【正文】 solidworks 零件建模的實(shí)質(zhì)是創(chuàng)建實(shí)體特征和一些用戶定義的特征。因此，按照對(duì)二維草繪截面的不同操作方式，solidworks 創(chuàng)建三維實(shí)體特征的主要方法有拉伸實(shí)體特征、旋轉(zhuǎn)實(shí)體特征、掃描實(shí)體特征、混合實(shí)體特征等。 35 Solidworks 建模一般過程 solidworks 系統(tǒng)在絕大多數(shù)三維實(shí)體建模的過程中，均是首先從而為草圖開始，繪制出二維草繪截面幾何圖形后，通過對(duì)草圖截面的不同操作來生成三維實(shí)體。具有以下特點(diǎn)：提供了方便的部件定位方法，輕松設(shè)置部件間的位置關(guān)系。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中，特征之間的相互關(guān)系是不可避免的，所以最好盡量減少特征之間復(fù)雜的參考關(guān)系，這樣可以方便地對(duì)某一特征進(jìn)行獨(dú)立的編輯和修改，而不會(huì)發(fā)生意想不到的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。利用 solidworks 軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型的過程，實(shí)際上就是使用零件模塊依次進(jìn)行創(chuàng)建各種類型特征的過程。 零件設(shè)計(jì)模塊 零件模塊用于創(chuàng)建和編輯三維實(shí)體模型。 solidworks 主要有草 圖繪制、零件設(shè)計(jì)、裝配模塊、工程圖模塊、鈑金設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真等。 solidworks 是一個(gè)大型軟件包，由多個(gè)功能模塊組成，每一個(gè)功能模塊都有自己獨(dú)立的功能。 SolidWorks 中所提供高級(jí)功能如Smartparts,柔性化的子裝 配以及交替位置視圖等也都是因?yàn)橛辛伺渲貌庞辛藢?shí)現(xiàn)的可能。 （ 4） 配置提供了便于創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)化平臺(tái)，幫助工程師擴(kuò)充功能達(dá)到了新的高度。 （ 3） 圖形顯示和性能方面，利用配置功能 SolidWorks 可通過隱藏 /顯示和壓縮等手段實(shí)現(xiàn)同一部件的不同個(gè)體顯示在同一總裝配體中，而其它同類軟件是無法做到的，即在其它同類軟件的裝配體內(nèi)，一個(gè)部件的所有實(shí)例必須是相同的。具體應(yīng)用表現(xiàn)在： （ 1） 設(shè)計(jì)中經(jīng)常需要修改和重復(fù)設(shè)計(jì)，并需要隨時(shí)考查和預(yù)覽同一零部件的不同設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)階段，或者記錄下零部件在不同尺寸時(shí)的狀態(tài)或不同的部件組合 方案，而不同的狀態(tài)和方案又可同時(shí)在一張 工程圖或總裝配體內(nèi)同時(shí)顯示出來，因而 SolidWorks 利用配置很好地捕捉了實(shí)際設(shè)計(jì)過程中的修改和變 化，滿足了各種設(shè)計(jì)需求。 在 SolidWorks 中，用戶可利用配置功能在單一的零件和裝配體文檔內(nèi)創(chuàng)建零件或裝配體的多個(gè)變種 (即系列零件和裝配體族 )，而其多個(gè)個(gè)體又可以 同時(shí)顯示在同一總裝配體中。該系統(tǒng)在19951999 年獲得全球微機(jī)平臺(tái) CAD 系統(tǒng)評(píng)比第一名；從 1995 年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國際大獎(jiǎng)，其中僅從 1999 年起，美國權(quán)威的 CAD 專業(yè)雜志CADENCE 連續(xù) 4 年授予 SolidWorks 最佳編輯獎(jiǎng)，以表彰 SolidWorks 的創(chuàng)新、活力和簡明。 SolidWorks 軟件是世界上第一個(gè)基于 Windows 開發(fā)的三維 CAD 系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合 CAD 技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢(shì)， SolidWorks 公司于兩年間成為CAD/CAM 產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。 第五章 基于 SolidWorks 的零部件詳細(xì)設(shè)計(jì) SolidWorks 軟件簡介 SolidWorks 公司成立于 1993 年，由 PTC 公司的技術(shù)副總裁與 CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸塞州的康克爾郡（ Concord,Massachusetts）內(nèi)，當(dāng)初所賦予的任務(wù)是希望在每一個(gè)工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表 151 查得1 200 MPa?? ? 。 （ 6）輸出軸的載荷分析： 32 對(duì)于減速器輸出軸所受轉(zhuǎn)矩： 1 3 . 39 5 5 0 9 5 5 0 1 0 4 9 . 7 1 1 0 5 0121PT N m N mn? ? ? ? ? ? ? ?ⅢⅢⅢ （ 7）輸出軸的強(qiáng)度校核： 由輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知，軸 徑最小部分為外伸端接工作機(jī)的那段。 MN 段的軸是用來軸向定位行星架，所以軸徑大于太陽輪到行星輪的中心距。 由于選擇的軸承是深溝球軸承，可用雙支點(diǎn)各單向固定的支承。 （ 5）輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求， AB 軸段右端需制出一軸肩，故取 BC段的直徑為 26mm，半聯(lián)軸器與軸配合轂孔長度 L1=34mm,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，外伸軸長度應(yīng)該比 L1=34mm 略短一些。 考慮兩個(gè)鍵上載荷分配的不均勻性，在強(qiáng)度校核中只按 個(gè)鍵計(jì)算。其許用擠壓應(yīng)力值按輕微沖擊算查相關(guān)資料的p 1 0 0 1 2 0 M P a??? ??? 這里取較大值 代入上式得 p 2 0 0 0 1 0 4 9 . 7 1 1664 . 5 5 6 5 0 pM P a??? ??? ? ? ???? 故該鍵強(qiáng)度不夠，采取雙鍵。 故按結(jié)構(gòu)要求選用單列深溝球軸承 . 軸承的壽命計(jì)算其參數(shù)為 kN? 0 kN? lim 5300 / m innr? （油?。?； 因?yàn)檩斎胼S軸承選用 6210 型，滿足壽命要求，輸出軸軸承不承受徑向工作載荷（僅承受輸出行星架裝置的自重），故輸出軸軸承選用 6216 型，應(yīng)該滿足壽命要求。 由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，輸出軸軸承須兼作行星架軸承。 （ 3）選擇輸出軸軸承及壽命計(jì)算 由于輸出軸的軸承不承受徑向工作載荷（僅承受輸出行星架裝置的自重），所示軸承的尺寸應(yīng)由結(jié)構(gòu)要求來確定。 T 為聯(lián)軸器所傳遞的名義轉(zhuǎn)矩， 66 1 3 . 39 . 5 5 1 0 = 9 . 5 5 1 0 = 1 0 1 6 1 2 0 1 0 1 6 . 1 2125PT N m m N mn? ? ? ? ? ? ? 由計(jì)算轉(zhuǎn)矩查表選用 LX4 聯(lián)軸器 2500 1524 .18nT N m N m? ? ? ?? ? 38 70 / m i n 12 5 / m i nn r r?? 其軸孔直徑 d 為 16mm，可滿足電動(dòng)機(jī)的軸徑要求。 輸出軸的設(shè)計(jì) （ 1）初算軸的最小直徑 在三個(gè)行星輪均布的條件下，輪齒嚙合中作用于中心輪上的力是相互平衡的，在輸出軸軸端安裝聯(lián)軸器時(shí)，則輸出軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只承受轉(zhuǎn)矩。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 ?? ，軸的計(jì)算應(yīng)力 2 2 2 2( ) 2 5 5 1 7 3 ( 0 . 6 1 3 6 4 6 0 ) 1 3 . 422ca MT M P a?? ? ? ?? ? ? 前面選軸的材料為 40Cr 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本表 151 查得? ?1 70 MP a?? ? 。 表 42 齒輪的嚙合特性數(shù)值 參數(shù)名稱 代號(hào) 數(shù)值 /mm 5 4 28b h L mm mm mm? ? ? ? ? 26 齒距累計(jì)總偏差 pF 單個(gè)齒距極限偏差 ptF? 177。其余各段的軸徑及軸長按照與箱體裝配之間的距離及與已確定軸徑關(guān)系可確定。 GF 軸段對(duì) EF 段安裝的軸承起軸肩定位功能，故取軸徑 58mm。 由于選擇的軸承是深溝球軸承，可用雙支點(diǎn)各單向固定的支承。 輸入軸： 減速器高速外伸軸直徑 d=16mm； LX3 型聯(lián)軸器： 孔徑 16mm，長度 L=45mm，轂孔長度 L1=34mm； （ 5）輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 減速器高速外伸軸直徑 d=16mm，即 AB 軸段直徑為 16mm 為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求， AB 軸段右端需制出一軸肩，故取 BC段的直徑為 20mm，半聯(lián)軸器與軸配合轂孔長度 L1=34mm,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，外伸軸長度應(yīng)該比 L1=34mm 略短一些。 k －鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， hk ? ，此處 h 為鍵的高度， l －鍵的工作長度， mm, A 型鍵 bLl ?? ；其中 L 為鍵的長度， b 為鍵的寬度； 2p / ( )N mm? ??? ??? －許用擠壓應(yīng)力，在這里鍵、軸、輪轂材料為鋼，鍵取 45鋼。因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。該軸中間一段對(duì)稱安裝一對(duì)深溝球軸承 軸承的壽命計(jì)算 35rC kN? 0 kN? lim 8500 / m innr? （油浴）； 取載荷系數(shù) ? ；（中等沖擊 ） 輸入軸上所受徑向力 t an 2 0 2 1 4 1 t an 2 0 7 7 9rtF F N? ? ? ? 當(dāng)量動(dòng)載荷 77 9 93 f F N? ? ? ? 軸承的壽命計(jì)算 6633010 10 35 00 0( ) ( ) =8 74 77 6h 6 60 00 h60 60 10 00 93 4. 8h a CL nP? ? ?? 故該對(duì)軸承滿足壽命要求。 T 為聯(lián)軸器所傳遞的名義轉(zhuǎn)矩， 66 149 . 5 5 1 0 = 9 . 5 5 1 0 = 1 3 3 7 0 0 1 3 3 . 71000PT N m m N mn? ? ? ? ? ? ? 由計(jì)算轉(zhuǎn)矩查表選用 LX3 型聯(lián)軸器 1250 200. 55nT N m N m? ? ? ?? ? 47 50 / i n 10 00 / m i nn r r?? 其軸孔直徑 d 為 15~24mm，選擇半聯(lián)軸器的孔徑為 16mm，半聯(lián)軸器的長度 L=48mm,半聯(lián)軸器與軸配合轂孔長度 L1=84mm,故最后確定減速器高速外伸軸直徑 d=16mm； ? ?/T MPa? 24 為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，外伸軸長度應(yīng)該比 L1=48mm 略短一些。根據(jù)下表查得0A 。所以設(shè)計(jì)決定選用 6404 型軸承，并把行星輪軸直徑增大到 0 20d d mm?? 。 則許用彎曲應(yīng)力 ? ? sb / ( 5 0 0 / 2 .5 ) 2 0 0S MP a MP a??? ? ?, 由材料力學(xué)中，彎曲應(yīng)力的強(qiáng)度條件： ? ?m axm ax = MW??? 22 |對(duì)于截面是直徑為 d 的圓形，則： 3z= / 2 32IdW d ?? 故行星輪軸直徑 ? ? 330 32 32 2141 0 bMd mm mm? ? ? ?? ? ?? 取 0 mm? 其實(shí)際尺寸將在選擇軸承時(shí)最后確定。當(dāng)軸較短時(shí)，兩個(gè)軸承幾乎緊緊地靠著，因此，可以認(rèn)為軸是沿著整個(gè)跨度承受均布載荷 0/lFq t? （下圖）。取行星輪與行星架之間的間隙 ?? ，齒寬 b2=20，則跨距長度0 2 20 5 25l b m m? ? ? ? ? ?。 故行星齒輪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核符合要求。 20ttaa? ? ? ? ? 2 0co s aanb?? ??? 5）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) HZ 按下式計(jì)算 18 222 co s co s 2 co s 0 co s 2 0 2 . 4 9co s s i n co s 2 0 s i n 2 0btH tZ???? ??? ? ??（ 419） 式中 ： 直齒輪 0b? ??， t? — 端面節(jié)圓嚙合角 ， ? — 端面壓力角 6） 彈性系數(shù) EZ 查 《行星 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 表 610，得 18 MPa? (鋼 鋼 ) 7）載荷作用齒頂時(shí)的齒形系數(shù) FaY 根據(jù) z 10a? 和 0ax? ， 查 《行星 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 圖 622 得 = 8）載荷作用齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù) saY 查 《行星 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 圖 624 得 ? 9） 螺旋角系數(shù) Z? 、 Y? 因 直齒輪 0???， co s 1Z ? ???， 11120Y ?????? ? ? 10）齒數(shù)比 u caZu Z? 齒面接觸應(yīng)力： 0 8 1 6 .7 1 .2 5 1 .0 2 1 0 .7 5 6 8 0 1 .8H H A V H HK K K K M P a???? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 11 21 41 9 18 5 1 81 42 .5 30 H EF uZ Z Z Z M Pad b u?????? ? ? ? ? ? ? ?? 齒根彎曲應(yīng)力： 0 3 1 .0 4 1 .2 5 1 .0 2 1 4 1 5 8F F A V F FK K K K M P a???? ? ? ? ? ? ? ?0 2141 2 . 9 1 . 5 0 . 2 5 1 3 1 . 0 43 0 2 . 5tF F a S aF Y Y Y Y M P abm ??? ? ? ? ? ? ? ?? 19 確定 許用接觸應(yīng)力 HP? 的 各 種 系數(shù) : 1） 壽命系數(shù) NTZ 因 101 .0 0 8 1 0aN ?? 次， 查 《 行星齒輪 傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 圖 616， 得 ? 2） 潤滑系數(shù) LZ 取 240 16 5 /v mm s? ， (40℃時(shí)潤滑油的名義運(yùn)動(dòng)粘度 )《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P234 并由 lim 920H MPa? ? 《 行星齒輪 傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 圖 617， 得 LZ = 3） 速度系數(shù) vZ 因 /Hv m s? ， lim 920H MPa? ? 查《 行星齒輪 傳動(dòng)設(shè)計(jì)》 P170 圖 618， 得 ? 4） 粗糙度系數(shù) RZ 取 齒面 6