【正文】 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)。又可分展開式、分流式、同軸式三種。其中常見的減速器一般包括： （ 1）一級(jí)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。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(duì)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(duì)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。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。 另外，由于 UG對(duì)數(shù)據(jù)格式和圖像格式的識(shí)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(guó)普及率很高，許多人對(duì)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。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。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。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。 近年來 我國(guó)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(guó)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(guó)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(jìng)爭(zhēng)力 ,其商品化程度低 ,難以進(jìn)入市場(chǎng) 。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。 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。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(píng)審所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品 。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。 2)對(duì)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。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)。 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(chǎng)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。從而造成設(shè)計(jì)成本高，產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng)，資源浪費(fèi)等問題。virtual assembly 。 本文主要針對(duì)二級(jí)齒輪減速器，利用 UG 軟件對(duì)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(jì)效率。濰坊科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 摘要 摘要 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，三維模型虛擬設(shè)計(jì)以及裝配技術(shù)已成為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)。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。UG software 。而且在裝配過程中如果零部件間誤差過大或是生產(chǎn)出來的成品不能滿足所需產(chǎn)品的技術(shù)要求，這就意味著設(shè)計(jì) 的 失敗 ，只能重新 設(shè)計(jì)，重新生成樣品，重新裝配 再 檢驗(yàn) 直到設(shè)計(jì)出符合要求的產(chǎn)品 。它具有工程機(jī)設(shè)計(jì)分析計(jì)算、幾何建模、仿真與試驗(yàn)、繪制圖形、工程數(shù)據(jù)庫管理、生成設(shè)計(jì)文件等功能。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。 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(duì)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。 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。 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?；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(huì)影響這個(gè) CAD 系統(tǒng)。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。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。 UG 簡(jiǎn)介 Unigraphics（簡(jiǎn)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)。 AutoCAD 有完善的二維工程圖設(shè)計(jì)功能及對(duì)系統(tǒng)要求低等特點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。 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(zhǎng)補(bǔ)短的作用。由于特征全部用參數(shù)化定義，因此對(duì)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。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。 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。 （ 2）二級(jí)圓柱齒輪減速器：傳動(dòng)比一般為 8到 40，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。 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。兩軸均采用了深溝球軸承。箱座中油池的潤(rùn)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。它是傳動(dòng)零件的基座，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。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。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。 （ 2)通氣器：為防止由于機(jī)體密封而引起的機(jī)體內(nèi)氣壓增大，導(dǎo)致潤(rùn)滑油從縫隙及濰坊科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 緒論 7 密封處向外滲漏，使密封失靈。 (6)定位銷：本減速器機(jī)體為剖分式，為了保證軸承座孔的加工和裝配精度，在機(jī)蓋和機(jī)座用螺栓聯(lián)接后，在鏜孔之前，在機(jī)蓋與機(jī)座的 連接凸緣上應(yīng)裝配定位銷。為了便于拆下機(jī)蓋，在機(jī)蓋地凸緣上設(shè)置一個(gè)起蓋螺栓。繪制出齒輪減速器各個(gè)零部件的三維模型。了解 UG軟件的功能和使用方法，為以后的工作學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩沖吸振等特點(diǎn)。放在高速級(jí)時(shí)蝸輪材料應(yīng)選用錫青銅，否則可選用鋁青銅； 4，開式齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑條件差，磨損嚴(yán)重，應(yīng)布置在低速級(jí)； 5，錐齒輪、斜齒輪宜放在高速級(jí)。 傳動(dòng)方案選擇 由減速器的實(shí)際工作環(huán)境具體分析，擬定合適的傳動(dòng)方案 。 一般選擇 Y型三相異步電動(dòng)機(jī)。 3， 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 同一類型的、相同額定功率的電動(dòng)機(jī)也有幾種不同的轉(zhuǎn)速。一級(jí)直齒輪傳動(dòng)比 i2=3— 5，則總傳動(dòng)比的推薦范圍： i= i1Xi2=6— 20，則 電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比 ， 則轉(zhuǎn)速為 960r/min 的 Y132M16型電動(dòng)機(jī) 比較適合 。 確定總傳動(dòng)比后應(yīng)合理分配各級(jí)傳動(dòng)比，限制傳動(dòng)件的圓周速度以減小動(dòng)載荷，降低傳動(dòng)精度等級(jí)。 4，對(duì)于二級(jí)展開式齒輪減速器而言，高速級(jí)和低速級(jí)的大齒輪直徑應(yīng)盡量相等，以利于浸油潤(rùn)滑。 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 為了確定傳動(dòng)方案，還需推算出各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。 m Ⅱ軸 ： TⅡ = TⅠ Xi1Xη 12== 2，軸的受力分析，簡(jiǎn)圖如圖所示。 II段軸考慮到齒輪齒寬的影響，所以長(zhǎng)度為 73mm。 VI長(zhǎng)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(zhǎng)度： I段軸承安裝軸承和擋油環(huán)，軸承 6211 寬度 B=17，該段長(zhǎng)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(jì)算 3122][ )(10 ??? ? ?TMd ( ) 20764C BCM M l B N m? ? ? ? ? 軸為 40Cr 調(diào)質(zhì) MPab 735?? ，許用彎曲應(yīng)力值 1[ ] 60MPa?? ? 取折 算系數(shù) ??將以上數(shù)值代入軸計(jì)算截面（ c 截面）得 d=50mm 軸的最小直徑 :d1= 25mm 按經(jīng)驗(yàn)公式，減速器輸入軸的軸端直徑， ( 0 . 8 ~ 1 . 2 ) ( 0 . 8 ~ 1 . 2 ) 2 2 . 5 2 1 7 . 8 ~ 2 7emd d m m? ? ? ?（ dm機(jī)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(zhǎng)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(zhǎng)度分別為 54,32,46。 該段與相同取 30mm。 2，面接觸疲勞降低的計(jì)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 濰坊科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 軸及齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)與建模 26 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(dòng)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(gè)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(diǎn)到點(diǎn)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(gè)孔的位置，利用編輯菜單欄中的移動(dòng)對(duì)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(diǎn)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(shí)，剖分面為水平面，與傳動(dòng)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(duì)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(jì)特征中的孔命令，分別在凸臺(tái)上加工 12個(gè)直徑為 16mm 的簡(jiǎn)單孔。對(duì)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(jì)，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 35 5 減速器的虛擬裝配 虛擬裝配的概念 虛擬裝配技術(shù)是在虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境下，完成對(duì)產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)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(jì)以縮短產(chǎn)品開發(fā)周