基于ANSYS-Workbench某机床滑枕的有限元分析.doc

ee e题 目 基于Ansys-Workbench某机床滑枕有限元分析 学生姓名 ee 学号 ee 所在学院 机械工程学院 专业班级 ee 指导教师 _ ee _ _ 完成地点 校 内 _ 2009 年 月 日基于Ansys-Workbench某机床滑枕有限元分析ee（ee）指导老师：ee摘要滑枕广泛应用于各类机床中，滑枕的静动态特性直接影响整个机床的刚度、加工性能和产品质量。该课题所研究的滑枕属于预研机床的滑枕，利用有限元方法分析滑枕在伸出最大时所产生的挠度，并通过计算得出拉杆应提供的力进行拉伸补偿，来减小挠度。首先通过CATIA（CATIA是法国达索飞机公司开发的高档CAD/CAM软件，以其强大的曲面设计功能而在飞机、汽车、轮船等设计领域享有很高的声誉。）软件进行机床滑枕的三维模型设计，再通过Ansys-Workbench（Workbench是ANSYS公司提出的协同仿真环境，解决企业产品研发过程中CAE软件的异构问题。）软件对该机床滑枕进行修正前和修正后的有限元分析，从而获得机床滑枕设计时的技术参数。关键词滑枕；挠度；补偿；CATIA；Ansys-WorkbenchFinite element analysis of tool ram with ANSYS- Workbenchee(ee)Tutor: eeAbstract: Ram is widely used in various types of machine tools, Static and dynamic characteristics of the ram directly affect the stiffness of the whole machine, processing performance and product quality. Ram belongs to the subject being studied ram pre-research machine, using the finite element method in the extended ram maximum deflection generated through rod calculated tensile force should be provided compensation to reduce deflection .First, the mathematical model of the machine ram through the CATIA （CATIA is Dassault aircraft company to develop high-end CAD / CAM software, with its powerful surfacing capabilities in aircraft, automobiles, ships and other design enjoys a high reputation）software, finite element analysis and then amended and corrected before by Ansys-Workbench （ANSYS Workbench simulation environment is a collaborative company proposed to solve the problem of heterogeneous enterprise product development process CAE software.）software for the machine ram. To obtain the technical parameters of the machine ram design.Keywords: Ram；Deflection；Compensate；CATIA；Ansys-Workbenchee目 录目 录11.绪论11.1课题研究的目的和意义11.2国内外研究现状与分析21.3课题研究的主要内容31.3.1总体方案及设计过程42.滑枕的建模过程62.1导轨62.1.1导轨的简介62.1.2导轨的三维模型的建立62.2滑块72.2.1滑块的简介72.2.2滑块三维模型的建立72.3拉杆72.3.1拉杆三维模型的建立72.4滑枕82.4.1滑枕的简介82.4.2滑枕三维模型的建立82.5滑枕的装配过程202.5.1滑块与导轨的装配202.5.2装配整个滑枕的步骤223滑枕的有限元分析243.1workbench对滑枕进行分析243.1.1对模型的处理243.1.2对模型施加载荷293.1.3对模型进行有限元分析3132有限元分析的结果334.补偿机构的设计344.1有限元分析的结果分析344.2补偿机构的设计344.3补偿机构的特点365.补偿之后的有限元分析及结论375.1补偿之后的有限元分析375.2结论405.3 补偿方法的发展416.机床滑枕的模态分析42致谢词45参考文献46431绪 论1.1课题研究的目的和意义一般主轴或滑枕过长时，机械刚性下降，扭矩不集中，容易抖动。而通常滑枕机构是为了保证机床主轴或刀具加工延伸时的机械刚性和精度。滑枕是装有刀架或主轴箱等部件，它是具有导轨可在床身或其它部件上作纵向水平移动的枕状部件。滑枕的安装位置如图1.1所示，图1.1 机床的装配图而该课题所研究的滑枕属于预研机床的滑枕，该滑枕一端与立柱相连，另一端上装有电机用来钻孔，滑枕伸长如悬臂梁，因滑枕自身的重力和电机压力的影响，因此滑枕有挠度（点头量），会对孔的加工精度产生影响，所以需要对滑枕进行液压拉伸，以减小挠度。通过CATIA软件首先建立该滑枕的模型，再通过Ansys-Workbench软件进行有限元的分析，得到该机床滑枕的挠度，再根据材料力学中的悬臂梁模型的受力分析，选择合适的解决方案，对滑枕所出现的问题进行修正。修正完成之后，再利用Ansys-Workbench软件进行分析。得到某机床滑枕修正前和修正后的有限元分析的结果。在设计开发的过程中，先用CATIA进行建模，再利用ANSYS-Workbench进行分析，可以模拟整个设计到成品的过程。研究有效的缩短了设计周期，减少了反复试验和经验判断的误差，从而为某机床滑枕的设计提供数据参考。1.2国内外研究现状与分析在以市场竞争为主导的今天，产品仿真技术显得尤为重要。在传统设计过程中，首先是进行概念设计和方案论证，然后进行产品设计，为了验证设计的合理性，通常要进行样机性能试验，这样就要不断的加工样品，但这样会造成大量的浪费，甚至到达高精度范围时，在此过程中每一次试验的变化都是细微的，对于工艺要求比较高，给加工带来很多困难，无法缩短设计周期，效率低下。而软件的应用刚好可以弥补这一缺陷。此处所讨论的滑枕与机床立柱的连接方式分为两种情况：一种是滑枕安装在立柱的侧面，滑枕沿滑枕座前后移动,滑枕及滑枕座一起沿立柱侧面上下移动,立柱沿床身横向移动。如下图1.2所示，图1.2 滑枕与立柱的竖直安装简图这种情况下，滑枕比固定在架子上，稳定性比较好。另一种是滑枕水平固定，滑枕沿滑枕座前后移动，滑枕及滑座一起沿立柱侧面水平移动。如下图1.3所示，图1.3 滑枕与立柱水平安装简图这种情况下，立柱侧面的架子不容易固定，稳定性不好，容易发生抖动，机床加工精度会受到影响。故选择滑枕安装在立柱侧面的情况较为合理。CATIA软件精确实体产品提供了对类似有限元分析这样的后续应用所需的实体造型定义，许多分析工具和构造实体几何技术在进行设计和优化设计时有所帮助。其中图纸生成器可大大简化绘制多视图的工作，并且可以自动生成尺寸标注。在零件设计的初始阶段，可生成线框类结构元素，作为零件设计产品的补充。外形设计模块基于线框与多个曲面特征组合，可设计复杂的外形，拥有对设计进行有限元分析预校验的能力。同时还可以完成虚拟装配加工和装配。CATIA 规程驱动的混合建模方案能保证高速生产和组装精密产品，如机床，医疗器械、胶印机钟表及工厂设备等均能作到一次成功。CATIA软件的曲面造型技术为这些行业的产品设计提供了先进、方便、快捷的手段，使设计更趋完美，周期越来越短，极大地提高了开发效率。它通过其丰富的产品线提供一个集成的产品开发环境。为了保证其最大的灵活性，CATIA在提供了面对复杂设计与仿真的CATIA P2、P3平台软件的同时，还配备了面对相对简单建模需求的CATIA P1平台。尤其在机床工业中，可以对产品迅速地进行精确制造和装配，总之CATIA软降研发实力强，模块众多，功能强大1。Ansys-Workbench作为ANSYS公司新一代产品研发平台，不但继承了ANSYS经典平台（ANSYS Classic）在有限元仿真分析上的所有功能，而且融入了UG、PRO/E等CAD软件强大的几何建模功能和ISIGHT、BOSS等优化软件在优化设计方面的优势，真正实现了集产品设计、仿真和优化功能于一身，可以帮助技术人员在同一软件环境下完成产品研发过程中的所有工作，从而大大简化了产品开发流程，加快了上市周期。ANSYS-Workbench把ANSYS系列产品融合在仿真平台，使数据无缝实现传递及共享，它为仿真模拟和设计提供了全新的平，提高仿真效率，利用ANSYS系列产品求解模块保证仿真模拟的通用性和精确性，可靠地CAD导入能力。强大的网格划分能力，集成化的工具，能与CAD系统双向互联。拥有参数管理驱动的DOE优化和变分技术2。Ansys-workbench中的有限元分析法，实际上就是四类：固体分析；流体分析；热分析；电磁场分析。对于固体分析，有静力学分析和动力学分析，由于静力学分析包含线性分析和非线性分析，而非线性分析又包含材料非线性，边界非线性，几何非线性三支。除了静力学分析，然后就是linear buckling所谓的线性屈曲问题，其实就是我们在材料力学中的压杆稳定。确定临界载荷，并画出屈曲模态。动力学分析则范围广阔。包含modal模态分析，modal(samcef)模态分析，harmonic response谐响应分析，random vibriation随机振动分析，response spectrum响应谱分析。这些分析之中，模态分析至关重要。因为所谓的谐响应分析，随机振动分析，响应谱分析都以之为基础。还有瞬态动力学分析，就是当激励很快的改变时，要求结构的响应问题。设计分析人员可以在产品设计研发的过程中进行各种各样的必要仿真和分析，而提出各种高品质和高效能的设计方案，同时确保产品的质量和性能的稳定性与可靠性3。1.3课题研究的主要内容该滑枕所属于预研机床的滑枕，该机床滑枕一端与立柱相连，另端头上装有150KG的电机用来钻孔。滑枕伸长如悬臂梁，因滑枕自身的重力和电机的压力影响，因此滑枕有挠度(点头量)，会对孔的加工精度产生影响，所以需要对滑枕进行液压拉伸，以减小挠度。滑枕位置受力图如图1.4所示，图1.4 滑枕位置受力图首先利用三维软件CATIA对滑枕建立数模，然后利用ANSYS-Workbench软件对某机床滑枕进行修正前和修正后的有限元分析。从而为机床滑枕的设计提供技术参考。1.3.1总体方案及设计过程此次毕业设计主要解决的问题是，滑枕自身重力与电机压力所产生的挠度，进而对加工精度产生的影响。结构简图1.4和图1.5如下，图1.5 滑枕受力分析图图 1.6 滑枕受力补偿后简图首先利用CATIA软件建立滑枕的三维模型，再利用Ansys-Workbench软件对该机床滑枕进行修正前的有限元分析，由于需要对滑枕进行液压拉伸，以减小挠度。再利用Ansys-Workbench软件对某机床滑枕进行修正后的有限元分析。得到相关参数。基于Ansys-Workbench某机床滑枕的有限元分析基本方案为：（1） 了解机床滑枕的结构及作用。（2） 熟悉CATIA软件，并用该软件对机床滑枕建立数学模型。（3） 通过ANSYS-Workbench软件分析得到问题并进行分析。（4） 经过数据计算，对于需要对滑枕建立数学模型。（5） 再次通过ANSYS-Workbench软件对修正之后的进行有限元分析。（6） 得到相关技术参数，为机床滑枕的设计提供技术参考。2.电机选择2.1电动机选择（倒数第三页里有东东）2.1.1选择电动机类型2.1.2选择电动机容量电动机所需工作功率为：；工作机所需功率为：；传动装置的总效率为：；传动滚筒 滚动轴承效率 闭式齿轮传动效率 联轴器效率 代入数值得：所需电动机功率为：略大于 即可。选用同步转速1460r/min ；4级 ；型号 Y160M-4.功率为11kW2.1.3确定电动机转速取滚筒直径1.分配传动比（1）总传动比(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比则低速级的传动比2.1.4 电机端盖组装CAD截图 图2.1.4电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1电动机轴 2.2.2高速轴2.2.3中间轴2.2.4低速轴2.2.5滚筒轴3.齿轮计算3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。3材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240 HBS，二者材料硬度差为40 HBS。4选小齿轮齿数，大齿轮齿数。取5初选螺旋角。初选螺旋角3.2按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-21）进行试算，即3.2.1确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数1。（2）由机械设计第八版图10-30选取区域系数。（3）由机械设计第八版图10-26查得，则。（4）计算小齿轮传递的转矩。（5）由机械设计第八版表10-7 选取齿宽系数（6）由机械设计第八版表10-6查得材料的弹性影响系数（7）由机械设计第八版图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。13计算应力循环次数。（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数; 。（10）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由机械设计第八版式（10-12）得（11）许用接触应力3.2.2计算（1）试算小齿轮分度圆直径=49.56mm（2）计算圆周速度（3）计算齿宽及模数 =2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01（4）计算纵向重合度0.318124tan=20.73（5）计算载荷系数K。已知使用系数根据v= 7.6 m/s,7级精度，由机械设计第八版图10-8查得动载系数由机械设计第八版表10-4查得的值与齿轮的相同，故由机械设计第八版图 10-13查得由机械设计第八版表10-3查得.故载荷系数11.111.41.42=2.2（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得（7）计算模数 3.3按齿根弯曲强度设计由式（10-17）3.3.1确定计算参数（1）计算载荷系数。 =2.09（2）根据纵向重合度 ，从机械设计第八版图10-28查得螺旋角影响系数（3）计算当量齿数。（4）查齿形系数。由表10-5查得（5）查取应力校正系数。由机械设计第八版表10-5查得（6）由机械设计第八版图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲强度极限 ；（7）由机械设计第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ，；（8）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S1.4,由机械设计第八版式（10-12）得（9）计算大、小齿轮的 并加以比较。=由此可知大齿轮的数值大。3.3.2设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲劳强度计算 的法面模数，取2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径100.677mm 来计算应有的齿数。于是由取 ，则 取 3.4几何尺寸计算3.4.1计算中心距a=将中以距圆整为141mm.3.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。3.4.3计算大、小齿轮的分度圆直径3.4.4计算齿轮宽度圆整后取.低速级取m=3;由 取圆整后取表 1高速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m22压力角2020分度圆直径d=227=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径表 2低速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m33压力角2020分度圆直径d=327=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径4.轴的设计4.1低速轴4.1.1求输出轴上的功率转速和转矩 若取每级齿轮的传动的效率,则4.1.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为圆周力 ,径向力 及轴向力 的4.1.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据机械设计第八版表15-3,取 ,于是得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩, 查表考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003或手册,选用LX4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为2500000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.1.4轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案 图4-1（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)根据联轴器为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313。其尺寸为dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。3）取安装齿轮处的轴段4-5段的直径 ；齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度 ，故取h=6mm ，则轴环处的直径 。轴环宽度 ，取。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取 低速轴的相关参数：表4-1功率转速转矩1-2段轴长84mm1-2段直径50mm2-3段轴长40.57mm2-3段直径62mm3-4段轴长49.5mm3-4段直径65mm4-5段轴长85mm4-5段直径70mm5-6段轴长60.5mm5-6段直径82mm6-7段轴长54.5mm6-7段直径65mm（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=20mm12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为L=63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。4.2中间轴4.2.1求输出轴上的功率转速和转矩4.2.2求作用在齿轮上的力（1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为：（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为：4.2.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径。图 4-24.2.4初步选择滚动轴承.（1）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为dD*T=35mm72mm18.25mm，故，；（2）取安装低速级小齿轮处的轴段2-3段的直径 ；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为95mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度，取。（3）取安装高速级大齿轮的轴段4-5段的直径齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为56mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。 4.2.5轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=22mm14mm。键槽用键槽铣刀加工，长为63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。中间轴的参数：表4-2功率10.10kw转速362.2r/min转矩263.61-2段轴长29.3mm1-2段直径25mm2-3段轴长90mm2-3段直径45mm3-4段轴长12mm3-4段直径57mm4-5段轴长51mm4-5段直径45mm4.3高速轴4.3.1求输出轴上的功率转速和转矩若取每级齿轮的传动的效率,则4.3.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为4.3.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表 ,考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003 或手册,选用LX2型弹性柱销联轴器,其公称转矩为560000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=82mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.4轴的结构设计4.4.1拟定轴上零件的装配方案图4-34.4.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联 轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=45mm .半联轴器与轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴的端面上,故 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故 ；而 ，mm。3）取安装齿轮处的轴段4-5段,做成齿轮轴；已知齿轮轴轮毂的宽度为61mm，齿轮轴的直径为62.29mm。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取。 5）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面b*h=14mm*9mm ，键槽用键槽铣刀加工，长为L=45mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。高速轴的参数：表4-3功率10.41kw转速1460r/min转矩1-2段轴长80mm1-2段直径30mm2-3段轴长45.81mm2-3段直径42mm3-4段轴长45mm3-4段直径31.75mm4-5段轴长99.5mm4-5段直径48.86mm5-6段轴长61mm5-6段直径62.29mm6-7段轴长26.75mm6-7段直径45mm5.齿轮的参数化建模5.1齿轮的建模（1）在上工具箱中单击按钮，打开“新建”对话框，在“类型”列表框中选择“零件”选项，在“子类型”列表框中选择“实体”选项，在“名称”文本框中输入“dachilun_gear”，如图5-1所示。图5-1“新建”对话框2取消选中“使用默认模板”复选项。单击“确定”按钮，打开“新文件选项”对话框，选中其中“mmns_part_solid”选项，如图5-2所示，最后单击”确定“按钮，进入三维实体建模环境。图5-2“新文件选项”对话框（2）设置齿轮参数1在主菜单中依次选择“工具”“关系”选项，系统将自动弹出“关系”对话框。2在对话框中单击按钮，然后将齿轮的各参数依次添加到参数列表框中，具体内容如图5-4所示，完成齿轮参数添加后，单击“确定”按钮，关闭对话框。图5-3输入齿轮参数（3）绘制齿轮基本圆在右工具箱单击，弹出“草绘”对话框。选择FRONT 基准平面作为草绘平面，绘制如图5-4所示的任意尺寸的四个圆。（4）设置齿轮关系式，确定其尺寸参数1按照如图5-5所示，在“关系”对话框中分别添加确定齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径的关系式。2双击草绘基本圆的直径尺寸，将它的尺寸分别修改为、修改的结果如图5-6所示。 图5-4草绘同心圆 图5-5“关系”对话框 图5-6修改同心圆尺寸 图5-7“曲线：从方程”对话框（5）创建齿轮齿廓线1在右工具箱中单击按钮打开“菜单管理器”菜单，在该菜单中依次选择“曲线选项” “从方程” “完成”选项，打开“曲线：从方程”对话框，如图5-7所示。2在模型树窗口中选择坐标系，然后再从“设置坐标类型”菜单中选择“笛卡尔”选项，如图5-8所示，打开记事本窗口。3在记事本文件中添加渐开线方程式，如图5-9所示。然后在记事本窗中选取“文件” “保存”选项保存设置。图5-8“菜单管理器”对话框 图5-9添加渐开线方程4选择图5-11中的曲线1、曲线2作为放置参照，创建过两曲线交点的基准点PNTO。参照设置如图5-10所示。曲 线1曲 线 2图5-11基准点参照曲线的选择 图5-10“基准点”对话框5如图5-12所示，单击“确定”按钮，选取基准平面TOP和RIGHT作为放置参照，创建过两平面交线的基准轴A_1，如图6-13所示。图5-12“基准轴”对话框 图5-13基准轴A_16如图5-13所示，单击“确定”按钮，创建经过基准点PNTO和基准轴A_1的基准平面DTM1,如图5-14所示。5 5-15基准平面对话框 5-15基准平面DTM17如图5-16所示，单击“确定”按钮，创建经过基准轴A_1，并由基准平面DTM1转过“-90/z”的基准平面DTM2，如图5-17所示。图5-16“基准平面”对话框 图5-17基准平面DTM28镜像渐开线。使用基准平面DTM2作为镜像平面基准曲线，结果如图5-18所示。图5-18镜像齿廓曲线（6）创建齿根圆实体特征1在右工具箱中单击按钮打开设计图标版。选择基准平面FRONT作为草绘平面，接收系统默认选项放置草绘平面。2在右工具箱中单击按钮打开“类型”对话框，选择其中的“环”单选按钮，然后在工作区中选择图5-19中的曲线1作为草绘剖面。再图标中输入拉伸深度为“b”，完成齿根圆实体的创建，创建后的结果如图5-20所示。图5-19草绘的图形 5-20拉伸的结果（7）创建一条齿廓曲线1在右工具箱中单击按钮，系统弹出“草绘”对话框，选取基准平面FRONT作为草绘平面后进入二维草绘平面。2在右工具箱单击按钮打开“类型”对话框，选择“单个”单选按钮，使用和并结合绘图工具绘制如图5-21所示的二维图形。图 5-21 草绘曲线图 5-22显示倒角半径3打开“关系”对话框，如图5-22所示，圆角半径尺寸显示为“sd0”，在对话框中输入如图5-23所示的关系式。图5-23“关系“对话框（8）复制齿廓曲线1在主菜单中依次选择“编辑” “特征操作”选项，打开“菜单管理器”菜单，选择其中的“复制”选项，选取“移动”复制方法，选取上一步刚创建的齿廓曲线作为复制对象。图5-24依次选取的 菜单2选取“平移”方式，并选取基准平面FRONT作为平移参照，设置平移距离为“B”，将曲线平移到齿坯的另一侧。图5-25输入旋转角度3继续在“移动特征”菜单中选取“旋转”方式，并选取轴A_1作为旋转复制参照，设置旋转角度为“asin(2*b*tan(beta/d)”，再将前一步平移复制的齿廓曲线旋转相应角度。最后生成如图5-26所示的另一端齿廓曲线。图5-26创建另一端齿廓曲线（9）创建投影曲线1在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框。选取“RIGUT”面作为草绘平面，选取“TOP”面作为参照平面，参照方向为“右”，单击“草绘”按钮进入草绘环境。2绘制如图5-27所示的二维草图，在工具栏内单击按钮完成草绘的绘制。图5-27绘制二维草图3主菜单中依次选择“编辑” “投影”选项，选取拉伸的齿根圆曲面为投影表面，投影结果如下图5-28所示。图5-28投影结果（10）创建第一个轮齿特征1在主菜单上依次单击“插入” “扫描混合”命令，系统弹出“扫描混合”操控面板，如图5-29所示。2在“扫描混合”操控面板内单击“参照”按钮，系统弹出“参照”上滑面板，如图6-30所示。图5-29 “扫描混合”操作面板 图5-30“参照”上滑面板3在“参照”上滑面板的“剖面控制”下拉列表框内选择“垂直于轨迹”选项，在“水平/垂直控制”下拉列表框内选择“垂直于曲面”选项，如图5-30示。4在绘图区单击选取分度圆上的投影线作为扫描混合的扫引线，如图5-31示。扫描引线图5-31选取扫描引线5在“扫描混合”操作面板中单击“剖面”按钮，系统弹出“剖面”上滑面板，在上方下拉列表框中选择“所选截面”选项，如图5-32所示。图5-32“剖面”上滑面板 图5-33 选取截面6在绘图区单击选取“扫描混合”截面，如图5-33所示。7在“扫描混合”操控面板内单击按钮完成第一个齿的创建，完成后的特征如图5-34所示。图5-34完成后的轮齿特征 图5-35“选择性粘贴“对话框(11)阵列轮齿1单击上一步创建的轮齿特征，在主工具栏中单击按钮，然后单击按钮，随即弹出“选择性粘贴”对话框，如图5-35所示。在该对话框中勾选“对副本应用移动/旋转变换”，然后单击“确定”按钮。图5-36 旋转角度设置 图5-37复制生成的第二个轮齿2单击复制特征工具栏中的“变换”，在“设置”下拉菜单中选取“旋转”选项，“方向参照”选取轴A_1，可在模型数中选取，也可以直接单击选择。输入旋转角度“360/z”,如图6-36所示。最后单击按钮，完成轮齿的复制，生成如图6-37所示的第2个轮齿。3在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征，在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单中单击“编辑” “阵列”命令，系统弹出“阵列”操控面板，如图6-38所示。图5-38 “阵列”操控面板图5-39 完成后的轮齿 图5-40齿轮的最终结构4在“阵列”操控面板内选择“轴”阵列，在绘图区单击选取齿根园的中心轴作为阵列参照，输入阵列数为“88”偏移角度为“360/z”。在“阵列”操控面板内单击按钮，完成阵列特征的创建，如图5-39所示。5最后“拉伸”、“阵列”轮齿的结构，如图5-40所示致谢本论文是在ee老师的悉心指导下完成的。e老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向e老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。感谢CAD培训中心老师的指导和帮助。后文是被我人为屏蔽掉了，想要原版吗？小伙伴，在第2章电机选择中CAD图里找我联系方式吧参考