【正文】 油標(biāo)尺、觀察蓋、油塞和通孔器的三維建模 ： ① 【旋轉(zhuǎn)】命令，任意選擇基準(zhǔn)面，建立選線(xiàn)基準(zhǔn)軸，畫(huà)出端蓋的截面草圖，旋轉(zhuǎn)得到實(shí)體，如圖 。 ② 用【插入】 【參考幾何體】 【基準(zhǔn)軸】命令，選擇圓柱面，建立基準(zhǔn)軸 1【旋轉(zhuǎn)切除】切出螺帽的形狀，選擇中間對(duì)稱(chēng)面畫(huà) 的直角三角的旋轉(zhuǎn)截面，選擇基準(zhǔn)軸 1 為旋轉(zhuǎn)軸，如圖 。 軸承的裝配 首先組裝軸承，【新建裝配體】。利用小齒輪的對(duì)稱(chēng)面【鏡像】第二軸承。 圖 齒輪軸的爆炸視圖 齒輪軸與箱體的裝配 完成兩個(gè)軸的裝配，把軸安裝進(jìn)齒輪箱體內(nèi)。 ③ 觀察蓋和箱蓋接觸面重合、對(duì)稱(chēng)面重合約束。 【插入】：銷(xiāo)、 M16（螺栓、螺母、墊片）、 M12（螺栓、螺母、墊片），如圖。 （ 3）單擊【計(jì)算】，在結(jié)果中即會(huì)顯示干涉的位置及大小。 圖 旋轉(zhuǎn)零部件界 面 圖 齒輪配合界面 4）自由旋轉(zhuǎn)小齒輪軸，大齒輪隨即嚙合運(yùn)動(dòng)，【新建運(yùn)動(dòng)算例】 【 COSMOSMotion】江西理工大學(xué) 20xx 屆專(zhuān) 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 51 【馬達(dá)】 【旋轉(zhuǎn)馬達(dá)】，對(duì)高速軸添加旋轉(zhuǎn)方向，以及轉(zhuǎn)速為 ,點(diǎn)擊確定后，選定運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 8s，點(diǎn)擊【計(jì)算】即可開(kāi)始模擬。 5）【保存】即可輸出運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)。 通過(guò)干涉檢查，發(fā)現(xiàn)減速器存在的干涉主要是螺紋干涉和齒輪干涉，螺紋干涉，螺紋是固定的，不參與減速器運(yùn)動(dòng)，螺紋干涉被忽略不計(jì)，齒輪干涉通過(guò)碰撞干涉旋轉(zhuǎn)齒輪的位置進(jìn)行調(diào)整，直至消除齒輪干涉，如圖 。 ② M12 螺釘與箱蓋接觸面重合，螺釘與螺紋孔同心約束；墊片與螺釘同心約束，與箱體凸緣下底面面接觸；螺母與螺釘?shù)耐募s束，與墊片面重合約束。 ⑤ 油塞和油標(biāo)分別與箱體面重合、同心約束。 【配合】： ① 小 齒輪軸上的軸承與軸承安裝槽同心重合，大齒輪和箱體的對(duì)稱(chēng)面重合約束。 圖 小齒輪軸的爆炸視圖 齒輪軸的裝配 裝配完小齒輪軸，裝配齒輪軸。 【配合】：選擇滾動(dòng)體和保持架的小圈內(nèi)圈，同心約束，【插入】 【參考幾何體】 【基準(zhǔn)軸】命令，選擇圓柱面，建立基準(zhǔn)軸 1，【圓周整列】，選擇基準(zhǔn)軸 1 為旋轉(zhuǎn)軸，滾動(dòng)體為陣列對(duì)象，數(shù)目為 12 個(gè)。 圖 螺帽旋轉(zhuǎn)切除 圖 油塞的三維建模 ： ① 【拉伸】 ,任意選擇基準(zhǔn)面，在草圖上畫(huà)六邊形，完成拉伸，如圖 。 圖 端蓋的旋轉(zhuǎn)草圖 圖 端蓋的三維建模 ： ① 【旋轉(zhuǎn)】，任意選擇基準(zhǔn)面，建立選線(xiàn)基準(zhǔn)軸，畫(huà)出油標(biāo)尺的截面草圖，旋轉(zhuǎn)得到實(shí)體，如圖 。 ⑦ 【倒圓角】、【倒角】命令，對(duì)箱蓋進(jìn)行 R5mm 和 1mm 的倒角，完成建模，如圖 。用【倒圓角】對(duì)箱體各處進(jìn)行 R=10mm 倒圓角，完成建模，如圖 。 ④ 用【插入】 【參考幾何體】 【基準(zhǔn)面】命令分別在兩個(gè)軸承座建立基準(zhǔn)平面 1 和基準(zhǔn)平面 2，如圖 ，用【筋】命令，繪制軸承座凸臺(tái)的加強(qiáng)筋，如圖 。 ③ 利用【倒角】和【倒圓角】命令修改小齒輪軸，完成建模如圖 。 江西理工大學(xué) 20xx 屆專(zhuān) 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 GearTrax20xx 操作 圖 大齒輪的大體建模 圖 大齒輪的大體建模 得到了大齒輪的大體建模，然后修改大齒輪： ① 通過(guò)【拉伸切除】命令構(gòu)造輪轂直徑為 50mm，鍵槽高、寬分別為 5mm、 10mm。具有零件建模、曲面建模、鈑金設(shè)計(jì)、有限元分析、注塑分析、消費(fèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具、模具設(shè)計(jì)工具、焊件設(shè)計(jì)工具和裝配設(shè)計(jì)等功能。 齒輪和軸承用同種潤(rùn)滑油較為適宜，小型設(shè)備，選用 GB44389 全損耗系統(tǒng)用油 LAN15 潤(rùn)滑油。 （ 10）連接螺栓 d2的間距 L=150200mm。 江西理工大學(xué) 20xx 屆專(zhuān) 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 螺栓： GB5783～ 86 M12X25，材料 Q235。 1).圓周力： 2).擠壓強(qiáng)度： ∴擠壓強(qiáng)度足夠 3).剪切強(qiáng)度： ∴擠壓強(qiáng)度足夠 ,鍵 8X36 GB109679 符合要求。 b h =10 8, L =32 mm, 則 L s =L?b = 32 ?10 = 22 mm 1).圓周力： 2).擠壓強(qiáng)度： ∴擠壓強(qiáng)度足夠。 ∴預(yù)期壽命足夠。 段：階梯軸段，考慮到箱體的距離，取 L主 6= 10mm 。 （ 4）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 。 8).繪制合彎矩圖如圖 d。 Ⅳ段：考慮齒輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小， L4 = 42mm。齒輪用套筒和軸肩定位，軸肩直徑 d 5 =60mm 。 抗拉強(qiáng)度極限 σ b =MPa，抗拉屈服極限 σ s = 650 MPa， ,彎曲疲勞極限 b [σ1] b =60 MPa。 （ 5）載荷系數(shù) K （ 1）求許用接觸應(yīng)力 [σ H] 查【 2】 P76 圖 523 取接觸疲勞極限 σ H im1 =700MPa,σ Him2 =560MPa, 江西理工大學(xué) 20xx 屆專(zhuān) 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 查【 2】 P77 表 515 取安全系 S H im1= S H im2=1。 （ 1）小齒輪齒數(shù) Z1=22，大齒輪齒數(shù) Z2=i*Z1=88，齒輪傳動(dòng)比 u=4。 1 （ 2）驗(yàn)算帶速 v (3)計(jì)算大帶輪直徑 dd2 查【 2】表 75 dd2=280mm。 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750r/min， 1000r/min， 1500r/min。裝配和仿真：主要介紹裝配的 過(guò)程，以及消除干涉， cosmosmotion 軟件介紹，和運(yùn)用插件運(yùn)動(dòng)仿真，直至最后出數(shù)據(jù)圖和仿真動(dòng)畫(huà)的過(guò)程。 ⑤非標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)：利用拉伸和拉伸切除命令構(gòu)造端蓋等。齒輪減速器也是 CAD注重的對(duì)象之一，如此提高了設(shè)計(jì)的質(zhì)量和速度，降低了減速器的制造成本，降低設(shè)計(jì)勞動(dòng)，適合減速器的研究和更新設(shè)計(jì)。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD），利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能和高效率的圖形處理能江西理工大學(xué) 20xx 屆專(zhuān) 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 力，輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工程和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，以達(dá)到理想的目的或取得創(chuàng)新成果的技術(shù)。 CAD 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用已經(jīng)使設(shè)計(jì)過(guò)程發(fā)生了革命性的變化，它為設(shè)計(jì)者提供了更有效的分析、優(yōu)化、仿真以及繪圖手段，成倍地提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。 江西理工大學(xué) 20xx 屆專(zhuān) 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 ②積木式組合設(shè)計(jì)。 (2)諧波減速器的諧波傳動(dòng)是利用柔性元件可控的彈性變形來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，體積不大、精度很高，但缺點(diǎn)是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速器額定扭矩。而減速器作為一種重要的動(dòng)力傳遞裝置， CAD 技術(shù)被更廣泛的應(yīng)用到減速器設(shè)計(jì)中去。按照傳動(dòng)的級(jí)數(shù)可分為單級(jí)和多級(jí)減速器 。 (4)展開(kāi)式兩級(jí)圓柱齒輪減速器展開(kāi)式兩級(jí)圓柱齒輪減速器是兩級(jí)減速器中最簡(jiǎn)單、應(yīng)用最廣泛的一種。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動(dòng)支承底座、電動(dòng)機(jī)與減速器一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴(kuò)大使用范圍。在美國(guó)、日本及歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家 中、機(jī)械 CAD 技術(shù)主要是把人們從丁字尺中解放出來(lái)，同時(shí)也可利用 CAD 技術(shù)解決眾多繁瑣的設(shè)計(jì)和分析計(jì)算。形成概念設(shè)計(jì)，進(jìn)行分析和證明 。 （ 2） SolidWorks 軟件設(shè)計(jì)部分 Ⅰ .零件三維建模 ①軸的設(shè)計(jì)：利用插入中旋轉(zhuǎn)命令設(shè)計(jì)軸，建立基準(zhǔn)面。 Ⅲ、利用 Cosmosmotion 實(shí)現(xiàn)齒輪的仿真，插入模擬馬達(dá)，選擇旋轉(zhuǎn)方向和速度，觀察齒輪的嚙合情況，最后導(dǎo)出齒輪運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫(huà)。 ：運(yùn)輸帶曳引力 F=1500N，運(yùn)輸帶速度 v=,滾筒直徑 D=220mm。 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比 江西理工大學(xué) 20xx 屆專(zhuān) 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 式中， i 總 —— 總傳動(dòng)比， n 電動(dòng)機(jī) —— 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 （ 3）計(jì)算實(shí)際中心距 a1 V 帶的根數(shù) 查【 3】表 Ka =，查【 3】表 Kl=，查【 3】表 P1= Δ P1=。 中， P —— Ⅰ軸功率。 Z H = （ 4） 重合度系數(shù) Zε （ 5） 所需小齒輪直徑 d1 （ 6） 驗(yàn)算圓周速度 （ 7）修正小齒輪直徑 查【 2】 P66 圖 510（ a） 取 K v′ = （ 1）確定模數(shù) m 查【 2】 P56 表 53 取 m = 2mm。 考慮鍵槽影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標(biāo)準(zhǔn)，取 d=32mm。 （ 5）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 Ⅰ段： d 1 = 32mm，長(zhǎng)度為。 Ⅶ段：安裝軸承，初選 6208， B=18mm,則 L 7 =18mm 。 一級(jí)齒輪減速器的高速軸，輸入軸與皮帶輪相連，從結(jié)構(gòu)上考慮，最小軸徑為 查【 2】 P170 表 92 取 C=118。取套筒長(zhǎng)為 20mm，取 L主 2=60mm 。 (5）按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算 1） .求分度圓直徑： d 1 = 44mm 2） .求圓周力： TΠ = N ?m 3） .求徑向力： 江西理工大學(xué) 20xx 屆專(zhuān) 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 兩邊對(duì)稱(chēng)，截面 C 的彎矩對(duì)稱(chēng)。 Π F R1 = F R 2= 1121 N 軸承內(nèi)部軸向力： ∴任取一端為壓緊端。 b h = 8 7, L =28 mm, 則 L s =L ?b=28?10 =18 mm 。 起吊裝置：采用箱蓋吊耳、箱座吊耳。 （ 2）箱蓋壁厚 ζ 1=+1=*110+1= （ 250） 取 1 ζ =8。 （ 13）定位銷(xiāo)直徑 d = ( ? ) d 2 = 10 = 8 mm (258) （ 14）齒輪定圓與內(nèi)壁間的距離： 。 設(shè)計(jì)小結(jié) 本章節(jié)完成了一級(jí)圓柱齒輪減速器的機(jī)械設(shè)計(jì)，對(duì)軸、齒輪、 V 帶輪、聯(lián)軸 器、鍵、螺釘?shù)鹊倪x擇，以及對(duì)軸、軸承、鍵等進(jìn)行了校驗(yàn)，整體滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求， 符合設(shè)計(jì)規(guī)范。 toolbox 提供了如 iso、 din 等多標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)。 ③ 通過(guò)【拉伸切除】命令打一個(gè)減重孔，孔徑為 36mm,如圖 ，【插入】 【參考幾何體】 【基準(zhǔn)軸】命令，選擇圓心為基準(zhǔn)軸，如圖 ，通過(guò)【圓周陣列】命令，選擇基準(zhǔn)軸和陣列的數(shù)目，完成多個(gè)減重孔成型如圖 。 ③ 用【倒角】和【倒圓角】命令修改軸，完成建模，如圖 。 ⑦ 用【掃描切除】命令，繪制油溝，繪制掃描路線(xiàn)和掃描截面，如圖 ，用【異形孔向?qū)А吭谳S承槽端面上打 M8 的螺紋孔，如圖 ，【插入】 【參考幾何體】 【基準(zhǔn)軸】命令，分別建立基準(zhǔn)軸 1 和 2，圓周陣列螺紋孔，等間距，孔數(shù)為 6，如圖 。 ② 【鏡像】，選擇凸臺(tái)、軸承座和軸承安裝槽為對(duì)象，選擇箱體對(duì)稱(chēng)面為基準(zhǔn)面，構(gòu)造另一側(cè)，如圖 ?！纠烨谐壳械魣A環(huán)外多余的材料，即完成建模，如圖 。 江西理工大學(xué) 20xx 屆專(zhuān) 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 ② 【拉伸切除】在觀察蓋 4 個(gè)角切 4 個(gè) 7mm 的通孔。 ④ 【拉伸切除】打兩個(gè)交叉的 4mm 的通孔，完成建模，如圖 。 【插入】：小齒輪軸， V 帶輪和減速器聯(lián)接鍵，套筒，如圖 。 ②齒輪鍵槽與齒輪和軸聯(lián)接鍵面平行約束，輪轂與軸同心約束，齒輪側(cè)面與軸肩面重合約束。 【插入】：箱蓋、端蓋、觀察蓋、通孔器、油塞、油標(biāo)尺，如圖 。 【裝配】： ① M6 螺釘與觀察蓋接觸面重合、同心約束。 江西理工大學(xué) 20xx 屆專(zhuān) 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 48 圖 螺栓和銷(xiāo)的爆炸視圖 圖 減速器的裝配體 干涉檢查 裝配完成后，進(jìn)行零部件之間的干涉檢查，以檢查裝配體有無(wú)干涉及干涉位置。 江西理工大學(xué) 20xx 屆專(zhuān) 科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 50 圖 Cosmosmotion 插件界面 Cosmosmotion 運(yùn)動(dòng)仿真 1) 加載 Cosmosmotion:【 工具】－【插件】－【 COSMOSMotion 20xx】，運(yùn)行插件