减速器拆装设计论文.pdf

太原工业学院毕业设计论文 I 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：计算机辅助减速器设计 系部：机电工程系专业：机械制造及自动化学号： 学生：指导教师（含职称） ：专业负责人： 1设计（论文）的主要任务及目标 熟练运用 PROE 绘图软件 设计减速器的三维拆装造型设计 2设计（论文）的基本要求和内容 减速器零件的三维造型设计 减速器拆装过程仿真 设计说明书一份 3主要参考文献 濮良贵， 纪名刚.机械设计.8 版.北京高等出版社，2006. 吴宗泽， 罗圣国.机械设计课程设计手册.3 版.北京高等出版社， 2006. 李世国， 李强. Proe/ENGINEERWildFire 中文版范例教程. 北京机械出版社， 2004 潘沛霖.机械设计课程设计手册.3 版.北京高等出版社.1989. 濮良贵.机械设计学习指南.3 版.高等教育出版社,1999 4进度安排 设计（论文）各阶段名称起止日期 1 发题2009/4/20 2 查阅资料2009/4/202009/5/2 3 绘制三维零件及装配图2009/5/22009/5/29 4 动画拆装仿真2009/5/292009/6/4 5 写论文2009/6/42009/6/15 太原工业学院毕业设计论文 II 摘要 我的毕业设计题目为：计算机辅助减速器设计。设计的主要内容有零件的三 维造型设计；减速器的的拆装过程仿真和一份有关论文等。而我选的减速器为一 级蜗杆蜗轮减速器。其零部件有：上箱盖、下箱座、蜗杆、蜗轮、轴承、轴承盖 等。 图形这部分是由 PROE 绘图软件来完成的。其完成过程由以下几步：减速器各 零部件的绘制、将零件装配成减速机构、利用动画命令将减速器的拆解与装配过 程由动画效果表现出来。 论文部分主要正文内容由两部分：绘制零件时零件尺寸的取得方式、绘制零 件及动画时所用命令的介绍、所查阅的质料、以及总结。 关键词:Proe、蜗轮蜗杆、仿真、减速器。 太原工业学院毕业设计论文 III 目录 前言.4 1 Proe 软件简介 .5 1.1主要特性 5 2 零件的尺寸确定 2.1 蜗杆蜗轮尺寸 6 2.2 轴承尺寸.7 2.3 下箱座尺寸8 2.4 上箱盖尺寸9 3 绘图命令简介 3.1 下箱座的绘制及命令.10 3.2 上箱盖的绘制过程.11 3.3 蜗杆的绘制过程11 3.4蜗轮的绘制绘制过程12 3.5 螺栓的绘制过程13 3.6 轴承的绘制.13 3.7 簇表的应用.13 3.8 蜗轮轴的绘制.14 3.9 套筒14 3.10通气器14 3.11 总装图的装配过程14 3.12动画仿真的制作15 结论17 参考文献18 太原工业学院毕业设计论文 IV 前言 在大二时我们也设计过减速器,那时候的零件图和装配图都是用 AUTOCAD 画 的平面二维图,而我的毕业设计也是减速器类的,但这次设计的是三维零件和三维 装配图,这样的设计使得所设计的零件或机构更形象地展现出来。这样的设计可以 很多不同的绘图软件来完成。例如 UG、3DMAX、PROE 等。在这我将使用 PROE4.0 来完成。包括拆装仿真也由 PROE 完成。动画将演示减速器的拆卸与装配的过程。 这设计的重点放在了三维零件、减速器的装配及拆装演示方面，所以尺寸方面不 是太精确。 论文的内容将由尺寸的确定及三维图的软件绘制过程两大部分组成。论文中 还会简单介绍该软件的功能及用法。在设计过程中我查阅， 蜗杆减速器设计手 册 、哈尔滨工业大学第三版机械设计图册 、高等学校教材机械设计课程设 计手册 （第 3 版） 、西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著的教材机械 设计和PRO/ENGINEER Wildfire 中文版范例教程 。还在 51 自学网上学到了很 多 PROE 的用法。 这个设计是我一人为一组由王老师辅导完成的。在设计的过程中我多方面的 得到了学习和知识的巩固。最主要的是熟悉了那些零件的画法，即能将软件熟练 运用。 太原工业学院毕业设计论文 V 1 1、PROEPROE 软件简介软件简介 1985 年，PTC 公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988 年， V1.0 的 Pro/ENGINEER 诞生了。经过 10 余年的发展，Pro/ENGINEER 已经成为三维 建模软件的领头羊。目前已经发布了 Pro/ENGINEER2000i2。PTC 的系列软件包括 了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能 仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER 还提供了目前所能达到的最全面、 集成最紧密的产品开发环境。下面就 Pro/ENGINEER 的特点及主要模块进行简单的 介绍。 1.1 主要特性 全相关性：Pro/ENGINEER 的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开 发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程 文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一 点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的 一些功能提前发挥其作用。 基于特征的参数化造型：Pro/ENGINEER 使用用户熟悉的特征作为产品几何 模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易 的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很 熟悉的，因而易于使用。 装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些 特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易 的进行多次设计叠代，实现产品开发。 数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实 现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模 块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了 Pro/ENGINEER 独特的全相关性功能，因而使之成为可能。 装配管理：Pro/ENGINEER 的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如 “啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。 高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限 制。 太原工业学院毕业设计论文 VI 2 2、零件的尺寸确定、零件的尺寸确定 由于设计的重点在于零件的绘制及演示故减速器的尺寸可查图册和简单推算 获得。 由机械课程设计手册和图册的装配平面三视图可确定减速器的少数尺寸为： 减速器的整体宽度：496 减速器的整体长度：555 箱体的总高度：592 以及地脚螺孔间的距离：320*260 等。 2.1 蜗杆蜗轮尺寸 蜗杆及蜗轮的尺寸是从教材机械设计上的范例中的到的，其内容有： 中心距：a 2 3 2( ) Ep H Z Z KT =200 由 i=20，查教材机械设计中表 11-2 得到 m=8。 （1）蜗杆 蜗杆分度圆直径 d1=80； 蜗杆齿数 z1=2； 轴向齿距批 pa=m=25.13;直径系数 q=10； 齿顶直径 da1=d1+2ha *m=96 齿根圆直径 df1=d1-2(ha *m+c)=60.8 分度圆导程角=111836 它的每阶梯的直径由蜗杆蜗轮设计手册中的图例确定。 （本应对轴进行应力计 算得到，由于设计的重点不同或不用来参与加工因此尺寸确定没有计算。 ） 该蜗杆的直径从左到右依次是：38、54.5、60、68.5、60、60、59.48、 55、26.8、36。 太原工业学院毕业设计论文 VII 该蜗杆各段的长度从左到右依次为：55、84、21、10、42、145、42、10、36、45、 8、18。 （2）蜗轮 蜗轮齿数 z2=41；变位系数 x2=-0.5； 蜗轮齿根圆直径 df2=d2-hf2=308.8； 蜗轮喉母圆半径 rg2=28； 下面左图蜗轮是由于直径超过了一定尺寸，所以考虑到经济方面要采用轮心 如右图所示； 轮芯的尺寸是根据机械设计课程设计手册中表 11-9 计算得到的。其中： 蜗轮齿宽 B0.75*da1(z1=13)； Dwda2+1.5m=356； 轮心宽 l=(1.21.8)d； 喉圆弧半径 R2=0.5(d1-2m)； 齿根弧半径 R1=0.5（d1+2.4m） ； 分度圆弧半径 R=45； 轮心肋上的小圆直径取12；小孔处的壁厚 C=1.5m=12 其中键槽的尺寸由后面的键来讲述。 2.2 轴承尺寸 在不考虑受力的情况下，轴承的尺寸我首先根据与轴承配合的轴的直径确定 轴承的内径。在这里我用了两类轴承：深沟球轴承、圆锥滚子轴承。其具体尺寸 查机械设计课程设计手册（3 版）中的第六章滚动轴承的表 6-1 查得： 太原工业学院毕业设计论文 VIII 深沟球轴承如图选用 6212， 其内径 d=60mm，外径 D=110mm，宽度 B=22mm。 查表 6-7 圆锥滚子轴承如图选择轴承 30212， 其内径 d=60，外径 D=110，轴承宽度 B=22。 这个轴承装在蜗杆上。 蜗轮的蜗轮轴上的轴承都用圆锥滚子轴承查表 6-7 圆锥滚子轴承选择轴承为 30214 其内径 d=70mm，外径 D=125mm，轴承宽 B=24mm。 轴承尺寸确定完毕。 2.3 下箱座尺寸 依照机械设计课程设计图册图号 37 图确定： 箱座的长度 L1=400mm， 箱座的宽度 L2=325mm， 箱座的高度 H=340mm， 其蜗杆中心轴距蜗轮中心轴的尺寸为中心距 a=200mm， 查机械设计课程设计手册第十一章减速器设计质料， 表 11-1 减速器箱体的主 要尺寸得箱座壁厚： =0.04a+38 在这取为=10mm， 箱座凸缘厚度 b2=1.5=15mm， 箱座底凸缘厚度 b2=3.5=40mm， 地脚螺钉直径 df=0.036a+12mm， 地脚螺钉数目 a250 时 n 取 n=4。 连接箱盖螺栓直径 d1=0.75df=15 取标准件为 16mm， 连接螺栓的间距 l=150200mm， 太原工业学院毕业设计论文 IX 外箱壁至轴承端面距离 l1=C1+C2+(510)其中 C1、C2查表 11-2 得到。 轴承凸台半径 R1=C2， 箱盖箱座肋厚 m=0.85 轴承盖外径 D1=D+(55.5)d1=200mm，其中 D 为轴承的外径。 2.4 上箱盖尺寸 上箱盖的长宽都和下箱座的相同从略，连接螺栓的尺寸距离、壁厚、边缘厚 度、以及轴承盖外径都相同故都从略。 视孔盖的尺寸查表 11-4 可以得到。 盖长 l1=120mm， 盖宽 b1=90mm， 孔数 n=4mm 孔直径 d=5mm 盖厚=4mm。 太原工业学院毕业设计论文 X 3 3、绘图命令简介、绘图命令简介 在设计的减速器有很多零件构成，每个零件的绘制需要不同的和重复的命令 完成，所以在这所有命令如果有重复出现时只介绍命令的种类而将命令的应用过 程从略。 3.1 下箱座的绘制及命令 绘制箱座的底板 应用实体拉伸命令： 绘制如图的截面。 （绘制时先画两条垂直的中心线，以便绘制矩形时自动对 称。 ） 单击完成确定拉伸高度如图： 然后应用去除材料拉伸完成底板设计； 太原工业学院毕业设计论文 XI 在底板上面实体拉伸和去除材料拉伸箱体； 用筋命令绘制绘制箱体的两筋； （筋主要用来加强箱体的强度。 ） 在绘制螺栓孔的时候可以同时将多个圆截面绘好然后拉伸去除材料； 在绘制两轴承槽时先画半圆去除材料，然后用实体拉伸命令绘制凸台，然后 可以用实体镜像完成第二个。而凸台上的螺纹孔先用去除材料拉伸出一个然后用 圆周阵列和实体镜像完成。 3.2 上箱盖的绘制过程 上箱盖的绘制命令基本相同。先实体拉伸个矩形、去除材、拔模、筋命令、视孔 可用去除材料命令完成。在绘制其凸缘时可以扫描也可以实体拉伸。 3.3 蜗杆的绘制过程 蜗杆先由旋转命令得到一轴体。 （绘制时先画一轴线然后画出它的轮廓，其截面必 须是封闭的。旋转角度填 360）其截面如下图： 第二步要在轴身部分用螺旋扫描命令绘制螺旋齿。 （画螺旋线时要先选绘图面，然 后是绘图轨迹，螺距的输入，齿形截面的绘制。 ） 在轴的右端也用螺旋扫描绘制螺纹。在蜗杆的左端倒角然后用去除材料拉伸键槽。 螺旋齿扫描时的截面： 太原工业学院毕业设计论文 XII 3.4 蜗轮的绘制绘制过程 首先介绍蜗轮，它由轮芯和环齿用止动螺纹组装而成。因为蜗轮半径较大这样 可少用些稀有金属。 轮芯： 用旋转命令先绘制出一轮盘。 然后在轮肋上阵列 6 个孔这样可以减轻蜗轮的重 量和在轮芯与环齿接触的边缘阵列 4 个圆弧螺纹孔。 （用于止动螺钉的旋入）其旋 转截面图如下： 环齿： 先用旋转命令画出一环，然后在环上用阵列命令做出直齿然后将齿的两边倒 角。 蜗轮的装配： 先建一组件文件，在右边的工具栏点“装配”命令先导入轮芯省缺完成，然 后导入环齿用点对齐将轮芯的轴和环齿的轴对齐，然后使用匹配命令将两侧面对 齐。 太原工业学院毕业设计论文 XIII 3.5 螺栓的绘制过程 用实体拉伸将螺帽和螺柱拉出来，用螺旋扫描绘出螺纹，用旋转切除切去螺 帽的角。 3.6 轴承的绘制 深沟球轴承： 深沟球轴承的绘制需要有外圈、内圈和滚动体组成。 内外圈和球体都由旋转命令得到。 轴承的装配： 新建一组件文件； 导入内圈； 导入球体（用面与面的相切约束将球与内圈贴在一起，再用固定约束，使组件 成为完全约束。 ） ； 滚动体的阵列（采用轴阵列，15 个球体，角度为 24） ； 导入外圈（先用轴对齐约束，再用匹配约束将外圈的侧面和内圈的侧面对齐达 到了完全约束） 3.7 簇表的应用 在螺栓绘制和螺母的绘制时由于其形状一样而尺寸有所改变， 可以用簇表来用 参数来完成多个零件的绘制。还可以导入国标。 太原工业学院毕业设计论文 XIV 3.8 蜗轮轴的绘制 蜗轮轴的绘制和蜗杆的绘制很相似，也用来旋转命令在这就不做介绍。但是两 键槽最好在同一母线上 3.9 套筒 套筒是用来装配时固定轴承的。 轴承处的套筒可以用拉伸和旋转绘得。 而螺栓孔的绘制可由阵列获得。 3.10 通气器 通气孔是位于上箱盖顶端的，主要和用于和外界连通。 绘制步骤为： 先用旋转命令；去除材料将通气器做成连通的。 3.11 总装图的装配过程 新建一组件文件； 导入下箱座缺省完成； 导入蜗杆，且先下箱座的下圆中心轴对齐约束； 再将蜗杆的轴环与箱座的内壁匹配约束，构成完全约束； 导入动源端的轴承和轴轴线对齐约束，再将其余与轴环匹配。 类似的依次将套环、轴承盖、套筒、套环、两轴承、止动环及轴承盖装入； 导入蜗轮组件轴对齐约束，将其放在中间固定约束。 导入蜗轮轴进行轴对齐约束； 再将他的轴环进行和轴承进行匹配约束； 导入套环将其进行轴对齐及匹配约束。 分别导入将它们进行轴对齐及匹配约束； 同样装配轴承盖。 螺栓螺母的装配将首先装好一个； 然后才用阵列完成。 太原工业学院毕业设计论文 XV 3.12 动画仿真的制作 动画仿真的工作界面为装配图的组件界面。准备工作为是一格一装配好的减 速器。 在这个界面中点击“应用程序”中的“动画”命令如图： 在进入动画界面后点击“主体定义”如图： 进入主体定义界面后先将独立的组件创建为不同的主体；将装配零件一起创 建为主体，还有将比较零散的如螺栓这样的，根据轴线将在同一轴上的所有螺栓 创建为一个主体。 （以便于动画拖动） 完成主体创建后，点击“主体定义”下的“关键帧序列”按钮进行动作编辑： 其界面如图： 太原工业学院毕业设计论文 XVI 先点击右图“关键帧”按钮然后进入左图界面； 先将装配好的减速器点击“当前快照”牌照； 然后依次每个动作将想要的拍下来； 完成拆卸后，点击后撤按钮，每点一次拍一次照； 完成后点击关闭，然后在右图中编辑时间。 确定后双击动画窗口下面的帧标尺改起止时间。 分别点击“导出”和“启动” 然后点击“回放”按钮其界面如图： 在点击后先进入右图再点击捕捉按钮弹出左图界面进行编辑名称、格式、和 窗口。最后点击确定，完成动画。 太原工业学院毕业设计论文 XVII 结论 本次毕业设计虽然仅仅经历了短暂的两个月，但是它浓缩了大学三年学习的 全过程，体现了我们对所学知识的掌握和领悟程度。由于我们是第一次进行整体 性地设计，不可避免地碰到了许多困难，有时甚至会感到无法下手。无论碰到什 么样的困难，我都没有退缩，凭借着一股求知的热情，再加上王老师的悉心指导， 然后再回到书本攻克一个又一个的难题，最终圆满地完成了本次设计