【正文】 器在機械設(shè)備行業(yè)是一種很常用的傳動裝置，其在各類機械設(shè)備中有著非常廣泛的應(yīng)用，機械設(shè)備傳動性能的好壞與減速器設(shè)計的優(yōu)劣水平有著直接的關(guān)系。濰坊科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 摘要摘要隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，三維模型虛擬設(shè)計以及裝配技術(shù)已成為機械設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢。本文主要針對二級齒輪減速器，利用UG軟件對其進(jìn)行建模仿真以及虛擬裝配，并從中發(fā)現(xiàn)和解決問題，獲取齒輪減速器的相關(guān)參數(shù)，提高齒輪減速器的設(shè)計效率。virtual assembly 。從而造成設(shè)計成本高，產(chǎn)品開發(fā)周期長，資源浪費等問題。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)計領(lǐng)域中的技術(shù)革命,特別是近二十年來,由于計算機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),如機械,汽車,飛機,船舶,電子,輕工,建筑,化工,紡織及服等,機械CAD在整個工程CAD中占有比較重要的地位。如并行工程、及時生產(chǎn)、精良生產(chǎn)、敏捷制造和虛擬現(xiàn)實技術(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)。2)對于類似零件，當(dāng)采用特征建模法完成新零件設(shè)計后，并當(dāng)類似的零件變型不斷出現(xiàn)時，應(yīng)自動將零件功能特征模型轉(zhuǎn)為典型零件模型。產(chǎn)品在設(shè)計過程中可以容易地被分解為不同的模塊，分別由不同設(shè)計人員分工進(jìn)行設(shè)計．然后通過計算機網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組裝和集成。并檢查設(shè)計效果，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)計的產(chǎn)品。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。這種智能性具體表現(xiàn)為：（1）智能地支持設(shè)計人員，而且是人機接口也是智能的。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。它以航空航天與汽車工業(yè)的專業(yè)經(jīng)驗為依托，現(xiàn)已發(fā)展成為世界一流的集成化機械CAD/CAE/CAM軟件。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械產(chǎn)品解決方案，包括工業(yè)設(shè)計、機械設(shè)計、模具設(shè)計、鈑金設(shè)計、加工制造、機構(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，是多項技術(shù)的集成產(chǎn)品。目前在工程實踐中，二維工程圖作為重要的技術(shù)文檔時必不可少的。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)勞動和有效地利用已有資源。參數(shù)化方法使設(shè)計者在構(gòu)造幾何模型時可以集中于概念設(shè)計和整體設(shè)計，充分發(fā)揮創(chuàng)造性，提高設(shè)計效率。所以在設(shè)計之初，對零件的外型設(shè)計要一個整體規(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)常改動變化的特征放到后面建立。其中常見的減速器一般包括：（1）一級圓柱齒輪減速器：傳動、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。又可分展開式、分流式、同軸式三種。其基本結(jié)構(gòu)有三大部分：1，齒輪、軸及軸承組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，應(yīng)采用這種結(jié)構(gòu)。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)浸油齒輪圓周速度υ≤2m/s時，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。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。上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。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。（3)放油孔及放油螺塞：為了能在換油時將油池中的污油排出，清理油池，應(yīng)在機座底部油池最低處開設(shè)放油孔。定位銷采用圓錐銷，安置在機體縱向兩側(cè)的聯(lián)接凸緣得結(jié)合面上，呈非對稱布置。 本設(shè)計簡介本設(shè)計主要是對二級齒輪減速器進(jìn)行設(shè)計。并根據(jù)已經(jīng)建立的三維零件模型和UG的各種應(yīng)用功能模塊對模型進(jìn)行虛擬裝配操作,創(chuàng)建齒輪減速器的實體效果圖，并完成減速器二維工程圖的創(chuàng)建。51濰坊科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 減速器傳動方案設(shè)計2 減速器傳動方案的設(shè)計傳動裝置在整臺機器的質(zhì)量和成本中占有很大的比例，機器的工作性能和運轉(zhuǎn)費用也在很大的程度上取決于轉(zhuǎn)動裝置的優(yōu)劣。但承載能力小，宜布置在高速級；2，鏈傳動也是一種撓性傳動，通過鏈輪與鏈條的嚙合傳遞動力和運動。二級圓柱齒輪減速器的傳動比一般為840，使用斜齒、直齒或人字齒。本文設(shè)計環(huán)境以長期連續(xù)運轉(zhuǎn)，載荷變化不大，使用期限八年（每年按300個工作日計算），輸送帶速度V的容許誤差為177。一般選擇Y型三相異步電動機。3，電動機的轉(zhuǎn)速同一類型的、相同額定功率的電動機也有幾種不同的轉(zhuǎn)速。一級直齒輪傳動比i2=3—5，則總傳動比的推薦范圍：i= i1Xi2=6—20，則電動機的轉(zhuǎn)速可選范圍：Nd=ixNw=(6—16)x155=930—2480 r/min經(jīng)查表，再綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，則轉(zhuǎn)速為960r/min的Y132M16型電動機比較適合。確定總傳動比后應(yīng)合理分配各級傳動比，限制傳動件的圓周速度以減小動載荷，降低傳動精度等級。4，對于二級展開式齒輪減速器而言，高速級和低速級的大齒輪直徑應(yīng)盡量相等，以利于浸油潤滑。 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)為了確定傳動方案，還需推算出各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。m Ⅱ軸：TⅡ= TⅠXi1Xη12==2，軸的受力分析，簡圖如圖所示。II段軸考慮到齒輪齒寬的影響，所以長度為73mm。VI長度與聯(lián)軸器有為55mm。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段長度：I段軸承安裝軸承和擋油環(huán)，軸承6211寬度B=17，該段長度選為40mm。V段用于安裝軸承與擋油環(huán)，為43mm。7．軸的初步計算軸為40Cr調(diào)質(zhì)，許用彎曲應(yīng)力值取折算系數(shù) 將以上數(shù)值代入軸計算截面（c截面）得d=50mm軸的最小直徑:d1= 25mm按經(jīng)驗公式，減速器輸入軸的軸端直徑，（dm機軸端直徑)參考聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)軸孔直徑，取減速器高速軸的軸端直徑d減=25mm根據(jù)軸上零件的布置，安裝和定位的需要，初定各軸段的直徑及長度其中軸頸，軸頭結(jié)構(gòu)尺寸與軸上相關(guān)零件的結(jié)構(gòu)尺寸聯(lián)系起來統(tǒng)籌考慮。該段長度分別為54,32,46。該段與相同取30mm。2，面接觸疲勞降低的計算。1， 繪制草圖單擊草圖命令，以xy面為草繪平面，繪制如圖所示的草繪圖。1，利用工具菜單中的表達(dá)式命令，鍵入齒輪參數(shù)：圖316 齒輪創(chuàng)建參數(shù)圖上訴表達(dá)式中，m表示齒輪模數(shù)；z表示齒輪齒數(shù)；t表示系統(tǒng)內(nèi)部變量，在0和1之間自動變換；pi表示圓周率；d表示分度圓直徑；da表示齒輪齒頂圓直徑；df表示齒輪齒根圓直徑；alpha表示齒輪壓力角；s表示齒厚；2，利用菜單欄中的規(guī)律曲線命令中的規(guī)律函數(shù)，創(chuàng)建漸開線以及齒輪各曲線，單擊根據(jù)方程按鈕，確定xt、yt、zt方向。完成半個齒闊形狀。修剪后即可生成完整的齒形。并完成齒根部分的圓倒角處理。大齒輪直徑較大，因此應(yīng)采用腹板式齒輪，以減輕齒輪重量。確定后利用點到點定位，使圓柱形腔體中心位于齒輪的中心位置。并且在草繪命令中確定腹板上一個孔的位置，利用編輯菜單欄中的移動對象命令，選擇之前繪制的孔，輸入旋轉(zhuǎn)角度為60，副本數(shù)為6，特別注意指定矢量和指定軸點的選擇。建模過程與齒輪軸的齒輪部分相似。箱體結(jié)構(gòu)為剖分時，剖分面為水平面，與傳動件軸心線平面重合，有利于軸系部件的安裝與拆卸。再進(jìn)入草繪命令，以XZ平面為草繪平面，繪制如圖所示的箱蓋外形輪廓。并進(jìn)行布爾求和處理。完成草繪后，對其進(jìn)行高度為312mm的拉伸處理，并與原箱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行布爾求差處理，以形成箱蓋的內(nèi)腔。再在插入菜單欄中選擇設(shè)計特征中的孔命令，分別在凸臺上加工12個直徑為16mm的簡單孔。對于筋板部分可以利用編輯菜單中的變換命令，創(chuàng)建矩形矩陣。圖46 軸承端蓋效果圖其他零部件多為標(biāo)準(zhǔn)件，無需設(shè)計，直接采購使用。圖47 其他零件建模效果圖濰坊科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 減速器的虛擬裝配5 減速器的虛擬裝配虛擬裝配技術(shù)是在虛擬設(shè)計環(huán)境下，完成對產(chǎn)品的總體設(shè)計進(jìn)程控制并進(jìn)行具體模型定義與分析的過程它可有效支持自頂向下的并行產(chǎn)品設(shè)計以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。虛擬裝配技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用，由于沒有制造真實的產(chǎn)品，大大減少開發(fā)成本，并且在虛擬裝配時可以盡可能地解決大部分生產(chǎn)、裝配及優(yōu)化等問題，這就使新產(chǎn)品開發(fā)的周期大為縮短，使企業(yè)的產(chǎn)品能夠盡早占領(lǐng)市場。在裝配過程中，可以參照其他組件進(jìn)行組件配對設(shè)計，并可對裝配模型進(jìn)行間隙分析、重量和質(zhì)量管理等操作。UG的裝配功能能使部件之間建立鏈接功能，通過關(guān)聯(lián)條件在部件之間建立約束關(guān)系來確定部件在裝配中的位置。對組件的面、邊、點等幾何對象建立配對關(guān)系，約束組件的自由度，并確定組件在裝配體重的相對位置。以及軸與齒輪。在新建模板中選擇裝配模式后彈出添加組件對話框。選擇接觸對齊類型，使平鍵底面與鍵槽底面接觸。添加大齒輪零件，通過接觸對齊類型是輪轂側(cè)面與軸肩接觸。51 低速軸的裝配效果圖2，中間軸的裝配。最后加載中間軸中的大、小齒輪，利用同心約束和接觸約束完成中間軸的安裝。再利用接觸對齊約束是窺視孔蓋的一邊與窺視孔凸臺的一邊相應(yīng)對齊，完成窺視孔蓋的裝配?？咨w上的四個螺栓的裝配與通氣器相同。加載后通過兩個接觸約束和一個同心約束確定左端軸承的位置，再使用一個接觸約束來確定它在機座中的位置。1，機座與箱蓋蓋的安裝：新建文件后加載已安裝完的機座，以“絕對原點”的定位方式，加載已安裝好的機蓋，通過接觸對齊約束來確定它們的相對位置。輸入名稱后選擇爆炸圖命令中的編輯爆炸圖選項。圖56 二級齒輪減速器的爆炸圖4，最好生成減速器的二維工程圖。然后選擇合適的矢量，即YC軸。在運動仿真操作則需要運用UG中的建模功能建立一個三維的實體模型。通過對這個運動仿真模型進(jìn)行運動學(xué)和動力學(xué)分析就可以驗證該運動機構(gòu)設(shè)計的合理性。3，進(jìn)行干涉檢查并及時排除問題。1，已裝配的實體模型中，各個部件已經(jīng)按照一定的連接關(guān)系連接但是還是要給各個零件一定的運動學(xué)特性，即讓其可以成為一個與別的有著相同的特性的部件之間相連接的連桿構(gòu)件。然后選擇運動學(xué)，構(gòu)造