proe零件设计说明书-齿轮—凸轮传动机构.doc

ProE实训报告编号： （CAD软件应用） 实训 (论文)说明书 题 目： 齿轮凸轮传动机构 院 （系）： 应用科技学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2009 年 12 月 12 日课 程（实训）设 计 任 务 书年级： 07级专升本项目名称：CAD应用项目类型设计特殊要求承担学生姓名学号专业机械设计制造及其自动化07级专升本联系电话项目设计要求：（含如下内容）1、（1）使用PRO/E设计并完成一个中等难度的零件；（2）要求零件包括基础特征、基准特征、放置特征及一些高级特征。；（3）程图要求能够完整的表达零件的视图，尺寸的标注等.；(4)工程图要求能够完整的表达零件的视图，尺寸的标注等； 2、参考资料（部分）：机械制图、PRO/E、AUTOCAD相关的资料。 3、完成形式：1人一组独立完成设计，实训的完成包含以下三个部分的内容：（1）对设计完成的零件图上交给指导老师进行验收并要求完成人进行讲解、答辩；（2）上交电子文档资料；（3）上交实训论文一份，至少要求包括以下内容：给出实训的主要包含内容、介绍实训的背景和意义；给出自己设计思想和具体的详细设计过程；给出自己设计、实现和测试中遇到的问题以及相应解决方案；出图给出工程图；对自己的实训工作的总结等。项目设计进度要求：周次时间内容形式第一周星期一实训题目和要求任务下达讲授星期二三维造型设计学生上机老师答疑星期三星期四星期五第二周星期一星期二工程图的设计学生上机老师答疑星期三星期四整体设计老师验收学生讲解答辩星期五按实训指导要求完成论文、上交实训论文项目验收方式： 1人一组独立完成零件的设计，实训的完成包含以下三个部分的内容：1、对设计完成的零件图上交给指导老师进行验收并要求完成人进行讲解、答辩；2、上交电子文档资料；3、上交实训论文一份。项目开始时间：2009127项目结束时间：20091218任务下达：2009127摘 要齿轮凸轮传动机构零件利用Pro/ENGINEER Wildfire 3.0来设计。Pro/ENGINEER Wildfire 3.0集零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、钣金设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构设计、仿真、应力分析、产品数据库管理、协同设计开发等功能于一体，非常适合用来设计齿轮轴零件。经过分析，这款产品要用到Pro/E的草绘曲线、基准曲线、扫描混合曲线、实体拉伸、扫描特征、镜像特征、倒圆角等创建特征命令，对其要进行详细叙述实体造型的设计过程，最后把设计好的产品生成工程图。本文详细阐述了使用Pro/ENGINEER Wildfire 3.0软件设计齿轮凸轮传动机构零件零件的造型及结构设计过程。关键词：Pro/E机械设计软件；特征设计；造型设计；工程图等 AbstractThe gear wheel shaft designs using Pro/ENGINEER Wildfire. Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 volume of functions and so on components designs, product assembly, mold development, numerical control processing, plate work design, casting design, modelling design, reverse-engineering, automatic sizing, organization design, simulation, stress analysis, product data bank administration, coordination design development in a body, very suitable to use for to design the KITTY cat modelling camera front cover. After the analysis, this model of product must use Pro/E the grass plotting, the datum curve, the scanning mix curve, the entity to stretch, foundation characteristic orders and so on scanning characteristic, mirror image characteristic, round angle, to its must carry on the detailed narration solid modeling the design process, finally designs the good product production engineering plat. This article elaborated in detail uses Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 software design gear wheel shaft the modelling and the structural design process.Key word: Pro/E machine design software; Characteristic design; Modelling design; And so on engineering plat27目 录引 言11 产品外观结构22 具体设计步骤32.1 设置工作目录32.2 齿轮轴的造型设计32.3 凸轮的造型设计113 机械装配163.1 轴系零部件1装配163.2 轴系零件2装配183.3 总装配194 生成工程图24结论25谢 辞26参考文献27引 言Pro/E是美国PTC公司于1989年推出的三维CAD/CAM系统，历经多年的发展与推广，已成为当今世界上最流行的高端CAD/CAM软件，其全新的设计理念已成为CAD领域的新标准。Pro/E模块众多，功能涵盖产品的三维设计与装配、工程图自动生成、结构分析、运动仿真、动画制作、模具设计、钣金设计、数控加工、管道设计、产品数据管理等，广泛应用于机械、电子、航天航空、汽车、模具、工业产品造型、家用电器、玩具等设计生产领域。目前，Pro/E已成为机械、模具、日用产品设计、工业设计等行业技术人员的必备技能，熟练使用该软件成为迎取职场竞争的有力保证。在我们现在使用的Pro/E Wildfire版本增加了一些新的特性：图标版风格的用户界面摒弃了以前烦琐不便记忆的瀑布式菜单结构，在设计时，能方便的找到各功能键；功能的全新组合，将设计过程中操作相近，但结果不同的设计工具进行重组，这样是用户很容易在不同工具之间切换，同时还可以加深对这些操作之间异同的理解；直接建模一直是Pro/E重点强化的一个功能，其核心思想是设计中直接操作模型与之交互，包括对模型的选取、修改和重新定义等，在该版本中增加了对模型的事实时全局变形，包括在各方位上以等比例或不等比例缩放模型，自由平移和旋转模型就，还可以对模型进行实时翘曲、伸展、弯曲和扭曲等操作。Pro/ENGINEER是业界领先的CAD/CAM/CAE标准软件。现在，Pro/ENGINEER的交互式曲面设计扩展功能(ISDX)的推出，标志着PTC已将直观的自由形状曲面处理建模工具集成到世界最优秀的建模软件中。这种独特的设计功能允许设计人员和工程师利用强大的参数化建模工具来建立自由形状曲面。直观的建模环境能让客户采用一种清晰的过程方法来完成设计，从而在提高效率的同时，减少了产品开发时间和费用。1 产品外观结构齿轮凸轮传动机构件是讲齿轮和凸轮设计在一起的零件， 本次实训所设计齿轮轴的齿轮模数为2，齿数为18，压力角为20，齿顶高系数为1，顶隙系数为0.25.特别说明一下，对于M1的正常齿制齿轮，其齿高系数标准值为0.25，所述的顶隙是齿轮副中一个齿轮的齿根圆柱面与配对齿轮的齿顶圆柱面之间的连心线上度量的距离，顶隙的作用是为了避免一齿轮的齿顶与另一齿轮的齿根相抵触，同时也便于储存润滑油.凸轮机构是具有曲线轮廓或凹槽的构建，当它运动时，一般通过高副接触带动从动件实现预期的运动规律。凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架3个基本构建组成.由于凸轮机构只有很少的几个活动构件，从动件的运动规律完全取决于凸轮轮廓曲线的形状，只要适当实际凸轮的轮廓曲线，就可以使用从动获得各种预期的运动规律齿轮凸轮传动机构在各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中获得了广泛的应用.下图为零件的示意图2 具体设计步骤2.1 设置工作目录2.1.1新建文件夹在电脑硬盘分区（如D盘）中建立一个名为“传动机构设计”的文件夹。2.1.2设置工作目录启动Pro/E程序后，点击菜单栏上的【文件】【设置工作目录】。在弹出的“选取工作目录”对话框中的查找范围下拉菜单中找到刚刚建立的“齿轮轴”文件夹，并点击该对话框的【确定】按钮，完成“Pro/E工作文件夹”的选取。2.2 齿轮轴的造型设计2.2.1新建零件(1）选择【文件】/【新建】命令或者单击工具栏中的按钮，在弹出的【新建】对话框中的【类型】选项组中选取【零件】选项(2）在【子类型】选项组中选取【实体】选项，同时取消【使用缺省模板】选项中的选中状态，表示不采用系统的默认模板。最后在【名称】文本框中输入文件名chilun。 单击【确定】按钮后，系统弹出【新文件选项】对话框，在【模板】选项组中选择mmns_part_solid选项，表示将要建立的实体零件采用毫米（mm）、牛顿（N）、秒（s）单位制。(3）单击对话框中的【确定】按钮后就进入了Pro/E系统的零件模块。2.2.2 旋转特征(1)在主菜单中依次选择【插入】/【旋转】命令或者在绘图区右侧单击按钮，然后单击“位置”上滑面板的“定义”按钮，设置TOP为草绘面，RIGHT面为参照面，方向为“右”，单击“草绘”按钮接受缺省参照。(2)创建如图2. 1所示的2D截面图形，绘制完成后单击按钮，进入旋转实体的建模环境。图 2.1(3)在旋转特征面板中输入选择角度“360”，如图2.3所示，完成实体旋转特征建模特征。 图 2.32.2.3 创建键槽结构(1) 单击拉伸按钮，打开拉伸工具控制板（2）在控制板上指定要创建的模型特征为实体，单击去除材料按钮（3）打开放置上滑面板，单击定义按钮，打开草绘对话框。（4）单击按钮，打开基准平面对话框。选择TOP基准平面作为偏移参考，在平移框中输入5.5，如图2.4 所示，单击确定按钮图 2.4（5）系统自动以DTM1基准平面为绘图平面，单击草绘平面，单击草绘按钮进入草绘模式。（6）绘制如图2.5所示的草图，单击按钮（7）在拉伸工具控制板中单击深度方向按钮，选择穿透（8）单击控制板中的按钮，创建键槽结构如图2.6所示 图 2.5 图 2.62.2.4 创建倒角特征（1）单击倒角工具按钮（2) 在倒角控制板中选择边倒角编著形式45D，在D尺寸文本框中输入2（3）按住ctrl键选择如图2.7所示的两处轮廓边 图2.72.2.5 创建螺旋扫描特征（1）选择插入螺纹扫描-切口命令，打开切剪：螺纹扫描对话框和菜单管理器（2）在菜单管理器的属性菜单中，选择常数穿过轴右手定则完成 命令（3）选择TOP基准平面，接着在菜单管理器出现的菜单中选择正向缺省 命令，进入草绘模式（4）绘制如图2.8 所示的图形，单击按钮（5）输入节距值为1.5，单击按钮（6）绘制螺旋扫描剖面，如图2.9所示，单击按钮（7）在菜单管理器出现的菜单中选择正向命令（8）在切剪：螺旋扫描对话框中，单击确定按钮，创建外螺纹结构如图2.10所示图2.8 图2.9 图2.102.2.6 建立齿轮参数（1）选择“工具”-参数命令，此时系统弹出参数对话框（2）单击5次添加按钮，从而增加5个参数。（3）分别修改新参数名称及其相应的数值、说明，如图2.11所示（4）在参数对话框中单击确定按钮，完成用户定义参数的建立。 图2.112.2.7草绘定义分度圆、基圆、齿根圆和齿顶圆的圆（1）单击草绘按钮，弹出草绘对话框（2）选择RIGHT基准平面为草绘平面，以TOP基准平面作为“左”方向参考，单击草绘按钮，进入草绘模式。（3）分别绘制4个圆，如图2.12所示图2.12（4）选择工具关系命令，打开关系窗口，此时草绘截面的各尺寸以变量符号显示，在窗口中输入如下关系式：Sd0=m*(z+2*ha) /*齿顶圆直径Sd1=m*z /*分度圆直径Sd2=m*z*cos(PA) /*基圆直径Sd3=m*(z-2*ha-2*c) /*齿根圆直径DB=sd2如图2.13所示，在关系窗口中单击确定按钮（5）单击按钮. 图2.132.2.8 创建渐开线（1）单击按钮，弹出曲线选项菜单（2）在曲线选项菜单中，选择从方程完成 命令，弹出“曲线：从方程”对话框和“得到坐标系”菜单。（3）在模型树中选择PRT-CSYS-DEF基准坐标系，此时，出现“设置坐标类型”菜单。（4）在“设置坐标类型”菜单中，选择“迪尔卡”命令（5）弹出记事本编辑器，输入下列函数方程：r=DB/2 /*r为基圆半径theta=t*45 /*设置渐开线展开为从0到45度x=0 y=r*sin(theta)-r*(theta*pi/180)*cos(theta)z=r*cos(theta)+r*(theta*pi/180)*sin(theta)完成后的记事本窗口如图2.14所示（6）在记事本编辑器中，选择“文件”“保存”命令，接着选择“文件”“退出”命令。（7）在曲线：从方程对话框中，单击确定按钮，创建的渐开线 图2.142.2.9 创建基准点（1）单击按钮，打开“基准点”对话框。（2）选择渐开线，按住ctrl键选择分度圆曲线，如图2.15所示，在他们的交点出长生一个基准点PNTO（3）在“基准点”对话框中，单击“确定”按钮。 图2.152.2.10 创建通过基准点PNTO与圆柱轴线的参考平面（1）单击按钮，打开“基准平面”话框（2）选择圆柱轴线A-2,按住Ctrl键的同时选择基准点PNTO，如图2.16所示（3）单击“基准平面”对话框中的“确定”按钮，完成基准平面DTM2的创建 图2.162.2.11 创建基准平面M-DTM（1）单击按钮，打开“基准平面”对话框.（2）选择DTM2基准平面，按住Ctrl键的同时选择轴线A-2,接着在“基准平面”对话框的旋转框中输入“360/（4*z），按住Enter,系统自动计算该关系式2.2.12 镜像渐开线（1）选择渐开线，单击（镜像工具）按钮，打开镜像工具操作板。（2）选择M-DTM基准平面作为镜像平面（3）单击镜像工具操控板完成按钮2.2.13 切除出第一个齿槽（1）单击按钮，打开拉伸工具操控板。（2）在拉伸工具操控板中的指定要创建的模型特征为，并单击按钮（3）打开“放置”上滑面板，单击“定义“按钮，打开“草绘”对话框（4）选择RIGHT基准平面作为草绘平面，以TOP基准平面作为“左”方向参考，单击“草绘”按钮，进入草绘模式。（5）绘制如图2.17所示的剖面，单击按钮图2.17（6）在拉伸工具操控板中，单击“选项”按钮，弹出上滑面板，讲第一侧和第二侧的深度选项均设置为选项。（7）在拉伸工具操控板中，单击按钮，创建第一个齿槽。2.2.14 阵列（1）单击按钮，打开阵列工具操控板。（2）在阵列工具操控板的第一个列表框中选择“轴”选项，然后在模型中选择中心轴线A-2(3) 在阵列工具操控板中，单击按钮，讲该角度范围设置为360度，输入第一方向的阵列成员为18.（4）单击操控板中的按钮，阵列结果如图2.14.1所示2.2.16 保存文件至此，完成了该齿轮轴的创建 图2.182.3 凸轮的造型设计2.3.1 新建零件（1）启动Pro-E程序后，选择文件/新建命令，在弹出的新建对话框中选取零件选项，在子零件选项组中选取实体选项。（2）取消使用默认模板选项的选中状态，表示不采用系统的默认模板，最后在名称文本框中输入tulun（3）单击确定后，系统弹出“新建文件选项”对话框，在模板选项组中选择mmns-part-solid选项，如3.1所示，最后单击确定按钮后进入Pro-E系统的零件模块 图3.12.3.2创建轮廓曲线（1）选中工具-程序命令，则系统弹出“菜单管理器”瀑布式菜单，在其中的菜单中选择编辑设计选项。（2）此时系统中会自动打开记事本用用程序，在记事本中应用程序中添加程序如图3.2所示，当程序输入完成后，选择记事本程序主菜单中的文件/保存命令讲程序存盘，然后选择文件/退出记事本应用程序图3.2（3）当记事本中输入的程序正确无误后，系统便会在绘图区下方飞信息栏中提供，此处单击是按钮，便将所做的更改保存到了模型中，此时系统弹出如图如图3.3所示的菜单，单击当前值选项，表示将采用模型中出现的参数值。（4）选择输入/模型基准/曲线命令或单击绘图区右侧工具栏的，弹出如图3.4所示的“曲线选项”菜单。（5）选取“从方程”选项后，再单击“完成”选项，系统提示-选取坐标系，在绘图区中选择系统坐标系后，系统继续提示选择坐标系类型，并弹出“设置坐标类型”菜单，选择“笛卡尔”选型，如图3.5所示 图3.3 图3.4 图3.5（6）在弹出的记事本应用程序，如图3.6所示输入描述第一段理论轮廓曲线数字表达式，然后选择记事本程序主菜单中的文件/保存命令将程序存盘，再选择文件/退出命令退出记事本应用程序图3.6（7）此时系统在信息区提示所有元素已定义。请从对话框中选取元素或动作，直接在“曲线：从方程”对话框中单击确定“按钮”（8）则系统成功创建了凸轮 的第一段理论轮廓曲线，如图3.7所示。 图 3.7（9）同样，按照表达式，重复步骤，继续创建凸轮剩余的第2、3、4、5、6段理论轮廓曲线，最后完成如图3.8所示 图3.8 2.3.3 创建拉伸实体（1）选择插入/拉伸命令，单击绘图按钮，系统将弹出草绘对话框（2）接受草绘对话框中的默认设置，直接单击草绘按钮，进入草绘模式（3）选择：草绘/边/使用命令，此时系统信息区提示“选取要使用的边，依次选择凸轮的6段轮廓曲线，此时这6段轮廓曲线会变成黄色，表示已经处于激活状态，最后退出草绘模式（4）创建出如图3.9所示的拉伸实体图3.92.3.4 绘制凸轮的中央圆孔（1）单击按钮，并打击绘图区下方的按钮（2）单击绘图区的按钮，系统会弹出：草绘“对话框”，在绘图区中选择标准基准平面FRONT作为草灰平面后，接受“草绘”对话框中的默认设置，直接单击关闭按钮，即可进入草绘模式。（3）绘制如图3.4.1所示图形作为草绘的剖面图形 图3.10（4）完成后单击绘图区右侧工具栏中的按钮，接下来再单击绘图区下方的按钮，重新激活创建拉伸特征的操控板.（5）单击绘图区下方操控板中的按钮，在弹出的上滑面板中单击按钮，然后直接接受绘图区下方的操控板中系统默认的拉伸深度值，单击绘图区右下方工具栏中的按钮，系统便以切剪材料飞方式成功创建了如图3.11所示的凸轮圆孔特征 图3.112.3.5 保存文件在主菜单中依次选择文件/保存命令或者单击工具栏中的按钮，系统会弹出保存对象对话框，直接单击“确定”按钮，将文件保存3 机械装配3.1 轴系零部件1装配3.1.1新建组建文件并设置模型树显示项目(zhouxi1.ASM)3.1.2将轴零件（zhou.PRT）装配进组建中3.1.3 装配平键（1）单击按钮，选择源文件JIAN.PRT,单击对话框中的“打开”按钮。（2）出现元件放置操控板，从“约束”列表框中选择“匹配”选项，选择如图1.1.1所示的匹配参考面，将偏移类型设置为重合 图1.1 图1.2 （3）打开“放置”上滑面板，新建约束，将该约束类型设置为“对齐”，偏移类型为. （重合），分别选择组件中的基准平面和平键的FRONT基准平面。（4）新建约束，将约束类型设置为“相切”，分别选择相配合的曲线1和曲面2.（5）单击完成按钮，完成该平键的装配工作，结果如图1.3所示 图1.33.1.4装配大齿轮（1）单击按钮，选择源文件chilun.PRT,单击对话框中的“打开”按钮。（2）出现元件放置操控板，从“约束”列表框选择“对齐”选项，偏移类型为（重合）分别选择大齿轮的轴线和组件中的A-2轴线（3）打开“放置”上滑面板，新建约束，将该约束类型设置为“匹配”，偏移类型为重合，分别选择如图1.4所示的匹配面1和匹配面2 图1.4（4新建约束，将该约束类型设置为“匹配”偏移类型为重合，分别在组件中和大齿轮中选择相匹配的参考面，结果如图1.4.2所示 图1.5 3.2 轴系零件2装配 3.2.1 新建组件文件(zhouxi2。ASM) 3.2.2 装配平键（同轴系零件1的装配），装配好平键的效果如图2.1所示 图2.12.3 装配凸轮（1）单击按钮，选择源文件tulun.PRT，单击对话框中的“打开”按钮（2）分别指定如2.2所示的3组约束参考，其中对齐及匹配的偏移类型均为重合 图2.2 （3）单击按钮，完成轴系零部件2的装配操作，结果如图2.3.2所示 图2.3（4）保存文件3.3 总装配 3.3.1 新建组件文件（zongzhungpei.ASM） 3.3.2 创建骨架模型（1）单击按钮，打开“元件创建”对话框，在“类型”选项组中选择“骨架模型”单选按钮，在“子类型”选项组中选择“标准”单选按钮，接受默认的骨架名称，单击确定按钮（2）弹出“创建选项”对话框，在“创建方法”选项组中选择“创建特征”选项，安徽单击“确定”按钮此时，创建的骨架模型处于被激活的状态（3）单击按钮，打开“基准轴”对话框，选择ASM-TOP基准平面，接着按Ctrl键选择ASM-RIGHT基准平面，单击确定按钮，在骨架模型中创建了基准轴A-1.（4）单击按钮，打开“基准轴”对话框，在ASM-FORNT基准平面的显示边框上单击，接着激活”基准轴对话框的偏移参考收集器，结合Ctrl键选择ASM-TOP基准平面和ASM-RIGHT基准平面，并在“偏移参考”收集器中修改其相应的偏移距离，如图3.1 1所示，单击确定按钮，在骨架模型中创建了基准轴A-2.（5）单击按钮，打开旋转工具控制板，在旋转工具控制板，在旋转工具控制板中单击按钮，打开“基准平面”对话框，选择ASM-FRONT基准平面为偏移参考，并将基准平面的控制手柄往与箭头相反的方向拖动，设置其偏移距离为88，如图3.2所示，单击“确定”按钮。系统自动以刚建立的内部基准平面DDTM1作为草绘平面，选择ASM-TOP基准平面为“顶”方向参照，单击“草绘”按钮，进入草绘模式。选择ASM-TOP、ASM-RIGHT基准，绘制如图3.3所示的剖面，单击按钮。在旋转工具操控板中输入旋转角度为180度，单击按钮，然后单击完成按钮，在骨架模型中创建的旋转曲面如图3.4所示 图3.1 图3.2 图3.2 图3.43.3.3装配轴系零部件1（1）单击按钮，选择源文件ZHOUXI1.ASM，单击对话框中的“打开”按钮（2）系统打开元件放置操控板，在“预定义集“列表框中选择”销钉选项（3）定义“轴对齐”约束：在轴系零部件1中选择GEAR-AXIS轴线，在骨架模型中选择A-1轴线。（4）定义“平移”约束：在轴系零部件1中选择ASM-RIGHT基准平面，在组件ZONGZHUANGPEI.ASM中选择ASM-FRONT基准平面（5）打开“放置”上滑面板，选择“轴对齐”选项，然后单击右侧出现的“反向”按钮（6）在“放置”上滑面板的销钉列表中，选择“旋转轴”选项，从打开的下拉列表中选择FRONT。（7）选择齿轮的基准平面，选择组件的ASM-TOP基准平面，接着选择“启动再生值”复选框，在“当前位置”列表框中输入0，并按Enter键（8）单击按钮，装配结果如图3.5所示 图3.53.3.4 装配轴系零部件2（1）单击按钮，选择源文件zhouxi2.ASM,，单击对话框中的打开按钮（2）系统打开元件放置操控板，在“预定义集”列表框中选择“销钉”选项。（3）定义“轴对称”约束：分别选择齿轮轴的A-2轴线和骨架模型中的A-2轴线。（4）定义“平移”约束：选择轴系零部件2的RIGHT基准平面，选择主键zongzhuangpei.ASM中的FORNT基准平面。（5）在“放置”上滑面板的销钉列表中，选择“旋转轴”选项。选择齿轮轴的M-DTM基准平面，选择组件的ASM-TOP基准平面，接着选中“启用再生值”复选框，在当前位置中输入0，并按Enter键，然后单击按钮（6）单击完成按钮，装配结果如图3.6所示 图3.63.3.5 装配滑动连杆（1）单击按钮，选择源文件liangan.PRT,单击对话框中的“打开”按钮。（2）系统打开元件放置操控板，在“预定义集”列表框中选择“滑动杆”选项。（3）定义“轴对齐”约束：选择滑动连