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三维CAD课程设计说明书题 目： 二级减速器数字化建模设计 院（部）： 应用技术学院 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 0782学生姓名： 李汇全 指导教师： 何丽红 彭浩舸 完成日期： 2010-12 目录第1章 前言 11.1引言1 1.1.1 减速器的功能 11.1.2 减速器的设计思路11.2论文的研究内容21.3任务安排3第2章减速器零件建模42.1引言 42.2零件的选择与分析 42.2.1基本参数的确定 42.2.2计算分析 52.3零件建模 6第3章 工程图163.1 引言163.2 工程图的导出 16第4章 虚拟装配184.1 引言184.2 总体装配方案 184.3 装配过程说明 18小结（或体会）21 参考文献 23致谢24附录箱盖零件工作图第1章前 言1.1 引言21世纪人类面临着实现经济和社会可持续发展的诸多重大挑战，如今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。为了真正地支持革新，必须评审更多的可选设计方案，而且在开发过程中必须根据以往经验中所获得的知识更早地做出关键性的决策。减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代机械中应用很广机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。1.1.1减速器的功能单体高性能辅助发动机是一种将超高速飞轮、电动发电机从物理功能与结构上合为一体的机电磁一体化装置，减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。航空动力装置中有很多以螺旋桨为推进装置的,螺旋桨的转速比发动机曲轴的转速或者低压涡轮的转速要低很多,这也是为了提高发动机功率输出效率。这就需要在螺旋桨与发动机之间加装减速器。机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。1.1.2 减速器的基本设计思路目前在混合动力电动汽车上采用的辅助能源、动力装置是分立的，如下图1.1是几种混合动力电动汽车的动力能源系统，图中的三种结构均将混合动力电动汽车的能源明显划分为热机能和电能，由此产生了繁冗的机械、电气连接，使得整个系统结构臃肿，外部控制繁杂，最终导致不能发挥各功能器件的最大效率。本课题设计思路是将混合动力汽车的动力部分从功能上分为主、辅动力系统机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。当传动比在8以下时，可采用单级圆柱齿轮减速器。大于8时，最好选用二级(i=840)和二级以上(i40)的减速器。单级减速器的传动比如果过大，则其外廓尺寸将很大。二级和二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式等数种。展开式最简单，但由于齿轮两侧的轴承不是对称布置，因而将使载荷沿齿宽分布不均匀，且使两边的轴承受力不等。为此，在设计这种齿轮减速器时应注意：1)轴的刚度宜取大些；2)转矩应从离齿轮远的轴端输入，以减轻载荷沿齿宽分布的不均匀；3)采用斜齿轮布置，而且受载大的低速级又正好位于两轴承中间，所以载荷沿齿宽的分布情况显然比展开好。这种减速器的低速级齿轮常采用斜齿，一侧为左旋，另一侧为右旋，轴向力能互相抵消。为了使左右两对斜齿轮能自动调整以便传递相等的载荷，其中较轻的龆轮轴在轴向应能作小量游动。图1.1 气相色谱装置框图1流动相；2样品；3色谱柱与固定相；4检测器1.2论文的研究内容1减速器零部件三维造型设计。依据设计图纸表达出零件的主要外形特征与内特征，及对于细部结构的完整的表达。2应用工程图模块转化生成符合国家标准二维工程图。装配图上外形尺寸、安装尺寸、装配尺寸标注以及技术特性数据和技术要求，及相应的标题栏和明细表。零件工程图上制造和检验零件所需的内容，标注规范（如形位公差、粗糙度、技术要求，对齿轮还要有啮合参数表等）。3减速器虚拟装配。将各零件按装配关系进行正确定位，并生成爆炸图。4撰写课程设计说明书。说明书应涵盖整个设计内容，包括总体方案的确定，典型零件造型的方法，工程图生成过程，虚拟装配介绍，心得体会等。1.3任务分配第一天：布置设计任务，查阅资料，拟定方案，零部件造型设计；第二天：零部件造型设计；第三天：工程图生成；第四天：虚拟装配、撰写说明书；第五天：检查、答辩。第2章减速器零件建模2.1引言由于本课题属于一种创新设计，所设计的单体车用辅助发动机是一种机电磁一体化产品，其特定的功能要求决定了课题中电动发电机设计的特殊性，经综合对比分析，最终采用盘式永磁同步电动发电机。由于该电动发电机属特种电动发电机范畴，目前国内外尚无完整成熟的相关资料可参考，因此本章有关盘式永磁同步电动发电机的设计计算是探索性的、初步的，具体主要进行了如下几方面的分析计算设计：（1）电动发电机选择分析；（2）电动发电机初步结构确定；（3）电机永磁材料及转子铁心的结构确定；（4）电动发电机的电磁计算。2.2零件的选择与分析单体辅助发动机中，电能与机械能之间的转换是以电机及其控制为核心来实现的。装置中的电机属高速电机，应兼有高速率电动机和发电机的特性，通常要求尽可能同时具有以下特点：（1）良好的速度控制特性，在整个速度区内可实现平滑控制，原理简单、使用方便,价格优势；（2）可提高系统的稳定性, 可靠性和运行的经济性；（3）高精确位置控制，额定运行区域内，实现恒力矩2.2.1基本参数的确定为提高整个装置的质量能量密度（em，Whkg），在本课题中必须采用高性能永磁材料，通过对比分析，最终确定使用稀土素型NbFeB作为电机的磁极材料，具体使用了牌号为NTP33H的钕铁硼永磁材料，其性能参数如下：工作温度：90；永磁体剩磁密度：Br1.15；工作温度时剩磁密度： （2.1）式中：，1%（r的不可逆去磁损失率）；永磁体计算矫顽力：Hc875km；工作温度时计算矫顽力： （2.2）2.2.2 计算分析1、极数和极弧系数p对于一定的极弧系数，采用较少的极数使极间距离增加，漏磁显著减少。但是极数太少势必会对电动机的效率带来不利的影响，因盘式永磁电动机一般采用波绕组，其支路数与极数无关，对于一定的电枢导体数，极数少的电动机其端接部分较长，致使用铜量增加，电枢绕组铜损耗增加和效率降低，所以盘式永磁同步电动机尽管漏磁很大，但为了有较高的效率，仍然采用较多的极数，一般为612极。减少极弧系数有利于减少漏磁，但会引起每极磁通量降低，而磁通的降低又会导致匝数加大和气隙增大，一般情况下选取0.8左右为最佳。2、磁极尺寸的确定在电枢内、外径确定之后，磁极的内、外径随即确定，关键问题是如何选择永磁体的厚度。通过近似分析可以得出在理想情况下，永磁体最经济的尺寸是永磁体厚度近似等于气隙长度，但这时气隙磁密BBr2，如果永磁体的剩余磁感应强度不是很高，对于电机设计并不有利。为了提高气隙磁密，不得不增加永磁体厚度。表2.1给出了不同样品沸点下的柱温表2.1 柱温与样品沸点的关系样品沸点（）固定液含量（%）柱温（）300400132002502003005101501801002001015901101001525沸点或沸点以上2.3.零件建模1.箱体的造型设计说明1）.启动UG,新建一个文件“xiangti.prt”,单位毫米，进入建模模块，设置好适合个人操作的工作环境。2）.选择插入/草图命令,系统弹出智能动态创建草图工具条,提示用户指定一个平面作为草图平面绘制如图所示的草图。3）.选择文件/完成草图命令,退出草图编辑状态。4）.选择插入/设计特征/拉伸命令,选取前面创建的草图,如图所示设置参数,单击确定按钮,生成相应拉伸实体。5）.选择插入/草图命令,选取YC-XC平面，单击对号按钮，进入草图模式。6）.选择文件/完成草图命令,退出草图编辑状态;7）选择插入/设计特征/修剪体命令,生成如图:8）.加肋板,打游标空和油塞空,得到如图：9）.箱盖如下图:2. 轴造型设计说明轴的设计是通过回转命令来实现的回转后得到的图加键槽如图：生成直齿轮如图：3.齿轮造型设计说明书1）.打开UG,通过设置参数来确定各齿轮的规格下图为2号斜齿轮： 2）.齿轮打孔如图：4.深沟球轴承5.螺钉生成图：第3章 工程图 3.1 引言NX 产品开发解决方案完全支持制造商所需的各种工具，可用于管理过程并与扩展的企业共享产品信息。 NX 与 UGS PLM 的其他解决方案的完整套件无缝结合。这些对于 CAD 、 CAM 和 CAE 在可控环境下的协同、产品数据管理、数据转换、数字化实体模型和可视化都是一个补充。3.2 工程图的导出工程图的导出是通过起始制图命令来实现的 1）. 基本视图 导出图：CAXA图：第4章 虚拟装配4.1引言NX 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。4.2总体装配方案我们根据减速器的结构和各零件之间的连接方式，制定了应用三种装配方式相结合的装配方案：1自底向上自底向上的装配就是首先创建各零部件模型，再把各零部件组合成子装配，最后生成装配部件的装配部件的装配方法。2自顶向下自顶向下装配就是指首先设计完成装配体，并再装配中创建零部件模型，然后再拆成子装配体和单个可以直接用于加工的零件模型。3. 混合装配混合装配就是将自底向上和自顶向下结合起来的装配方法。4.3 装配过程说明打开UG程序并新建一个文件，执行装配命令,程序将会弹出装配的命令框,以底座为基准开始进行装配，如下图：小结单体辅助发动机是一种新型混合动力汽车的辅助能源装置，它能在不降低车辆性能的前提下起到平衡主发动机的功率输出、充分利用车辆的闲余能源从而达到节能减废降噪的目的，具有大储能、高功率、无污染、高效率、适用广、无噪声、长寿命等优点。辅助发动机主要是由高速飞轮转子、磁浮轴承系统、电动/发电机等组成，是一种典型的机电磁一体化产品，涉及到机械、材料、电工、热工、计算机等多学科的交叉。本课题对飞轮电池储能涉及的三大关键技术飞轮转子设计、永磁电机与磁浮轴承及其相关技术进行了初步的理论分析与设计计算，结论如下：（1）该变速器是一种由密闭的箱体，相互啮合的两对齿轮，传动轴及轴承等所组成的独立部件，其特点是主动变位齿轮是台阶式的，一端部齿轮与从动变位齿轮联接，另一端部与轴承、挡圈固定联接，轴承的外套与轴承座联接，轴承座与副壳体表面联接固定。此减速器由于主、从齿轮采用变位齿轮，主动变位齿轮的另一端部增加轴承、轴承座，改变过去的悬臂状态，加强齿轮的工作强度，提高了减速器的寿命。本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。在原动机与工作机之间的一种减速装置。为方便减速器的制造、装配及使用 ，还在减速器上设置一系列附件，如检查孔、透气孔、油标尺或油面指示器、吊钩及起盖螺钉等。在原动机于变速器间采用是机械设备中应用较多的传动装置带传动，主要有主动轮、从动轮和传动带组成。工作时靠带与带轮间的摩擦或啮合实现主、从动轮间运动和动力的传递,具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振及过载打滑以保护其他零件的优点。经过一周的机械三维CAD课程设计，使我学习并掌握了更多的UG的知识，通过这次实习我也能把上课所学到的理论知识联系到实际的UG设计中去，从而更加巩固了上课时学习的内容和提高了UG设计的水平，了解了设计时需要的内容和设计步骤，及其设计出的零件组成。 （2）这次实习使我能更加了解了UG的知识，使我巩固理论知识，提高实际问题的思考分析能力，进一步提高了我独立解决问题的能力。也使我进一步认识二级圆柱齿轮减速器的内部结构，掌握各部分的计算和进行正确的选择；进一步加强了我独立工作能力的培养、巩固专业知识、锻炼了专业技能。通过本次对双速圆柱齿轮减速器的UG建模、装配和UG工程图的转化，我们加深了UG的操作使用并从中学会了UG中的工程图与Auto CAD等二维图形的转化，在转化后，我们必须用CAXA软件对所做的工程图进行了编辑、标注，所以这次课程设计不仅使我们对以前所学的Auto CAD和UG软件的操作得到了巩固和加强，而且还使我们掌握了一种新的软件CAXA软件，这次的课程设计还使我们对以前学的机械制图进行了一次全面的复习。相信本周所学的也将会对以后的课程有很大的帮助，但我们不能忘记在课程设计中还存在很多问题，希望老师能提出。在这里我真诚感谢何丽红老师和彭浩舸老师，感谢他们对我们制作的指导。参 考 文 献1刘向阳等。UG NX4.0 CAD详解教程。清华大学出版社。2007.4 2付本国等。UG NX4.0三维造型