的產(chǎn)品。 2)對于類似零件，當(dāng)采用特征建模法完成新零件設(shè)計(jì)后，并當(dāng)類似的零件變型不斷出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)自動(dòng)將零件功能特征模型轉(zhuǎn)為典型零件模型。這不僅大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，節(jié)約了研制成本，還提高了產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化程 度。保證了產(chǎn)品的一次成熟性和一次成功性。 CAD 系統(tǒng)應(yīng)滿足并行設(shè)計(jì)的要求：并行工程的關(guān)鍵是用并行設(shè)計(jì)方法代替串行設(shè)計(jì)方法。產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中可以容易地被分解為不同的模塊，分別由不同設(shè)計(jì)人員分工進(jìn)行設(shè)計(jì)．然后通過 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組裝和集成。在產(chǎn)品的開發(fā)過程中，使開發(fā)組成員易于實(shí)現(xiàn)半結(jié)構(gòu)化通信．同時(shí)不同的設(shè)計(jì)層具有不同的管理使用權(quán)限。對產(chǎn)品建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型后進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。 3,CAD 系統(tǒng)應(yīng)滿足靈活的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：設(shè)計(jì)人員可在虛擬現(xiàn)實(shí)中創(chuàng)造新的產(chǎn)品模型。并檢查設(shè)計(jì)效果 ，可以及早看到新產(chǎn)品的外形，以便從多方面觀察和評審所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品 。 運(yùn)用虛擬工具任意改變產(chǎn)品的外形而無需耗費(fèi)材料及占用加工設(shè)備 ， 這種方法可盡早地發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)品研制過程的最初階段出現(xiàn)的設(shè)計(jì)缺陷如結(jié)構(gòu)空間的干涉等問題，以保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。 4,CAD 系統(tǒng)要具有很好的可 移植性和自組織性：在 CAD 系統(tǒng)中 ， 用戶可以根據(jù)自己的需要隨時(shí)加入運(yùn)行文件和模塊．還可重新裝配各個(gè)模塊中的子模塊?；蛘甙凑兆约旱囊笮薷南到y(tǒng)中的不足之處 ， 而這種修改不會影響這個(gè) CAD 系統(tǒng)。 5,CAD 系統(tǒng)要具有很好的集成性： CAD 與 CAPP、 CAM 的集成已成為工程領(lǐng)域中急需解決的問題。一般可以通過兩個(gè)途徑來解決：一是通過接口，將現(xiàn)有的各自獨(dú)立的 CAD、CAPP 和 CAM 系統(tǒng)連接起來；二是開發(fā)集成的 CAD/CAPP/CAM 系統(tǒng)。 6,智能 CAD 系統(tǒng)：智能 CAD 是一種新型的高層次計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法和技術(shù)。它將人工智 能的理論和技術(shù)與 CAD 相結(jié)合，使計(jì)算機(jī)具有支持人類專家的設(shè)計(jì)思維、推理決策及模擬人的思維方法與智能行為的能力，從而把設(shè)計(jì)自動(dòng)化推向更好的層次。這種智能性具體表現(xiàn)為：（ 1）智能地支持設(shè)計(jì)人員，而且是人機(jī)接口也是智能的。系統(tǒng)必須懂得設(shè)計(jì)人員的意圖，能夠檢測失誤，回答問題，提出建議方案等。（ 2）具有推理能力，使不熟悉的設(shè)計(jì)人員也能做出好的設(shè)計(jì)來。在未來的幾十年里， CAD 技術(shù)將在建模技術(shù)、軟件組件技集成智能化等方面進(jìn)一步發(fā)展，因而也必將在機(jī)械工程設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮濰坊科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 緒論 3 越來越重要的作用。 近年來 我國在 CAD 技術(shù)的研究、開 發(fā)和推廣上取得了較大的進(jìn)展 ,但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比 ,在應(yīng)用或開發(fā)的廣度和深度上還存在著很大的差距 ,國內(nèi)的 CAD 軟件功能單一 ,集成化程度低、性能穩(wěn)定性差 ,缺乏競爭力 ,其商品化程度低 ,難以進(jìn)入市場 。 CAD 系統(tǒng)僅僅是圖板的代替品 ,設(shè)計(jì)人員借助 CAD來擺脫傳統(tǒng)的手工制圖 ,CAD系統(tǒng)的深層次應(yīng)用不到位 ,在制造業(yè)領(lǐng)域、真正用 CAD 技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的比例不高 ,這些都制約了 CAD 技術(shù)在我國機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮更大作用。 這就要求我們要充分學(xué)習(xí) 好 現(xiàn)代科技，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)使產(chǎn)品更加多樣化、參數(shù)化和柔性化，提高生產(chǎn)效率降低成本，以符合現(xiàn) 代科技發(fā)展的要求，最終提高企業(yè)的綜合競爭力。 UG 簡介 Unigraphics（簡稱 UG）是 UGS 公司推出的全面產(chǎn)品解決方案中產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域的旗艦產(chǎn)品。它以航空航天與汽車工業(yè)的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)為依托，現(xiàn)已發(fā)展成為世界一流的集成化機(jī)械 CAD/CAE/CAM 軟件。 UG 把 CAD/CAE/CAM 無縫集成到一個(gè)一體化、開放的環(huán)境中，為客戶提供嶄新的、更直觀的用戶界面和更強(qiáng)勁的創(chuàng)新功能 。 UG作為三維造型設(shè)計(jì)系統(tǒng)，是一套由設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，其功能強(qiáng)大，用途廣泛，是新一代 CAD/CAM系統(tǒng)軟件。它以尺寸驅(qū)動(dòng)、特征建 模、全參數(shù)設(shè)計(jì)、單一全關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實(shí)及多數(shù)據(jù)接口等優(yōu)點(diǎn)改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，使設(shè)計(jì)工作直觀化、高效化、精確化和系統(tǒng)化，成為目前機(jī)械 CAD 領(lǐng)域的性標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的 CAD 系統(tǒng)僅提供繪圖工具不同， UG 提供了一套完整的機(jī)械產(chǎn)品解決方案，包括工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工制造、機(jī)構(gòu)分析、有限元分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理、甚至包括了產(chǎn)品生命周期，是多項(xiàng)技術(shù)的集成產(chǎn)品。 UG的主要特征有： 3D實(shí)體模型；基于特征的參數(shù)化實(shí)體建模；單一數(shù)據(jù)庫；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)；行為建模技術(shù)； NC加工；強(qiáng)大的裝配功能；二次開發(fā)技術(shù) 等 。 UG 中二維工程圖與 AutoCAD 間的轉(zhuǎn)換 UG是功能強(qiáng)大的專業(yè) CAD/CAM 軟件，應(yīng)用范圍很廣。 AutoCAD 有完善的二維工程圖設(shè)計(jì)功能及對系統(tǒng)要求低等特點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。目前在工程實(shí)踐中，二維工程濰坊科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 緒論 4 圖作為重要的技術(shù)文檔時(shí)必不可少的。雖然在 UG中可以對工程圖進(jìn)行尺寸、公差等標(biāo)注，但由于在 UG 中對實(shí)體作標(biāo)注，轉(zhuǎn)成二維工程圖時(shí)往往不符合我國的制圖標(biāo)準(zhǔn)，因此應(yīng)當(dāng)在 AutoCAD 中完成尺寸標(biāo)注工作和添加標(biāo)題欄、技術(shù)要求等內(nèi)容，即利用 UG參數(shù)化造型技術(shù)，對零件直接進(jìn)行三維模型設(shè)計(jì)，對零件設(shè)計(jì)修改， 直至確定無誤后再將設(shè)計(jì)好的三維模型轉(zhuǎn)化為然后調(diào)入 AutoCAD 中進(jìn)行編輯，二維工程圖，最后得到符合企業(yè)需要的、完善的工程圖。采用這種方法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。 UG生成三維模型，再將其轉(zhuǎn)換然后由 AutoCAD 輸出人們所熟悉的成二維工程圖，工程圖，可提高設(shè)計(jì)、繪圖和修改等工作的效率和質(zhì)量，并引起取長補(bǔ)短的作用。 另外，由于 UG對數(shù)據(jù)格式和圖像格式的識別能力， UG中可以很容易的讀取 AutoCAD的二維在圖形作為拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混成的草圖；同時(shí) AutoCAD 在我國普及率很高，許多人對它都十分熟悉，而且很多企業(yè)早期的圖檔 都在 AutoCAD 中作的，因此可以使用已有的 AutoCAD二維圖形作為 UG三維造型時(shí)的草圖，進(jìn)行三維轉(zhuǎn)換，也可以使用 AutoCAD來為 UG 繪制草圖， 從而避免重復(fù)勞動(dòng)和有效地利用已有資源。 參數(shù)化特征造型技術(shù) 參數(shù)化特征造型被公認(rèn)為目前幾何造型的發(fā)展趨勢， UG實(shí)體模型由一些工程特征組合而成， UG模塊提供了拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、過度、孔、槽、圓角、倒角、抽殼、拔模斜度、自由變形、變截面掃描等眾多的特征和特征的構(gòu)造方法，為用戶提供了設(shè)計(jì)非常復(fù)雜形狀或?qū)嶓w模型的有力工具。 基于特征的參數(shù)化造型時(shí)將參數(shù)化造 型的思想和特征造型的思想有機(jī)的結(jié)合在一起，用尺寸驅(qū)動(dòng)或變量設(shè)計(jì)的方法定義特征并進(jìn)行類似的操作，這樣就形成了參數(shù)化特征造型。由于特征全部用參數(shù)化定義，因此對形狀、尺寸、公差、表面粗糙度等均可隨時(shí)修改和更行，最終達(dá)到修改設(shè)計(jì)的目的。參數(shù)化方法使設(shè)計(jì)者在構(gòu)造幾何模型時(shí)可以集中于概念設(shè)計(jì)和整體設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮創(chuàng)造性，提高設(shè)計(jì)效率。基于特征的技術(shù)為設(shè)計(jì)者提供了符合人們思維習(xí)慣的設(shè)計(jì)環(huán)境，二者有機(jī)地結(jié)合起來進(jìn)行實(shí)體造型將極大的提高設(shè)計(jì)效率。 在 UG 的環(huán)境中，構(gòu)造實(shí)物實(shí)體的方法很多。選擇一種有效的方法，使建立的特征少，且能 有效生成實(shí)體；形成的特征有利于后續(xù)特征的建立和修改是非常重要的。所以濰坊科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 緒論 5 在設(shè)計(jì)之初，對零件的外型設(shè)計(jì)要一個(gè)整體規(guī)劃，要清楚自己所做的零件的復(fù)雜程度，首先要確定整個(gè)零件的基準(zhǔn)參考中心和參考面，使后面建立的特征（ Feature）都是基于該基準(zhǔn)建立的，這樣有利于后面特征修改（ Modify）和再生成（ Regenerate）；其次要確定模型（ Model）的所有特征間構(gòu)建的大致先后順序，把一些小而非重要特征先做，對開始不太明確的，并且需要經(jīng)常改動(dòng)變化的特征放到后面建立。這樣就可以在需要修改時(shí)改動(dòng)局部就可以了，既節(jié)省了時(shí)間又 省去了許多麻煩 減速器的 概述 減速器在機(jī)械設(shè)備行業(yè)是一種很常用的傳動(dòng)裝置，其在各類機(jī)械設(shè)備中有著非常廣泛的應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)性能的好壞與減速器設(shè)計(jì)的優(yōu)劣水平有著直接的關(guān)系。因而對齒輪減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究有著非常重要的實(shí)際意義。 減速器的分類 減速器按用途可以分為通用加速器和專用減速器兩大類。其中常見的減速器一般包括： （ 1）一級圓柱齒輪減速器：傳動(dòng)、比一般小于 5，使用直齒、斜齒或人字齒齒輪，傳遞功率可達(dá)數(shù)萬千瓦，效率較高。工藝簡單，精度易于保證，應(yīng)用廣泛。軸線可作水平布置、上下布置或鉛垂布 置。 （ 2）二級圓柱齒輪減速器：傳動(dòng)比一般為 8到 40，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。又可分展開式、分流式、同軸式三種。 （ 3）斜齒一級錐齒輪減速器：傳動(dòng)比一般小于 3，使用直齒、斜齒或曲齒齒輪。 （ 4） 一級蝸桿減速器：結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，但效率較低，適用于載荷較小、間歇工作的場合。 減速器的主要組成 減速器主要由傳動(dòng)零件 (齒輪或 蝸桿 )、軸、軸承、箱體及其附件所組成。其基本結(jié)構(gòu) 有三大部分： 1， 齒輪、軸及軸承組 濰坊科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 緒論 6 小齒輪 與軸制成一體，稱 齒輪軸 ，這種結(jié)構(gòu)用于齒輪直徑與軸的直徑相關(guān)不大的情況下，如果軸的直徑為 d，齒輪齒根圓的直徑為 df，則當(dāng) dfd≤6 ～ 7mn 時(shí)，應(yīng)采用這種結(jié)構(gòu)。而當(dāng) dfd6～ 7mn 時(shí)，采用齒輪與軸 分開為兩個(gè)零件的結(jié)構(gòu)，如低速軸與 大齒輪 。此時(shí)齒輪與軸的周向固定 平鍵 聯(lián)接，軸上零件利用軸肩、軸套和軸承蓋作軸向固定。兩軸均采用了深溝球軸承。這種組合，用于承受徑向載荷和不大的軸向載荷的情況。當(dāng)軸向 載荷 較大時(shí)，應(yīng)采用角接觸球軸承、 圓錐滾子軸承 或深溝球軸承與 推力軸承 的組合結(jié)構(gòu)。軸承是利用齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)濺起的稀油，進(jìn)行潤滑。箱座中油池的潤滑油，被旋轉(zhuǎn)的齒輪 濺起飛濺到箱蓋的內(nèi)壁上，沿內(nèi)壁流到分箱面坡口后，通過導(dǎo)油槽流入軸承。當(dāng)浸油齒輪 圓周速度 υ≤2m/s 時(shí)，應(yīng)采用 潤滑脂 潤滑 軸承，為避免可能濺起的稀油沖掉潤滑脂，可采用擋油環(huán)將其分開。為防止?jié)櫥土魇Ш屯饨缁覊m進(jìn)入箱內(nèi)，在軸承端蓋和外伸軸之間裝有密封元件。 2， 箱體 箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動(dòng)零件的基座，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。箱體通常用 灰鑄鐵 制造，對于重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。單體生產(chǎn)的減速器，為了簡化工藝、降低成本，可采用鋼板焊接的箱體。 灰鑄鐵具有很好的 鑄造性能 和減振性能。為了便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體制成沿 軸心 線水平剖分式。上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。軸承座的聯(lián)接螺栓應(yīng)盡量靠近軸承座孔，而軸承座旁的凸臺，應(yīng)具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋緊螺栓時(shí)需要的扳手空間。為保證箱體具有足夠的剛 度，在軸承孔附近加支撐肋。為保證減速器安置在基礎(chǔ)上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機(jī)械加工面積，箱體底座一般不采用完整的平面。 3， 減速器附件 為了保證減速器的正常工作，除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給予足夠的重視外，還應(yīng)考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時(shí)箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設(shè)計(jì)。 （ 1)窺視孔及窺視孔蓋：由于要防止污物進(jìn)入機(jī)體和潤滑油飛濺出來，因此蓋板下應(yīng)加防滲 漏的墊片。考慮到濺油量不大，故選用石棉橡膠紙材質(zhì)的紙封油圈即可 。 （ 2)通氣器：為防止由于機(jī)體密封而引起的機(jī)體內(nèi)