【文章內(nèi)容簡介】 像在零件設(shè)計中那樣對裝配體中的零件進行任意修改。在裝配模型中，可進行前后關(guān)聯(lián)的設(shè)計。有嚴密的幾何和尺寸約束管理，清 楚地區(qū)分欠約束、全約束和過約束。零件實體圖、裝配圖和工程圖全程共享關(guān)聯(lián)性約束，任一環(huán)節(jié)中的修改會自動反映到其他兩個環(huán)節(jié)的圖形上。在調(diào)用大裝配時，“輕化”零部件的功能極大地減小了存儲空間，提高了運行速度。 在 SolidWorks 中有一個插件 Animator。即動畫功能。利用這一功能，給定運動方式和運動路徑，可以使裝配體產(chǎn)生運動，從運動過程可以看出各零件是否會產(chǎn)生運動干涉，以便及時修改。Animator 可以把運動過程生成 AVI 動畫文件，保存后可以脫離軟件環(huán)境獨立運行。 SolidWorks 可進行不同數(shù)據(jù)各式的輸 入輸出，支持的數(shù)據(jù)標準有： IGES、 DXF、 DWG、 SAT(ACSI)、STEP、 STL， ASCII，或二進制格式 VDAFS(VDA)、 VRML、 Parasolid。 SolidWorks 軟件包括零件設(shè)計建模、裝配設(shè)計建模、工程圖紙繪制三個基本環(huán)境，同時具有全相關(guān)的鈑金設(shè)計功能。在工程設(shè)計中，軟件在零件和裝配的三維設(shè)計中，可方便地檢查質(zhì)量特性，檢查靜態(tài)和動態(tài)干涉，了解零件的空間關(guān)系，同時方便地與運動分析和有限元分析建立接口。為了充分發(fā)揮軟件的功用，應(yīng)注意以下設(shè)計技巧：①正確的設(shè)計思路：確定基本體特征和合理標 注尺寸，以及規(guī)范特征和參數(shù)名稱。②利用設(shè)計表，③利用特征庫：包括特征庫的應(yīng)用和建立特征庫。 課題的提出和研究意義 在許多世界級大企業(yè)中被廣泛應(yīng)用的計算機輔助三維設(shè)計 (CAD)的高端主流軟件 SolidWorks 的裝配模塊就采用了虛擬裝配技術(shù)，即便是在產(chǎn)品設(shè)計的初期階段，所產(chǎn)生的最初模型也可放人虛擬上海海洋大學 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計論文 基于 SolidWorks 的 雙級圓柱齒輪減速器 機械實體 造型設(shè)計 第 8 頁 共 43 頁 環(huán)境進行實驗，可在虛擬環(huán)境中創(chuàng)建產(chǎn)品模型，使產(chǎn)品的外表、形狀和功能得到模擬，而且有關(guān)產(chǎn)品的人機交互性能也能得到測試和校驗，產(chǎn)品的缺陷和問題在設(shè)計階段就能被及時發(fā)現(xiàn)并加以解決。 在傳統(tǒng)的二維設(shè)計中其基本設(shè)計流程 是在已有的減速器的基礎(chǔ)上進行，設(shè)計中存在以下問題： (1)難以對所設(shè)計的產(chǎn)品進行裝配檢驗、力學分析、運動分析、有限元分析等工作； (2)設(shè)計工作一般是在已有減速器基礎(chǔ)上進行的變型設(shè)計，設(shè)計人員根據(jù)所需設(shè)計的系列，在該系列中找到最相似的減速器樣機，再調(diào)出相應(yīng)的零部件二維工程圖紙，在該圖紙上進行變型設(shè)計。由于減速器種類太多，因此設(shè)計人員花費大量時間在尋找相似產(chǎn)品上，造成不必要的人力浪費，加長了產(chǎn)品的開發(fā)周期，使得一個新產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)周期一般達到 6 個月以上； (3)在設(shè)計時容易忽略有些零部件已改動，而相應(yīng)的其他零 部件卻沒有改動或改動有錯，導致裝配時裝配不上。由于不能進行裝配檢驗，產(chǎn)品要到裝配時才能發(fā)現(xiàn)有錯，易造成很大的浪費； (4)雖然在零件圖的繪制上采用現(xiàn)有的二維參數(shù)驅(qū)動，但是對于零件的構(gòu)造、裝配、組合等一系列產(chǎn)品級的設(shè)計工作，仍然非常復雜而繁瑣； (5)減速器產(chǎn)品的管理采用傳統(tǒng)的管理方法，圖紙管理很大程度上還是手工形式，隨著系列產(chǎn)品的增加和不斷開發(fā)新產(chǎn)品，管理越來越麻煩，特別是管理工程圖紙時傳統(tǒng)管理費時費力且技術(shù)人員查找很不方便，而且修改時又必須重新繪制新的圖紙存檔，造成紙張的不必要浪費。 綜上所述，使用 SolidWorks 進行減速器設(shè)計，同時為減速器的性能分析、運動分析、有限元分析提供三維實體模型和根據(jù)三維實體模型生成各零部件的工程圖紙和裝配圖紙，并把減速器的各種圖文檔管理起來是很有效的。本課題的開展在減速器的設(shè)計、性能分析、圖文檔和系統(tǒng)化管理，縮短減速器的開發(fā)周期，減少設(shè)計人員的工作強度，提高設(shè)計效率，減少設(shè)計差錯具有重要意義。 課題的主要內(nèi)容 本設(shè)計是基于 SolidWorks 軟件平臺對 雙級 圓柱齒輪減速器進行實體造型的， 首先 介紹減速器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，分析相關(guān)領(lǐng)域的最新研究成果。以及 SolidWorks 介 紹和在工程中的應(yīng)用。 然后 設(shè)計分析計算了雙級圓柱齒輪 減速器的參數(shù)。 介紹了 SolidWorks 的設(shè)計原理，典型零件建模，虛擬裝配及干涉分析。 最后是 全文總結(jié)與展望 。 上海海洋大學 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計論文 基于 SolidWorks 的 雙級圓柱齒輪減速器 機械實體 造型設(shè)計 第 9 頁 共 43 頁 2 雙 級 圓柱齒輪減速器的設(shè)計計算及分析 減速器的結(jié)構(gòu) 減速器一般由機箱、傳動件、軸系部件及附件組成的。使設(shè)計中的 雙級 圓柱齒輪減速器分別由連軸器、輸入軸、傳動軸、輸出軸、斜齒輪、直齒輪、軸承、箱體等一些附件組成的。它們的各尺寸參數(shù)按照給定的條件進行設(shè)計。下面以給定任務(wù)和要求進行設(shè)計 作為 實例進行設(shè)計和分析。 設(shè)計的條件及要求 （ 1） 要求：擬定傳動關(guān)系：由電動機、 V 帶、減速器、聯(lián)軸器、工作機構(gòu)成。 （ 2） 工作條件：雙班工作，有輕微振動，小批量生產(chǎn)，單向傳動，使用 5 年，運輸帶允許誤差5%。 （ 3） 已知條件：運輸帶卷筒轉(zhuǎn)速 19r/min，減速箱輸出軸功率馬力 P= 馬力。 方案設(shè)計及電機選擇 方案簡圖 η 2η 3η 5η 4η 1IIIIIIIVPdPw 圖 21 減速器裝置簡圖 電動機的選擇 （ 1） 計算電機所需功率 dP :查 《機械設(shè)計課程設(shè)計》 表 24 1? －帶傳動效率： 2? －每對軸承傳動效率： 3? －圓柱齒輪的傳動效率： 4? －聯(lián)軸器的傳動效率： 5? — 卷筒的傳動效率： ?－電機至工作機之間的傳動裝置的總效率 上海海洋大學 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計論文 基于 SolidWorks 的 雙級圓柱齒輪減速器 機械實體 造型設(shè)計 第 10 頁 共 43 頁 421 2 3 4 5? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 45wPP??? ? ? PP K W??? （ 2） 確定電機轉(zhuǎn)速 。 查指導書第 7 頁表 1：取 V 帶傳動比 i=2～ 4 二級圓柱齒輪減速器傳動比 i=8～ 40 所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍是： n 電機 =n 卷軸 i 總 =19（ 2～ 4） （ 8～ 40） =304～ 3040r/min 符 合這一范圍的轉(zhuǎn)速有： 750、 1000、 1500、 3000 根據(jù)電動機所需功率和轉(zhuǎn)速查手冊 《機械設(shè)計課程設(shè)計》表 8167， 有 4 種適用的電動機型號，因此有 4 種傳動比方案如 表 21。 表 21 方案 電動機型號 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 r/min 額定轉(zhuǎn)速 r/min 重量 總傳動比 1 Y112M2 4KW 3000 2890 45Kg 2 Y112M4 4KW 1500 1440 43Kg 3 Y132M16 4KW 1000 960 73Kg 4 Y160M18 4KW 750 720 118Kg 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、和帶傳動、減速器的傳動比，可見第 3 種方案比較合適，因此選用電動機型號為 Y132M16， 其主要參數(shù)如 表 22。 表 22 額定功率 kW 滿載轉(zhuǎn)速 同步轉(zhuǎn)速 質(zhì)量 A D E F G H L AB 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 總傳動比： 960 5 0 .5 319ni n? ? ?總卷 筒 分配傳動比：取 i 帶 = 則 12 5 0 .5 3 / 3 .0 5 1 6 .4 9ii? ? ? i1=（ ～ ） i2 取 i1= i2= i1= 注： i帶 為帶輪傳動比， 1i 為高速級傳動比， 2i 為低速級傳動比。 上海海洋大學 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計論文 基于 SolidWorks 的 雙級圓柱齒輪減速器 機械實體 造型設(shè)計 第 11 頁 共 43 頁 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為 1 軸、 2 軸、 3 軸、 4 軸 。 01 12 23 34, , ,? ? ? ? —— 依次為電機與軸 1，軸 1 與軸 2，軸 2 與軸 3，軸 3 與軸 4 之間的傳動效率。 (1) 各軸轉(zhuǎn)速 1 960 3 1 4 .8 6 / m i n3 .0 5mnnri? ? ?帶 1211960 6 8 / m i n3 4 . 6 3mnni i i? ? ? ???帶 232 1 2960 1 9 . 1 / m i n3 4 . 6 3 3 . 5 6mnnnri i i i? ? ? ?? ? ? ?帶 (2) 各軸輸入功率 1 0 1 3 .6 7 0 .9 6 3 .5 2dp p k W?? ? ? ? ? 2 1 1 2 0 1 1 2 3 . 6 7 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6 3 . 2 1dp p p k W? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3 2 2 3 0 1 1 2 2 3 3. 67 0. 96 0. 99 0. 96 0. 99 0. 96 3. 05dp p p k W? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4 3 3 4 0 1 1 2 2 3 3 4 3 . 6 7 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 9 3 3dp p p k W? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (3) 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 3 . 6 79 5 5 0 9 5 5 0 3 6 . 5 .960ddwpT N mn? ? ? ? 1 0 1 3 6 . 5 3 . 0 5 0 . 9 6 1 0 6 . 9 .dT T i N m?? ? ? ? ? ? ?帶 2 1 1 1 2 1 0 1 1 2 3 6 . 5 3 . 0 5 4 . 6 3 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 64 7 0 . 3 .dT T i T i iNm? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??帶 3 2 2 2 3 1 2 0 1 1 2 2 336 .5 3. 05 4. 63 3. 56 0. 96 0. 99 0. 96 0. 99 0. 96 15 91 .5 .dT T i T i i iNm? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?帶 4 3 3 4 0 1 2 0 1 1 2 2 3 3 43 6 . 5 3 . 0 5 4 . 6 3 3 . 5 6 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 9 3 1 5 7 5 . 6 .dT T T i i iNm? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 上海海洋大學 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計論文 基于 SolidWorks 的 雙級圓柱齒輪減速器 機械實體 造型設(shè)計 第 12 頁 共 43 頁 表 23 軸名 功率 P KW 轉(zhuǎn)矩 T Nm 轉(zhuǎn)速 r/min 輸入 輸出 輸入 輸出 電動機軸 960 1 軸 2 軸 68 3 軸 4 軸 3 設(shè)計 V 帶和帶輪 (1)設(shè)計 V 帶 ①確定 V 帶型號 查 《機械設(shè)計》 205P 表 136 得： ?AK 則 1 .2 3 .6 7 4 .4c A dP K P k W? ? ? ? ? 根據(jù) cP =， 0n =960r/min， 由 《機械設(shè)計》 205P 圖 135，選擇 A 型 V 帶，取 1 125d? 。 ? ?1212 1 3 . 0 5 1 2 5 0 . 9 8 3 7 3 . 6 3nddn ?? ? ? ? ? ? ? ? 查 《機械設(shè)計》 第 206 頁表 137 取 2 375d ? 。 ? 為帶傳動的滑動率 ? =～ 。 ②驗算帶速 11 1 2 5 9 6 0 6 . 2 8 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnV m s?? ??? ? ??? 帶速在 5～ 25m/s 范圍內(nèi)，合適。 ③取 V 帶基準長度 dL 和中心距 a 初步選取中心距 a： ? ? ? ?0 121 . 5 1 . 5 1 2 5 3 7 5 7 5 0a d d? ? ? ? ?，取 0 750a? 。 由 《機械設(shè)計》 第 195 頁式（ 132）得： ? ? ? ?000221122 2 3 0 5 . 824 ddL a d d a? ?? ? ? ? ?查 《機械設(shè)計》 第 202 頁表 132 取 2500dL ? 。由 《機械設(shè)計》 第 206 頁式 136 計算實際中