二级锥齿轮减速器的三维实体设计与运动仿真Word文档格式.docx
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2.3保持架绘制9
2.3.1支撑架轮廓9
2.3.2旋转特征生成保持架实体9
2.3.3旋转切割保持架9
2.3.4绘制滚动体9
2.3.5阵列滚动体9
3挡油环绘制10
3.1草图绘制10
3.2旋转生成实体10
3.3进行圆角命令10
4套筒、键绘制11
4.1套筒绘制11
4.2旋转生成实体11
4.3键的绘制11
4.3.1草图绘制11
4.3.2实体生成11
5锥齿轮的画法12
5.1设置参数12
5.2绘制基本图元12
5.2.1添加关系12
5.2.2校验关系式13
5.2.3创建基准平面13
5.2.4选择DTM1为草绘平面13
5.3绘制锥齿轮大端的渐开线13
5.3.1输入渐开线方程13
5.3.2镜像渐开线13
5.3.3绘制大端的齿形13
5.3.4绘制齿形13
5.3.5混合齿形截面14
5.3.6阵列齿14
6直齿轮的零件体设计15
6.1设置参数15
6.2草绘15
6.3列出关系式15
6.4镜像16
6.5拉伸16
6.6阵列16
6.7草绘并拉伸16
6.8草绘并旋转切除17
6.9拉伸切除17
7.装配图18
7.1高速轴的装配18
7.1.1插入高速轴18
7.1.2插入键18
7.1.3插入挡油环和套筒18
7.1.4插入轴承19
7.1.5插入锥齿轮19
7.1.6插入透盖19
7.2其它轴的装配图20
7.2.1中间轴的装配20
7.2.2低速轴的装配20
8仿真运动21
9工程图的设计22
9.1导入垫片22
9.2截面的绘制22
9.3标注尺寸22
10生成G代码23
11课程设计心得26
12参考文献28
1轴的设计
1.1高速轴
Pro/E进行三维造型时，具有参数化设计的思想，大概画出实体的轮廓，然后标出所需要的尺寸，把尺寸参数化，进行一一修改，最终会指出的轮廓就是我们所需要的轮廓，这样可以大大提高制图的效率。
以下所绘制的轮廓都是采用这种设计的思想进行设计的。
在绘制实体轮廓时尽量选取视图平面为轮廓的边界，为创建实体图会带来很多方便。
1.1.1草图拉伸
高速轴草图的绘制，如图1-1所示。
图1-1轴段
1.1.2拉伸轴实体
生成实体生成如图1-2。
图1-2
1.1.3进行圆角和倒角特征
在创建好的实体上利用圆角和倒角特征进行圆角和倒角，轴的两个端面用倒角命令参数为1X1，阶梯面上选取圆角命令参数为0.5，倒角如图1-3，圆角如图1-4。
图1-3倒角特征1-4圆角特征
1.1.4拉伸切除特征创建键槽
键轮廓如图1-5所示。
图1-5键轮廓
最后应用拉伸切除命令，切除生成键槽实体如图1-6所示，到此高速轴的实体特征就此完成。
图1-6高速轴的实体图
1.2中间轴和低速轴
中间轴和低速轴的画法和高速轴类似，也是在轮廓的基础上应用旋转特征、边倒角和圆角特征，生成实体，然后建立平面，在基准平面上画出键槽轮廓，应用拉伸切除命令形成键槽。
中间轴如图1-7所示，低速轴图1-8所示。
图1-7中间轴
图1-8低速轴
2轴承绘制
2.1内外圈绘制
2.1.1内外圈轮廓绘制
如图2-1所示，首先选择front面作为绘制平面，画一条中心线作为旋转实体的中心线，再绘制如图示的轴承内外圈轮廓，并标注相应的尺寸，如图2-1所示
2.1.2旋转特征
图2-1内外圈轮廓图2-2旋转特征创建内外圈所得实体
2.2切滚动槽
2.2.1滚动槽轮廓绘制
选取front面为草绘平面，绘制几何中心线以确定其具体位置，再绘制出以滚动体为直径绘制圆，轮廓如图2-3所示。
图2-3滚动槽轮廓图2-4创建滚动槽
2.2.2旋转切除特征
利用旋转切除特征创建滚动槽，如图2-4所示。
2.3保持架绘制
2.3.1支撑架轮廓
支撑架的目的就是控制滚珠的游动范围，不至于两个滚动体的游动而相碰，支撑架轮廓如图2-5所示。
图2-5保持架轮廓图2-6保持架实体
2.3.2旋转特征生成保持架实体
利用旋转特征生成支撑架的实体，如图2-6所示。
2.3.3旋转切割保持架
在front面绘制旋转切除的半圆，再利用旋转切除特征创建保持架上的孔，如图2-7所示，最后再利用镜像特征创建轴承上滚珠的空隙。
图2-7保持架孔轮廓及旋转切除特征图2-8球轴承实体
2.3.4绘制滚动体
应用旋转实体命令。
2.3.5阵列滚动体
将滚动体于保持架的孔生成组之后，应用阵列命令，阵列滚动体。
如图2-8所示
3挡油环绘制
3.1草图绘制
根据CAD图，在草绘界面下绘制其大致外形，然后利用PRO/E的参数化命令将其尺寸调整如图3-1.
图3-1挡油环的草绘图3-2旋转所得挡油环
3.2旋转生成实体
所绘制的草图以几何中心为旋转轴，形成旋转实体，如图3-2所示
3.3进行圆角命令
所得挡油环实体图，如图3-3所示
图3-3挡油环实体图
4套筒、键绘制
4.1套筒绘制
套筒的画法和套杯类似，先是草图轮廓绘制如图4-1所示
图4-1套筒草图图4-2旋转套筒草绘所得实体
4.2旋转生成实体
应用旋转实体命令生成实体。
如图4-2
进行倒角命令，所得套筒实体，如图4-3所示
图4-3套筒实体
4.3键的绘制
4.3.1草图绘制
先是画一个矩形，再参数化尺寸，最后用三面相切圆命令，画出键的端面轮廓，如图4-4
图4-4键轮廓图4-5键的实体图
4.3.2实体生成
应用拉伸实体命令，形成实体。
如图4-5
5锥齿轮的画法
5.1设置参数
其中M=3.75为锥齿轮模数
Z=23为小锥齿轮的齿数
Z_D=56啮合齿轮的齿数
B=37齿的宽度
HAX=1齿顶高系数
CX=0.25顶隙系数
X=0变位系数
ALPHA=20压力角
输入关系式如图5-1
图5-1关系式的输入
5.2绘制基本图元
选择front面为草绘平面，绘制下图所示
图5-2绘制图元
画出大致形状，并且标出必要的尺寸，齿根园半径DB/2，基圆半径DB/2，分度圆半径D/2，齿顶圆半径DA/2，齿宽B，锥角DELTA
5.2.1添加关系
添加分度圆，齿顶圆，基圆，齿根圆直径关系式，并进行校验
5.2.2校验关系式
5.2.3创建基准平面
以front面为法向，穿过草绘中的最左端的线创建基准平面DTM1
5.2.4选择DTM1为草绘平面
坐标系
为参照，绘制四个同心圆和一条垂直于中心线的直线，同样再添加关系，确定出同心圆的尺寸如图5-3
图5-3四个同心圆的绘制及其尺寸的添加
5.3绘制锥齿轮大端的渐开线
5.3.1输入渐开线方程
r=DB/COS（DELTA）/2
THETA=t*60
x=r*cos（THETA）+r*sin（THETA）*THETA*pi/180-r*COS（4.815）+DB/COS（DELTA）/2
y=r*sin（THETA）-r*cos（THETA）*THETA*pi/180-r*sin（4.815）
z=0
当渐开线方程输入后，渐开线就生成了，如图5-4
图5-4形成渐开线
5.3.2镜像渐开线
5.3.3绘制大端的齿形
在绘制齿形时，需要使用之前所绘制的圆为参照，选取使用命令，再进行修剪绘制出大端齿形轮廓，如图5-5所示。
5.3.4绘制齿形
以同样的方法绘制出小端的齿形
图5-5大端齿形轮廓图5-6小端齿形轮廓
5.3.5混合齿形截面
同时选择草绘的两个齿形，单击插入，混合，伸出项，选取两个齿形为截面为混合的两个环。
5.3.6阵列齿
选择阵列伸出项，如图5-7所示
图5-13形成锥齿轮的实体
6直齿轮的零件体设计
6.1设置参数
新建零件-进入绘图界面。
点击工具-参数，输入参数，如下所示：
M=2.5为齿轮模数
Z=30为小齿轮的齿数
B=80齿的宽度
α=20压力角
β=0螺旋角
点击确定，再点击工具-关系，输入计算公式，如图6-1所示：
图6-1
6.2草绘
画出四个同心圆，分别标记
d0=DF（齿根圆直径）,
d1=DB（基圆直径）,
d2=D（分度圆直径）,
d3=DA（齿顶圆直径），如图6-2所示
图6-2齿根圆基圆分度圆齿顶圆草图的绘制
6.3列出关系式
HA=（HAX+X）*M（齿顶高关系式），
HF=（HAX+CX-X）*M（齿根高关系式），
D=M*Z（分度圆直径关系式），
DA=D+2*HA（齿顶圆直径关系式），
DB=D*cos（α）（基园直径关系式），
DF=D-2*HF（齿根圆直径关系式）
r=DB/2，
θ=t*45，
x=r*cos（θ）+r*sin（θ）*θ*pi/180，
y=r*sin（θ）-r*cos（θ）*θ*pi/180,
z=0.
6.4镜像
创建镜像平面、基准点和面，选择曲线和分度圆作为参照，获得基准点；
选择基准点和基准轴作为参照，创建基准平面DTM1，然后以DTM1和基准轴作为基准，创建DTM2，设置DTM1和DTM2夹角为90/Z，最后将刚才创建的曲线以DTM2为对称平面进行镜像。
6.5拉伸
6.6阵列
6.7草绘并拉伸
绘制齿轮内孔和轮毂的草图，绘制草图如图再进行拉伸切除，如图6-8所示。
图内孔和轮毂的草图图6-8拉伸切除特征
6.8草绘并旋转切除
草绘图如图6-9所示，旋转去除材料：
图6-9
6.9拉伸切除
绘制其腹板上的孔，并加以阵列得到最后的齿型图如图6-10所示：
图6-10最终形成的低速轴上直齿轮的实体
7.装配图
7.1高速轴的装配
7.1.1插入高速轴
图7-1高速轴的插入
7.1.2插入键
需要与键槽的三个面配对，才能确定其具体位置，侧对侧，底面对低面，圆柱面对圆柱面，安装上的实体如图7-2所示
图7-2键的插入
7.1.3插入挡油环和套筒
需要两个免得约束可确定其具体位置，端面与挡油环的侧面配对，内孔与轴表面配对，如图7-3所示
7-3挡油环和套筒的插入
7.1.4插入轴承
7-4轴承的插入
7.1.5插入锥齿轮
锥齿轮内孔与轴的表面配对，毂的侧面与键的侧面配对，大端面与套筒配对，这样锥齿轮就完全约束，安装上的图如图7-5所示
7-5锥齿轮的插入
7.1.6插入透盖
7-6透盖的插入
高速轴上的零件到此装配完成，如图7-7所示
图7-5高速轴装配图
7.2其它轴的装配图
7.2.1中间轴的装配
中间轴的装配与高速轴的装配相同
图7-6中间轴的实体图
7.2.2低速轴的装配
图7-7低速轴的实体图
8仿真运动
首先根据CAD工程图的尺寸参数建立骨架模型，用于支撑运动轴。
再接着将低速轴插入，使其轴线和骨架模型匹配，，此时将约束关系设定为销钉连接，再下来逐个放入其他轴；
效果图如下。
最后添加电机，选择齿轮传动，添加电机时输入各个齿轮基圆半径，最终就可以进行运动仿真。
其中给高速轴，中间轴和低速轴分别添加电机，以实现轴的转动。
高速轴的转速是1440r/min,其运动视频见文件“运动仿真.avi”。
最终所形成的装配图如图8-1所示。
图8-1最终形成的装配图
9工程图的设计
9.1导入垫片
以窥视孔的垫片为例，新建——绘图——窥视孔垫片——空——A4——确定，进入绘图界面，选择一般，将鼠标放入界面内，完成轴的导入
9.2截面的绘制
打开垫片的零件图，在键的截面建立基准轴。
关闭零件图，在界面插入轴的投影图，点击轴，单击右键——属性——比例（设为1）——截面——2D截面，新建——完成——选择基准面——区域——完成。
9.3标注尺寸
标注窥视孔垫片的基本尺寸。
如图
图4.3尺寸标注
10生成G代码
箱座：
%
G71
O0321
（F:
\biansuqi\321.ncl.2）
（09/14/11-15:
33:
49）
N0010T1M06
S1000M03
G00X9.5Y13.
G43Z100.H01
Z183.
G01X148.F300.
Y27.526
X9.5
Y42.053
X148.
Y56.579
Y71.105
Y85.632
Y100.158
Y114.684
Y129.211
Y143.737
Y158.263
Y172.789
Y187.316
Y201.842
Y213.025
X10.726Y213.16
X13.351Y213.525
X15.959Y213.968
X18.548Y214.488
X21.125Y215.089
X23.68Y215.765
X25.729Y216.368
Y230.895
X53.672
X55.735Y232.547
X57.749Y234.263
X59.707Y236.037
X61.614Y237.872
X63.462Y239.76
X65.252Y241.704
X66.985Y243.704
X68.391Y245.421
Y259.947
X125.294
X125.349Y260.837
X125.323Y261.729
X125.218Y262.618
X125.178Y262.848
X124.973Y263.721
X124.693Y264.565
X124.338Y265.384
X123.912Y266.166
X123.418Y266.908
X122.858Y267.605
X122.241Y268.246
X121.623Y268.788
X120.902Y269.317
X120.138Y269.779
X119.336Y270.171
X118.91Y270.345
X118.061Y270.626
X117.404Y270.787
X116.63Y270.918
X115.825Y270.989
X115.35Y270.993
Y274.474
Y289.
X115.35
Y270.993
X125.288Y262.11
X125.348Y261.221
X125.327Y260.329
X125.228Y259.443
X125.05Y258.57
X124.795Y257.715
X124.464Y256.886
X124.062Y256.091
X123.59Y255.334
X123.053Y254.623
X122.454Y253.962
X121.799Y253.357
X121.093Y252.814
X120.341Y252.335
X119.545Y251.923
X118.866Y251.617
X117.41Y251.028
X116.763Y250.802
X115.593Y250.459
X115.248Y250.375
X114.188Y250.171
X113.114Y250.046
X112.033Y250.
X71.807
X70.602Y248.312
X69.006Y246.201
X67.352Y244.143
X65.633Y242.133
X63.854Y240.176
X62.019Y238.275
X60.123Y236.427
X58.177Y234.641
X56.175Y232.913
X54.122Y231.246
X52.021Y229.643
X49.869Y228.102
X47.676Y226.629
X45.437Y225.222
X43.156Y223.883
X40.839Y222.615
X38.479Y221.415
X36.089Y220.289
X33.664Y219.235
X31.207Y218.254
X28.725Y217.35
X26.212Y216.519
X9.5Y213.025
Y13.
G00X-148.Y289.
Z100.
G01Z183.
X-115.46
X-148.
X-125.404
X-125.271Y259.066
X-125.06Y258.2
X-124.773Y257.357
X-124.411Y256.542
X-123.978Y255.762
X-123.478Y255.025
X-122.914Y254.334
X-122.291Y253.697
X-121.614Y253.118
X-120.887Y252.601
X-120.119Y252.152
X-119.659Y251.924
X-118.225Y251.302
X-117.493Y251.018
X-116.344Y250.637
X-115.65Y250.446
X-114.597Y250.22
X-113.532Y250.073
X-112.46Y250.005
X-112.143Y250.
X-71.807
X-70.26Y247.848
X-68.651Y245.748
X-68.391Y245.421
X-53.672
X-51.561Y229.306
X-49.399Y227.778
X-47.197Y226.32
X-44.947Y224.927
X-42.659Y223.603
X-40.333Y222.35
X-37.966Y221.166
X-35.568Y220.055
X-33.135Y219.017
X-30.673Y218.052
X-28.186Y217.164
X-25.729Y216.368
X-9.5
X-117.957Y251.196
X-119.713Y251.949
X-120.506Y252.366
X-121.255Y252.85
X-121.958Y253.399
X-122.609Y254.008
X-123.203Y254.672
X-123.736Y255.386
X-124.203Y256.146
X-124.6Y256.944
X-124.925Y257.774
X-125.175Y258.629
X-125.347Y259.504
X-125.441Y260.39
X-125.456Y261.281
X-125.391Y262.169
X-125.247Y263.054
X-125.045Y263.85
X-124.754Y264.691
X-124.387Y265.507
X-123.95Y266.283
X-123.447Y267.018
X-122.87
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