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基于 INVENTOR 减速器 三维 造型 设计

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附录 摘要 本次论文设计的题目是“基于INVENTOR的减速器三维造型设计”。 进行结构设计，并完成带式输送机传动装置中减速器装配图、零件图设计及主要零件的工艺、工装设计。 本次的设计具体内容主要包括：带式输送机传动总体设计；主要传动机构设计；主要零、部件设计；完成主要零件的工艺设计；设计一套主要件的工艺装备；还要利用Inventor软件画出减速器的三维造型，输出工程图及运动仿真动画等等，撰写开题报告；撰写毕业设计说明书；翻译外文资料等。 对于即将毕业的学生来说，本次设计的最大成果就是：综合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、金属材料与热处理、公差与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、计算机应用基础以及工艺、夹具等基础理论、工程技术和生产实践知识。掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施，并与生产实习相结合，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，具备了机械传动装置、简单机械的设计和制造的能力，还煅练了学生自觉软件的能力。 - 13 - 目录 摘要 I ABSTRACT II 第一章 诸论 1 1.1、基于INVENTOR设计的意义 1 1.2、减速器的应用 1 1.3、INVENTOR的简介 1 第二章 二级圆柱齿轮的减速器的设计计算 3 2.1、减速器的条件 3 2.2、所选参数如下 3 2.3、方案的草图如下 3 2.4、设计计算 4 2.4.1、传动方案的拟定 4 2.4.2、电动机的选择 4 2.4.3、传动装置的运动和动力参数的选择和计算 5 2.4.4、 传动零件的设计计算 6 2.4.5、 轴的设计计算 11 2.4.6、滚动轴承的选择和计算 14 2.4.7、其他有关数据 14 2.5、本章小结 14 第三章 二级齿轮减速器的INVENTOR有关计算………………………………………………………… 第四章 基于inventor 的齿轮减速器的三维实体设计 15 3.1、高速轴的设计 15 3.2、高速级大齿轮的设计 17 3.3、下箱体的设计 19 3.4、减速器箱盖的设计 24 3.5、其他零件的设计 27 3.6、本章小结 27 第五章 基于inventor 的齿轮减速器的运动仿真 28 4.1、减速器的装配 28 4.2、减速器的运动仿真 29 4.3、本章小结： 29 设计总结 30 致谢 31 参考资料 32 附录 - 1 - 第一章 诸论 1.1、基于INVENTOR设计的意义 本次论文设计进行结构设计，并完成带式输送机传动装置中减速器装配图、零件图设计及主要零件的工艺、工装设计。综合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、金属材料与热处理、公差与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理。掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施，并与生产实习相结合，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，具备了机械传动装置、简单机械的设计和制造的能力。 1.2、减速器的应用 在目前用于传递动力与运动的机构中,减速机的应用范围相当广泛,几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹,从交通工具的船舶,汽车,机车,建筑用的重型机具,机械工业所用的加工机具及自动化生产设备,到日常生活中常见的家电,钟表等等。减速机是一种动力传达的机构,在应用上于需要较高扭矩以及不需要太高转速的地方都用的到它.例如：输送带，搅拌机，卷扬机，拍板机，自动化专用机…，而且随着工业的发展和工厂的自动化,其利用减速机的需求量日益成长.通常减速的方法有很多,但最常用的方法是以齿轮来减速，可以缩小占用空间及降低成本,所以也有人称减速机为齿轮箱(GearBox)。通常齿轮箱是一些齿轮的组合,因齿轮箱本身并无动力,所以需要驱动组件来传动它,其中驱动组件可以是马达,引擎或蒸汽机等.而使用减速机最大的目的有下列几种：1、动力传递；2.获得某一速度；3.获得较大扭矩，但除了齿轮减速机外，由加茂精工所开发的球体减速机，提供了另一项价值,就是高精度的传动，且传动效率高，为划时代的新传动构造。 1.3、INVENTOR的简介 1.3.1 inventor的简介 Autodesk Inventor是世界领先的设计软件和数字内容公司欧特克推出的中端三维参数化袱造型软件。Inventor在用户界面设置。三维运算速度和显示着色功能、自适应设计技术、强大的工程图功能、与dwg的兼容性方面有着出色的表现，因此受到了广大设计工作者的青睐。Autodesk Inventor软件曾获得多项殊荣，如曾荣获美国Cadalyst杂志All-Star奖、CADENCE杂志Show Stopper奖，并在2002年3月CADENCE芝加哥国际设计与工程展中，被用户投票选为CAD领域、PC环境下的十佳CAD产品；根据全球IT顾问咨询及服务权威Gartner在2001全球机械市场占有率报告中指出，Autodesk拥有全球高达38.7%机械设计软件的市场占有率。 1.3.2参数设计 1.3.3 虚拟样机 1.3.4 研究的理论基础及方法 第二章 二级圆柱齿轮的减速器的设计计算 2.1、减速器的条件 设计热处理车间清洗零件用的传送设备上的两级二级圆柱齿轮减速器。单向运转，工作平稳，两班值工作，每班工作8小时，每年工作250日。传送带容许误差为5%，减速器小批量生产，使用年限为六年。 2.2、所选参数如下 传送带所需扭矩1500N.m 传送带运行速度0.85m/s 传送带鼓轮直径350mm 2.3、方案的草图如下 图2-1 传动方案草图 1，带传动的效率; 2，轴承的效率; 3，齿轮传动效率; 4，联轴器的传动效率; 5，鼓轮上的传动效率。 2.4、设计计算 2.4.1、传动方案的拟定 根据要求电机与减速器间选用V带传动，减速器与工作机间选用联轴器传动，减速器为二级圆柱直齿齿轮减速器。方案草图如上。 2.4.2、电动机的选择 1、电机类型和结构型式。 根据电源及工作机工作条件，工作平稳，单向运转，两班制工作，选用Y型鼠笼式交流电机，卧式封闭结构。 2、电机容量 n= =6010000.85/（3.14350） =46.41r/min 卷筒所需功率 P===215000.851000/（1000350）=7.29kw 传动装置的总效率η=ηηηηη 取V带的效率η=0.96 轴承的效率η=0.98 直齿圆柱齿轮的传动效率η=0.99 联轴器的效率η=0.99 鼓轮上的传动效率η=0.96，传动效率查阅[5]。 总效率η=0.960.980.990.990.96=0.81 电动机的输出功率 P=P/η=7.29/0.81=9.0 Kw 3、电动机额定功率 P 由已有的标准的电机可知，选择的电机的额定功率 P=11 Kw [5] 4、电动机的转速 为了便于选择电动机转速，先推算电动机的可选范围。V带的传动常用传动比i范围是2～4，两级圆柱齿轮减速器传动比i’范围是8～40，则电动机的转速可选范围是：742.56～7425.6r/min。可见同步转速为1000r/min ，1500r/min，3000r/min的电动机都满足转速要求[5]。 初选同步转速为1000r/min ，1500r/min，3000r/min的电动机进行比较。 列表如下： 类型 额定功率（Kw） 电动机同步转速（r/min） 满载转速（r/min） 电动机质量(Kg) 总传动比 V带传 动比 两级齿 轮总传 动比 价 格 比 Y160M1-2 11 3000 2930 117 63.1 2 31.6 5.09 Y160M-4 11 1500 1460 123 31.5 2.5 12.6 5 Y160L-6 11 1000 970 147 20.9 2 10.5 5.96 表2-1 三种不同的电动机方案 备注：本表中以4极（同步转速为1500 r/min）、功率为0.55 Kw 的电动机价为1.00计算。 通过比较，选用Y160M——4的电机，同步转速为1500r/min，满载转速为1460r/min，额定功率为11KW，额定转矩为2.2,质量为123kg 。 输出轴的直径D=42mm 2.4.3、传动装置的运动和动力参数的选择和计算 1、计算传动装置总传动比和分配各级传动比 1)传动装置总传动比 由电动机的满载转速n和工作机主动轴转速n可确定传动装置应有的总传动比为i==1460/46.41=31.46 2）分配各级传动比 取V带传动的传动比为i=2.5； 为满足相近的浸油条件，高速齿轮传动比为i=1.1～1.4i； 所以由i= i ii取i=4.2 i=3.0 2、计算传动装置的运动和动力参数 1)各轴转速 n=n=1460 r/min ; n= n/ i=1460/2.5=584 r/min ; nⅡ = n/ i=584/4.2=139.05 r/min ; nⅢ = nⅡ/ i =139.05/3=46.35 r/min ; 2)各轴输入功率 P= P =11 Kw ; P = Pη=110.96=10.45 Kw ; PⅡ = Pηη=10.450.980.99=9.93 Kw ; PⅢ = PⅡηη=9.930.980.99=9.44 Kw ; 3)各轴输入转矩 T= 9550 P/ n=955011/1460=71.95 N•m ; T= 9550 P/ n =955010.45/584=170.89 N•m ; T=9550 PⅡ/ nⅡ =95509.93/139.05=682.00 N•m ; T =9550 PⅢ/ nⅢ =95509.44/46.35=1945.03 N•m ; 2.4.4、 传动零件的设计计算 1）V带的设计[5] 1、确定计算功率P 由表8—7查得工作情况系数K=1.2 故P= KP=1.211＝13.2kw 2、选择V带的带型 根据P及n由图8—11选用B型带 3、确定带轮的基准直径d并验算带速 1）由表8—6和表8—8，取带轮的基准直径d=140mm 2）验算带速V V==3.141401460／601000＝10.70m/s 由于5m/s300mm,且根据后面轴的设计，d-d>100mm,所以选孔板式带轮。 2）齿轮的设计 (一)、一级齿轮的设计 1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1）根据要求的传动方案，选用标准直齿圆柱齿轮 2）传送设备的速度不高，故选用7级精度（GB 10095—88） 3）材料选择。小齿轮选用40Cr钢（调质）硬度为280HBS，大齿轮选用45钢（调质）硬度为240HBS 4）试选小齿轮齿数Z＝25，大齿轮齿数Z＝ i，Z=105； 2、按齿面接触强度设计 因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 按式（10—9a）试算[1]，即 d≥2.32 （1）确定公式内的各计算数值[1] 1）试选K＝1.3 2）小齿轮传递的转矩T=170.89 N•m 3)由表10－7选取尺宽系数φ＝1 4)由表10－6查得材料的弹性影响系数Z＝189.8Mpa 5）由图10－21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限＝600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限＝550MPa； 6）由式10－13计算应力循环次数 N1＝60njLh＝605841（282506）＝8.4110 N2＝N1/4.2＝2.0010 7）由图10－19查得接触疲劳寿命系数K＝0.925；K＝0.965 8）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1％，安全系数S＝1，由式（10－12）得 ＝0.925600MPa＝555MPa ＝0.965550MPa＝531MPa 计算 （2）试算小齿轮分度圆直径 d d≥2.32 =2.32 =75.99mm （3）计算圆周速度 v===2.322m/s （4）计算齿宽b及模数m b=φd=175.99=75.99mm m===3.04mm h=2.25 m=2.253.04mm=6.84mm b/h=75.99/6.84=11.11 （5）计算载荷系数K 已知载荷平稳，由表10-2取K=1，根据v=2.322m/s,7级精度，由图10—8查得动载系数K=1.06；由表10—4插值法查得K=1.421 由图10—13查得K =1.33 由表10—3查得K =K =1 故载荷系数K= K K K K=11.0611.421=1.506 (6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10—10a）得 d= d=75.99=79.81mm 计算模数m m = d/ Z=3.19 3、按齿根弯曲强度设计[1] 由式(10—5) m≥ (1)确定计算参数 1)计算载荷系数 K=KKKK =11.0611.33=1.410 2）由图10—20c得 =500Mpa =380Mpa 3）由图10—18取弯曲疲劳寿命系数 K=0.87 K=0.90 4)查取齿型系数 由表10－5查得Y=2.62；Y=2.18 5)查取应力校正系数 由表10－5查得Y=1.59；Y=1.79 6)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4 = K/S=310.71MPa = K/S=244.29MPa 7)计算大、小齿轮的并加以比较 =2.621.59／310.74=0.01341 =2.181.79／244.29=0.01597 大齿轮的数值大。 (2)设计计算 m≥=2.309mm 对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，取 m=4mm已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d=79.81mm于是 Z= d/m=79.81/4=19.95 取 Z=20 则 Z=μZ=4.220＝84 4、几何尺寸计算 1）、计算中心距 a=( Z+ Z)m/2=208mm 2）、计算大、小齿轮的分度圆直径 d=m Z=420=80mm d=m Z=484=336mm 3）、计算齿轮宽度 b=φ d =180=80mm 圆整后取B=85mm，B=80mm （二）二级齿轮设计（略） 1、中心距： a=( Z+ Z)m/2=250mm 2、计算大、小齿轮的分度圆直径 d=m Z=525=125mm d=m Z=575=375mm 3、计算齿轮宽度 b=φ d =0.7125=87.5mm 圆整后取B=90mm，B=85mm 2.4.5、 轴的设计计算 Ⅰ轴： 1、找出输入轴上的功率P、转速n和转矩T P=10.45Kw n=584r/min T=170.89N.m 选取轴的材料万为45钢，调质处理。根据表15—3，取A的值为112由此确定最小轴的直径[1]。 d≥＝=29.3mm 2、求作用在齿轮上的受力 Ft==4272N Fr=Ft=1555N（=20） 3、轴的结构设计 1） 拟定轴上零件的装配方案 从左到右 （1）第一段轴用于安装带轮（经过受力分析满足要求），外形尺寸为:dl=3868mm，即直径为38mm，长度为68mm。 （2）第二段轴肩用于对带轮进行轴向固定，取直径为45mm，长度为62mm。 （3）第三段用于安装深沟球轴承6310，取直径为50mm,长度为28mm,比轴承内圈要短3mm，避免应力集中。 （4）第四段为轴肩，为深沟球轴承进行轴向定位，直径为63mm，长度为114mm. （5）第五段为小齿轮，齿轮采用齿轮轴的形式，直径为80mm，长度为85mm。 （6）第六段为一轴肩，对轴承6310进行轴向定位，直径为63 mm，长度为16 mm。 （7）第七段安装轴承6310，直径为50mm，长度为30mm。 4．载荷分析[1] 将带轮的压轴力F看作水平。 （1）弯矩 在水平面内 F=1.5(F)=3353N Ft=4272N 求得支反力F=6055N F=1570N 水平面内最大的弯矩在B断面内，M=330271Nmm M=120890 Nmm 在铅垂面内 Fr= 1555N 求得支反力F=491N F=1064N 铅垂面内最大的弯矩在C断面内，M=81997 Nmm M=0 经两弯矩合成，最大的弯矩在B断面内，其值为330271 Nmm （2）转矩 在从断面1至断面6，将转矩看作相等，忽略摩擦转矩 则在断面1至断面6内有恒转矩T=170.89 Nm 5.校核轴的强度[1] 轴Ⅰ的危险截面在B截面，求其当量弯矩M M= 由于转矩T产生的切应力为脉动循环变应力，取=0.6 则，M=/1000=345.82 Nm ===20.79MPa<=60 MPa 故可以认为轴Ⅰ安全。 Ⅱ轴 计算（略） 载荷 水平面H 垂直面V 支反力 F=-8750N F=-6347N F=3940N F=1555N 弯矩M M =485546N.mm M=11047N.mm 总弯矩 M=829.557N.mm 扭矩 T=682.001000N.mm 表2-2 中间轴的计算 轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案（从左到右）： （1）、第一段轴用于安装轴承6310,取直径为50mm，长度为41mm。用一套筒对轴承和小齿轮进行轴向定位，套筒的外径为67 mm 。 （2）、第二段轴用于安装小齿轮，取直径为56mm，长度为90mm。长度比小齿轮的轮毂要短4mm ，目的是避免过盈配合带来的应力集中。 （3）、第三段为轴肩，直径为75mm，长度为17 mm 。作用是对两个齿轮进行分隔并轴向定位。 （4）、第四段轴用于安装大齿轮，直径为63 mm，长度为80 mm。 （5）、第五段轴用于安装轴承6310，取直径为50mm，长度为41mm。 Ⅲ轴 计算（略） 载荷 水平面H 垂直面V 支反力 F=7369N F=3456N F=-2682N F=-1258N 弯矩M M =611654N.mm M=222606N.mm 总弯矩 M==650902N.mm 扭矩 T=1945.031000N.mm 表2-3 低速轴的计算 拟定轴的装配方案： 从左到右 （1）第一段轴用于安装联轴器和深沟球轴承，取直径为70mm，长度为125mm。 （2）第二段轴用于对轴承轴向定位，取直径为80mm，长度为98mm。 （3）、第三段轴肩用于定位齿轮，直径为85mm，长度为15mm。 （4）、第四段用于安装大齿轮，直径为80mm，长度为85mm。 （5）、第五段用于安装深沟球轴承6314，直径为70mm，长度为52mm。深沟球轴承与齿轮之间用一个套筒进行轴向定位。 2.4.6、滚动轴承的选择和计算 由于使用的是直齿齿轮，无轴向力，因此为了简便，选用深沟球轴承。具体直径根据所配合的轴的直径选择恰当的直径系列[5]。 型号 配合的轴 F(N) P(N) C(N) C(N) 6310 轴1 6075 6075 26803 55200 6310 轴1 1897 1897 8369 55200 6310 轴2 9032 9032 25897 47500 6310 轴2 6349 6347 18504 47500 6314 轴3 7842 7842 16161 80200 6314 轴3 3678 3678 7580 80200 表2-4 各轴的键的类型 从上表可以确定轴承在预期寿命里是安全的。 2.4.7、其他有关数据 见装配图的明细表和手册中的有关数据。 2.5、本章小结 由于本章的计算较繁琐,加上我比较粗心，于是在设计时也让我吃了不少的苦头，但是在计算过程中，只要肯下苦功，再繁琐的也会得出结果。因此，我在这计算部分花了相当多的时间。 第三章 基于inventor 的齿轮减速器的三维造型设计 3.1、高速轴的设计 操作步骤[6]： 1） 新建文件： 运行INVENTO，选择【文件】菜单下的【新建】，在打开的【打开】对话框的【默认】选项下，选择【Standard.ipt】选项，新建一个零件文件，命名为“高速轴.ipt”。新建文件后，在默认情况下，进入系统自动建立的草图中。如果要自己新建草图，可以先退出草图环境，然后选择原来坐标系中的一个平面，或者其他现有平面以新建草图。 2） 建立旋转草图： 首先应该建立旋转的草图截面轮廓。选择【二维草图面板】上的直线工具，绘制如图所示的截面轮廓，并使用【通用尺寸】工具对其进行尺寸瓢，见下图3.1 图3.1 高速轴的旋转草图 3）高速轴的主体： 退出草图环境，进入零件特征环境。选择【零件特征】面板上的旋转工具，打开【旋转】对话框，选择如上图所示的图形作为截面轮廓，选择中心线作为旋转轴，单击【确定】按钮完成高速轴主体的创建。 4）添加圆角和倒角特征： 1、选择【零件特征】面板上的【圆角】工具，打开【圆角】对话框，选择高速轴的几处台阶外的突变处，圆角半径设定为1mm,,然后单击【确定】按钮完成圆角的创建。 2、选择【零件特征】面板上的【倒角】工具，打开【倒角】对话框，选择高速轴两端的圆形连线为倒角边，倒角方式为【距离】，设置倒角距离为2mm,单击【确定】按钮完成倒角特征。 5）建立键槽拉伸草图： 1、选择【零件特征】面板上的【工作平面】工具，创建用来建立蓝图的辅助平面。 2、在新的工作平面上，单击右键，在打开菜单中选择【新建草图】选项，则在工作平面上新建蓝图，进入草图环境中，在【二维草图面板】上选择【直线】和【三点圆弧】工具，绘制键槽形状。（可在工具栏上将模型的显示方式设置为【线框显示】。 3、在键槽形状图形中添加几何约束。利用【二维草图面板】上的相关几何约束工具为其添加的约束有：两条直线边等长且平行，两条圆弧均与两条直线边连接且在连接处相切（这样同时保证了两条圆弧边的等长）。在工作区域内单击右键，在打开菜单中选择【显示所有约束】选项，则图形的所有约束都是显示出来。 4、添加尺寸约束，通过【二维草图面板】上的【投影几何图元】工具将已有零件的某些边线投影到当前草图中来。选择该工具后，鼠标左键点击零件的边线，则该边线就会投影到当前草图中来。 6）拉伸切削键槽： 退出草图环境，返回到零件特征环境中。选择【零件特征】面板上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择步骤5创建的图形为拉伸截面，布尔方式选择【切削】选项，拉伸深度为5.0mm,然后单击【确定】完成创建。 7）建立草图绘制轮齿轮廓[7]： 1、首先选择【零件特征】面板上的【参数】工具，创建参数，其中M是齿轮的模数，设置为4,Z为齿轮齿数，设置为20,，a为压力角，，设置为20。 2、然后在齿轮零件的侧面上新建草图，绘制如下图所示的轮齿轮廓，并进行标注 图3.2 轮齿轮廓草图 8）拉伸一个齿 退出草图环境，回到零件特征环境下，选择【零件特征】面板上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择绘制的轮齿轮廓为截面轮廓，设置终止方式为距离，设置拉伸的深度为80mm,单击【确定】按钮完成拉伸，此时创建了一个轮齿。 9）环形阵形创建多个轮齿 通过环形阵列，可以创建多个完全一样的轮齿。选择【零件特征】面板上的【环形阵列】工具，打开【环形阵列】对话框，选择创建的单个轮齿作为要阵列的特征，选择齿轮的圆柱面，这样就会交齿轮的中心轴作为旋转轴，将【引用数目】设置为Z，【引用角度】设置为360,，单击【确定】按钮完成阵列。 3.2、高速级大齿轮的设计 操作步骤[6]： 1、新建文件： 运行INVENTOR,选择【文件】菜单下的【新建】选项，在弹出的【打开】对话框中的【默认】选项卡下，选择【Standard.ipt】新建一个文件，命名为“高速级大齿轮.ipt”. 2、建议旋转草图： 齿轮的主体部分是一个典型是回转体，因此可以用旋转的方法，实现造型。在草图环境下，选择【二维草图面板】上的【直线】工具，绘制如下图所示的图形，并选择【通用尺寸】工具为图形添加尺寸约束。 图3.3 大齿轮的回转体草图 3、旋转出齿轮主体 完成草图后退出草图环境，返回到零件特征环境下。选择【零件特征】面板上的【旋转】工具，选择旋转面作为旋转的截面轮廓，选择草图图形上方的80的水平直线作为旋转轴，【旋转】对话框会弹出，【终止方式】设置为全部。单击【确定】按钮完成旋转，创建的齿轮主体。 4、建立拉伸草图 为了减轻零件重量，往往为零件添加重孔。减重孔可通过打孔方式获得，也可通过拉伸切削方式。在创建的齿轮主体的内侧面上新建草图，选择【圆心、半径】工具绘制一个圆形，再利用【通用尺寸】工具，标注其直径，并添加约束。 5、拉伸创建一个减重孔 1）退出草图环境，回到零件特征环境中，选择【零件特征】面板上的【拉伸】工具，弹出【拉伸】对话框。 2）选择步骤4中绘制的圆形为拉伸截面轮廓，将布尔方式设定为【切削】，终止方式为【贯通】。 3）单击【确定】按钮完成拉伸，此时零件上出现一个减重孔。 6、环形阵列创建多个减重孔 1）选择【零件特征】面板上的【环形阵列】工具，打开【环形阵列】对话框。 2）选择步骤5中创建的减重孔为要进行阵列的特征，选择齿轮主体，的外侧圆柱面，就会将齿轮主体的中心线作为环形阵列的旋转轴，设置引用数目为6,引用夹角为360,此时零件上出现特征预览。 3）单击【确定】按钮完成环形阵列。 7、创建倒角与圆角 然后在零件的某些边线处创建倒角与圆角特征。 1） 选择【零件特征】面板上的【圆角】工具，打开【圆角】对话框。 2） 选择所需的连线作为圆角边（注意零件两侧的边都要选择），设置圆角半径为2mm，单击【确定】按钮完成圆角特征的创建。 3） 选择【零件特征】面板上的【倒角】工具，打开【倒角】对话框。 4） 选择所需的倒角边线作为倒角边，注意，为了方便后来拉伸键槽时建立草图，暂时 只选择零件一侧的倒角连线进行倒角，另一侧的边线不设置倒角特征。当拉出键槽以后，再为其添加倒角特征。 5） 在【倒角】对话框中设置倒角方式为【距离】，指定距离为2mm。 6） 单击【确定】按钮完成倒角。 8、建立拉伸键槽草图 零件上的键槽特征可以利用拉伸切削的方法完成。首先在所在的平面上新建草图，进入草图环境后，选择【直线】工具，绘制矩形的草图图形，尺寸参照课程设计书本，并为其添加尺寸约束。 9、拉伸键槽 退出草图环境，返回零件特征环境中。选择【零件特征】面板上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，拉伸截面的选择为步骤8所创建的草图，布尔方式设置为【切削】，终止方式设置为【贯通】。单击【确定】按钮完成键槽的拉伸。 10、建立草图绘制轮齿的轮廓[7] 然后需要为齿轮添加轮齿，可以利用拉伸轮齿轮廓的方法建立。 1）首先选择【零件特征】面板上的【参数】工具，创建儿用户参数，其中M是互联网的模数，设置为4mm，Z为齿轮齿数，设置为84，a为压力角，设置为20. 2）然后在齿轮零件的侧面上新建蓝图，绘制如下图所示的轮齿轮廓，并进行标注。 图3.4 轮齿轮廓草图 11、拉伸一个轮齿 退出草图环境，回到零件特征环境下。选择【零件特征】面板上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择绘制的轮齿轮廓为截面轮廓。设置方式为【距离】，设置拉伸的深度为80mm，然后单击【确定】按钮完成拉伸，此时创建一个轮齿。 12、环形阵列创建多个轮齿 通过环形阵列，可以创建多个完全一样的轮齿。选择【零件特征】面板上的【环形阵列】工具，打开【环形阵列】对话框，选择创建的单个轮齿件作为要阵列的特征，选择齿轮的圆柱面，这样就会将轮齿的中心轴作为旋转轴，将【引用数目】设置为Z，【引用角度】设置为360 3.3、下箱体的设计 操作步骤[6]： 1、新建文件： 运行INVENTOR，选择【文件】菜单下的【新建】选项，在打开的【打开】对话框中的【默认】选项卡下，选择【Standard.ipt】选项，新建一个零件文件，命名为“下箱体.ipt”. 2、创建拉伸的基体草图 首先创建拉伸的草图几何图形，进入草图环境后，选择【二维草图面板】上的【直线】工具，绘制如下图所示的几何图形，并选择【通用尺寸】工具为其进行标注，并对尺寸值进行编辑，见下图3.5。 图3.5 下箱体拉伸草图 3、拉伸出零件基体 退出草图环境，进入零件特征环境下。选择【零件特征】面板上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，由于草图只有上图所示的一个截面轮廓，所以自动被选取为拉伸截面轮廓，将拉伸距离设置为790mm，然后单击【确定】按钮完成拉伸，则可创建出零件基体。 4、抽壳以创建内部空腔 对于零件内部的空腔，可以利用【抽壳】工具来完成。选择【零件特征】面板上的【抽壳】工具，打开【抽壳】对话框，选择零件上表面为开口面，抽壳方式为【内向】，抽壳厚度设定为8mm，然后单击【确定】按钮来完成抽壳。 5、拉伸端部特征 对于零件上端的伸出特征，可以通过两次拉伸来完成。 1）第一次拉伸选择在抽壳形成的壳体的上表面新建草图，选择【二维草图面板】上的【直线】工具，绘制如下图所示的草图并选择【通用尺寸】工具进行尺寸标注。草图完成后，退出草图，进入零件特征环境，选择【零件特征】面板上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择如下图所示的图形为拉伸的截面轮廓，设置终止方式为【距离】，拉伸深度为13mm，单击【确定】按钮完成拉伸。图形见下图3.6 图3.6 端部拉伸草图 2）第二次拉伸选择在第一次拉伸形成特征的下表面新建草图，选择【二维草图面板】上的【直线】工具，绘制几何图形，并进行尺寸标注。草图完成后，结束草图，进入零件环境中，选择【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择刚建立的图形作为拉伸截面轮廓，终止方式为【距离】，设置拉伸深度为12mm，然后单击【确定】按钮完成拉伸。 6、拉伸轴承孔 零件中有六个轴承安装孔，首先创建一侧的三个，然后利用镜像将其复制到另外的一侧，以减少工作量。 1）首先建立半圆柱形的凸台，在零件上端伸出牲的侧面新建草图，选择【二维草图面板】上的【圆心、半径】工具，绘制半圆形并标注半径尺寸为80mm，及其位置尺寸。 2）然后退出草图环境，选择【零件特征】工具面板上的【工作平面】工具，将草图所在的面偏移2后，创建工作平面，以作为后来造型过程中的参考面。 3）选择【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择刚刚的半圆形作为截面轮廓，将终止方式设定为【从表面到表面】，将起始表面设置为新建的工作平面，将终止表面设置为零件的外侧表面。 4）单击【确定】按钮来完成拉伸。 5）然后照同样的方法创建同侧的另外两个半圆凸台。 6）接着在轴承孔的外侧面新建一工作平面，再以其新建草图。在草图上选择【二维草图面板】中的【直线】和【圆心、半径】工具来绘制半圆圆形并标注尺寸为110mm。 7）退出草图环境，选择【零件特征】面板 上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择刚建立的半圆圆形截面作为拉伸截面轮廓，布尔方式设置为【切削】，终止方式设置为【贯通】，方向设置为【反向】。单击【确定】按钮完成拉伸。 8）选择【零件特征】面板上的【镜像】工具，打开【镜像】对话框，选择三个半圆台建立的两个拉伸特征，作为镜像牲，以中心平面作为镜像平面，在【创建方法】选项中选择【完全相同】项，单击【确定】按钮完成牲的镜像。 7、创建加强肋 加强肋也是基于草图的特征，在使用【加强肋】工具创建加强肋之前需要绘制草图图形作为加强肋的外形轮廓。 1）为了建立草图，需要新的工作平面，通过领衔零件侧面方式创建过轴承孔孔心且垂直于零件的上表面的工作平面，然后在工作平面上绘制加强肋的基本图形。 2）结束草图以进入零件特征环境下，选择【零件特征】面板上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对方框。将刚建立的图形作为 拉伸截面轮廓，将拉伸终止方式设置为【双向】。 3）单击【确定】按钮完成拉伸。 当利用【拉伸】方法创建了一侧的加强肋以后，可以将同加强肋通过镜像复制到另一侧去。选择【镜像】工具， 打开【镜像】对话框，选择加强肋作为镜像牲，以中心平面作为镜像平面，在【创建方法】框中选择【完全相同】。选项，则加强肋被复制到零件的另一侧。 8、拉伸吊钩 1）在零件的中心平面上新建草图，选择【二维草图面板】的【直线】和【三点圆弧】工具绘制如下图所示的图形并选择【通用尺寸】工具进行尺寸标注，然后对尺寸值进行修改。 2）退出草图环境后，选择【零件特征】面板上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择如下图所示的图形作为拉伸截面轮廓，方向设定【双向】拉伸，终止方式为【距离】拉伸深度设置为20mm，单击【确定】按钮完成拉伸。 截面图形见下图3.7： 图3.7 吊钩拉伸草图 9创建油标尺的安装孔 1）由于安装孔具有一定的斜度，零件上没有可用表面可以用来建立草图，所以需要新建一个工作平面以建立拉伸草图。 2）首先偏移底面100mm，然后选择此平面和油标尺安装所在的平面以创建工作轴，选择此工作轴和油标尺安装民在的平面，设置旋转角度为45以创建所需的工作平面。 3）在新建的工作平面上新建蓝图，选择【二维草图面板】上的【圆心、半径】工具，绘制直径为40mm，的圆形，并选择【通用尺寸】工具进行尺寸标注及尺寸值的修改。 4）退出草图，进入零件特征环境中，选择【零件特征】面板上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择绘制的圆形为拉伸截面轮廓，终止方式为【到表面式平面】，选择安装孔据的平面为终止平面，单击【确定】按钮完成拉伸。 5）然后创建拉伸部分上的特征。首先在拉伸部分的上表面新建草图，选择【二维草图面板】上的【点、孔中心点】工个绘制一个中心点，约束该点与投影得到的圆形的圆心重合。 6)退出草图环境，选择【零件特征】面板上的【打孔】工具，打开【打孔】对话框，选择在草图中绘制的点作为打孔的孔心，具体的打孔设置为，孔的类型为沉头螺纹孔，终止方式选择为【到】，然后选择安装孔所在的箱壁的作为终止平面。单击【确定】按钮完成打孔。 10、出油孔 箱底的侧面底部有出油孔，以便于排尽箱体中的废旧润滑油，出油孔牲分两次创建完成，第一次创建方形凸台特征，第二次创建凸台的沉头孔特征。 首先，创建凸台特征。 1）选择出油孔所在的平面新建草图，选择【二维草图面板】上的【两点矩形】工具绘制一个矩形，使用【等长】约束工具使得矩形的连长相等而成为正方形，然后使用【通用尺寸】工具对图形进行标注。 2）退出草图后，进入零件特征环境，选择【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择绘制的正方形作为拉伸截面轮廓。 3）单击【确定】按钮完成方形凸台的拉伸。 然后，创建凸台上的沉头孔特征。 1）在方形凸台的上表面新建草图，选择【点、孔中心点】工具绘制一个点，使用【通用尺寸】工具标注尺寸并通过修改尺寸值约束该点与投影得到的方形的中心点重合。 2）退出草图环境后，选择【零件特征】面板上的【打孔】工具，打开【打孔】对话框，选择创建的点作为孔的中心点，打孔的设置为，终止方式为【到】，选择出油孔所在的箱壁的内侧面作为打孔的终止面。 3）点击【确定】按钮，完成出油孔特征的创建。 11、创建安装孔等各种孔特征 首先创建零件上表面的八个用来与减速器上盖相连的螺栓孔。 1）在零件的上表面上新建草图，选择【直线】和【点、孔中心点】工具绘制出所需的几何图形，其中，所绘制的直线的作用是作为创建的点的尺寸标注的参考线，所绘制的点则是用来作为打孔的中心。 2）创建完毕后退出草图，进入零件特征环境，选择【零件特征】面板上的【打孔】工具，打开打孔对话框。 3）选择绘制的四个点作为打孔的孔心，打孔的设置如，设置孔的终止方式为【到】，然后选择零件上端牲的下表面作为打孔的终止平面。单击【确定】按钮完成四个直孔的创建。 4）利用拉伸工具为这四个孔创建沉头牲，选择零件上端牲的下表面新建草图，选择【圆心、半径】工具绘制四个与创建的直孔同心的圆心，并进行标注。 然后退出草图环境，选择【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，拉伸截面的设置如，终止方式为【距离】，方向为【反向】。单击【确定】按钮完成拉伸，则一侧的四个螺栓孔创建完毕。 5）通过镜像将这三个螺栓孔复制到零件的另外一侧即可。 12、添加倒角与圆角 选择【零件特征】面板上的【倒角】和【圆角】特征，打开其对话框，选择必要的连线，设置方式为【距离】。设置完毕后，单击【确定】完成创建。 3.4、减速器箱盖的设计 操作步骤[6]： 1、新建文件 由于箱盖与下箱体有配全的关系，因此如果使用自上而下的零件设计方法，将会使得设计效率大大增加，也能够提高设计的零件的精确度。对于自上而下的箱盖设计方法来说： 1）首先新建一个部件文件，选择【部件面板】的上【装入零部件】工具，在打开的【打开】对话框中，选择下箱体零件并将其打开，则下箱体零件被装入到工作区域中。 2）然后选择【部件面板】上的【创建在位零部件】工具，在打开的【创建在位零部件】对话框中，设定零件名称为“箱盖.ipt”，指定文件存储的位置和创建文件所使用的模板，并选中【约束草图平面到选定面】。 3）单击【确定】按钮，则创建一个在位新零件。 2、投影拉伸草图 创建在位零件后，需要进一步设计零件的各种特征。选择一箱体零件的上表面新建一个草图，进入草图环境后，选择【二维草图面板】上的【投影几何图元】工具，将下箱体的配合端面的轮廓投影到草图中。 3、拉伸出箱盖与箱体的配合部分 退出草图环境，进入零件特征环境，选择【零件特征】面板上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择步骤2投影所得到的几何图形作为拉伸截面轮廓，将拉伸距离设置为13mm,单击【确定】按钮完成拉伸。 4、拉伸出轴承部分 1）在箱盖配合部分的侧面新建草图，选择【二维草图面板】上的【圆心、半径】工具，另外使用【投影几何图元】工具可参草图上得到箱体零件的轴承孔孔心和其边线的投影。 2）退出草图环境后，选择【零件特征】面板上的【拉伸】工具，选择三个圆形作为拉伸截面轮廓，布尔方式 设置为【切削】，终止方式为【贯通】。 3）单击【确定】按钮完成拉伸。 5、拉伸箱盖主体部分 由于箱盖的配合特征部分以及轴承孔牲已经创建完毕，其他牲部分的创建不需要在这种部件环境下完成，所以可以保存箱盖文件后退出部件文件。然后打开保存的箱盖文件【箱盖.ipt】,此时可在零件特征环境下独立编辑箱盖零件。 1）在箱盖零件的长度方向的内侧新建蓝图，选择【二维草图面板】上的【三点圆弧】和【直线】工具，绘制如下图所示的几何图形，并选择【通用尺寸】工具对其进行尺寸标注，并修改其尺寸。 图3.8 上盖的拉伸草图 2）退出草图环境，进入零件特征环境，选择【零件特征】面板上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择绘制的草图图形作为截面轮廓，终止方式为【距离】并指定拉伸深度为215mm。 3）单击【确定】按钮完成拉伸。 6、拉伸出内部空腔 步骤5中拉伸出的箱体是实心的，需要将其内部掏空以创建壳体，我采用拉伸切削的方式实现. 1）为了建立拉伸草图，新建一个工作平面，以箱体主体部分的一半来创建工作平面。 2）在这个工作平面 上新建草图，选择【二维草图面板】上的【投影几何图元】工具，将箱体轮廓投影到蓝图中，然后选择【二维草图面板】上的【偏移】工具，将投影曲线偏移一定地距离，然后选择【直线】工具，将投影并且偏移得到的曲线首尾相连成为一个封闭的图形，并选择【通用尺寸】工具为其标注。 3）退出草图环境，进入零件特征环境中，选择【零件特征】面板上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择如下图所示的截面形状作为拉伸的截面轮廓，布尔方式设置为【切削】，设置拉伸距离为205mm，拉伸方向为【双向】。见下图3.9： 图3.9 上盖拉伸切削草图 4）单击【确定】按钮完成拉伸。 7、拉伸轴支撑部分 箱盖的轴承支撑部分和下箱体的轴承孔一起组成一个完速的轴承安装孔，可以采用拉伸一侧特征然后通过镜像复制到另一侧的方法来创建零件两侧的轴承支撑部分特征。 1）首先利用【投影几何图元】工具将零件的轴承孔的圆形边线特征投影到草图中，这样草图中也会出现其圆心。 2)退出草图环境，进入零件特征环境下。选择【零件特征】工具面板上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择拉伸截面轮廓，终止方式设置为【到】，选择箱体主体的侧面作为终止表面。然后单击【确定】按钮来完成拉伸。 3）通过镜像工具将该特征复制到零件的另一侧。 8、创建上箱体的凸台部分 1）首先选择步骤3创建的部分上表面为创建工作平面，在【二维草图面板】上选择【直线】和【三点圆弧】来绘制草图，如下图3.10所示 图3.10 上盖的凸台拉伸草图 2）退出草图环境，选择【零件特征】的【拉伸】工具，选择拉伸截面，拉伸深度设置为25mm，单击【确定】完成拉伸。 9、切除轴承孔中的多余部分 1）在轴承也的外侧面上新建草图，绘制如下图所示的三个圆形并进行标注尺寸。 图3.11 轴承孔拉伸切削草图 2）退出草图后，选择【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择在草图中的拉伸截面轮廓，将布尔方式设置为【切削】，设置终止方式为【贯通】。 3）单击【确定】按钮完成拉伸。 10、创建通气器安装孔 1）新建一个工作平面来创建草图，我创建了一个与箱盖的配合面平行且与顶部圆弧面相切的工作平面。选择【零件特征】面板上的【工作平面】工具，先选择箱体的配合面，然后在选择零件顶部的圆弧面，则创建出工作平面。 2）在这个工作平面上新建草图，进入草图环境后，选择【圆形、半径】工具绘制半径为40mm的圆形，并进行标注。 3）退出草图后，选择【零件特征】面析上的【拉伸】工具，打开【拉伸】对话框，选择刚才的圆形为拉伸截面，将布尔方式设置为【切削】，终止方式设置为【距离】，拉伸深度为20mm。 4）单击【确定】按钮完成拉伸。 5）然后在拉伸生成部分的上新建草图，选择【点、孔中心点】工具在拉伸部分在草图上的投影圆形的中心绘制一个点作为打孔的孔心，然后单击【确定】按钮完成打孔。 11、创建箱盖与下箱体相连的螺栓孔 1）在步骤7创建的凸台部分的表面创建草图，在【二维草图面板】上选择【直线】和【点、孔中心点】工具绘制几何图形，其中，所绘制的直线的作用是作为创建的点的尺寸标注的参考线，所绘制的点则是用来作为打孔的中心。 2）创建完毕后，进入零件特征环境。选择【零件特征】面板上的【打孔】工具，打开【打孔】对话框，然后设置参数。 3）完成后，单击【确定】按钮来完成孔的创建。 3.5、其他零件的设计 由于轴、齿轮、下箱体、上盖都是典型的部件，在上面已详细介绍操作过程，其他零件的设计请查看装配图。 3.6、本章小结 由于Inventor软件是新学的软件，我花了不少时间去熟悉、掌握。查阅了相关的资料才能把名部分的零件设计出来。由于是自学的，设计出来的零件，让我相当有成就感。 第四章 基于inventor 的齿轮减速器的运动仿真 4.1、减速器的装配 操作步骤[6]： 1、新建文件 运行INVENTOR，选择【文件】菜单一的【新建】选项，在打开的【打开】对话框中的【默认】选项卡下，选择【Standard.iam】选项，单击【确定】按钮新建一个部件文件，命名为“减速哭装配.iam”. 2、装入下箱体 （1）选择【部件面板】上的【装入零部件】工具，打开【打开】对话框，选择下箱体零部件 （2）单击【确定】按钮，则下箱体自动放置到部件文件中，单击右键，再打开菜单中选择【结束】选项，则完成零件放置。 3、装配高速轴 （1）选择【部件面板】上的【装入零部件】工具，打开【打开】对话框，选择传动轴子部件（高速轴.iam），将其装入到当前工作环境中。 （2）选择【部件面板】上的【添加约束】工具，打开【添加装配约束】对话框，装配类型选择为【插入】选项，选择一个轴承的内侧表面和对应的轴承孔的内侧表面（有箭头符号垂直于该表面），偏移量设置为零，方式选择为【对齐】即可。单击【确定】按钮完成传动轴的装配。 4、装配中间轴（略） 同步骤3大致相同 5、装配低速轴 同

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