减速器三维实体设计与仿真、加工课程设计.docVIP

1 毕业论文（设计）原创性声明毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研 究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容 外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。 对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中 作了明确说明并表示谢意。作了明确说明并表示谢意。 作者签名：作者签名： 日期：日期： 毕业论文（设计）授权使用说明毕业论文（设计）授权使用说明 本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论 文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交 论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利 目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校 可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在 解密后适用本规定。解密后适用本规定。 作者签名：作者签名： 指导教师签名：指导教师签名： 日期：日期： 日期：日期： 2 目录 引言引言2 2 1.1.零件体的设计零件体的设计3 3 1.1 轴的零件体设计 3 1.2 键的零件体设计 4 1.3 轴承的零件体设计 5 1.4 轴承端盖的零件体设计 7 1.5 挡油盘零件体的设计 8 1.6 斜齿圆柱齿轮零件体的设计 9 2 2 装配体的设计装配体的设计 1313 2.1 轴的导入 .13 2.2 键的导入 .13 2.3 斜齿轮的导入 .13 2.4 档油盘的导入 .14 2.5 轴承的导入 .14 2.6 轴承端盖的导入 .15 3.3.工程图的设计工程图的设计1616 3.1 创建工程图 .16 3.2 布局视图 .16 3.3 作出两个键槽的截面 .16 3.4 标注 .16 4.4.减速器的实体运动仿真减速器的实体运动仿真1717 4.1 创建组件 .17 4.2 创建平面 .17 4.3 插入装配好的中间轴 .17 4.4 插入装配好的输出轴 .17 4.5 插入装配好的高速轴 .18 4.6 进行仿真 .18 4.7 捕获动画 .19 5.5.减速器内腔的加工减速器内腔的加工2020 5.1 导入工作台 .20 5.2 导入下箱体 .20 5.3 刀具参数设置 .20 5.4 播放路径 .21 5.5 生成 nc 代码 21 6 6 参考文献参考文献 2222 7 7 附录附录 2323 3 引言 本课程设计在机械设计课程设计基础之上运用 pro/e 软件对所设计的二级 圆柱齿轮减速器进行三维建模，并通过文件的导出功能将三维模型转化为工程 图。并根据国家标准要求对工程图进行尺寸的标注以及制定出个零件相应的制 造以及装配要求。 满足工作装置的需要是拟定传动方案的基本要求，同一种运动可以有几种 不同的传动方案来实现，这就是需要把几种传动方案的优缺点加以分析比较， 从而选择出最符合实际情况的 一种方案。合理的传动方案除了满足工作装置的 功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。 所以拟定一个合理的传动方案，除了应综合考虑工作装置的载荷、运动及机器 的其他要求外，还应熟悉各种传动机构的特点，以便选择一个合适的传动机构。 因带传动承载能力低，在传递相同扭矩时，结构尺寸较其他形式大，但传动平 稳，能缓冲吸振，宜布置在传动系统的高速级，以降低传递的转矩，减小链传 动的结构尺寸。故本文在选取传动方案时，采用带传动。带式输送机的传动装 置由电动机、链、减速器、联轴器、滚筒五部分组成，而减速器又由轴、轴承、 齿轮、箱体四部分组成。 pro/e 进行三维造型时，具有参数化设计的思想，大概画出实体的轮廓，然 后标出所需要的尺寸，把尺寸参数化，进行一一修改，最终会指出的轮廓就是 我们所需要的轮廓，这样可以大大提高制图的效率。以下所绘制的轮廓都是采 用这种设计的思想进行设计的。在绘制实体轮廓时尽量选取视图平面为轮廓的 边界，为创建实体图会带来很多方便。 4 1.零件体的设计 1.1 轴的零件体设计 1.1.1 新建零件 -缺省模式-mmns_part_solid，进入绘图接口。点击旋转，放 置定义，选择 front 面，画出几何中心线，根据轴的截面尺寸绘制草图，如图 1.1.1 所示： 图 1.1.1 草绘轴 1.1.2 点击确定指令，旋转出轴，如图 1.1.2 所示。 图 1.1.2 旋转 1.1.3 创建平面 dtm1（参照 front 面偏移 8） 1.1.4 在平面 dtm1 上绘制键槽尺寸并拉伸去除材料如图 1.1.3。 图 1.1.3 拉伸键槽 1 5 1.1.5 创建平面 dtm2（参照 front 面偏移 11） 1.1.6 在平面 dtm2 上绘制键槽尺寸并拉伸去除材料如图 1.1.6。 图 1.1.6 拉伸键槽 2 1.1.7 对轴进行倒角和倒圆角处理，便得到低速轴的实体图如图 1.1.7： 图 1.1.7 倒角 中间轴和输出轴的实体绘制过程同高速轴的绘制过程相同，参数稍有不同。 1.2 键的零件体设计 以键 1 为例 1.2.1 草绘 新建零件-jian1-缺省模式-mmns_part_solid，进入绘图接口。点击拉伸指 令，放置定义，选择 top 面，画出几何中心线，根据键的截面尺寸绘制草图， 如图 1.2.1 所示： 图 1.2.1 草绘键 1.2.2 拉伸 6 点击确定，设置键深为 7，完成键的设计，如图 1.2.2 所示： 图 1.2.2 拉伸键 1.3 轴承的零件体设计 在减速器的设计过程中共享到两种型号的交界处球轴承。以 7208c 角接 触球轴承的绘制方法为例。 1.3.1 草绘 新建零件-zhoucheng1-缺省模式-mmns_part_solid，进入绘图接口。点击 旋转-放置-定义指令选择 front 面，画出几何中心线，画出轴承内外圈的截面， 如图 1.3.1 所示： 图 1.3.1 草绘内外圈 1.3.2 旋转 点击确定，得到轴承内外圈的旋转体，如图 1.3.2 所示： 图 1.3.2 旋转 7 1.3.3 绘制轴承内部球体草图如图 1.3.7 所示; 图 1.3.3 草绘滚珠 1.3.4 旋转实体得到球体并对球体进行数组得到如图 1.3.4 所示 图 1.3.4 阵列滚珠 1.3.5 对轴承进行倒角处理如图 1.3.5 所示： 图 1.3.5 倒角 其它轴承的绘制同上。 8 1.4 轴承端盖的零件体设计 以轴承端盖 1 为例 1.4.1 草绘 新建零件-duangai1-缺省模式-mmns_part_solid，进入绘图接口。点击旋 转指令，放置定义，选择 top 面，画出几何中心线，根据键的截面尺寸绘制草 图，如图 1.4.1 所示： 图 1.4.1 草绘端盖 1.4.2 旋转 点击确定，得到端盖的旋转体，如图 1.4.2 所示： 图 1.4.2 旋转 1.4.3 挖孔 选择 top 面，以和轴线为 45d 度确定孔的位置，草绘孔，如图 1.4.3 所示： 图 1.4.3 草绘孔 1.4.4 阵列 选取轴为基准进行阵列，如图 1.4.4 所示： 9 图 1.4.4 阵列孔 1.4.5 倒角 如图 1-4-5 所示完成端盖的设计。 图 1.4.5 倒角 1.5 挡油盘零件体的设计 1.5.1 使用旋转定义指令绘制挡油盘断面草图如图 1.5.1 所示： 图 1.5.1 草绘挡油盘 1.5.2 旋转得到实体如图 1.5.2 所示： 图 1.5.2 旋转 1.5.3 进行倒角处理如图 1.5.3 所示 10 图 1.5.3 倒角 1.6 斜齿圆柱齿轮零件体的设计 1.6.1 创建齿轮的基本圆 这一步用草绘曲线的方法，创建齿轮的基本圆，包括齿顶圆、基圆、分度 圆、齿根圆。并且用事先设置好的参数来控制圆的大小。如图 1.6.1 所示： 图 1.6.1 输入参数 创建关系如图： 图 1.6.2 创建关系 1.6.2 创建渐开线 首先，在 top 面草绘三个圆并将它们的尺寸分别修改为 da、d、df。用从 11 方程和笛卡尔坐标来生成渐开线的方法，创建渐开线，渐开线方程的相关知识 如下： afa=60*t r=db/2 x=r*cos(afa)+pi*r*afa/180*sin(afa) y=r*sin(afa)-pi*r*afa/180*cos(afa) z=0 1.6.3 镜像渐开线 首先以 top 和 right 面创建一个轴 a1、点 point0 建立面 dtm1 和用于镜像 的平面 dtm2，然后通过该平面，镜像第 2 步创建的渐开线，并且用关系式来控 制镜像平面的角度。如图 1.6.3 所示： 图 1.6.3 镜像渐开线 1.6.4 混合扫描 通过两渐开线草绘一个齿的截面，然后平移、旋转截面、草绘齿轮的宽度。 以 a1 轴混合扫描截面形成齿轮的一个齿形实体。这一步是创建齿轮的关键步骤。 如图 1.6.4 所示 图 1.6.4 混合扫描 1.6.5 阵列齿轮齿 将上一步创建的轮齿进行数组，完成齿轮的基本外形。这一步同样需要加 入关系式来控制齿轮的生成。如图 1.6.5 所示 12 图 1.6.5 阵列齿轮齿 1.6.6 拉伸 通过拉伸形成实体齿轮如图 1.6.6 所示 图 1.6.5 拉伸 1.6.7 创建其它特征 创建齿轮的中间孔、键槽、小孔等特征，并且用参数和关系式来控制相关 的尺寸。如图 1.6.5 所示： 图 1.6.6 创建其它特征 其它轴承的绘制同上；相互啮合的齿轮通过向另一个方向镜像齿轮的截面，其余其余 步骤相同。 1.71.7 螺栓零件的设计螺栓零件的设计 1.7.1 绘制螺帽 13 通过调色板选取六边形并拉伸如图 1.8.1 所示： 图 1.7.1 拉伸 将拉伸后的图形保存副本以便形成螺母。 1.7.2螺旋扫描螺纹 通过螺旋扫描中的切口创建螺纹如图 1.7.2 所示： 图 1.7.2 螺旋扫描螺纹 1.7.3创建其它特征 用旋转、倒角创建其它特征如图 1.7.3 所示： 图 1.7.3 创建其它特征 螺母创建方法与螺栓的方法基本相同。 14 2 装配体的设计 以低速轴的装配体设计为例 2.1 轴的导入 点击新建组件zhongjianzhou取消缺省确定-mmns_asm_design， 点击装配，导入轴 1，点击缺省，如图 2.1.1 所示： 图 2.1.1 轴的导入 2.2 键的导入 2.2.1 配对 点击装配选择要装配的键，再点击配对，选择键的侧面与轴 2 键槽的侧面。 2.2.2 配对 点击放置添加约束-配对指令，选择键的底面和轴 1 键槽的底面。 2.2.3 对齐 点击对齐，选择键的半圆面和轴键槽的半圆面，点击确定，完成键的导入， 如图 2.2.1 所示： 图 2.2.1 对齐 2.3 斜齿轮的导入 2.3.1 插入 点击装配选择 chilun1,点击插入，选择齿轮的内表面和轴的旋转面。 15 2.3.2 配对 方法同 2.2.1，选择键的上表面和齿轮的键槽面 2.3.3 配对 方法同上，选择齿轮的侧面和轴肩面，点击确定，完成圆锥齿轮的导入， 如如 2.3.3 所示： 图 2.3.3 配对 2.4 档油盘的导入 2.4.1 插入 方法同 2.3.1，选择套筒的内表面和轴的外表面。 2.4.2 配对 选择挡油盘的大端面和齿轮的轮毂面，完成挡油盘的导入，如图 2.4.1 所 示： 图 2.4.2 配对 16 2.5 轴承的导入 2.5.1 插入 方法同 2.3.1，选择轴承的内表面和轴的外表面 2.5.2 配对 方法同 2.2.2，选择轴承的外圈端面和挡油盘的小端面，完成轴承的导入， 如图 2.5.2 所示： 图 2.5.2 配对 2.6 轴承端盖的导入 2.6.1 插入 方法同 2.3.1，选择端盖内表面和轴的外表面 2.6.2 配对 选择端盖面和轴承外圈端面，点击确定完成轴承端盖的导入挡由盘 3 和轴 承 2，轴承端盖的导入同上。完成中间轴的装配，如图 2.6.1 所示： 17 图 2.6.1 配对 3.工程图的设计 3.1 创建工程图 新建绘图-命名-不选择缺省模式-指定模板：空，进入绘图接口。点击一般， 正确摆放轴的位置。 3.2 布局视图 在布局下，点击一般，然后在视图上选择 front 平面，确定完成，把视图 调整为正向，同样方式作出 2 个 top 面上的视图，分别摆放在两个键槽下面 3.3 作出两个键槽的截面 选中 top 面上的一个视图，右键点击，选中属性，在工具栏截面处选择 2d 剖视，选择完全剖视，并选择局部视图，就完成了剖视。 3.4 标注 在工具栏处，选择注释，然后选择显示模型注视，将所有尺寸选中，重 新布局尺寸，然后标注对称度等，如图 3.4 所示： 18 图 3.4 标注 4.减速器的实体运动仿真 4.1 创建组件 在插入命令中选择组件创建骨架模型 4.2 创建平面 以确定各轴和齿轮的具体位置并导入箱体如图 4.1 所示： 图 4.2 导入箱体 19 4.3 插入装配好的中间轴 在自定义中选取销钉，通过州和平面进行定位，并确定旋转轴如图 4.3 所 示： 图 4.3 导入中间轴 4.4 插入装配好的输出轴 在自定义中选取销钉，通过州和平面进行定位，并确定旋转轴如图 4.4 所 示： 图 4.4 导入输出轴 4.5 插入装配好的高速轴 在自定义中选取销钉，通过州和平面进行定位，并确定旋转轴如图 4.4 所 20 示： 图 4.4 导入高速轴 4.6 进行仿真 仿真视频见 fangzhen.avi 4.6.1 点击运用程序中的机构 4.6.2 选取齿轮设定主动轴从动轴，设定速度加载电机进行运行如图 4.6.2 所 示： 图 4.6.2 进行运行 21 4.7 捕获动画 在运行机构分析后，点击回放里的捕获，选择格式即可进行捕获动 画如图 4.7 所示： 图 4.7 捕获动画 5.减速器内腔的加工 5.1 导入工作台 在步骤中选取操作，通过设置机床和夹具导入工作台，并以坐标系进行定 位和设置机床零点如图 5.1 所示： 22 图 5.1 导入工作台 5.2 导入下箱体 通过装配模型图标导入下箱体，利用对齐和配对进行定位将下箱体定位在 工作台上如图 5.2 所示： 图 5.2 导入下箱体 5.3 刀具参数设置 在步骤中选取相应的加工方式，通过刀具设定进行刀具参数设置如图 5.3 所示： 23 图 5.3 设置参数 5.4 播放路径 在完成以上操作后，通过屏幕显示，确定加工面如图 5.4 所示： 图 5.4 播放路径 确定播放路径后即可完成加工。 5.5 生成 nc 代码 单击编辑里的数据输出，选取轨迹里文件，输出类型下的 mcd 文件，单击完成 后保存文件后即可生成 nc 代码。 24 6 参考文献 1.濮良贵 纪明刚主编，机械设计，高等教育出版社，2008.1 2.陆玉 主编，机械设计课程设计，机械工业出版社，2008.6 3.林清安 主编，pro/engineer 工程图制作，电子工业出版社，2008.9 4.肖黎明 主编，pro/engineer 零件设计完全解析，中国铁道出版社 2009.10 5.雪茗斋计算机教育研究室 编着，pro/engineer 机械设计实例课堂，人民邮 电出版社，2006.8 25 7 附录 附录一 工程图 26 附录二 装配图 27 附录三 nc 加工代码 % (date:09/12/12 time:16:18:19) g98g80g90g49g1 7 ( / mfg0001) t1m6 s1000m3 g0x-171.65y74. g43z100.h1 z199. g1z192.f300. x-230. y-74. x-171.65 g0x-100.35 z100. g1z192.f300. x-35.65 g0y74. z100. g1z192.f300. x-100.35 g0x35.65y-74. z100. g1z192.f300. x112.23 g0y74. z100. g1z192.f300. x35.65 g0x221.77y-74. z100. g1z192.f300. x312. y74. x221.77 g0x-170.582 z100. g1z187.f300. x-230. y-74. x-170.582 g0x-101.418 z100. g1z187.f300. x-34.582 g0y74. z100. g1z187.f300. x-101.418 g0x34.582y-74. z100. g1z187.f300. x112.917 g0y74. z100. g1z187.f300. x34.582 g0x221.083y-74. z100. g1z187.f300. x312. y74. x221.083 g0x-168.726 z100. g1z182.f300. x-230. y-74. x-168.726 g0x-103.274 z100. g1z182.f300. x-32.726 g0y74. z100. g1z182.f300. x-103.274 g0x32.726y-74. z100. g1z182.f300. x114.087 g0y74. z100. g1z182.f300. x32.726 g0x219.913y-74. z100. g1z182.f300. x312. y74. x219.913 g0x-165.931 z100. g1z177.f300. x-230. y-74. x-165.931 g0x-106.069 z100. g1z177.f300. x-29.931 g0y74. z100. g1z177.f300. x-106.069 g0x29.931y-74. z100. g1z177.f300. x115.766 g0y74. z100. g1z177.f300. x29.931 g0x218.234y-74. z100. g1z177.f300. x312. y74. x218.234 g0x-161.901 z100. g1z172.f300. x-230. y-74. x-161.901 g0x-110.099 z100. g1z172.f300. x-25.901 g0y74. z100. g1z172.f300. x-110.099 g0x25.901y-74. z100. g1z172.f300. x118.012 g0y74. z100. g1z172.f300. x25.901 g0x215.988y-74. z100. g1z172.f300. x312. y74. x215.988 g0x-155.896 z100. g1z167.f300. x-230. y-74. x-155.896 g0x-116.104 z100. g1z167.f300. x-19.896 g0y74. z100. g1z167.f300. x-116.104 g0x19.896y-74. z100. g1z167.f300. x120.902 g0y74. z100. g1z167.f300. x19.896 g0x213.098y-74. 28 z100. g1z167.f300. x312. y74. x213.098 g0x124.576 z100. g1z162.f300. x8.426 g2x0.y78.614i0.j1 0. x-8.426y74.i- 8.426j5.386 g1x-127.574 g2x- 136.y78.614i0.j10. x-144.426y74.i- 8.426j5.386 g1x-230. y-74. x-144.426 g2x-136.y- 78.614i0.j-10. x-127.574y- 74.i8.426j-5.386 g1x-8.426 g2x0.y-78.614i0.j- 10. x8.426y- 74.i8.426j-5.386 g1x124.576 g0x209.424 z100. g1z162.f300. x312. y74. x209.424 g0x129.251 z100. g1z157.f300. x-230. y-74. x129.251 g0x204.749 z100. g1z157.f300. x312. y74. x204.749 g0x135.378 z100. g1z152.f300. x-230. y-74. x135.378 g0x198.622 z100. g1z152.f300. x312. y74. x198.622 g0x144.089 z100. g1z147.f300. x-230. y-74. x144.089 g0x189.911 z100. g1z147.f300. x312. y74. x189.911 g0z100. g1z142.f300. x-230. y-74. x312. y74. x189.911 g0z100. g1z137.f300. x-230. y-74. x312. y74. x189.911 g0z100. g1z132.f300.