【導(dǎo)讀】設(shè)計(jì)（論文）題目：減速器設(shè)計(jì)及Solidworks

　　

【正文】 型。 Solidworks的尺寸有驅(qū)動(dòng) 和從動(dòng)之分，驅(qū)動(dòng)尺寸可以作為約束驅(qū)動(dòng)模型的變化，從動(dòng)尺寸是指由其他尺寸或條件所驅(qū)動(dòng)且不能被修改的尺寸。 Solidworks 的尺寸標(biāo)注主要有：直線或邊線的長(zhǎng)度、 2 直線之間的角度、 2 直線之間的距離、點(diǎn)到直線的垂直距離、 2 點(diǎn)之間的距離、圓弧半徑、圓弧長(zhǎng)度、圓的直徑、 1 個(gè)或 2 個(gè)實(shí)體為圓弧或圓時(shí)的距離等等。 Solidworks 通過(guò)使用方程式來(lái)定義參數(shù)間或尺寸間的數(shù)學(xué)關(guān)系。方程式可以為以下任何草圖尺寸或特征參數(shù) (如拉伸特征的深度或陣列中的實(shí)例個(gè)數(shù) )等項(xiàng)目建立關(guān)系 :零件中的特征、裝配體中不同零件的尺寸、配合中使用 的數(shù)值 (距離或角度 )等通過(guò)使用方程式來(lái)定義參數(shù)間或尺寸間的數(shù)學(xué)關(guān)系。方程式可以為以下任何草圖尺寸或特征參數(shù) (如拉伸特征的深度或陣列中的實(shí)例個(gè)數(shù) )等項(xiàng)目建立關(guān)系 :零件中的特征、裝配體中不同零件的尺寸、配合中使用的數(shù)值 (距離或角度 )等。 Solidworks 運(yùn)動(dòng)仿真 Solidworks 具有眾多的配套插件，容易使用。 Animator 是第一個(gè)也是唯一一個(gè)與 SolidWorks 完全集成的動(dòng)畫(huà)制作軟件。它能夠方便地演示下一代產(chǎn)品的外觀和性能，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)的周期，減少新產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間，能迅速地制作動(dòng)畫(huà)文 件并通過(guò)電子郵件發(fā)送或在網(wǎng)站上展示， 綜上所述， SolidWorks 是基于 PARASOLID 幾何造型核心、采用 VC++編程和面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)來(lái)開(kāi)發(fā)的，它具有基于特征的參數(shù)化實(shí)體造型、復(fù)雜曲 面造型、實(shí)體與曲面融合、基于約束的裝配造型等一系列先進(jìn)的三維設(shè) 計(jì)功能及工具，支持 IGES、 DXF、 STEP、 DWG、 STL、 ASC、 SAT(ACSI)、 ASCII、 Parasolid 等多種數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可以很容易地將目前市場(chǎng)中幾乎所有 的機(jī)械 CAD 軟件集成到現(xiàn)在的設(shè)計(jì)環(huán)境中來(lái)。 20 機(jī)械手三維實(shí)體造型 Solidworks 模型由零件，裝配體和工程圖等文件組成，沒(méi)有生成零件之前的圖紙稱為草圖。由 2D， 3D 草圖直接生成 3D模形和工程圖時(shí)，如果修改了草圖的標(biāo)注尺寸，其 3D 模形和工程圖會(huì)同步更新；相反，如果修改了工程圖的標(biāo)注尺寸，其 3D 模形和草圖也會(huì)同步更新。軟件使用起來(lái)非常方便，大大減少了設(shè)計(jì)人員的工作量，提高了工作效率。 通常，從打開(kāi)一個(gè)零件文件或建立一個(gè)新零件文件開(kāi)始，繪制草圖、生成基體特征、然后在模型上添加更多的特征，生成零件。也可以從其他軟件導(dǎo)入曲面或幾何實(shí)體開(kāi)始，編輯特征，生成零件和裝配體工程圖。這是常用 的設(shè)計(jì)方法，也就是自下而上的設(shè)計(jì)方法。 草圖繪制從零件文件開(kāi)始，對(duì)于一個(gè)新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，要首先建立零件文件。 由于零件、裝配體及工程圖的相關(guān)性，所以當(dāng)其中一個(gè)視圖改變時(shí)，其他兩個(gè)視圖也會(huì)自動(dòng)改變。 SolidWorks2021 在草圖繪制模式及工程圖中提供顯示網(wǎng)格線和捕捉網(wǎng)格線功能?？蓪⒕W(wǎng)格線與模型邊線對(duì)齊，還可捕捉到角度。網(wǎng)格線和捕捉功能在SolidWorks2021 中不太使用，因?yàn)?SolidWorks 是參變量軟件，尺寸和幾何關(guān)系已提供了所需的精度。 零 件的造型 零件 件以 中間軸套筒 為例介紹其造型過(guò) 程。 （一）草圖繪制 1． 啟動(dòng) Solidworks 后，單擊工具欄上的“新建”（ ）命令按鈕，或選擇“文件” —— “新建”菜單命令，打開(kāi)“新建 Solidworks 文件”對(duì)話框如圖。 圖 新建 Solidworks文件對(duì)話框 21 2． 單擊“零件”圖標(biāo)（或單擊“高級(jí)”按鈕，進(jìn)入 Tutrial 窗口，然后選擇“零件”圖標(biāo)）。 3． 單擊“確定”按鈕，這時(shí)就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的零件文件。 首先要繪制草圖，然后拉伸生成零件的基體特征。由于該草圖是減速器正箱體，為了保證對(duì)稱，要先繪制中心線，然后利 用中心線鏡向草圖。 4． 在 設(shè)計(jì)樹(shù)中選擇前視基準(zhǔn)面。 5． 單擊草圖繪制工具欄的“草圖繪制”（ ）命令按鈕，此時(shí)在前視基準(zhǔn)面上打開(kāi)一張草圖。 6． 單擊草圖繪制工具欄上的“中心線”（ ）命令按鈕，將指針移到草圖原點(diǎn)處。當(dāng)指針變?yōu)辄c(diǎn)時(shí)，表示指針正位于原點(diǎn)上。單擊鼠標(biāo)左鍵，向上移動(dòng)指針，生成中心線如圖 。 圖 繪制中心線 7． 單擊草圖繪制工具欄上的“圓”（ ）命令按鈕，或選擇“工具” —— “草圖繪制工具” —— “圓”菜單命令， 繪制如圖 。 圖 草圖繪制 22 （二）拉伸基體特征 通過(guò)拉伸所繪制的草圖來(lái)生成基體的操作步驟如下： 單擊“特征”工具欄上的“拉伸凸臺(tái)基體”（ ）命令按鈕，拉伸PropertyManager 出現(xiàn)。 1． 在“方向 1”組框中，執(zhí)行如下操作。 將終止條件設(shè)置為“給定深度”。設(shè)置深度為 ?？墒褂梅较蜴I或直接輸入數(shù)值來(lái)增加數(shù)值。圖形區(qū)域中顯示拉伸的預(yù)覽。 2． 單擊確定按鈕，生成拉伸。新特征“拉伸 1”出現(xiàn)在 Feature Manager設(shè)計(jì)樹(shù)中和圖形區(qū)域如圖 。 圖 3． 單擊 Feature Manager 設(shè)計(jì)樹(shù)中“拉伸 1”旁的加號(hào)，用于拉伸特征的“草圖 1”現(xiàn)已列在特征的下面 圖 4． 單擊“特征”工具欄上的“切除凸臺(tái)基體”（ ）命令按鈕，切除 23 PropertyManager 出現(xiàn)。 5． 在“方向 1”組框中，執(zhí)行如下操作。 將終止條件設(shè)置為“給定深度”。設(shè)置深度為 ?？墒褂梅较蜴I或直接輸入數(shù)值來(lái)增加數(shù)值。圖形區(qū)域中顯示拉伸的預(yù)覽。 單擊確定按鈕，生成切除。新特征“切 除 1”出現(xiàn)在 Feature Manager 設(shè)計(jì)樹(shù)中和圖形區(qū)域如圖 圖 綜上所述，非標(biāo)準(zhǔn)件的實(shí)體建模步驟可以總結(jié)為： 1） 特征分析； 2） 用草圖命令產(chǎn)生一個(gè)草圖平面，繪制二維無(wú)約束草圖； 3） 添加幾何和尺寸約束使其從無(wú)約束草圖轉(zhuǎn)變?yōu)橛屑s束草圖； 4） 通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等將草圖生產(chǎn)特征； 5） 特征修改； 6） 數(shù)據(jù)更新。 通過(guò)上述步驟可以生成 減速器 的各零件模型，如 圖 所示。 圖 斜齒圓柱外齒輪 1 24 圖 斜齒圓 柱外齒輪 2 圖 直齒錐齒輪 1 圖 直齒錐齒輪 2 25 圖 低速軸 圖 擋圈 圖 低速軸端蓋 1 26 圖 低速軸端蓋 2 圖 低速軸套筒 1 圖 低速軸套筒 2 27 圖 高速軸 圖 高速軸大套筒 圖 高速軸 端蓋 28 圖 高速軸套筒 圖 螺塞 圖 上箱體 29 圖 下箱體 圖 通氣塞 圖 中間軸 30 圖 中間軸端蓋 1 圖 中間軸端蓋 2 圖 中間軸套筒 1 圖 中間軸套筒 2 減速器 裝配建模 在實(shí)際零件設(shè)計(jì)中，由于大型零件的設(shè)計(jì)均分解為很多小的零件 進(jìn)行設(shè)計(jì)。而小零件設(shè)計(jì)到最后則需要將他們合理地組合在一起，此即為裝配體，用來(lái)檢驗(yàn)小零件的功能以體現(xiàn)其價(jià)值。 1．裝配體基本概念 (1) 零件約束分析 實(shí)際上，裝配建模的過(guò)程可以看成是對(duì)零件的自由度進(jìn)行限制的過(guò)程，因?yàn)闄C(jī)器中的大部分零部件是不允許隨便運(yùn)動(dòng)的。限制零件自由度的主要手段是對(duì)零件施加各種約束，通過(guò)約束來(lái)確定兩個(gè)零件或多個(gè)零件之間的相對(duì)位置關(guān)系以及它們的相對(duì)幾何關(guān)系。常用的裝配約束類型可以分為：貼合、對(duì)齊、同向平行和反向平行。本 減速器 在裝配過(guò)程中綜合運(yùn)用了這四種裝配方式。 (2) 子裝配體： 對(duì)于復(fù)雜 裝配體的零部件構(gòu)成可以包括獨(dú)立的零件和其它的裝配體，稱之為子裝配體。 31 在 減速器 的裝配過(guò)程中包含了的 低速軸 裝配體、 高速軸 裝配體、 中間軸裝配體 、機(jī)身等主要的子裝配體。分別如圖 所示。 圖 低速軸裝配體 圖 高速軸裝配體 32 圖 中間軸 裝配體 2．裝配的基本方法 (1) 自下向上裝配法 對(duì)于一個(gè)大型零件的設(shè)計(jì)，可以拆分為一個(gè)一個(gè)的小零件來(lái)設(shè)計(jì)，而后再將它們組合在一起，而對(duì)零件的部分修改可以放在組合成裝配體的過(guò)程中。這樣可以更加細(xì)致地設(shè)計(jì)零件的細(xì)節(jié)，這就 是自下向上的設(shè)計(jì)方法。在自下向上設(shè)計(jì)中，先生成零件并將之插入裝配體，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求配合零件。當(dāng)使用以前生成的不在線的零件時(shí)，自下向上的設(shè)計(jì)方案便是首選的方法。 (2) 自上向下裝配法 自上向下裝配法是從裝配體中開(kāi)始設(shè)計(jì)工作，在它的設(shè)計(jì)方案中就可以使用一個(gè)零件的幾何體來(lái)幫助定義另一個(gè)零件，或生成組裝零件后再添加一些加工特征。設(shè)計(jì)者可以將布局草圖作為設(shè)計(jì)的開(kāi)端，定義固定的零件位置、基準(zhǔn)面等，然后參考這些定義來(lái)設(shè)計(jì)零件。 (3) 兩種裝配方法的比較 自下向上裝配法的零部件是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，與自上向下設(shè)計(jì)相比，它們的 相互關(guān)系及重建行為比較簡(jiǎn)單。使用自下向上設(shè)計(jì)法可以使設(shè)計(jì)者更加專注于單個(gè)零件的設(shè)計(jì)工作，當(dāng)不需要建立控制零件大小和尺寸的參考關(guān)系時(shí)，自下向上設(shè)計(jì)法比較適用裝配體。 自上向下裝配法中各零件之間存在尺寸關(guān)聯(lián)，通過(guò)與其它零件建立的幾何關(guān)系來(lái)控制該零件的尺寸，如果關(guān)聯(lián)尺寸發(fā)生改變則零件尺寸自動(dòng)更新。這種裝配法更適合與新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。 減速器的總裝配圖如圖 所示： 33 圖 減速器總裝配圖 34 畢業(yè)設(shè)計(jì)感想 兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)眼間就到了掃尾階段，在這兩個(gè)月的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過(guò)程中，我取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是減速器的設(shè)計(jì)及 SolidWorks 三維造型，經(jīng)過(guò)指導(dǎo)老師的幫助和對(duì)參考資料的拜讀，我已經(jīng)對(duì)減速器有了很深的了解。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，提高了我分析和解決問(wèn)題的能力，擴(kuò)寬和深化了學(xué)過(guò)的知識(shí)，掌握了設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法，培養(yǎng)了我們正確使用機(jī)身材料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、圖冊(cè)等工具書(shū)的能力。 在這里，感謝我的母校揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)給了我一個(gè)良好的學(xué)習(xí)氛圍。感謝我的指導(dǎo)老師居澤龍教師，非常感謝他在我設(shè)計(jì)過(guò)程中的淳淳教導(dǎo)以及對(duì)有關(guān)問(wèn)題的指點(diǎn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)未來(lái)工作的一種模擬。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我對(duì)未來(lái)所從事的工 作充滿了信心！ 本設(shè)計(jì)中難免有不足之處，敬望各位老師多多諒解指正。 35 參考資料 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3》 機(jī)械工業(yè)出版社 ,徐灝主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 4》 機(jī)械工業(yè)出版社 ,徐灝主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 5》 機(jī)械工業(yè)出版社 ,徐灝主編 《機(jī)械制圖》 大連理工大學(xué)工程畫(huà)教教研室 高等教育出版社 《畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 青島海洋出版社 李恒權(quán)、朱明臣、王德云主編 《機(jī)械基礎(chǔ)》 中國(guó)勞動(dòng)出版社，王棟梁主編 《 Solidworks 設(shè)計(jì)與應(yīng)用》 電子工業(yè)出版社 隆生主編