减速器三维课程设计说明书.doc

1 第一章第一章机械课程设计机械课程设计任务书任务书 学生姓名 学号 班级 一、课程设计题目 带式输送机传动装置 已知条件： 1、运输带工作拉力 F= 1.7N 2、滚筒的直径 D= 300 MM 3、运输带速度 V= 1.8M/S 技术与条件说明： 1、工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘， 环境最高温度 35 摄氏度； 2、使用折旧期：8 年，工作制度（两班制） 3、检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修； 4、动力来源：电力，三相交流，电压 380/220V； 5、制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。 6、带速允许偏差（5） 二、设计内容 1、减速器三维装配图； 2、各零件的建模； 3、编写课程设计说明书。 三、设计期限 1、设计开始日期：2012 年 4 月 16 日 2、设计完成日期：2012 年 4 月 27 日 2 第二章：第二章：零件三维零件三维 CADCAD 建模建模 三维造型思维框架，根据三维构型图学理论，在未使用计算机前应具有心 理造型的一个思维框架。 体素分解，传统的手工二维图或二维 CAD 图是用各种线条绘制，无论怎样 图形总能绘出，因此该顺序的重要性显得不太突出。而计算机实体造型是几何 特征的集合，其造型的先后顺序尤为重要，类似于模拟客观世界中对零件的加 工顺序，若安排不当零件就无法生成，或生成过程太复杂。反之生成零件既简 单又方便。为此可以按模块化的方式来处理，对造型体进行体素分解。分解原 则为从反映形体主要特征的明显程度和占总体积的大小及其主要功能等方面进 行划分，一般可分为基本特征体素系列、辅助特征体素系列、附加特征体素系 列，然后在每个系列内再进行细分。其分解步骤如下： 1 划分基本特征体素系列。该部分体素的局部组合体现了实体的主要形体 特征和主要功能并且所占体积比例相对较大。在该系列内再根据主次进一步划 分出若干单一的体素。划分出来的最主要的第一个体素应为构形的基础特征体 素，即生成其它体素的基准体。 2 划分辅助特征体素系列。该部分体素是加在基本特征体素上，在功能上 不起主要作用，例如肋板、凸台等结构。在该系列内再划分出单独的体素。 3 附加特征体素系列。该类体素具有不能独立存在、必须附加于上述二种 体素系列之内的特征，如孔、空腔、槽等。属于挖切即差集。而上述系列均为 体素的叠加即并集。 依照这种有序的体素分解逐步在大脑内建立起了形象的“搭积木”的顺序。 因此该思考过程是规划零件几何特征创建顺序的依据。即在基本特征体素系列 内确定出基础特征体素，然后在此基础上通过布尔运算的并集先依次构建基本 特征体素系列内的其它体素，再构建辅助特征体素系列内的各体素，然后通过 差集运算在以上构建的基础上依此减去附加特征体素系列内的各体素。 体素几何特征形成分析体素的创建是造型重要的步，只要体素特征创建 成功，按上述顺序搭建即可完成造型。点的运动轨迹是线，线的运动轨迹是面， 3 而面的运动轨迹是体。根据这一几何描述可以把大多数体素看成是某一几何形 状的初始面沿一定的轨迹线运动而形成的扫描体。如常见的长方体和圆柱体可 看成是长方形和圆沿直线运动而形成，但大多数轨迹线是复杂的，常常应用扫 描的概念，它的形成分为初始面的形成、扫描轨迹的形成及扫描方向的确定。 经过上述的 3 个过程才能全面准确地描述一个体素的几何特征的形成。分 解出来的每个单独的体素绘制可视为一个局部特征的创建过程，上述详细思考 的步骤为该局部的绘图顺序的规划提供了依据。体素的空间定位分析要创建零 件特征还需要分析构成零件的各单元体的相互位置，即体素的空间定位。由于 创建每一个体素特征都是以前一个体素的某个面为基准面创建的，因此确定构 建该体素的基准面位置所在及绘制该体素“草绘截面”的起点相当于构成基准 面的几何元素的几何定位。该思考过程为 3D 造型中准确定出创建每一个体素几 何特征的起点提供了操作顺序规划的依据。 第第 1 1 节节 齿轮的建模过程齿轮的建模过程 （1 1）新建文件夹。选择【文件】【新建】下拉菜单，在模板中选择“模型” ， 在名称中输入“chilun” ，点击“确定”按钮，进入 UG 建模环境。 （2 2）快捷键 CTRL+E 进入表达式输入菜单，UG 中齿轮表达式由三部分组成。 1、基本参数基本参数 螺旋角 mt=mncos() mn 端面模数 t tan(t)=tan(n)/cos() ( n=200) arctan(tan200/cos) 端面压力角 h*at =h*an*cos() (h*an=ha*=0.8 或 1) ( 0.8 或 1) cos() 齿顶高系数 ct*=cn*cos() (0.25 或 0.3) cos() 齿径向间隙系数 z z 齿数 b b 齿宽 2、基本圆方程基本圆方程 da= mt(z+2h*at+2xt-2yt) d+2mncos2() 齿顶圆 df= mt(z-2h*at- 2ct*+2xt) d-2.5mncos2() 齿根圆 d= mt*z mnzcos() 分度圆 db= mt*z*cos(t) mnzcos()*cos(t) 基圆 3、 渐开线方程渐开线方程 qita=900*t 滚动角角度值 s=3.14*db*t/4 滚动角弧度值 4 t=0 系统变量 xt=db/2*cos(qita)+s*sin(qita) x 轴坐标值 yt= db/2*sin(qita)-s*cos(qita) y 轴坐标值 zt=0 z 轴坐标值 *输入时注意各个变量的单位，画齿轮时通常修改 mn b z 四项的值就可以。 1）绘制一条直线，第一点位于渐开线与分度圆的交点渐开线与分度圆的交点，第二点位于坐标原点。 2）变换，将画好的直线绕 Z 轴旋转 a齿槽宽角度的一半齿槽宽角度的一半 如图。 3）将渐开线对旋转后的直线镜像，最后修剪成齿槽截面曲线串。 图 2-1 绘制渐开线 5 图 2-2 渐开线齿槽端面轮廓 （3 3）创建齿轮两端面的二等分基本平面，镜像齿槽轮廓曲线串。通过快捷键 CTRL+T 打开变换菜单，对镜像的曲线串进行变换操作旋转一螺旋角 。任意 连接两曲线串的对应点，两点间的螺旋线作为扫略特征的引导线如下图： 图 2-3 二等分基准平面 6 图 2-4 （4 4）扫掠，选择前面绘制的渐开线轮廓线为截面曲线，选择直线线为引导线 完成特征的扫略如图 1-5 图 2-5 扫略特征的建立 （5 5）通过变换命令对扫略体进行圆形阵列变换，生成如图 1-6 所示。 旋转后的 齿槽轮廓 角 旋转前的 齿槽轮廓 螺旋线做 扫略特征 的引导线 7 图 2-6 （6 6）齿轮细部结构的绘制包括腹板结构、轮毂、边倒圆与倒角等最终结果如 图 1-7。 图 2-7 8 第第 2 2 节节箱体的箱体的 CADCAD 建模过程建模过程 （1）零件分析 在对整个减速器建模时，箱体和箱盖的设计是最为复杂的。以下是对此类 零件进行三维建模的过程，总的原则是按先主要后次要，先简单后复杂，先拉 伸后切除的原则。首先分析零件的特点，寻找出零件中最为重要且比较形状规 则易成形的实体部分作为切入口。箱体中的上下底面和中间部分的长方体、箱 盖中的下底面，此部分直接使用拉伸命令便可实现。 然后在此基础上绘制其他大的轮廓以及将用来确定其他特征的轮廓，如， 放样箱体和箱盖上的各类凸台、切除轴承孔等，基本上完成大致轮廓的绘制。 最后开各类沟槽、螺栓孔，以及对各边线进行倒角、倒圆，完成最后的绘 制。 减速器箱盖建模的具体步骤如下： 1、创建主体特征。 2、创建轴承座。 3、创建装配凸缘。 4、创建轴承孔。 5、创建箱座安装孔以及定位销孔。 6、创建吊耳。 7、创建视窗。 （2）创建的具体过程 1、新建文件创建名称，选择草绘绘制草图，将绘制出的草图进行拉伸为实体。 继续绘制草图，绘制零件的边侧将其拉伸，接着绘制零件底座草图，继续拉伸 为实体。如下图所示： 图 2-8 草图的绘制 2、选择底座的顶部为参照平面绘制草图，单方向拉伸为实体。选择圆台命令， 输入直径尺寸及高度尺寸，选取圆台位置。创建基准平面。选取镜像命令，将 9 拉伸、圆台等以基准平面镜像。如下图所示： 图 2-9 拉伸特征的建立 3、ug 孔命令，在圆台部分进行孔命令，输入直径、深度、定位孔的位置。选 择裁剪体命令，圆台多余实体。选取草绘绘制草图，将绘制的草图将其拉伸为 实体，将零件进行倒圆角，选取孔命令在零件上打孔。如下图所示： 图 2-10 连接孔的绘制 4、选取草绘绘制草图，将绘制的草图拉伸为实体。在拉伸的实体上倒圆角，选 取实体的 4 个角，输入尺寸为：5。以下图形基本操作无区别，就不一一展示， 如下图所示： 10 图 2-11 经过一系列的特征操作之后得到如下的三维形体 图 2-12 箱盖模型 11 第第 3 节节 减速箱座的减速箱座的 CAD 建模建模 （1）零件分析 减速器箱座由吊耳、底座、油孔、轴承孔、加强筋等基本结构特征组成。 减速器箱座的具体建模步骤如下： 1、创建主体特征。 2、创建轴承座孔。 3、创建安装孔。 4、创建加强筋。 5、创建油孔和游标孔。 6、创建吊耳。 （2）创建的具体过程 1、新建文件创建名称，选择草绘绘制草图，将绘制出的草图进行拉伸为实 体。继续绘制草图，绘制零件的边侧将其拉伸，接着绘制零件底座草图，继续 拉伸为实体。如下图所示： 图 2-13 箱座主体的草图 2、创建拉伸特征，选择草图截面，对草图进行拉伸，参数设置如图所示： 图 2-14 创建拉伸主体 12 3、创建轴承座孔、轴承旁凸台和安装凸缘； （1）进入草图平面绘制如下的草图： 图 2-15 创建草图 依次进行如下的拉伸操作; 图 2-16 轴承旁凸台的拉伸 图 2-17 安装凸缘的拉伸 13 图 2-18 轴承座的拉伸 （2）对各个拉伸体进行求和操作结果如图； 图 2-19 求和各个特征 图 2-20 轴承座孔的创建 （3）创建箱体内腔 图 2-21 创建内腔 图 2-22 箱体内腔 14 4、创建孔特征，输入直径、深度、尖角的尺寸，选取定位孔的位置，将绘 制出的孔将其阵列的操作。如下图所示： 图 2-23 孔参数 图 2-24 创建孔 5、创建放油孔 （1）打开凸台命令，出现凸台对话框，选择放置面和输入参数并进行定位。 （2）打开孔命令，选择凸台面，在孔对话框中输入参数应用，得到如图的结果。 15 图 2-25 放油孔的创建 6、 油标孔的创建 （1）按成一角度创建基准平面，并选择偏置距离。 （2）在所创建的基准平面上绘制草图如图 2-26. （3）创建拉伸体，拔模斜度 8 度。 （4）孔命令创建油标孔，并创建螺纹特征如图 2-28. 图 2-26 绘制草图 图 2-27 拉伸体 16 图 2-28 创建油标孔 7、创建安装孔 图 2-29 创建安装孔 8、创建吊耳 17 图 2-30 绘制吊耳的草图 图 2-31 拉伸体 9、进行细部的处理结果如图： 图 2-32 减速器下箱体 第三节第三节 中间轴的中间轴的 CAD 建模过程建模过程 1、启动 UG7.0，选择【文件】【新建】下拉菜单，选择模型类型，创建新部 件，文件名为 zhongjianzhou,进入建立模型模块。 2、新建一个草图，进入草图绘制界面。 3、绘制一个直径为 55mm 的圆，如图 2-33 所示。 图 2-33 图 2-34 4、拉伸长度为 10mm，如图 2-34 所示。 5、新建草图，绘制一个 35mm 的圆，如图 2-35 所示。 18 图 2-35 图 2-36 6、拉伸，拉伸长度为 88mm，如图 2-36 所示。 7、创建【草绘】 ，绘制一个如图 2-37 所示。 图 2-37图 2-38 8、拉伸，拉伸长度为 40mm，在“布尔”方框中选择“求和” ，如图 2-38 所示。 9、创建草图，绘制 40mm 的圆，如图 2-39 所示。 图 2-39图-2-40 10、拉伸，拉很长度为 53mm， 如图 2-40 所示。 11、创建草图，绘制 35mm 的圆， 如图 2-41 所示。 图 2-41图 2-42 12、拉伸，拉伸长度为 40mm 如图 2-42 所示。 13、绘制草图，如图 2-43 所示。 19 图 2-43图 2-44 15、倒斜角，求和，拉伸，生成中间轴，如图 2-44 所示。 第四节第四节 弹性垫圈的三维模型的创建弹性垫圈的三维模型的创建 1、新建文件。选择【文件】【新建】下拉菜单，打开“文件新建”对话框， 在“末班”列表框中选择“模型” ，输入“dianquan12” ，单击“确定”按钮， 进入 UG 主界面。 2、创建垫圈。 安装工具“国家标准件库” 。 选择按钮，打开如图 2-25 所示的“国家标准件库”对话框。 20 图 2-46 3、选择图标，打开如图 2-46 所示的弹性垫圈的对话框。在对话框中选 择“GB93-87 标准型弹性垫圈” 。 4、在步骤 3 下，弹出如图 2-47 所示的对话框。 21 图 2-47 5、在对话框中选择“12”的按钮。打开如图 2-47 所示的对话框。 图 2-48 图 2-49 图 2-50 6、在对话框中选择“显示”按钮。打开如图 7-5 所示的对话框。选择“确 定”按钮，完成垫圈的创建。如图 2-50 所示。 第三章第三章 部件与产品的装配部件与产品的装配 22 UG7.0 为整体的装配提供了一个很好的平台的。UG7.0 的装配非常自由， 并不存在一个固定的安装顺序。 UG7.0 进行装配时需理解以下各种配合关系，主要有接触对齐、平行、垂 直、相切、同轴心、距离、角度等。 如果整机较为复杂，可采用以下方法进行： （1） 先将整机划分为若干 部分。划分过程注意应该将彼此之间没有相对运动的零件划分为一个整体。如 图减速器中的箱体上所需安装的零件(小盖、油面指示片、垫片、反光镜、螺堵 等)，安装后与箱体没有相对运动，便可在整体装配前将此类零件装配到箱体， 作为一个整体。 （2） 在整体装配时便可直接将以装配好的部分调入整机中。 注意在整机中如需改变已装配部分的配合关系只能重新编辑原用的装配，此时 该动的不仅仅是现有装配体，原有装配体也随之改变。 UG7.0 装配零件时，常常参照已有零件的特征，如：平面、圆孔、圆弧， 自动筛选配合关系，并将零件移动到预定的位置。这点往往是出乎设计者的意 料的。在整体装配完成后整个装配进行干涉检查，将设计设计中的一些缺陷扼 杀在萌芽中。 第一节、轴系组件的装配第一节、轴系组件的装配 1、启动 UG NX7.0，选择【文件】【新建】下拉菜单，选择“装配”类 型，输入文件名为 ZHONGJIANZHOU，单击“确定”按钮，进入装配模式。 2、 选择【装配】【组件】【添加组件】下拉菜单，系统弹出”添加 组件“对话框” ，如图 3-1 所示。利用该对话框可以加入已经存在组件，同时在 预览窗口中可以通过手标的操作进行选择需要约束的点线面。 图 3-1 添加组件 3、 在图 3-1 所示的“添加组件”对话框中单击“打开”按钮，添加第一个组 23 件，在定位下拉菜单中选择“绝对原点” 。如图 3-2 所示。 图 3-2 4、 系统再次弹出“添加组件”对话框，在对话框中选择与中间轴键糟像配合 的键，如图 8-3 所示。 图 3-3 5、 添加齿轮 2、3。在“装配约束”对话框方位下拉列表中选择“自动判断中 心/轴”装配类型，如图 8-4 所示。 图 3-4 图 3-5 6、 添加挡油环。装配约束为“接触”和“自动判断中心/轴” ，如图 8-5 所示。 7、 添加轴承。完成中间轴的装配，如图 3-6 所示。 24 图 3-6 中间轴系的组件 第第 2 节节、箱体组件的装配、箱体组件的装配 箱体组件包括上箱盖、窥视孔盖、下箱体、油标、油塞、及端盖类零件，其中 端盖上还有螺钉。 箱盖组件装配箱盖组件装配 1 、同上新建一个文件，命名为 xianggai，单击“确定”按钮，进入装配模式。 2 、添加零件“xianggai” ，选择“绝对原点”定位方式。 3 、添加组件“shikonggai” ，选择“通过约束” ，在“通过约束”对话框选择 “接触”和同心” ，如图 3-7 所示。 图 3-7 25 4、 添加螺栓“螺栓 M6” ，约束为“接触”和“自动判断中心/轴” ，如图 3-8 所 示。 图 3-8 图 3-9 5、 添加“dianquanM20”和“tongqiqi” ，如图 3-9 所示。完成箱盖的装配，如 图 3-10 所示。 26 图 3-10 箱盖的装配 第第 3 节节、总体装配总体装配 1、打开前面建立的下箱体组件如图 3-11。 图 3-11 2、在打开组件对话框中，打开高速轴组件，通过约束的定位方式，添加组件。 由中心线的接触对齐和面的距离约束限制组件的自由度，完成轴系组件的装配。 操作过程及结果如下图 3-12、3-13。 27 图 3-12 图 3-13 3、螺栓与销钉的装配，通过轴线的对齐接触以及端面的贴合来限制其自由度， 完成装配过程。需要装配的零件有端盖上 16 个 M6x20 和 8 个 M8x25 的螺钉， 固定减速器上盖与下箱体的 8 个规格为 M16x100 的螺栓以及与之配合的垫片和 螺母，2 个定位销，4 个固定上下箱体的连接螺栓规格为 M10x40 以及与之配合 的垫片和螺母。装配好的减速器如下图 3-14。 28 图 3-14 图 3-15 29 第第 4 章章 主要零件工程图主要零件工程图 工程图是工程界的“技术交流语言” ，在产品的研发、设计和制造等过程中， 各类技术人员需要经常进行交流和沟通，工 程图则是经常使用的交流工具。尽 管随着科学技术的发展， 3D 设计技术有了很大的发展与进步，但是三维模型 并不能将所有的设计信息表达清楚，有些信息例如尺寸公差、形位公差和表面 粗糙度等，仍然需要借助二维的工程图将其表达清楚。因此工程图是产品设计 中的较为重要的环节，也是设计人员最基本的能力要求。 利用 UG NX 的实体建模模块创建的零件和装配体主模型，可以引用到 UG 的工程图模块中，通过投影快速的生成二维工程图由于 UG NX 的工程图功能 是基于创建三维实体模型的投影所得到的，因此工程图与三维实体模型是完全 相关的，实体模型进行的任何编辑操作，都会在三维工程图中引起相应的变化。 第第 1 节节、工程图的创建步骤、工程图的创建步骤 1、打开三维零件模型。 2、选择下拉菜单 点击制图块 ， 系统弹出如图 8-1 所示【工作表】对话框。用户可以在此设置所要建立的 工程图纸的大小、名称以及其他设置。 图 4-1 【工作表】对话框 30 视图是按照三维模型的投影关系生成的，主要用来表达部件模型的外部结 构及形状。在 UG NX7.0 中，系统提供了各种视图和剖视图的创建。 工程图参数预设置 基本视图 局部放大视图 剖视图 半剖视图 旋转剖视图 阶梯剖视图 局部剖视图 其他剖视图 显示与更新视图 第二节、工程图的绘制第二节、工程图的绘制 1、选择【编辑】【图纸页】选项，系统将再次弹出如图所示【工作表】对话 框。 2、用户可以在该对话框中修改原来图纸的参数后，单击按钮即可。 3、放置基本视图如图： 图 4-2 放置基本视图 4、创建键槽的剖面图如图 31 图 4-3 第三节、尺寸的标注与注释第三节、尺寸的标注与注释 在【尺寸标注】工具条中选择任一尺寸标注类型后， 系统将弹出如下图所示的【尺寸设置】工具条。 ：用于设置尺寸标注公差形式。 ：用于设置尺寸精度。 ：用于添加注释文本。单击该按钮，系统弹出如图 8-35 所示【注释编 辑器】对话框， 。 【注释编辑器】对话框中各选项的含义 【附加文本】选项组：用来指定目前所添