基于proe二级减速器设计与运动仿真.doc

第1章 绪论随着人们生活水平的提高，消费者的价值观正在发生结构性的变化，呈现出多样化与个性化，用户对各类产品的质量，产品的更新换代的速度，以及产品从设计、制造到投放到市场的周期都提出了越来越高的要求。为了适应这种变化，工厂的产品也向着多品种、中小批量方向发展。要适应这种瞬息万变的市场要求，则要求生产更具柔性。传统的批量法则面临这严重的挑战，一场更加激烈的竞争环境正在形成。计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）就是满足这种新的要求而产生的一种新的制造方法。CAD/CAM（计算机辅助设计与制造）技术是一门多学科综合性技术，是当今世界发展最快的技术之一，目前已经形成产业。CAD/CAM等新技术在制造业的应用，对制造业的制造模式和市场形势产生了巨大影响，促进了生产模式的转变和制造业市场形势的变化。 CAD/CAM技术的不断发展与完善让越来越多的工厂认同了这种技术，与此同时，市场上出现了越来越多CAD/CAM/CAE一体化设计软件。来自PTC公司的Pro/ENGINEER就是其中最成功的一款设计软件，自1988年问世以来，经过短短十几年时间，就成为全世界最普及的三维设计系统之一，它广泛应用于电子、通信、机械、模具、汽机车、自行车、航天、家电、玩具、等行业。Pro/E集零件设计、造型设计、模具开发、数控加工、钣金设计、机构仿真、逆向工程、有限元分析和产品数据库管理等功能于一体。对加速工程和产品的开发、缩短产品设计制造周期、提高产品质量、减低成本、增加企业市场竞争力和创造能力发挥着重要作用。深受众多大中型企业，研究所和大学亲睐。作为21世纪的机械自动化方向的大学生，掌握并熟练运用先进的设计绘图软件是一门必修的课程。CAD/CAM课程设计给我们提供了这样一个平台。此次设计是机械专业的学生一个必不可少的课程设计项目，它是学生步入公司前的一个模拟设计过程，使学生初步熟悉应用绘图软件进行设计的一般步骤与要求，通过应用先进的绘图软件，再综合所学的专业知识进行产品的初步设计从而达到熟练掌握绘图软件的能力，同时通过此次设计对所学专业知识进行回顾与复习，使学生能够在专业领域达到一个新的高度。此次设计对我们的设计能力以及三维软件的运用能力都是一个锻炼。我们应该通过本次课程设计，达到以下目的：1 了解pro/E软件的基本功能；2 熟悉并掌握零件图的绘制方法，能熟练运用拉伸、旋转、扫描、混合、镜像、阵列、孔、壳等功能绘制零件图；3 掌握peo/E中零件装配方法和机构仿真的步骤和方法；4 掌握工程图的创建方法；5 能够通过本次设计达到举一反三的效果；6 再次熟悉机械设计课程设计过程中的步骤、方法及注意事项，培养严谨，认真、踏实的设计作风。第2章 设计内容此次设计内容为二级齿轮减速器。减速器是指原动机与工作机之间独立的闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转速。在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。减速器是一种典型的机械基础部件，广泛应用于各个行业，如冶金、运输、化工、建筑、食品，甚至艺术舞台。具有一定的代表性。本次设计具体课体：二级圆锥齿轮减速器。此次设计目的为pro/E基本软件掌握，故设计中不考虑零部件的强度问题。先设输入轴为轴，中间轴为轴，输出轴为轴；又设高速级小齿轮和大齿轮分别为齿轮1、齿轮2，低速级小齿轮和大齿轮分别为齿轮3、齿轮4。第3章 确定传动方案，选择电动机及计算运动参数3.1 方案选择 根据传动装置的工作特性和对它的工作要求，并查阅相关资料，可选择两级展开式减速器传动方案，如图所示。传动装置布置图3.2 电动机的选择1. 计算带式运输机所需功率（工作机传动效率为1）2. 初估电动机额定功率P电动机所需输出的功率3. 选用电动机查表选用Y112M-4电动机，其主要参数如下:电动机额定功率P4kw电动机满载转速1440电动机轴伸出端直径28电动机伸出端安装长度603.3 传动比的分配及转速校核1. 总传动比运输机驱动卷筒转速总传动比2. 传动比分配与齿数比考虑两级齿轮润滑问题，两级齿轮应有相近的浸油深度。参考资料1式（2.10）取，总传动比15.072，经计算高速级传动比 低速级传动比因此闭式传动取高速级小齿轮齿数，大齿轮齿数齿数比低速级小齿轮齿数大齿轮齿数齿数比实际总传动比3. 核验工作机驱动卷筒的转速误差卷筒的实际转速转速误差，合乎要求3.4 减速器各轴转速，功率，转矩的计算1. 传动装置的传动效率计算根据传动方案简图，并由资料1表（2.3）查出弹性联轴器效率8级精度圆柱齿轮传动效率含轴承效率运输机驱动轴一对滚动轴承效率故传动装置总效率与估计值相近，电动机功率确定无误。2. 各轴功率计算带式运输机为通用工作机，取电动机额定功率为设计功率。高速轴输入功率：中间轴输入功率：低速轴输入功率：P3=p3. 各轴转速计算高速轴的转速：中间轴的转速：低速轴的转速：4. 各轴转矩的计算：高速轴转矩：中间轴转矩：低速轴转矩：各轴运功动力参数列入下表轴名称功率转速转矩高速轴3.96144026.263中间轴3.84326.605112.282低速轴3.7394.278377.430第4章 齿轮和轴的设计4.1 高速级齿轮传动设计计算1. 选定齿轮类型、精度等级、材料1） 按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2） 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度（GB10095-88） (见表10-8)3） 材料选择 小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。4） 小齿轮齿数，大齿轮齿数2. 按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a)进行计算，即（1） 确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数2） 高速轴传递转矩3） 由表10-7选取齿宽系数。4） 由表10-6查得材料的弹性影响系数5） 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。6） 由式10-13计算应力循环次数7） 由图10-19取接触疲劳寿命系数。8） 计算解除疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得（2） 计算1) 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。2） 计算圆周速度。3） 计算齿宽b4) 计算齿宽与齿高之比。模数齿高5） 计算载荷系数根据，8级精度，由图10-8查得动载系数；直齿轮，；由表10-2查得使用系数；由表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，。由，查图10-13得；故载荷系数6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得7） 计算模数m。， 按齿根弯曲强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为（1） 确定公式内的各计算数值1） 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；2） 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,;3） 计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得4） 计算载荷系数K。5) 查取齿形系数。由表10-5查得;6) 查取应力校正系数由表10-5查得；7） 计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大。（2） 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.384并就近圆整为标准值m=2.0，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数。小齿轮齿数大齿轮齿数这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。几何尺寸计算（1） 计算分度圆直径（2） 计算中心距（3） 计算齿轮宽度 齿顶圆直径齿根圆直径 2. 高速级齿轮传动的几何尺寸高速级齿轮传动的几何尺寸归于下表名称计算公式结果模数2.0法面压力角分度圆直径44.0194.0齿顶圆直径48198齿根圆直径 39189中心距119齿宽44493.齿轮的结构设计小齿轮1由于直径较小，采用齿轮轴结构；大齿轮2的结构尺寸计算如下表代号结构尺寸计算公式结果轮毂处直径72轮毂轴向长L54倒角尺寸n1齿根圆处厚度6腹板最大直径177板孔分部圆直径124.5板孔直径26.25腹板厚 134.2 低速级齿轮传动设计计算1.选定齿轮类型、精度等级、材料1）按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88） (见表10-8)3）材料选择 小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。4）小齿轮齿数，大齿轮齿数Z4=972.按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a)进行计算，即（1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数2）高速轴传递转矩3）由表10-7选取齿宽系数。4）由表10-6查得材料的弹性影响系数5）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。6）由式10-13计算应力循环次数7）由图10-19取接触疲劳寿命系数。8）计算解除疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12）得（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。2）计算圆周速度。3）计算齿宽b4）计算齿宽与齿高之比。模数齿高5）计算载荷系数根据，7级精度，由图10-8查得动载系数；直齿轮，；由表10-2查得使用系数；由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，。，查图10-13得；故载荷系数6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得7）计算模数m。， 按齿根弯曲强度设计由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为（1）确定公式内的各计算数值1）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,;3）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得4）计算载荷系数K。5）查取齿形系数。由表10-5查得;6）查取应力校正系数由表10-5查得；7）计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大。（2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.888并就近圆整为标准值m=2，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数。小齿轮齿数大齿轮齿数这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（3）计算齿轮宽度齿顶圆直径齿根圆直径 2.低速级齿轮传动的几何尺寸低速级齿轮传动的几何尺寸归于下表名称计算公式结果模数2法面压力角分度圆直径70244齿顶圆直径74248齿根圆直径65239中心距157齿宽70753.齿轮的结构设计小齿轮3由于直径较小，采用齿轮轴结构；大齿轮4的结构尺寸计算如下表代号结构尺寸计算公式结果轮毂处直径91轮毂轴向长L68倒角尺寸n1齿根圆处厚度6腹板最大直径227板孔分部圆直径159板孔直径34腹板厚214.3 轴的设计 在两级展开式减速器中，三根轴跨距应该相等或相近，而中间轴跨距确定的自由度较小，故一般先进行中间轴的设计，以确定跨距。4.3.1中间轴设计1.选择轴的材料因中间轴是齿轮轴，应与齿轮3的材料一致，故材料为45Cr调质，由资料2P362表15-1查出，2. 轴的初步估算由资料2P370式（15-2） 由资料2P370表15-3查出，因此考虑该处轴直径尺寸应当大于高速级轴颈处直径，取3. 轴的结构设计根据轴上零件的定位、转配及轴的公益性要求，参考表8.3、图8.4，初步确定出中间轴的结构如图。（1）各轴段直径的确定由资料1P95表5.9查出优选6208深沟球轴承。轴颈直径齿轮2处轴头直径齿轮2定位轴肩高度，由资料1P67表4.1查出该处直径齿轮3的直径：，由资料1P94表5.9查出轴承的安装尺寸4. 按许用弯曲应力校核轴（1） 轴上力的作用点及支点跨距的确定齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿宽的中点，因此可决定中间轴上两齿轮力的作用点位置。（2） 计算轴上的作用力：齿轮2：齿轮3：（3） 转矩，绘弯矩图垂直平面内的弯矩图：附图C处弯矩 D处弯矩 水平面弯矩图：附图C处弯矩 D处弯矩 （4） 合成弯矩：附图C处：D处：（5） 转矩及转矩图：附图（6） 计算当量弯矩，绘弯矩图应力校正系数 C处：MC=D处：MD=弯矩图如下所示：（7） 校核轴径C剖面：强度足够D剖面：（齿根圆直径）强度足够5. 轴的细部结构设计由资料1P108表6.1查出键槽尺寸 ；由资料1P109表6.2查出键长L=40mm由表4.5查出导向锥面尺寸；由表4.3得砂轮越程槽尺寸 ；由资料1P365表15-2查出各倒角，圆角半径的推荐值。4.3.2 高速轴的设计1. 轴的材料由于该轴为齿轮轴，与齿轮1的材料相同，为40调质。2. 按切应力估算轴径由资料2查出系数C=112轴伸出段直径考虑与电机轴半联轴器相匹配的联轴器的孔径标准尺寸的选用，取。资料1P117表6.93.轴的结构设计1）划分轴段轴伸段；过密封圈处轴段；轴颈；轴承安装定位轴段；齿轮轴段。2） 确定各轴段的直径由于轴伸直径比强度计算的值要大许多，考虑轴的紧凑性，其他阶梯轴段直径应尽可能以较小值增加，因此轴伸段联轴器用套筒轴向定位，与套筒配合的轴段直径。选择滚动轴承6207.，轴径直径（资料1）根据轴承的安装尺寸（资料1）齿轮段照前面齿轮的安装尺寸分度圆直径；齿顶圆直径；齿根圆直径。3） 确定各轴段的轴向长度两轴承颈间距（跨距）;A为箱体内壁间距离，由中间轴段设计知A=164mm。轴承内端面与内壁面之距取=10mm；B为轴承宽B=17mm轴伸段长度由联轴器轴向长决定 P117表6.9 轴颈段长度由轴承宽确定齿轮段轴向长度决定于齿轮宽度，轴向位置由中间轴2齿轮所需啮合位置确定；直径为轴段长度在齿轮尺寸和位置确定后，即可自然获得。直径为轴段长由端盖外与端盖内两部分尺寸组成；端盖处尺寸为：,h为端盖螺钉（M8）六角厚度，。端盖内尺寸，根据其中，壁厚轴承旁联接螺栓扳手位置尺寸见资料1表7.1.，7.2端盖凸缘厚度 资料1表7.17轴承内端面与内壁的距离。B轴承宽度，6207轴承 B=17mm轴段长度高速轴的强度校核（略），跟中间轴一样经计算合格4.3.3 低速轴的设计1、 轴的材料由于该轴为齿轮轴，与齿轮1的材料相同，为40调质。2、 按切应力估算轴径由资料2查出系数C=112轴伸出段直径考虑与电机轴半联轴器相匹配的联轴器的孔径标准尺寸的选用，取。用金属滑块联轴器 资料1P117表6.93.轴的结构设计1）划分轴段轴伸段；过密封圈处轴段；轴颈；轴承安装定位轴段；齿轮轴段。4） 确定各轴段的直径由于轴伸直径比强度计算的值要大许多，考虑轴的紧凑性，其他阶梯轴段直径应尽可能以较小值增加，因此轴伸段联轴器用套筒轴向定位，与套筒配合的轴段直径。选择滚动轴承6210.，轴径直径（资料1）根据轴承的安装尺寸（资料1）齿轮段照前面齿轮的安装尺寸分度圆直径；齿顶圆直径；齿根圆直径。5） 确定各轴段的轴向长度两轴承颈间距（跨距）;A为箱体内壁间距离，由中间轴段设计知A=164mm。轴承内端面与内壁面之距取=10mm；B为轴承宽B=20mm轴伸段长度由联轴器轴向长决定 P117表6.9 轴颈段长度由轴承宽确定齿轮段轴向长度决定于齿轮宽度，轴向位置由中间轴2齿轮所需啮合位置确定；直径为轴段长度在齿轮尺寸和位置确定后，即可自然获得。直径为轴段长由端盖外与端盖内两部分尺寸组成；端盖处尺寸为：,h为端盖螺钉（M8）六角厚度，。端盖内尺寸，根据其中，壁厚轴承旁联接螺栓扳手位置尺寸见资料1表7.1.，7.2端盖凸缘厚度 资料1表7.17轴承内端面与内壁的距离。B轴承宽度，6210轴承 B=20mm轴段长度低速轴的强度校核（略），跟中间轴一样经计算合格低速级轴结构如图4.3.4 润滑方式 由于所设计的减速器齿轮圆周速度较小，低于2m/s，故齿轮的润滑方式选用油润滑，轴承的润滑方式选用脂润滑。考虑到减速器的工作载荷不是太大，故润滑油选用中负荷工业齿轮油（GB59031986），牌号选68号。润滑油在油池中的深度保持在6880mm之间。轴承的润滑脂选用合成锂基润滑脂（SY14131980）。牌号为ZL2H。由于轴承选用了脂润滑，故要防止齿轮的润滑油进入轴承将润滑脂稀释，也要防止润滑脂流如油池中将润滑油污染。所以要轴承与集体内壁之间设置挡油环。第5章 典型零部件的设计过程5.1 低速轴轴模型的创建（1）启动Pro/ENGINEER,设置系统的工作目录。（2）单击“新建” 按钮，在“新建”对话框中输入零件名“disujizhou”，(采用“mmns_part_solid”模板)单击“确定”按钮。（3）单击基础特征工具栏中的“旋转”按钮，在弹出的窗口中选择“FRONT”面为草绘平面，接受“RIGHT”为默认参考平面，进入草绘模式，绘制如图5-1-1所示的图形： 图5-1-1 轴的旋转草绘图（4）完成草绘，以指定角度旋转360，完成旋转如图5-1-2所示：图5-1-2 轴的旋转图（5）在工具栏内单击按钮，弹出“拉伸”定义操控面板，在面板内单击 “放置” “定义”，弹出“草绘”定义对话框，选择“FRONT”面作为草绘平面，接受系统默认的参考平面，单击“草绘”进入草绘环境。再点击图示按钮，点击“双向拉伸”、输入距离16，点击“方向”，点击“去材料”，在单击确定。同理画出另一个键槽键槽2（6）通过倒角制作出键槽 点击倒圆角工具，选择需要倒角的地方，然后点击完全倒圆角点击得到如下图所示同理对其余部分进行相同处理，做出如图所示的键槽（7）键槽倒圆角。查机械设计手册得，两键槽的倒角大小均为0.4，单击“倒圆角”工具，在弹出的窗口中输入倒角大小0.4，选定键槽要倒圆角的边，确定，完成键槽圆角的创建。（8）两端面倒角及轴过渡段倒圆角。单击特征工具栏中的“倒角”工具，在弹出的窗口中设置倒角的大小和标注形式，标注形式为45*D，大小为3，按住Ctrl键选择要倒角的两边，单击完成两端面的倒角。下面倒圆角，单击特征工具栏中的“倒圆角”工具，在弹出的窗口中设置圆角大小为1.5，选定要倒圆角的边，确定，从而完成圆角创建。至此低速轴模型创建完成，低速轴完整模型图如下图5-1-8：图5-1-8低速轴5.2 高速级大齿轮齿轮2模型的创建 5.2.1 输入基本参数和关系式（1）启动Pro/ENGINEER,设置系统的工作目录。（2）单击“新建” 按钮，在“新建”对话框中输入零件名称“gaosujidachulun”，(采用“mmns_part_solid”模板)单击“确定”按钮。（3）齿轮参数的设定。单击“工具”“参数”，弹出参数对话框，单击添加参数，齿轮2参数名及值如下图5-2-1参数对话框所示：图5-2-1 参数对话框（4）插入齿轮各值间的关系。单击“工具”“关系”，在弹出的对话框中输入齿轮各值的关系式，如下：ha=(hax+x)*mhf=(hax+cx-x)*md=m*zda=d+2*hadb=d*cos(alpha)df=d-2*hf 完成后的关系对话框如图5-2-2所示：（5）重生成参数。点击“重生成”按钮，再选择“工具”“关系”，在弹出的对话框中可以看到以往设置为零的选项会生成尺寸。具体尺寸此处从略。5.2.2 创建齿轮基本圆（1）以“TOP”面为草绘平面，接受默认参考面进行草绘，绘四个同心圆，四个圆从内到外依次为齿根圆、基圆、分度圆、齿顶圆，选择“标注尺寸”项，对所画的四个圆从内到外进行尺寸标注（尺寸大小任意）。点击确定，草绘结束。（2）运用关系将所画的四个圆定尺寸。双击所画的四个圆，出现圆的尺寸，选择“信息”“切换尺寸”，可以发现圆的尺寸由数字变为d0、d1、d2、d3。如图5-2-3：（3）用关系将四个圆的尺寸变为标准值。选择“工具”“关系”，弹出关系对话框，在其中输入如下关系：d3=da；d2=db；d1=d；d0=df。具体关系对话框如下图5-2-4：图5-2-4 关系对话框确定圆的直径（4）点击确定按钮，再单击再生成按钮，从而再生成齿轮的四个基本圆，如下图图5-2-5：图5-2-5 齿轮基本圆的再生图5.2.3 创建渐开线（1）用方程创建齿轮中齿的轮廓渐开线。点击“插入基准曲线”按钮，在弹出的“菜单管理器”中选择“从方程”，单击“完成”。弹出“曲线：从方程”对话框，选取坐标系，在窗口中选择“笛卡尔”。弹出“记事本”对话框，输入关系式，如下图5-2-6：图5-2-6 笛卡尔坐标系参数方程（2）单击“文件”“保存”，再单击“文件”“退出”，在“曲线：从方程”对话框中选择确定，完成第一段渐开线的创建，如图5-2-7：图5-2-7 渐开线的创建5.2.4 镜像渐开线（1）创建一个基准点。在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击 “插入” “模型基准” “点” “点”，系统弹出“基准点”对话框，如图5-2-8所示；图5-2-8 基准点对话框单击选择分度圆曲线作为参考，按住Ctrl键，单击第一段渐开线作为参考，放大视图，检查所创建的点是否位于两条曲线的交点处，单击“基准点”对话框中的确定按钮，完成基准点“PNT0”的创建，如图5-2-9所示：图5-2-9 基准点PNT0的创建（2）创建一根基准轴。单击工具栏上的“创建轴”按钮，系统弹出“基准轴”对话框，如图5-2-10所示：图5-2-10 基准轴对话框在绘图区单击选取“FRONT”面，按住Ctrl键，选取“RIGHT”面，在“基准轴”对话框中点击确定按钮，完成“A-1”轴的创建，如图5-2-11：图5-2-11 轴“A-1”的创建（3）过“A-1”轴和点“PNT0”创建平面。单击工具栏上的“基准平面”按钮，弹出“基准平面”对话框，单击“A-1”轴，按住Ctrl键选择“PNT0”点，如图5-2-12所示：图5-2-12 “基准平面”对话框单击“确定”按钮，完成“DTM1”的创建，如图5-2-13：图5-2-13 “DTM1”的创建（4）创建平面“DTM2”。创建初始步骤同“DTM1”。选择“DTM1”作为参考平面，按住Ctrl键，选择“A-1”轴，此时出现旋转角度，角度以默认为准，单击“确定”，完成“DTM2”的创建，如图5-2-14：图5-2-14 “DTM2”面的创建（5）应用“关系”确定创建的两平面间的夹角d6的大小。选择“工具”“关系”，在“关系”对话框中输入如下关系式：d6=90/z。单击“确定”，再单击“重置”按钮完成对尺寸d6的定义，具体关系设置及修改后的图见5-2-15和5-2-16： 图5-2-15 “关系”对话框 图5-2-16 两面间夹角的定义（6）镜像渐开线。选择第一段渐开线，单击“镜像”按钮，系统弹出镜像面板对话框，并要求选择一个项目进行镜像，选择先前创建的DTM2平面作为镜像平面，在“镜像”特征定义操控面板内单击按钮，完成渐开线的镜像。完成后的曲线如图5-2-17所示：图5-2-17 完成后镜像渐开线5.2.5 拉伸齿根圆（1）在工具栏中单击“拉伸”按钮，弹出“拉伸”定义操控面板， 在面板内单击“放置”“定义”，弹出“草绘”定义对话框，选取“TOP”面作为草绘平面，接受系统默认的参考平面，单击“草绘”，系统进入草绘环境。（2）选择“利用边”按钮，在绘图区单击选取齿根圆曲线，如图5-2-18，单击草绘工具栏中的，完成草绘。（3）拉伸。拉伸深度暂时自定，拉伸形式为设置为“从草绘平面以指定的深度拉伸”，单击“拉伸”操控面板中的，完成齿根圆的拉伸，具体如图5-2-19：图5-2-18 草绘齿根圆曲线图5-2-19 拉伸后的齿根圆（4）运用“关系”选项确定齿根圆的宽度。单击“工具”“关系”，单击拉伸后的图形，此时图形中会出现齿根圆的宽度d12在弹出的“关系”对话框中输入d12=b，如图5-2-20，单击“确定”，“再生”完成齿根圆的拉伸创建。拉伸后的齿根圆如图5-2-21：图5-2-20 齿根圆宽度的确定图5-2-21 已定的齿根圆5.2.6 创建齿形（1）在工具栏内单击按钮，弹出“拉伸”定义操控面板，在面板内单击 “放置” “定义”，弹出“草绘”定义对话框，选择“TOP”面作为草绘平面，接受系统默认的参考平面，单击“草绘”进入草绘环境。（2）绘制如图5-2-21所示的二维草图，草绘中圆角的大小可以先不确定，只约束两圆角相等即可，在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制。图5-2-21 齿形的草绘图（3）拉伸齿形。在拉伸特征定义操控面板中选取“实体”按钮，拉伸深度可暂时不定，单击完成拉伸，如下图5-2-22：图5-2-22 齿形的初步拉伸（4）单击“工具”“关系”，单击拉伸后的图形，此时图形中会出现轮齿的宽度d16在弹出的“关系”对话框中输入d16=b，单击“确定”，“再生”完成齿根圆的拉伸创建。标准齿形齿形创建完成。如图5-2-23： 图5-2-23 标准齿形图 5.2.7 齿的复制与阵列（1）齿的第二个齿的创建。单击“阵列” “选A-1轴” “2个”“360/Z”，单击“完成” 图5-2-25 齿的第二个齿的创建（2）齿的完成。单击“工具”“关系”，把两轮齿之间的距离改成Z，单击“确定”，“再生”完成齿的创建。如图5-2-26图5-2-26 齿的全部生成5.2.8 创建腹板式齿轮结构（1） 单击“拉伸”按钮 ，在“拉伸操控面板”中选择“放置”“定义”，弹出“草绘”对话框，选择上面所画齿轮的一个面作为参考平面，接受系统默认的参照平面，点击“草绘”进入草绘界面。草绘一个圆，以齿轮的分度圆为圆心，大小为50，单击 ，完成草绘。在“拉伸操控面板”中设置拉伸方向为经过齿轮实体，选择“去除材料”按钮，单击，完成“拉伸”，拉伸后如图5-2-30：图5-2-30拉伸齿轮中间孔和键槽（2）中心孔倒角。点击“倒角工具”，在“倒角操控面板”中选择“倒角形式”为“45*D”，在“倒角大小”中输入大小为1.5，单击，完成倒角，倒角后如图5-2-31：图5-2-31 齿轮中间孔的倒角（3）齿轮凹槽的建立。 单击“拉伸”按钮，弹出“拉伸”定义操控面板，在面板内单击 “放置” “定义”，弹出“草绘”定义对话框，选择“FRONT”面作为草绘平面，接受系统默认的参考平面，单击“草绘”进入草绘环境。草绘出如下图所示图形图5-2-32 齿轮凹槽的草绘草绘完毕后，单击，完成草绘，输入36.5进行单向拉伸，单击“去除材料”按钮，单击，完成拉伸，拉伸后的齿轮如图5-2-33：图5-2-33 齿轮一侧凹槽的创建（4）镜像凹槽。镜像凹槽首先需创建一个过齿轮中间的平面，单击“基准平面工具”，弹出“基准平面”对话框。选择“FRONT”面作为参考平面，在“平移”中输入偏距为25，单击“确定”，完成平面“DTM3”的创建，如图5-2-34：图5-2-34 “DTM3”的创建选择（3）中创建的凹槽，使其所有的边呈现红色，单击“镜像”按钮，弹出“镜像定义操控面板”，选择所创建的“DTM3”平面，单击“镜像定义操控面板”中的，完成凹槽的镜像处理，完成后如图5-2-35：图5-2-35 凹槽的镜像（5）腹板孔的创建。单击“拉伸”按钮，弹出“拉伸定义操控面板”，在面板内单击 “放置” “定义”，弹出“草绘”定义对话框，选择齿轮的一个平面作为草绘平面，接受系统默认的参考平面，单击“草绘”进入草绘环境。草绘如图5-2-36所示图形，单击，完成草绘，在拉伸操控面板中选择“拉伸方向”为经过齿轮实体，拉伸长度为大于或等于齿轮的宽度，如图5-2-36所示，单击“去除材料”按钮，单击，完成腹板孔的拉伸。图5-2-36 腹板孔拉伸的设置拉伸后的腹板孔如5-2-27所示图5-2-37 腹板孔的创建（6）凹槽倒圆角。单击“倒圆角工具”，弹出“倒圆角定义操控面板”，在其中设置圆角大小为5，鼠标单击选定凹槽中要倒角的部分，单击，完成凹槽的倒圆角，如图5-2-39： 图5-2-39 凹槽的倒圆角键槽完成后需对其进行倒圆角，查机械设计课程设计手册可的倒角大小为0.3mm。单击“倒圆角工具”，弹出“倒圆角定义操控面板”，在其中设置圆角大小为0.3，鼠标单击选定键槽中要倒角的部分，单击，完成键槽的倒圆角，如图5-2-40：图5-2-40 键槽的倒圆角5.2.9 完成齿轮的创建 完成以上所有步骤，至此齿轮的创建完成，完成后的腹板式圆柱齿轮如图5-2-41所示：图5-2-41 腹板式圆柱齿轮的三维图在齿轮的创建中合理运用参数及分析的方法是非常有效的，这样画出的齿轮比纯粹拉伸出来的齿轮更加标准化，有利于仿真中齿轮的啮合。但需注意的是分析过程中公式的正确化，正确运用的齿轮间各个参数的基本关系才能绘出标准化的齿轮。第6章 典型零部件的装配过程Pro/E中装配的基本方法是每个学生都应该熟悉掌握的内容，熟悉装配中的各种约束以及装配方法和注意事项，在日后进行产品的设计过程中是必不可少的。正确的装配方法有利于机械的“仿真”与机械的模拟检测。因减速器的设计中设计到多处装配，包括轴上零件的装配，轴与箱体的装配，箱体间的装配，箱体与箱体上零部件的装配等，在此只详细介绍中间轴的装配及简要介绍总装配中的注意事项，其余略去。中间轴的装配中涉及到轴与齿轮、键、轴承、挡油环等的装配。下面分别介绍。6.1 轴与键的装配（1）添加键。在前两步的基础上，单击“将原件添加到组件”按钮，在“打开”对话框中选择所画的零件，此处选择名称为“KEY_III_1.PRT”的零件，调出中间轴键。如图6-3-1所示：图6-1-1 中间轴键的添加（2）键与轴的装配。单击“添加组件定义操控面板”中的“放置”，连接方式为“用户定义”。键的装配需要约束三个面重合。首先约束第一个面：单击选中键槽底部的一个平面，再选择键与键槽相对应的一个平面，完成第一个面的约束，此时约束状态为“部分约束”。再进行第二个面的约束：单击“新建约束”，选中键槽的一个侧面，同时选中键的一个侧面，在“放置定义面板”中选择“约束方式”为“重合”，完成第二个面的约束。进行第三个面的约束：单击“新建约束”，选择键槽中的一个半圆面，再单击选择键上相应的半圆面，系统自动进行重合约束。此时“约束状态”为“完全约束”，单击，如此完成键与轴的装配，如图6-1-2：图6-1-2 键与轴的装配6.2 齿轮的装配（1）添加齿轮。在前三步所装配的基础上，单击“将原件添加到组件”按钮，在“打开”对话框中选择所画的零件，此处选择名称为“Z_BIG_GEAR.PRT”的零件，调出高速级大齿轮。如图6-2-1所示：图6-2-1 高速级大齿轮的添加 （2）高速级大齿轮齿轮与中间轴的装配。单击“添加组件定义操控面板”中的“放置”，连接方式为“用户定义”。首先约束为同轴，单击选中轴的中心线“A-1”，再单击选中齿轮的中心线“A-1”,完成轴的约束，此时“约束状态”为“部分约束”。下面进行面的约束，单击“放置控制面板”中的“新建约束”，选择齿轮轴轴肩上的一个面，再选择齿轮上与其约束的一个平面，在“放置控制面板”中选择“重合”，齿轮会自动约束在轴上，观察，若发现齿轮上的键槽与轴上的键没有约束对其，则还需在齿轮与键上个创建一个键槽与键的中心平面进行面重合的约束，完成后约束状态为“完全约束”，单击，完成齿轮与轴的装配，如图6-2-2：图6-2-2 齿轮与轴的装配6.3 轴与垫圈的装配（1）启动Pro/ENGINEER,设置系统的工作目录。（2）单击“新建” 按钮，选择“组件”，在“新建”对话框中输入零件名称“AXIS-1.ASM ”，在“新建”对话框中将 中的勾去掉，单击“确定”，在“新文件选项”对话框中选择模板形式为“空”，单击“确定”按钮，系统进入装配面板。（3）单击“将原件添加到组件”按钮，在“打开”对话框中选择所画的零件，此处选择名称为“AXIS-1.ASM”的零件，调出中间轴。（4）添加垫圈。步骤同（3），单击“将原件添加到组件”按钮，选择名称为“T_TONG_1.PRT”的零件，单击“打开”，垫圈添加进装配面板。如图6-3-1所示： 图 6-3-1 轴垫圈的添加（5）装配挡油环。单击“添加组件定义操控面板”中的“放置”，连接方式为“用户定义”。首先约束为同轴，单击选中轴的中心线“A-1”，再单击选中挡油环的中心轴“A-2”，完成轴的约束。此时约束状态为“部分约束”。再单击“放置控制面板”中的“新建约束”，选择齿轮轴的一个面，再选择挡油环小圆的一个平面，在“放置控制面板”中选择偏距为“0”，按“Enter”键，此时挡油环会约束在轴上，观察，如果挡油环位于齿轮内部则单击“反向”，此时约束状态为“完全约束”，单击，完成一个挡油环的装配，如图6-1-2：图6-3-2 垫圈的装配6.4 轴与挡油环的装配（1）启动Pro/ENGINEER,设置系统的工作目录。（2）单击“新建” 按钮，选择“组件”，在“新建”对话框中输入零件名称“AXIS-1.ASM”，在“新建”对话框中将 中的勾去掉，单击“确定”，在“新文件选项”对话框中选择模板形式为“空”，单击“确定”按钮，系统进入装配面板。（3）单击“将原件添加到组件”按钮，在“打开”对话框中选择所画的零件，此处选择名称为“AXIS-1.prt”的零件，调出中间轴。（4）添加挡油环。步骤同（3），单击“将原件添加到组件”按钮，选择名称为“STOP_RING_1.PRT”的零件，单击“打开”，挡油环添加进装配面板。如图6-4-1所示：图6-4-1 轴挡油环的添加（5）装配挡油环。单击“添加组件定义操控面板”中的“放置”，连接方式为“用户定义”。首先约束为同轴，单击选中轴的中心线“A-1”，再单击选中挡油环的中心轴“A-2”，完成轴的约束。此时约束状态为“部分约束”。再单击“放置控制面板”中的“新建约束”，选择齿轮轴的一个面，再选择挡油环小圆的一个平面，在“放置控制面板”中选择偏距为“0”，按“Enter”键，此时挡油环会约束在轴上，观察，如果挡油环位于齿轮内部则单击“反向”，此时约束状态为“完全约束”，单击，完成一个挡油环的装配，如图6-4-2：图6-4-2 挡油环的装配6.5 轴与轴承的装配（1） 添加轴承。在轴与挡油环的装配的基础上，单击“将原件添加到组件”按钮，在“打开”对话框中选择所画的零件，此处选择名称为“6313.ASM”的零件，调出轴承。如图6-5-1：图6-5-1 轴承的添加（2）轴承的装配。单击“添加组件定义操控面板”中的“放置”，连接方式为“用户定义”。首先约束为同轴，单击选中轴的中心线“A-1”，再单击选中轴承的中心轴“A-3”，完成轴的约束，此时约束状态为“部分约束”。再单击“放置控制面板”中的“新建约束”，选择挡油环小圆的一个面，再选择轴承的一个平面，在“放置控制面板”中选择偏距为“0”，按“Enter”键，此时轴承会约束在轴上，仔细观察，如果轴承位于挡油环的内部，则单击“反向”，此时约束状态为“完全约束”， 单击，完成一个轴承的装配，如图6-5-2：图6-5-2 轴承的装配6.6 轴的另一端挡油环与轴承的装配 轴另一端挡油环与轴承的装配方法同本章6.4、6.5，同样是要约束轴与面对齐，所不同的是此时挡油环的端面要与高速级大齿轮的一端面重合。装配后完成后如图6-6-1：图4 4 6-6-1 轴的总装配图6.7 总装配图及其中的注意方面总装配中需要注意：轴与箱底座的装配需采用“约束形式”为“销钉”，因为销钉约束只限制5个自由度，其中少了一个旋转的自由度，如此可以让总装配完成后在进行“仿真”与“运动干涉检查”中轴能够绕其中心线旋转，方便检查。所设计的二级同轴式圆柱齿轮减速器总装配图如下图6-7-1（“运动仿真”等略去不写）：6-7-1 总装配图图6-7-2爆炸图第7章 心得体会此次CAD/CAM课程设计是我在大学中一次宝贵的设计经历，它既涵盖了机械设计课程设计方面的知识，又包括Pro/E中高级功能的运用，让我在设计过程中既复习了机械设计方面的内容，又对Pro/E零部件的画法和装配方法以及“运动仿真”及“运动分析”等方面有了较为全面的认识和了解，同时也让自己能够熟练的运用Pro/E中的一些基本绘图功能，如拉伸、旋转、抽壳、倒角、镜像、阵列、孔工具、基准的创建等，同时对参数法绘图也有了一定的认识，获益匪浅。此次设计中为提高自己在设计等方面的能力，我选择二级圆锥齿轮减速器作为设计课题。在设计过程中，我仔细回忆了以往机械设计课程设计中的步骤及尺寸等的确定方法。同时为了培养自己严谨认真的设计作风，尽量使减速器上的每一个零件的尺寸都符合标准。如此不仅复习了机械设计方面的知识，对自己的意志力、耐力以及良好工作作风的培养都起到了很好的促进作用。通过毕业设计，巩固了通过课程学习到的知识，提高了动手实践能力，让我在综合运用计算机进行设计尤其是进行较为复杂的装配图和零件图的绘制、一般的三维装配、图形仿真方面的能力得到提高，进一步提高二维图形绘制能力以及进行CAD二次开发的能力，了解软件的数据交换及与CAM系统的数据传递等。在毕业设计中，对我的绘图能力有了很大的提高，使我理解了很多实际问题，更是对自己动手能力有了大幅度的提升，也让我明白了一个道理，要想在任何方面有好的发展，必须要发挥积极、主动、刻苦、肯钻的精神，只有永不满足自己所拥有的知识，才能在自己所学习的领域有所建树。最后非常感谢我的毕业设计指导老师