【正文】 4. 基于 Solidworks 的減速器三維設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)仿真 仿真平臺(tái)及功能架構(gòu)目前計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域常用的三維設(shè)計(jì)軟件很多，比如UG、ProE、Mastercam、SolidWorks 等。從各軟件的性價(jià)比和本文所述減速器的設(shè)計(jì)工作需要，SolidWorks 當(dāng)屬首選。以下對(duì)該軟件作一相關(guān)介紹：SolidWorks是世界上第一款完全基于 Windows的 3D CAD軟件 ,自 1995年問世以來 ,以其優(yōu)異的三維設(shè)計(jì)功能 ,易學(xué)易用建模能力強(qiáng)操作簡(jiǎn)便等一系列的優(yōu)點(diǎn),極大地提高了設(shè)計(jì)效率,在與同類軟件的激烈競(jìng)爭(zhēng)中已經(jīng)確立了它的市場(chǎng)地位,已經(jīng)成為三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的標(biāo)準(zhǔn)。其主要功能有：216。 在操作界面方面，提供了一整套完整的動(dòng)態(tài)界面和鼠標(biāo)拖動(dòng)控制功能。嶄新的屬性管理員用來高效管理整個(gè)設(shè)計(jì)過程和步驟，同時(shí)特征模板提供了良好的操作環(huán)境。216。 配置管理是 SolidWorks軟件體系結(jié)構(gòu)中非常獨(dú)特的一部分，它涉及零件的設(shè)計(jì)、裝配體設(shè)計(jì)和二維工程圖等多個(gè)方面。216。 可以動(dòng)態(tài)查看裝配體的所有運(yùn)動(dòng)。并且可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)干涉檢查和間隙檢測(cè)。216。 無與倫比的、基于特征的實(shí)體建模功能。通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級(jí)抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。216。 較優(yōu)秀的、全相關(guān)的鈑金設(shè)計(jì)功能?？梢灾苯邮褂酶鞣N類型的法蘭、薄等特征，正交切除、角處理以及邊線切口等鈑金操作。216。 提供幾乎所有 CAD軟件的輸入及輸出格式轉(zhuǎn)換器。 另外，Solidworks 軟件內(nèi)部無縫集成了兩大插件 Animator和 eDrawings，通過這兩插件功能，可以將 Solidworks建立的減速器裝配實(shí)體進(jìn)行安裝過程拆卸過程以及減速器工作原理進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，圖 41體現(xiàn)了本研究工作所采用的軟件及功能應(yīng)用。17 / 39圖 41仿真軟件選擇及其功能應(yīng)用 減速器零件的三維實(shí)體建模Solidworks軟件包含了各種用于創(chuàng)建零件特征和基準(zhǔn)特征的命令。其中基礎(chǔ)實(shí)體特征主要有拉伸凸臺(tái)基體、旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)基體等，在基礎(chǔ)實(shí)體特征上可添加圓角、倒角、筋、抽殼、拔模及異型孔、線性陣列、圓周陣列、鏡像等放置特征，這些特征的創(chuàng)建對(duì)實(shí)體造型的完整性非常重要。在處理復(fù)雜的幾何形狀時(shí)還需要其他高級(jí)特征選項(xiàng)，包括掃描放樣凸臺(tái)基體及參考幾何體中基準(zhǔn)軸基準(zhǔn)面這些定位特征等。通過以上特征造型技術(shù)在 Solid works中能設(shè)計(jì)出需要的實(shí)體特征。本減速器零件實(shí)體模型主要包括箱體、箱蓋、齒輪、齒輪軸、軸承等。其主要零件實(shí)體見圖 41。箱體 箱蓋18 / 39齒輪 齒輪軸圖 41 齒輪的三維實(shí)體建模的過程這里先給出直齒輪的各項(xiàng)參數(shù)：模數(shù) m=齒數(shù) z=81。通過這些參數(shù)，可以計(jì)算出：分度圓直徑=243mm、齒頂圓直徑=249mm、齒根圓直徑=。直齒輪建模的操作步驟如下：（1）單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的“新建”工具，新建一個(gè)零件文件 。（2）在特征管理器設(shè)計(jì)樹中選擇“前視基準(zhǔn)面” ，單擊 （草圖繪制）工具，進(jìn)行草圖 1的繪制。單擊草圖工具欄中的 （圓）工具，以草圖原點(diǎn)為圓心分別繪制出齒頂圓、分度圓、齒根圓。選擇分度圓，單擊草圖工具欄中的（構(gòu)造幾何線）工具，使分度圓變?yōu)樘摼€實(shí)體。（3）單擊 （中心線）工具，過草圖原點(diǎn)繪制一條垂直的對(duì)稱虛線。單擊（點(diǎn)）工具，移動(dòng)鼠標(biāo)指針到分度圓與中心線相交的位置，按下鼠標(biāo)左鍵確定點(diǎn)的位置。（4）保持點(diǎn)的選擇，單擊草圖工具欄中的 （圓周草圖陣列）工具，在“排列”選項(xiàng)欄的“數(shù)量”文本框中輸入 324，單擊確定按鈕，結(jié)束圓周陣列的操作。19 / 39 圖 1 繪制樣條曲線 圖 2 鏡像和剪裁實(shí)體（5）單擊草圖工具欄中的 （樣條曲線）工具，在點(diǎn)的引導(dǎo)下繪制如圖 1所示的曲線。（6）按住〈Ctrl〉鍵，選擇曲線與垂直中心線，單擊草圖工具欄中的（鏡像實(shí)體）工具，完成曲線的鏡像復(fù)制操作。接著，單擊 （剪裁實(shí)體）工具，選擇“剪裁到最近端”選項(xiàng)，剪裁齒頂圓，如圖 2所示。（7）單擊草圖工具欄中的 （分割實(shí)體）工具，選擇齒根圓進(jìn)行分割，如圖 3所示。單擊圖形區(qū)域右上角的 圖標(biāo)完成草圖 1的繪制。 （8）單擊特征工具欄中的（拉伸凸臺(tái)/基體）工具，設(shè)置拉深深度為60mm，單擊“所選輪廓”選項(xiàng)框，并在圖形區(qū)域中選取齒根圓的輪廓，單擊確定按鈕完成拉伸 1特征的繪制，如圖 4所示。20 / 39圖 3 繪制齒輪齒廓 圖 4 繪制拉伸 1特征（9）在圖形區(qū)域中選擇拉伸 1實(shí)體的上表面，單擊標(biāo)準(zhǔn)視圖工具欄中的（前視）工具，單擊草圖繪制工具，進(jìn)行草圖 2的繪制。鼠標(biāo)右鍵單擊特征管理器設(shè)計(jì)樹中的“草圖 1”，在快捷菜單中選擇“顯示”命令。選擇草圖 1的齒狀輪廓，利用轉(zhuǎn)換實(shí)體引用工具和旋轉(zhuǎn)實(shí)體工具完成草圖 2的繪制，如圖 5所示。圖 5 繪制草圖 2（10）利用 “放樣” 、 “倒角” 、 “陣列（圓周） ”等特征工具，完成輪齒的陣列，如圖 6所 示。 21 / 39圖 6 輪齒（11）在草圖繪制狀態(tài)下，繪制并確定輪輻的尺寸。利用“旋轉(zhuǎn)切除”特征工具，完成輪輻的繪制。如圖 8 所示。 圖 7旋轉(zhuǎn)切除 圖 8 輪輻 圖 9 拉伸切除 (12）在草圖繪制狀完成輪轂的繪制。如圖 9所示態(tài)下繪制輪轂形狀并確定尺寸，利用“拉伸切除”工具。（13）在草圖繪制狀態(tài)下繪制輪轂分布孔及定位，利用“簡(jiǎn)單直孔”及“圓周陣列”等工具完成直齒輪三維實(shí)體模型的繪制。如圖 10所示。（14）單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的“保存”工具，文件取名為“直齒輪.sldprt”。22 / 39圖 10 直齒輪三維實(shí)體模型 從動(dòng)軸的三維實(shí)體建模過程分操作步驟如下：（1）單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的“新建”工具，新建一個(gè)零件文件 。（2）在特征管理器設(shè)計(jì)樹中選擇“前視基準(zhǔn)面” ，單擊 （草圖繪制）工具，進(jìn)行草圖 1的繪制。單擊草圖工具欄中的 （圓）工具，以草圖原點(diǎn)為圓心繪制一個(gè)直徑為 55mm 的圓，使用（智能尺寸）完全定義草圖。（3）單擊圖形區(qū)域右上角 結(jié)束草圖 1的繪制，然后單擊特征工具欄的（拉伸凸臺(tái)/基體）工具，設(shè)置拉伸深度為 80mm, 單擊（確定）按鈕完成拉伸1特征的繪制。（4）選擇拉伸 1特征的端面，單擊 （草圖繪制）工具，進(jìn)行草圖 2的繪制。單擊草圖工具欄中的 （圓）工具，繪制直徑為 60mm 的圓，且圓心與草圖原點(diǎn)有“重合”幾何關(guān)系，單擊右上角的 圖標(biāo)結(jié)束草圖 2的繪制，然后使用特征工具欄的（拉伸凸臺(tái)/基體）工具繪制出深度為 74mm 的軸體，即拉伸 2特征如圖 11所示。23 / 39 圖 11 拉伸 2的特征圖 12拉伸（5）用同樣的方法繪制如圖所示的實(shí)體，拉伸 3特征為直徑 74mm,高 13mm 的圓柱體，而拉伸 4特征為直徑 60mm, 高 108mm 的圓柱體，如圖 12所示。（6）單擊特征工具欄（倒角）工具，選擇如圖所示的四條邊，選“角度距離”單選鈕，設(shè)置距離為 2mm 角度 45度，單擊（確定）完成特征的繪制。 圖 13 倒角24 / 39