《计算机仿真实训》报告

辽宁工程技术大学

《计算机仿真实训》报告

班级：.机自13-2

姓名：.刘松

指导教师:徐平

完成日期：,2017-01-10

辽宁工程技术大学课程设计

任务书

一题目、主要内容和基本要求

（一）题目：车床主轴的建模与仿真

（-）内容和基本要求

1.设计一个车床主轴组件，该主轴组件为具有如下性能参数的机床主轴,

转速公比

可加工最大最高转速最低转速驱动电机

参数（转速级数）

工件直径nx((rpm)nin（rpm）功率（kw）

6mam

数值3601.41144031.55.512

分析具功能要求，确定主要结构。

2.绘制主轴组件的装配图。要求能够清楚表达出主轴组件主要结构，并结合图对其工作

过程进行说明。

3.画出主轴零件的三维实体模型，并简要写出建模过程。

4.完成下列任务之一：（1）画出主轴组件三维装配图及爆炸图；（2）对主轴进行静态

特性（应力、应变）（3）动态特性（前三阶模态）分析。

二、上交材料

L课程设计说明书1份,8000字（正文10页）左右。

三、成绩评定

ABCDE满分得分

勤奋好勤奋积不勤奋，

平时表现学，善于极，态度比较勤奋不够勤奋态度不端20

思考认真正

建模质量，

优秀良好中等及格不及格30

描述规范性

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内容全内容一内容基本内容不

内容全

说明书质量面，基本般，准确全面，有全，错误20

面，准确

准确性一般小错误较多

回答问题回答问题回答问题回答问题

答辩回答错误30

准确流利比较准确基本准确欠准确

总分100

综合评定成绩：□合格（总分260分）□不合格（总分V60分）

指导教师:

日期:

辽宁工程技术大学课程设计

摘要

车床主轴指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。通常由主轴、轴承和传动

件（齿轮或带轮）等组成主轴部件。在机器中主要用来支撑传动零件如齿轮、带

轮，传递运动及扭矩，如机床主轴；有的用来装夹工件，如心轴。除了刨床、拉

床等主运动为直线运动的机床外，大多数机床都有主轴部件。主轴部件的运动精

度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要因素。衡量主轴部件性能的指标

主要是旋转精度、刚度和速度适应性。①旋转精度：主轴旋转时在影响加工精度

的方向上出现的径向和轴向跳动（见形位公差），主要决定于主轴和轴承的制造

和装配质量。②动、静刚度：主要决定于主轴的弯曲刚度、轴承的刚度和阻尼。

③速度适应性：允许的最高转速和转速范围，主要决定于轴承的结构和润滑，以

及散热条件。本文从主轴的设计，三维建模，组件装配，有限元分析入手，分析

和优化主轴设计。

关键词：车床主轴，三维建模，有限元分析

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Abstract

Lathespindlereferstomachinedrivestheworkpieceortoolrotatingshaft.Usually

bythespindle,bearingsandtransmissionparts(gearorbeltwheel)composedof

spindleparts.Themachineismainlyusedtosupporttransmissionpartssuchasgears,

pulleys,transmissionofmotionandtorque,suchasmachinetoolspindle;someused

forclampingtheworkpiece,suchasinadditiontospindleplaner,broachingmachine

andothermainmovementintolinearmovementofthemachinetool,machinetool

spindle.Mosthavemotionaccuracyandstiffnessofthespindlestructureisan

importantfactorindeterminingtheprocessingqualityandcuttingefficiency.To

measurethespindleperformanceindicatorsaremainlyrotationaccuracy,stiffnessand

speedofrotationaccuracy:adaptability.SpindlerotationWhenthedirectionaffects

theprocessingprecisionofradialandaxialrunout(seetolerances),mainlydependson

thespindleandbearingmanufacturingandassemblyquality.Thedynamic,static

stiffness,bendingmainlydependsonthespindlestiffness,bearingstiffnessand

damping.Theallowablemaximumspeed:adaptabilityspeedandspeedrange,mainly

dependsonthebearingstructureandlubrication,andcoolingcondition.Thispaper

fromthemaindesign,3Dmodeling,assembly,finiteelementanalysis,analysisand

optimizationofspindledesign.

Keywords:lathespindle,3Dmodeling,finiteelementanalysis

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目.录

1主轴与各项分析作用的确定................................3

1.1机床主轴的作用和功能...............................3

1.2机床主轴的发展方向和历史变革.......................3

1.3计算机仿真和有限元分析对主轴设计的影响.............4

1.4有限元分析的作用...................................4

1.5仿真设计和有限元分析的软件.........................5

2主轴....................................................6

2.1主轴建模过程：.....................................6

3、齿轮..................................................9

4、装配过程..............................................44

4.1打开主轴，定义为缺省..............................44

4.2节选齿轮装配......................................44

4.3最终结果图........................................45

5爆炸图：...............................................47

参考文献.................................................48

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参考文献................................................11

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1主轴与各项分析作用的确定

1.1机床主轴的作用和功能

机床主轴指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。通常由主轴、轴承和传动

件（齿轮或带轮）等组成主轴部件。在机器中主要用来支撑传动零件如齿轮、带

轮，传递运动及扭矩，如机床主轴；而有的主轴则是用来装夹工件，例如心轴。

大多数机床都有主轴部件。主轴部件的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切

削效率的重要因素。衡量主轴部件性能的指标主要是旋转精度、刚度和速度适应

性。①旋转精度:主轴旋转时在影响加工精度的方向上出现的径向和轴向跳动（见

形位公差），主要决定于主轴和轴承的制造和装配质量。②动、静刚度：主要决

定于主轴的弯曲刚度、轴承的刚度和阻尼。③速度适应性：允许的最高转速和转

速范围，主要决定于轴承的结构和润滑，以及散热条件。

1.2机床主轴的发展方向和历史变革

20世纪30年代以前，大多数机床的主轴采用单油楔的滑动轴承。随着滚动

轴承制造技术的提高，后来出现了多种主轴用的高精度、高刚度滚动轴承。这种

轴承供应方便，价格较低，摩擦系数小，润滑方便，并能适应转速和载荷变动幅

度较大的工作条件，因而得到广泛的应用。但是滑动轴承具有工作平稳和抗振性

好的优点，特别是各种多油楔的动压轴承，在一些精加工机床如磨床上用得很多。

50年代以后出现的液体静压轴承，精度高，刚度高，摩擦系数小，又有良好的

抗振性和平稳性，但需要一套复杂的供油设备，所以只用在高精度机床和重型机

床上。气体轴承高速性能好，但由于承载能力小，而且供气设备也复杂，主要用于

高速内圆磨床和少数超精密加工机床上。70年代初出现的电磁轴承，兼有高速

性能好和承载能力较大的优点，并能在切削过程中通过调整磁场使主轴作微量位

移，以提高加工的尺寸精度，但成本较高，可用于超精密加工机床。

电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体

的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，将会把高速加工推向一个新

时代。电主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、

油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置。

辽宁工程技术大学课程设计4

1.3计算机仿真和有限元分析对主轴设计的影响

计算机仿真是一种描述性技术，是一种定量分析方法。通过建立某一过程或

某一系统的模式，来描述该过程或该系统，然后月一系列有目的、有条件的计算

机仿真实验来刻画系统的特征，从而得出数量指标，为决策者提供关于这一过程

或系统的定量分析结果，作为决策的理论依据。计算机仿真是一种描述性技术，

是一种定量分析方法。通过建立某一过程或某一系统的模式，来描述该过程或该

系统，然后用一系列有目的、有条件的计算机仿真实验来刻画系统的特征，从而

得出数量指标，为决策者提供关于这一过程或系统的定量分析结果，作为决策的

理论依据。

1.4有限元分析的作用

有限元分析（FEA,FiniteElementAnalysis）利用数学近似的方法对真实物理

系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，

就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。

有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由

许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）

近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问

题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。

由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各

种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。

有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早

在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆

来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是不久的事。有限元法最初被称

为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有

效性而引起从事力学研窕的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力，随着计

算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几

乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析

辽宁工程技术大学课程设计5

方法。

1.5仿真设计和有限元分析的软件

Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一体

化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者,

在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。Pro/Engineer作为当今世界机

械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的

CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。

Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决

特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选

择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集

成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单

机上。

Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、锁

金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。

1.参数化设计

相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，

都可以分解成有限数量的构成特征，而每•种构成特征，都可以用有限的参数完

全约束，这就是参数化的基本概念。但是无法在零件模块下隐藏实体特征。

2.基于特征建模

Pro/E是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基

于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角,您可以随意勾画草图,轻易

改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在没计上从未有过的简易和灵活。

3.单一数据库（全相关）

Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM

辽宁工程技术大学课程设计6

系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，

使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，

在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环

节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新;组装工程

图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工

程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优

化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。

Pro/Engineer和WildFire是PTC官方使用的软件名称，但在中国用户所使

用的名称中，并存着多个说法，比如ProE、Pro/E,破衣、野火等等都是指

Pro/Engineer软件，proe2001proe2.0、proe3.0、proe4.0、proe5.0、

creol.0\crco2.0等等都是指软件的版本。

课设仿真和有限元分析均采用Pro/e软件进行，通过主轴各个部件的三维建

模，各个零部件的装配，齿轮部件的参数化设计，并对主轴部分进行有限元静态

和三阶模态分析，得出设计过程中的主轴应力和应变，并根据相关的分析结果，

进一步优化设计，相关的设计和建模分析步骤，以及建模分析的结果均在下文给

出。

2主轴

2.1主轴建模过程：

首先采用草绘功能绘制出轴的半个封闭剖面，然后令该剖面绕中心线旋转

360度生成主模型。单击特征工具条上的旋转命令，以TOP基准面为草绘平面，

绘制长度为如图的多边形（及旋转中心线，并使上边至中心线的距离为15.5mm。

退出草绘，进行旋转操作，即可获得第一个阶梯。

辽宁工程技术大学课程设计7

图2-1

辽宁工程技术大学课程设计8

2.2同理，在已完成的截面上确定下一段轴颈的直径以及拉伸长度，结果如下:

8送@了：项智庆

flISWrj▼

□Z.PRT

Z7RIGHT

£7TOP

UFRONT

^PRT.CSYS.DEF

t1

》色龟i

。便畲2

♦

♦*RW3

*力拉・1

♦分成34

.at!tA

图2-2

2.3如下图操作

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（5）创建三个“助砰

1）创建左侧的鼠槽：选取主菜单上的【插入口高级】/【环形槽】命令，在黜的

“菜单管理器”中选取“单虾”垸成"j接着以RIGHT为草绘平面，进入草绘环境,首掇

制一条中心缀然后抽取环形情肺的轴骊翩柱边作为参照，绘制如图2-2所示的截面,完

成后，单击3按钮退出草绘。

2）在弹出的角度输入框中输入360,单击«按钮,即可创建左fij的退力抵

3）仿照上两个步骤的操作，可创建轴右侧的另夕卜两个退解。

（6）单击工具条上的“倒斜角”命令,输入倒角尺寸1mm（系统瓢为45。倒角）单击要倒

角的边,即获得1x45。的倒氟完成轴的建模（见图2-3），以axis.prt作为文件名摊o

图2-3

3、齿轮

斜齿轮的建模过程

1.输入基本参数和关系式

（1）单击D,在新建对话框中输入文件名“hecial_gear"，然后单击

（2）在主菜单上单击"工具〃-“参数〃，系统弹出“参数”对话框，如图3-2所示;

辽宁工程技术大学课程设计10

（3）在"参数"对话框内单击按钮，可以看到“参数”对话框增加了一行，依次输入新

参数的名称、值、和说明等。需要输入的参数如表3」所示;

名称值说明名称值说明

Mn5法面模数HA—齿顶席

Z25齿数HF—齿根高

ALPHA20压力角X0变位系数

BETA16螺旋角D—分度圆直径

B50齿轮宽度DB—基圆直径

HAX1.0齿顶高系数1DA—齿顶圆直径

CX0.25顶系系数DF—齿根圆直径

注意：表3-2中未填的参数值，表示是由系统通过关系式将自动生成的尺寸，用户无需指定。

完成后的参数对话框如图3-3所示:

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（4）在主菜单上依次单击“工具”一“关系”，系统弹出“关系”对话框，如图3-4所示;

（5）在“关系”对话框内输入齿轮的分度圆直径关系、基圆直径关系、齿根圆

直径关系和齿顶圆直径关系。由这些关系式，系统便会自动生成表3-2所示的未

指定参数的值。输入的关系式如下：

/*齿轮基本关系式

/*齿轮基本关系

ha=(hax+x)*mn

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hf=(hax+cx-x)*mn

d=mn*z/cos(beta)

da=d+2*ha

db=d*cos(aIpha)

df=d-2*hf

完成后的“关系〃对话框如图3-5所示;

2.创建齿轮基本圆

辽宁工程技术大学课程设计13

衣

(1)在工具栏内单击..…按钮，系统弹出“草绘”对话框;

(2)选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面,参考方向为向“右”，

如图3-6所示。单击【草绘】进入草绘环境；

(3)在绘图区以系统提供的原点为圆心，绘制四个任意大小的圆，并且标注圆的直径尺寸,

如图3-7所示。在工具栏内单击k按钮,完成草图的绘制;

(4)用关系式驱动圆的大小。在模型中右键单击刚刚创建的草图，在弹出的快捷菜单中单

辽宁工程技术大学课程设计14

击选取“编辑”；

(5)在主菜单上依次单击“工具”f“关系”，系统弹出关系对话框，如图3-8所示；

(6)在“关系”对话框中输入尺寸关系如下：

/*齿轮基本圆关系式

DO=da

Dl=db

D2=df

D3=d

其中DO、DUD2、D3为圆的直径尺寸代号,注意尺寸代号视具体情况会有所有同。da、db、

df,d为用户自定义的参数，即为固顶圆直径，基圆直径、齿根圆直径，分度圆直径.通过

该关系式创建的圆即为分度圆；

文件编辑独入缪数实用工具显示

►局部参数

确定二重置取消

图3-58"关系”对话框

3.创建渐开线

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(1)依次在主菜单上单击“插入”一“模型基准”一“曲线”，或者在工具栏上单击

按钮，系统弹出“曲线选项”菜单管理器，如匡3-9所示;

曲线：从方程X

五文

系

坐

系

坐

方

菜单管理器

▼曲线选项

通过点

自文件

使用剖截面

从方程

完成

退出

图3-9图3-10

(2)在“曲线选项”菜单管理器上依次单击"从方程""完成"，弹出“得到坐标系”菜单管理器,

如图3-10所示；

(3)在绘图区单击选取系统坐标系为曲线的坐标系，弹出“设置坐标类型”菜单管理器，

如图3Tl所示；

菜单管理器

▼设置坐标类型

笛卡尔片

圆柱

球

图3T1”设置坐标系类型”菜单管理器

(4)在“设置坐标类型”菜单管理器中单击“笛卡尔”，系统弹出一个记事本窗口;

(5)在弹出的记事本窗口中输入曲线的方程，如下：

ang=90*1

r=db/2

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s=pi*r*t/2

xc=r*cos(ang)

yc=r*sin(ang)

x=xc+s*sin(ang)

y=yc-s*cos(ang)

z=0

(6)保存数据，退出记事本，完成后的曲线如图3T2所示;

图3-12完成后的渐开线

4.镜像渐开线

（1）在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”一“模型基准”

"点"，’点"，系统弹出“基准点〃对话框，如图3-13所示；“

辽宁工程技术大学课程设计17

图3-63“基准点”对话框

（2）单击分度圆曲线作为参照，按住Ctrl键，单击渐开线作为参照，如图3-14所示。在

“基准点”对话框内单击【确定】，完成基准点“PNTO”的创建；

图3-64选取参照曲线

（3）在工具栏内单击‘按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”一“模型基

准”一“轴”，系统弹出“基准轴”对话框，如图3T5所示;

（4）在绘图区单击选取“TOP”面作为参考平面，按住Ctrl键，单击选取“RIGHT”面作为

参考，在“基准轴”对话框内单击【确定】，完成轴“A_l”的创建；

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D

(5)在工具栏内单击\按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”一“模型基准”一，，平

面”，系统弹出“基准平面”对话框;

(6)在绘图区单击选取“A」”轴作为参照,按住Ctrl键,继续单击基准点“PNTO”作为参

照，如图3-16所示；

图3T5“基准轴”对话框图3T6“基准平面”对话框

口

(7)继续在工具栏内单击N按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”一“模型基

准”一“平面”，系统弹出“基准平面”对话框，如图3T7所示;

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图3T7基准平面”对话框

(8)在绘图区单击选取刚刚创建的“DTM1”面作为参考平面，按住Ctrl键选取“AT”釉作

为参考。在偏距文本框内瑜入旋转角度为“360/(4*z)”，系统提示是否要添加特征关系,

如图3-18所示，单击【是】；

是否要添加360/(4*z)作为特征关系？

LSO否®

图3T8添加关系式

(9)在“基准平面”对话框内单击【确定】，完成基准平面的创建；

(10)将关系式添加到“关系”对话框。在绘图区右键单击刚刚创建的基准平面“DTM2”，

在弹出的快捷菜单上单击“编辑”。

(11)在主菜单上单击“工具”一“关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示

“DTM1”面和“DTM2”面间的夹角尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关

系”对话框中，输入的关系式为：

/*镜像平面旋转角度

$D13=—360/(4*z)

完成后的“关系”对话框如图3T9所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式;

辽宁工程技术大学课程设计20

图3-19“关系〃对话框“$”关系式存在负号是使用

(12)在绘图区单击渐开线特征，然后在工具栏内单击」'"按钮，或者依次在主菜单上单

击“编辑—"镜像〃。系统弹出“镜像〃特征定义操控面板，如图3-20所示；

镜像平面。选像厂不项目

参照选项属性

图3-20“镜像”特征定义面板

(13)在绘图区单击选取刚刚创建的“DTM2”平面作为镜像平面，在“镜像”特征定义操控

面板内单击Il府快x按钮，完成渐开线的镜像。完成后的曲线如图3-21所示。

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图3-21完成后的镜像渐开线

5.创建齿根圆

(1)在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单内单击“插入”一“拉伸”，弹出“拉

伸”定义操控面板，在面板内单击“放置”一“定义”，弹出“草绘”定义对话框:

(2)选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面，参考方向为向“顶”，

如图3-22所示。单击【草绘】进入草绘环境：

图3-22“草绘〃对话框

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（3）在工具栏内单击19^按钮，在绘图区单击选取齿根圆曲线，如图3-23所示，在

图3-23选取齿根圆曲线

（4）在“拉伸”特征定义操控面板内单击选取“实体”按钮、“拉伸到指定深度”按钮，

在拉伸深度文本框内输入深度值为B,如图3-24所示。回左后系统提示是否添加特征关系，单

击“是”；

AP在，50⑪%匚

放置选项展性

图3-24“拉伸”定义面板

（5）拉伸深度自动调整到用户设置的参数B的值，在“拉，‘申"特征定义操控面板内单击按钮,

完成齿根圆的创建，完成后的齿根圆如图3-25所示。

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图3-25完成后的齿根圆

（6）将关系式添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击齿根圆特征，在弹出的快捷菜

单中单击"编辑”；

（7）在主菜单上单击“工具”一“关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示齿根

圆厚度尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入攸关系

式为：

/*齿根圆宽度关系式

D14=b

完成后的“关系”对话框如图3-26所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式;

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图3-26“关系”对话框

6.创建分度圆曲面

(1)在工具栏内单击其按钮，或者依次在主菜单内单击“插入”一“拉伸”，弹出“拉

伸”定义操控面板，在面板内单击“放置”一“定义”，弹出“草绘”定义对话框；

(2)选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面，参考方向为向“顶”，

如图3-27所示。单击【草绘】进入草绘环境；

(3)在工具栏内单击按钮，在绘图区单击选取分度圆曲线，如图3-28所示。在

■按钮，完成草图的绘制;

工具栏内单击

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图3-28选取分度圆曲线图3-27“草绘”对话框

（4）在“拉伸”特征定义操控面板内单击选取“曲面”按钮、“拉伸到指定深度”按钮，

在拉伸深度文本框内输入深度值为B,如图3-29所示。回左后系统提示是否添加特征关系，单

击“是”：

口鼻五二叵二%力匚

放置后伸为曲面。'

图3-29“拉伸”定义面板

（5）拉伸深度自动调整到用户设置的参数B的值，在“拉伸”特征定义操控面板内单击

按钮，完成分度圆曲面的创建，完成后的分度圆曲面如图3-30所示。

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图3-30分度圆拉伸特征

（6）将关系式添加到“美系”对话框，在模型树中右键单击分度圆曲面特征，在弹出的快

捷菜单中单击“编辑”；

（7）在主菜单上单击“工具”一“关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示分度

圆厚度尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入的关系

式为：

/*分度圆曲面宽度关系式

1)15=b

完成后的“关系”对话框如图3-31所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式;

辽宁工程技术大学课程设计27

■美系□回冈

文件编福瓶入空数实用工具显示

查找范围------------------------------

-tOPRI0001

系

CCX电第x嘉11M?r户U他诃国

df=d-2*hf

八齿轮芟本周关东式

DO=h

Dl=db

D2=df

D3=d

»13=-360/Z/4

小齿根圆宽度关系式

D14=b

/»分度母曲面关系式

D15词I

D16=bet»

D17=b

八截面触角半径关系式

ifhacXl

IIUII射

图3-31"关系〃对话框

7.创建投影曲线

这一步首先在"RIGHT”面创建一个斜直线，然后将这个曲线投影到分度圆曲面上。

（1）在工具栏内单击公按钮，系统弹出“草绘”对话框；

（2）选择“K1GHT”面作为草绘平面，选取面作为参考平面,参考方向为向“右”，

如图3-32所示。单击【草绘】进入草绘环境；

（3）绘制如图3-33所示的二维草图，在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制;

辽宁工程技术大学课程设计28

3-32“草绘〃对话框图3-33绘制二维草图图

（4）将关系式添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击刚刚的草绘特征，在弹出的快

捷菜单中单击“编辑”；

（5）在主菜单上单击“工具”一“关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示直线

相关的尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入的关系

式为：

D16=beta

1)17=b

完成后的“关系”对话框如图3-34所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式;

图3-34“关系”对话框

（6）单击选取刚刚草绘的曲线，在主菜单上依次单击“编辑”一“投影”，系统弹出“投

影”曲线操控面板，如图3-35所示；

曲面。选曲项目一।方向|画向[1个平面一|X

参照属性

图3-35选取曲面参照

（7）在绘图区单击选取分度圆的曲面作为投影参照，如图3-36所示。在“投影曲线”定义

辽宁工程技术大学课程设计29

母：

面板上单击一按钮，完成投影曲线的创建。

图3-36选取曲面参照

8.创建扫描混合截面

（1）在工具栏内单击•；按钮，系统弹出“草绘”定义对话框：

（2）选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面,参考方向为向“顶”，

如图3-37所示。单击【草绘】进入草绘环境；

（3）以已经创建的渐开线为基础，在工具栏内单击IO-按钮，系统弹出“类型”单选框,

如图3-38所示，单击选取“环”，绘制如图3-39所示的二维草图，在工具栏内单击按钮，完

成草图的绘制；

辽宁工程技术大学课程设计30

图3-37“草绘”对话框图3-38“类型”单选框

图3-39绘制二维草图

(4)将圆角尺寸添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击刚刚草绘的截面，在弹出的

快捷菜单中单击“编辑”；

(5)在主菜单上单击“工具”一“关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示截面

圆角的尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入的关系

式为：

/*截面圆角半径关系式

ifhax>=l

endif

ifhax<l

辽宁工程技术大学课程设计31

endif

完成后的“关系”对话框如图3-40所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式;

图3-40“关系”对话框

（6）下面在齿根圆的另一个端面上创建相应的截面，然后将截面旋转到相应位置。在主菜

单上依次单击“编辑”今“特征操作〃，系统弹出“特征〃菜单管理器，如图3-41所示；

菜单管理器

►特征菜单卷埋着

|复制►特征

▼选取特征［复制

▼移动特征

平移

旋转

完成移动

退出移动

3-41特征菜单管理器图3-42“选取特征”菜单管理器图3-93移动特征”菜单管

理器

（7）在“特征”菜单管理器上依次单击“复制”一“完成”，系统弹出“复制特征”菜单

管理器。在“复制特征菜单管理器”上依次单击“移动”一“完成”，系统弹出“选取特

征”菜单管理器，如图3-92所示；

（8）在绘图区单击选取上一步创建的截面特征，在“选取特征”菜单管理器上单击“完

成”，系统弹出“移动特征”菜单管理器，如图3-43所示；

辽宁工程技术大学课程设计32

（9）在“移动特征”菜单管理器上单击“平移”，系统弹出“选取方向”菜单管理器，如

图3-44所示：

（10）在“选取方向”菜单管理器中单击选取“曲线/边/轴”，然后在绘图区单击选取齿根

圆的端面作为参照，如图3-45所示。系统弹出“方向”菜单管理器，单击“正向”；

菜单管理然

►特征

［复制

▼移动特征

!~~平移

旋转

完成移动

退出移动

▼一般选取方向

|

曲线/边/轴

坐标系

退出

图3-45“选取方向”菜单管理器3-44选取参照平面

（11）系统提示输入偏移至离，输入偏移距离为b,系统提示是否添加关系式，单击“是”，

在“移动特征”菜单管理器中单击“完成移动”，在“组可变尺寸”菜单管理器中单击“完

成”，在随后弹出的“组元素”对话框中单击【确定】，在“特征”菜单管理器中单击“确

定”，完成特征的复制，完成后的截面如图3-46所示；

图3-46

辽宁工程技术大学课程设计33

（12）将关系式添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击刚刚的复制特征，在弹出的快

捷菜单中单击“编辑”；

（13）在主菜单上单击“工具”一“关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示两个

截面的尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入佗关系

式为：

l）80=b

完成后的“关系”对话框如图3-47所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式;

图3-47“关系”对话框

（14）旋转及制上一步复制的截面，在主菜单上依次单击“编辑”一“特征操作”，系统弹

出“特征”菜单管理器，如图3-48所示；

菜单管理器

▼特征

复制

重新排序I

插入模式I

完成I

辽宁工程技术大学课程设计34

图3-48“特征”菜单管理器

(15)在“特征”菜单管理器上依次单击“复制”一“完成”，系统弹出“复制特征”菜单

管理器。在“复制特征菜单管理器”上依次单击“移动”一“完成”，系统弹出“选取特

征”菜单管理器，如图3T9所示；

菜单管理3

菜单管理器

＞特征

复制,特征

选取特征［复制

▼移动特征

平移

旋转

完成移动

退出移动

3-48“特征”菜单管理器图图3-49“选取特征”菜单管理器图3-50移动特征管理

器

(16)在绘图区单击选取匕一步创建的复制截面特征，在“选取特征”菜单管理器上单击

“完成”，系统弹出“移动特征”菜单管理器，如图3-50所示；

(17)在“移动特征”菜单管理器上单击”旋转〃，系统弹出"选取方向"菜单管理器，如图3-51

所示；

菜单管理春

》特征

|复制

▼移动特征

平移

旋转

完成移动

退出移动

▼一般选取方向

I

曲线/边/轴

坐标系

退出

图3-51“选取方向”菜单管理器图3-52选取参照轴

(18)在“选取方向”菜单管理器中单击选取“曲线/边/轴”，然后在绘图区单击选取齿根

圆的中心轴作为参照，如图3702所示。系统弹出“方向”菜单管理器，单击“反向”一“正

辽宁工程技术大学课程设计35

向”；

选取参

图3-52选取参照轴图3-53旋转复制的截面

(19)系统提示输入旋转角度,输入旋转角度为“asin(2*b*tan(bcta/d))”，系统提示是否

添加关系式，单击“是”，在“移动特征”菜单管理器中单击“完成移动”，在“组可变尺

寸”菜单管理器中单击“完成”，在随后弹出的“组元素”对话框中单击【确定】，在“特

征”菜单管理器中单击“确定”，完成特征的复制，完成后的截面如图3-53所示；

(20)旋转角度尺寸添加到“关系”对话框.在模型树中右键单击刚刚旋转复制的截面，在

弹出的快捷菜单中单击“编辑”：

(21)在主菜单上单击“工具”一“关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示旋转

角度的尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入佗关系

式为：

D79=asin(2*b*tan(beta/d))

完成后的“关系”对话框如图所示.在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式:

图3-54“关系”对话框

辽宁工程技术大学课程设计36

■关系目叵「X

文件爆也矗入©F实用工员显示

p------------------------------———

卷注\[口PPOOO[

CC%电盘X曹1・？LI用力（）电Q国

+侬4

-$D13=-360/Z/4

■八名漳町宽膜关系式

Dlab

八/,分度圆曲全关发式

_B15=bJ

<>BlgbE

()Bl?”

八截面的角半径关系式

=JifhtxXl

«Utf

ifUx<l

•Mif

D60=b

Wtt

福〕〔重置眼由

图3-54"关系〃对话框

9.创建第一个轮齿特征

（1）在主菜单上依次单击“插入”一“扫描混合”，系统弹出“扫描混合”特征定义操控

面板，如图3-55所示；

0选取最多断个磁作为旧0混合的轨迸.

可㈢力忆/

参照截面相切选项属性

图3-55“扫描混合”特征定义面板

（2）在“扫描混合”特征定义操控面板内单击“参照”菜单，系统弹出“参照”对话框，

如图3-56所示；

（3）在“参照”对话框的“剖面控制”文本框内单击选取“垂直于轨迹”，在

“水平/垂直控制”文本框内输入“垂直于肺面”，如图3-56所示；

辽宁工程技术大学课程设计37

图3-56“参照”对•话框

(4)在绘图区单击选取分度圆上的投影曲线作为扫描混合的扫引线，如图3-57所示;

图3-57选取扫引线

(5)在“扫描混合”特征定义操控面板上单击“剖面”菜单，系统弹出“剖面”定义对话

框，在第一项下拉菜单中选取“所选截面”，如图3-58所示；

辽宁工程技术大学课程设计38

菽面〕相切选项座性

0瑟隹鼓面

每所选融面

截面»fiA

增加混合顶点Q

图3-58“剖面”定义对话框

(6)在绘图区单击选取如图3-59所示的截面作为第一个扫描混合截面;

獭"相切选项星性

C草绘截面

⑥所逸薇面

细节.

增加混含顶点Q

图3-58“剖面”定义对话框图3-59选取第一个截面

(7)在如图3-58所示的“剖面”定义对话框内单击“插入”，在“剖面”列表框内显示“剖

面2”。在绘图区单击选取另一个截面，如图3-60所示。

注意两个截面上扫描混合起始点的一致性，修改起始点的方法为，在如图3-61所示的“剖

面”对话框内单击“细节”，系统弹出如图3-62所示的“链”对话框；

辽宁工程技术大学课程设计39

«®l相切选项属性

茎绘截面

每所透然面

抽入

细节.二］

图3-G0选取第二个截面图3-61“剖面”对话框

图3-62“链”对话框图3-63“选项”选项卡

（8）在“选项”选项卡