【正文】 I 廣東石油化工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 題 目 :基于 Pro/E 的單級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)與仿真 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： II 廣東石油化工學(xué)院 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 摘 要 本次課程設(shè)計(jì)要求基于 Pro/E 的單級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)與仿真 主要用于《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)過程中，使學(xué)生能夠直觀的看到減速器的外觀和內(nèi)部 結(jié)構(gòu) ，并能觀察傳動(dòng)過程。對(duì)于《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)資源庫(kù)提供更好的資料，能夠更好的實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目化教學(xué)改革。要求學(xué)生根據(jù)所給定的參數(shù)，完成所有零件的尺寸設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。用 Pro/e 完成三維建模，然后裝配成減速器整體，并生成裝配爆炸圖，最后還要完成運(yùn)動(dòng)仿真。 本次課程設(shè)計(jì)具體按排，第一周指導(dǎo)教師講解設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)思路和說明書格式；學(xué)生查閱資料，根據(jù)條件計(jì)算單級(jí)圓柱齒輪減速器的各技術(shù)參數(shù)和主要零件尺寸；用 P ro/E 對(duì)減速器零件進(jìn)行三維建模；第二周運(yùn)動(dòng)仿真，輸出工程圖；整理設(shè)計(jì)說明書，再進(jìn)行答辯。 關(guān)鍵詞 ：?jiǎn)渭?jí)圓柱齒輪減速器 PRO/E 三維建模運(yùn)動(dòng)仿真 III 目 錄 摘要 ............................................................IⅠ 第一章 引言（ 緒論） ............................................1 第二章 主要零件工程圖與設(shè)計(jì) 單級(jí)圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)分析 ...........................3 固定箱體底座的設(shè)計(jì) ...................................3 上箱體零件的造型設(shè)計(jì) .................................5 減速器內(nèi)部軸的設(shè)計(jì) ...................................6 齒輪的設(shè)計(jì) ..........................................8 其他零件的設(shè)計(jì) ......................................11 第三章 裝配減速器 分析減 速器的模型 ....................................14 減速器模型創(chuàng)建步驟 ..................................14 減速器分解視圖 ......................................17 第四章 減速器運(yùn)動(dòng)仿真 運(yùn)動(dòng)仿真概述 ........................................18 元件連接 ............................................19 機(jī)構(gòu)仿真 ............................................19 第五章 設(shè)計(jì)總結(jié) .................................................22 IV 1 第一章 前言緒論 緒論 設(shè)計(jì)要求： 單級(jí)圓柱齒輪減速器：輸入功率 ，輸入轉(zhuǎn)速 480r/min，總傳動(dòng)比 4，效率 ，其他技術(shù)參數(shù)計(jì)算或者按照給定圖紙； 按計(jì)算結(jié)果和給定圖紙進(jìn)行減速器零件的三維建模，并裝配，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真檢查零件間是否存在運(yùn)動(dòng)干涉；將主要零件（傳動(dòng)軸和齒輪）和裝配體（標(biāo)注關(guān)鍵尺寸）輸出為工程圖。要求螺栓、螺母等用簡(jiǎn)化畫法，不用畫出實(shí)際的螺紋。設(shè)計(jì)說明書的主體為 P ro/E 的操作（ 70%以上），參數(shù)計(jì)算占小部分（小于 30%） 減速器的工作原理及其運(yùn)用： 減速器是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)（馬達(dá)）的回 轉(zhuǎn)數(shù)減速到所需要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。在目前用于傳遞動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中，減速機(jī)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。幾乎在各式機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中可以見到它的蹤跡。從交通的船舶，汽車，機(jī)車，建筑用的重型機(jī)具，機(jī)械工業(yè)所用的加工機(jī)具及自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活中常見的家電，鐘表等等。其應(yīng)用從大動(dòng)力的傳輸工作，到小負(fù)荷，精確的角度傳輸都可以見到減速器的應(yīng)用，且在工業(yè)應(yīng)用上，減速器具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能。因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備。在目前用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中，減速器的應(yīng)用范圍非常廣泛。減速器的作用主要有： （ 1）降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出成減速比，但要注意不能超出減速器的額定扭矩。 （ 2）減速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。減速器一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動(dòng)設(shè)備，把電動(dòng)機(jī)，內(nèi)燃機(jī)或其他高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過減速器的輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達(dá)到減速的目的，普通的減速器也會(huì)有幾對(duì)相同原理齒輪達(dá)到理想的減速效果，大小齒輪的齒數(shù)之比，就是傳動(dòng)比。減速器是一種相對(duì)精密的機(jī)械，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。它的種類繁多，型號(hào)各異，不同種類用不同的用途。減速器的種類繁多，按照 傳動(dòng)類型可以分為齒輪減速器，蝸桿減速器和行星齒輪減速器；按照傳動(dòng)級(jí)數(shù)不同可以分為單級(jí)和多級(jí)減速器；按照齒輪形狀可以分為圓柱齒輪減速器，圓錐齒輪減速器和圓錐一圓柱齒輪減速器；按照傳動(dòng)的布置又可以分為展開式，分流式和同軸式減速器 PRO/E在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用： 經(jīng)過漫長(zhǎng)的發(fā)展歲月，產(chǎn)品設(shè)計(jì)手段在不斷 2 地提高，不斷進(jìn)步，不斷成熟。從最早的手工繪圖，到現(xiàn)在的廣泛的使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并且以后還會(huì)有更先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段出現(xiàn)。為了提高計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的效果和節(jié)約設(shè)計(jì)成本和加工時(shí)間，我們做了這個(gè)關(guān)于 P RO/E 技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用的畢業(yè)設(shè)計(jì)，主要從 P RO /E的參數(shù)化設(shè)計(jì)，有限元分析，動(dòng)態(tài)仿真，逆向工程等方面闡述了 P RO /E 在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用價(jià)值及應(yīng)用前景。本文介紹與應(yīng)用了 P RO /E 造型設(shè)計(jì)中的參數(shù)化設(shè)計(jì)方式，涉及到了孔特征、倒圓角、螺旋掃描、陣列特征等的設(shè)計(jì)方法。然后通過 PRO/E 的組件的應(yīng)用程序里的機(jī)構(gòu)功能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)仿真，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，模擬裝配，模擬運(yùn)行等過程，充分體現(xiàn)了 P RO /E在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用價(jià)值及應(yīng)用前景，并且結(jié)合了相關(guān)的資料討論了一下三維設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。 單級(jí)圓柱齒輪減速器三維模型的設(shè)計(jì)概的優(yōu)勢(shì)： :P RO /E 是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的，基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型。 :P RO /E 具有一下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： (1)參數(shù)化設(shè)計(jì)和特征功能 PRO /E 是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的，基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型。 (2)單一數(shù)據(jù)庫(kù) P RO /E 是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上。所謂的單一數(shù)據(jù)庫(kù)，就是工程中的資料全部來自一個(gè) 庫(kù)，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。 (3)全相關(guān)性 :P RO/E 的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔，包括裝配體，設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵(lì)在開發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 (4)基于特征的參數(shù)化造型 P RO/E 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何 模型的構(gòu)造要求 . (5)數(shù)據(jù)管理加速投放市場(chǎng)，需要在較短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)這種效率，必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了 P RO /E 獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。針對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不同階段， P ro/E 將產(chǎn)品分為工業(yè)設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)，功能模擬， 3 生產(chǎn)制造等幾個(gè)大的方面，分別提供了完整的產(chǎn)品設(shè)計(jì)解決方案。在這里我們將利用 P ro/E 的機(jī)械設(shè)計(jì)及模具設(shè)計(jì)的功能進(jìn)行三維的建模。是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)上，不像一些傳統(tǒng)的 C AD/C AM 系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上。所謂的單一數(shù)據(jù)庫(kù)，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫(kù)，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。 Pro/E 的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔，包括裝配體，設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵(lì) 在開發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 Pro/E 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要求。 加速投放市場(chǎng)，需要在較短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)這種效率，必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了 Pro/E 獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。 ， P ro/E 將產(chǎn)品分為工業(yè)設(shè)計(jì)， 機(jī)械設(shè)計(jì)，功能模擬，生產(chǎn)制造等幾個(gè)大的方面，分別提供了完整的產(chǎn)品設(shè)計(jì)解決方案。在這里我們將利用 P ro/E 的機(jī)械設(shè)計(jì)及模具設(shè)計(jì)的功能進(jìn)行三維的建模 。 4 第二章 主要零件工程圖與設(shè)計(jì) 單級(jí)圓柱齒輪減速器結(jié)構(gòu)分析 減速器中的零件包括上，下箱體，齒輪，齒輪軸，鍵，滾動(dòng)軸承，端蓋等，其中上下箱體和齒輪及齒輪軸的三維設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的，在用 Pro/E 進(jìn)行三維造型時(shí)應(yīng)用適當(dāng)?shù)拿?，盡量使其三維設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化。 固定箱體底座的設(shè)計(jì) 箱體零件看起來較為復(fù)雜，但是實(shí)際上只需要用到幾個(gè)較為簡(jiǎn)單的特征創(chuàng)建命令，如拉伸去除，孔操作，倒圓角，鏡像，復(fù)制和移動(dòng)等。 創(chuàng)建步驟： 打開 Pro/E 軟件，再打開新建工具欄中的創(chuàng)建文件圖標(biāo)，輸入零件名稱，確定顯示基本平面以及坐標(biāo)系。 單擊拉伸，在操控板中選定平面， 進(jìn)入草繪，繪制其底座的草圖，完成后輸入所拉伸的距離，單擊確定。 這兩個(gè)特征仍是采用實(shí)體拉伸的方法進(jìn)行實(shí)體創(chuàng)建的。首先依然單擊拉伸命令，進(jìn)入選定的平面，選定草繪界面，繪制內(nèi)腔的草圖，繪制完成后輸入拉伸深度，單擊完成，然后用同樣的方法做出凸緣特征，這里不再贅述。 d 軸承座的創(chuàng)建 首先在軸承座的一邊利用拉伸，剪切功能進(jìn)行軸承座的基本特征創(chuàng)建，用上面類似的方法創(chuàng)建軸承座孔，與上面不同的是需要在拉伸的操作板中選定去除材料的選項(xiàng)，確定好去除材料的方向，單擊確定。 e 筋的創(chuàng)建 創(chuàng)建筋的特征需要?jiǎng)?chuàng) 建出一個(gè)新的基準(zhǔn)平面，在兩個(gè)軸座中心創(chuàng)建兩個(gè)新的基準(zhǔn)平面，完成后選取筋工具，在打開的操作板中選取相應(yīng)的基準(zhǔn)平面進(jìn)行草繪，在草繪平面上繪制開放的筋剖面，輸入厚度，單擊確定。然后運(yùn)用相同的方法繪制其他三個(gè)筋的特征。 1)創(chuàng)建凸緣上的孔 單擊工作區(qū)特征欄中的孔工具，接受默認(rèn)項(xiàng)創(chuàng)建直孔，根據(jù)系統(tǒng)提示放置平面，選定好參照，并在工作區(qū)中邊線距離，孔的直徑以及鉆孔深度選擇，參照平面選擇凸緣的下表面，單擊確定。特征創(chuàng)建完成。然后用相同的方法創(chuàng)建凸緣上其他的孔。 5 2)創(chuàng)建底座上的孔 同樣單擊孔工具，接受默認(rèn)項(xiàng)創(chuàng)建直孔，選取底座作為孔的放置平面，在孔的操作板上選取直孔，用草繪定義所鉆孔的輪廓及剖面，注意在一些環(huán)節(jié)中要定義孔的中心軸，否則會(huì)出現(xiàn)草繪平面不成功，然后單擊完成，用同樣方法創(chuàng)作出其他的孔。 3)創(chuàng)建軸承座上的孔 軸承座上孔的創(chuàng)作方法與其在凸緣上創(chuàng)建孔的方法基本相同，在此不作贅述。 4)底板去除材料特征的創(chuàng)建 選取拉伸命令，選擇底座作為草繪平面，然后繪制其剖面輪廓，然后在拉伸的操作板中選擇去除材料選項(xiàng)，定義尺寸，然后單擊完成。 倒圓角特征的創(chuàng)建 :在工程工具欄中選取倒圓角命令，選取模 型中需要倒圓角的邊，在輸入對(duì)應(yīng)的值之后，單擊完成。 創(chuàng)建輔助特征 :下箱體的輔助特征包括放油尺凸臺(tái)，創(chuàng)建該特征僅用到幾個(gè)基本的特征命令，如拉伸，剪切，倒圓角等，創(chuàng)建過程不再詳細(xì)介紹，完成所有的特征創(chuàng)建后的實(shí)體如下圖所示： 圖 1 減速器固定箱體 6 上箱體零件的造型設(shè)計(jì) 按照下箱體的創(chuàng)建命令創(chuàng)建一個(gè)新的零件文件，命名，建立基本的平面與坐標(biāo)系。 選取拉伸命令，進(jìn)入草繪平面，然后繪