基于Pro／E的减速器产品三维参数化CAD系统设计

基于的减速器产品三维参数化宏涛 罗正才 1南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016；2苏州长风集团有限公司，江苏苏州 215006 摘要：系列化产品的结构及其设计模式相似性程度较高，为提高设计效率和质量，开发系列化产品的三维参数化得尤为,本文利用细描述了该系统的结构、功能 和特点。设计实例表明该系统有利于提高减速器系列化产品的设计质量、缩短设计周期。 关键词：速器；参数化设计；图分类号：文章编号：10012265(200405008803 of AD U O a in AD is in to of AD 引言 减速器是一种用于原动机和工作机之间的封闭式机械传动 装置，主要用来降低转速、增大扭矩或改变运转方向，目前已成 为应用广泛的一种专门部件，由于存在使用场合、工况的差别而 形成了一个个的系列产品，常用的减速器已经标准化和规格化， 并由专门工厂大量制造。 系列产品的结构及有关的设计计算模式相似性程度较高， 如果一一地去设计，重复工作量庞大，极大地浪费了人力、物力 资源，延长了设计周期。参数化设计的理念很好地解决了这种 问题。所谓的参数化设计是用一组参数来定义几何图形(体素) 的尺寸数值并约定尺寸关系，提供给设计者进行几何造型使用。 参数与设计对象的控制尺寸有显著的对应关系，设计结果的修 改受到尺寸驱动l 。 司开发的功能强大、内容丰富的大型，以其强大的三维处理功能、显著的尺寸驱动下的参数化设 计、特征建模及单一数据库等特点而被众多工业设计者所接受 和推崇。减速器三维参数化作为三 维建模平台、采用+60作为系统的程序语言开发 环境而构建的。 2系统总体组成 减速器系列产品在结构上采用企业自行设计的零件的同 时，还采用较多的标准件(国标、部标零件)、通用件及外购件；零 件的设计计算模式相似性程度较高。针对这样的特点，将整个 系统设计两个大模块：零件参数设计计算库和减速器三维参数 化设计图形库；其中减速器三维参数化设计图形库又有三个子 模块：零件实体造型库、产品装配模型图库及产品工程图库，具 体如图1所示。 零件实体造型库的二级子库包括非标准零件库和标准件 库。非标准零件库是指企业自行设计的各个系列产品的零件模 减速器三维参数化件参数设计计算库l 件实体造型库l 产品工程圈 非标准件库l 装配示意分解圈库1 减速器产品设计开发系统总体组成框图 型。而标准件库则是国标、部标以及企业的通用件和外购件等， 例如螺母、垫圈等等。使用标准件库，可以减少设计工作的重复 次数，从而减少设计的工作量，提高工作效率，便于零件装配时 的自动变换，实现模型资源共享。 产品装配模型图库的二级子库 包括总装配模型图库及其示意分解 图库。示意分解图库是为了让用户 能更清晰地看到减速器产品的内部 结构以及各零件间的装配关系而设 计的。 产品工程图库是指产品的二维 三视图库。当用户订购某规格的产 品时，就可以生成该项产品的各个 零件的二维工程视图图纸来指导生 产。 3零件参数程序化设计计算 建立零件参数设计计算库不仅 可以满足用户对减速器使用的特殊 要求和便于生产企业对减速器的创 新设计，而且程序化的设计计算可 以保证计算的正确性和计算功能的 柔性。 l 调用子程序 I 轮结构优化设计I 调用杆)传动设计J 计算调用子程序l 轴的设计计算及结构优化设计 (包括联轴器、键等的选择) 调用子程序 轴承的选择计算I 调用 显示设计计算结果I 图2主要零部件参数设 计计算程序框图 组合机床与自动化加工技术 维普资讯 +60开发的j包括总体布局及计算、传动零件的设计计 算及轴系零件的设计计算等：总体布局及计算包括电动机选 择、传动比确定、各轴的功率、转矩及转速的计算等 通过调用子 程序实现；传动零件的设计计算主要包括计计算带轮结构优化设计计算、齿轮传动盈蜗杆传动设计计 算等，其中轮结构优化设计计算通 过调用子程序实现，齿轮传动及蜗杆传动设计计算通过 调用子程序实现；轴系零件的设计计算主要包括轴、键、 联轴器及轴承等的设计计算，其中轴、键、联轴器等的设计计算 通过调用于程穿实现，轴承的设计计算通过调用子程序 实现=整个程序框图如图2所示。 计算程序执行完毕后会输出设计计算文件，对输人数据及 计算结果加以显示。 4三维实体参数化建模的实现 减速器三维参数化的多种生成模型的方法和技巧的基础上而创建的 首 先，建立单个零部件实体造型库(包括非标准零件库和标准件 库)。零件参数化设计是一个很强大的功能，也是 之所以有竞争力的原因之 一，参数化的设计不仅能 够方便客户对产品进行参 数修改使之成为符合自己 所需要的零件样品，而且 方便企业对产品的创新设 计。对不符合设计开发要 求的产品，采用直接修改 模型或关系来实现同种零 件不同参数的设计。下面 以齿轮零件的建模过程为 例来说明三雏实体参数化 建模的实现，见表1。 其次，建立产品模型 1 匿3 装配模型图 装配图库。建立菜种包括较多零件的减速器装配模型的一般方 法是将各个零件的模型分层次进行装配，即先装配较小的组件 子组件)，再将多个子组件装配成较大的组件，直至最后完成整 个减速器模型的装配。依此类推，可以完成该种系列的减速器 三维装配图库的创建 为使用户能够更好地了解产品的内部结 构、性能，建立了产品的示意分解图困3和图4分别为4器装配模型图的示 意分解图 系列的某圆柱齿轮减速器的模 型装配图和示意分解图。 最后，是二维工程图库的 建立：三维模型不能直接指导 生产，当三维零件或零件装配 图完成后，便可利用其产生各 种二维工程图，根据生成的各 零件的二维三视图便可指导生 产。圉5所示为齿轮减速器箱体的三维横型 囝 图6为其生成的二维三视 图 表1齿轮参数化建模的过程 步B 设计内容 结果示意图 主要 殳用参数、关系式 具体的参数宜【没置参数 一模数 帮荧系式 建基 - _ 摹绘曲线 使用方程创建曲线 奉曲线 使用关系式 创建肯 革绘曲线 3 分割曲线 廓曲线 使用关系式 创建曲 拉仲曲面特征 面特征 使111关系式 创建实 加材料的拉仲 5 体特征 使，建第一十 曲而复制 6 使用曲面生成实体 轮街结橱 特征 创建 他 日 使用射 7 轮街结构 特征阵列 8 刨建 减材料的拉伸 使用关系式 _一 ， 变更设 没汁修改 9 计参数 L 5 维普资讯 维处理功能及显著的参数化设计特点的基础上而开发的，实 图5 体的三维模型图 现了减速器系列产品从零 件参数设计计算开始到最 后的二维生产图纸的生成 的系 统的开发在缩短产品设计 周期、提高设计工作效率、 推动企业科技进步及提升 企业市场竞争力等方面有 着积极的作用，对减速器 系列化产品生产企业的设 计开发工作有普遍的适应 性和扩展性： 参考文献 1 成大先机械设计手册(第四版，第4卷)M北京：化学工 业出版社 2002 2殷凰富，陈永华计算机辅助设计技术与应用M北京科 学出版社，2000 图6 3陈举华机械零部件计算机辅助设计M：机槭工业出版 社1996 ：4彭样云用发系统J工程图学学报，2003，(I)：2329 5：李勇，姚进，彭廷红，丁骐等阀：J机械科学与技术2002(5)：855856 收稿日期：20030908 作者简介：王宏涛(1968一)，女，吉林长春人南京航空航天 大学机电学院讲师，硕士 (编辑江复) 3实例 4结论 与 直接访问 和调用用 形系统、几何造型核心及代码，建立与同样操作方式的新命令，因此可获得比D 要由eT r， 系统主要利用十+60为开发环境： 本文通过对文本(量化技术和二维零件轮廓信息 的自动识别技术及实现过程的分 析，提出了一种在借助于数控铣刻后置处理软件的方 法。该软件不仅仅适用于控钻铣床和数拉标记机，并且 很容易扩展并用于数控电火花和 数控 图6读人的矢量化 单线汉字 数控水射流切害软件中的若干关谜算法 可直接用于自0000090h： 3 O0 0 2 R 24 01 40 02 24 01粤B 02 23 0l 6C 02 20： 1 6 02 6D 0 D