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proe减速器传动部分三维实体设计与仿真

河北工程大学

课程设计报告

专业班级机械设计制造及其自动化

课程机械CAD/CAM设计

题目减速器传动部分的三维实体设计与运动仿真

学号

学生姓名

指导教师

2012年5月

课程设计任务书

学生姓名专业班级机械0802学号

指导教师职称教研室

课程机械CAD/CAM课程设计

题目

减速器传动部分的三维实体设计与运动仿真

任务与要求

1.以每生机械专业的“课程设计一”——减速器设计的设计参数为依据，利用目前的主流实体设计软件，独立完成本课程设计。

2.首先进行减速器传动部分的所有零件体的三维实体模型设计。

3.在三维零件实体的基础上，完成传动部分装配体的设计，健全装配关系。

4.进一步利用软件的功能实现零件体和装配体的工程图设计。

5.最后通过软件完成该传动系统的运动学仿真，并进行相应的干涉检查。

6.设计参数：

运输带工作周转矩：

；运输带工作速度:

；滚筒直径：

；滚筒工作效率：

；

7.设计完成后，提交纸质设计报告，并提交电子文档的全部设计资料（以班级、学号加姓名命名的文件夹，其中文件夹中含各个零件实体图、装配体图、工程图、运动仿真动画、设计报告等）。

8.积极跟指导老师沟通，完成答辩。

开始日期2011-2-28完成日期2011-3-11

2011年2月28日

学生姓名

学号

专业

机械设计制造及其自动化

班级

课程设计题目

减速器传动部分的三维实体设计与运动仿真

设计起止时间

2012年2月28日至2011年5月11日

评阅教师评语：

建议成绩：

评阅教师签名：

年月日

1零件体的设计

1.1轴的零件体设计

1.1.1草绘（以中间轴的设计为例）

新建模型文件：

在工具栏中单击新建按钮，选折择件类型为实体，命一个名称为zhongjianzhou1，取消缺省模板建立模板，在对话框中选择mmms-part-solid选项，进入设计模式。

选择旋转工具，选择基准面front作为绘图平面，在草绘界面绘制如图1-1-1的旋转界面。

图1-1-1轴的截面尺寸绘制草图

1.1.2旋转

选择旋转特征操作，旋转角度为360度。

点击确定，旋转出中间轴，如图1-1-2所示：

图1-1-2旋转后的中间轴

1.1.3拉伸切除键槽

建立基准面1（参照TOP面偏移11），拉伸切除-放置定义，选择基面，消隐，绘制键槽的截面，如图1-1-3所示：

图1-1-3绘制键槽的截面

设置切除深度为6，点击确定，另一键的画法同上，轴上键槽的创建完成。

图1-1-4拉伸切除后的轴的实体图

1.1.4倒角，圆角

在工具栏中选择倒角和圆角工具，设置倒角距离为2，选择要倒角的边，然后确定。

完成阶梯轴的绘制.如图1-1-5。

图1-1-5完成倒角后的轴的实体图

1.2键的零件体设计

1.2.1草绘

新建零件-jian-缺省模式-mmns_part_solid，进入绘图界面。

点击拉伸放置定义，选择TOP面为绘制草图基面，画出几何中心线，根据键的截面尺寸绘制草图，如图1-2-1所示：

图1-2-1键的截面尺寸草图

1.2.2拉伸

在绘制的草图的基础上，设置键的拉伸厚度为7，点击确定，完成键的设计，如图1-2-2所示：

图1-2-2完成后的键的零件图

1.3轴承的零件体设计

1.3.1草绘（以轴承2为例）

新建零件-zhoucheng2-缺省模式-mmns_part_solid，进入绘图界面。

点击草图-放置-定义选择FRONT面，画出几何中心线，画出轴承内外圈的截面，如图1-3-1所示：

图1-3-1轴承内外圈的截面草图

1.3.2旋转

选择旋转特征操作，选择先前的平面，选择角度为360度，点击确定，得到轴承内外圈的旋转体，如图1-3-2所示：

图1-3-2旋转后的轴承内外圈

1.3.3旋转切除

点击旋转-切除-放置-定义，选择使用先前的面，进入草图环境，绘制如图（1-3-3）的草图，

图1-3-3滚道的截面草图

然后默认旋转角度为360°，点击确定完成滚道的创建，如图1-3-4所示：

图1-3-4旋转切除后的轴承内外圈

1.3.4旋转-加厚草绘

点击旋转，加厚草绘，输入加厚厚度为3，使用先前的面，画出如图1-3-5所示的截面：

图1-3-5保持架的草图

选择旋转特征操作，选择先前的平面，选择角度为360度，点击确定，得到保持架，如图1-3-6所示：

图1-3-6旋转后的保持架预览图

再次进行旋转切除方法如1.3.3，如图1-3-7所示，得到：

图1-3-7旋转切除后的保持架

1.3.5阵列

按住ctrl在模型树中选择干创建的两个旋转特征，建立两个特征的组特征。

单击编辑特征在工具栏中选择阵列，打开阵列操控板选择轴阵列方式，在基准轴上选择A-2为轴阵列中心，将周向阵列数目改为12，角度为30°如图得到轴承，并倒角如图

1-3-9所示：

图1-3-9圆周阵列后的完成的轴承

1.4轴承端盖的零件体设计

以轴承端盖1为例

1.4.1草绘

新建零件-duangai1-缺省模式-mmns_part_solid，进入绘图界面。

点击草图，放置定义，选择FRONT面，画出几何中心线，根据轴承端盖的截面尺寸绘制草图，如图1-4-1所示：

图1-4-1轴承端盖的截面草图

1.4.2旋转

选择旋转特征操作，选择先前的平面，选择角度为360度，点击确定，得到端盖的旋转体，如图1-4-2所示：

图1-4-2旋转后的轴承端盖雏形

1.4.3创建螺栓孔

点击孔特征，在如图的平面上确定孔的位置，做出通孔，然后确定，如图1-4-3所示：

图1-4-3创建的螺栓孔

1.4.4阵列

点击阵列特征操作，选择要阵列的圆周中心轴，在阵列数目中输入6，圆周阵列，得到如图1-4-4所示：

图1-4-4完成创建后的端盖

端盖的设计完成

1.5齿轮的零件体设计

以齿轮1为例

1.5.1设置参数

新建零件-chilun1-缺省模式-mmns_part_solid，进入绘图界面。

点击工具-参数，入参数MN（法面模数）,Z,α=20°（压力角）,β（螺旋角），B（齿轮厚度）,HA=1.5（齿顶高）,HF=1.875（齿根高）,HAX=1（齿顶高系数），CX=0.25（顶隙系数），X=0（变位系数），D（分度圆直径），DB（基圆直径），DA（齿顶圆直径），DF（齿根圆直径），然后确定。

如图1-5-1所示：

图1-5-1

点击确定，再点击工具-关系，输入计算公式，如图1-5-2所示：

图1-5-2

1.5.2草绘

画出四个同心圆，分别标记d0=DF（齿根圆直径）,d1=DB（基园直径）,d2=D（分度圆直径）,d3=DA（齿顶圆直径），如图1-5-2

图1-5-2

1.5.3列出关系式

输入关系式HA=（HAX+X）*MN（齿顶高关系式），

HF=（HAX+CX-X）*MN（齿根高关系式），D=MN*Z/cos（β）（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），

1.5.3创建渐开线曲线，选择笛卡尔坐标系，输入方程式：

r=DB/2，θ=t*90，S=pi*r*t/2，x=r*cos（θ）+s*sin（θ），y=r*sin（θ）-s*cos（θ），z=0如图1-5-3所示：

图1-5-3.a渐开线曲线方程文本框

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如图（3-5）。

图1-5-3.b通过方程形成的渐开线曲线

1.5.4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（360/4*Z），最后将刚才创建的曲线以DTM2为对称平面进行镜像。

如图1-5-4所示：

图1-5-4镜像后的渐开线

1.5.5曲面拉伸

创建分度圆曲面（曲面拉伸），通过关系式令曲面的拉伸厚度等于齿轮厚度。

如图1-5-5

图1-5-5

1.5.6投影

使用投影创建扫描轨迹线如图1-5-6所示。

螺旋角β=14°。

再在编辑——投影命令，选择要投影的线和投影面。

图1-5-5

1.5.7拉伸

拉伸创建齿轮坯体，选择DF（齿根圆）进行拉伸，拉伸深度等于B。

1.5.8扫描混合

点击草绘进入草绘截面，草绘出齿轮齿的形状，退出编辑环境，再对刚才的草绘截面进行复，编辑，特征操作，复制，移动，完成草绘3，完成，弹出移动特征菜单，选择平移，FRONT面，正向，确定。

信息栏会提示输入偏移距离为“B”，最后直点击完成，这样依次复制就完成了。

接着要对刚才复制的内容再次进行移动，点击，复制，移动，完成，组，完成旋转，曲线/边/轴，选择齿轮的中心轴，然后在方向菜单中选择正向命令。

同时在信息栏中要求输入旋转角度，在其中输入旋转角度为“asin（2*B*tan（β/D））”，接着单击完成移动。

插入扫描混合，选择路径，截面，点击确定得到如图1-5-6所示：

图1-5-6扫描混合后的斜齿

1.5.9复制

在特征工具栏的下拉菜单中选择扫描混合特征操作，点击编辑——复制——编辑选择性粘贴来创建第二个轮齿

1.5.10阵列

在下拉菜单中点击阵列特征操作，得到如图1-5-7所示：

图1-5-7阵列完成后得到的齿轮

1.5.11拉伸切除

，在菜单工具栏中点击拉伸切除特征操作，定义内部草绘，做出键槽，绘制轮辐草图，完成切除，齿轮的零件体设计完成。

如图1-5-11。

图1-5-11

1.6齿轮轴

如1.5齿轮的画法先画出齿轮

1.6.1拉伸

在菜单工具栏中点击拉伸特征操作，定义内部草绘，选择侧面，画圆，进行直径和深度的设置，重复此操作得到齿轮轴，如图1-6-1所示：

图1-6-1

1.6.2拉伸切除

在菜单中选择拉伸切除特征操作名令，定义内部草绘，画出键的截面，点击确定，完成齿轮轴的设计，如图1-6-2。

图1-6-2切完键槽后的的齿轮轴

1.7套筒的零件体设计

1.7.1草绘

新建文件，进入草绘界面，绘制界面图。

如图1-7-1所示：

图1-7-1套筒的零件草图

1.7.2旋转

选择旋转特征操作，选择先前的平面，选择角度为360度，点击确定，得到套筒的旋转体，如图所示：

图1-7-2旋转完成后的套筒

2装配体的设计

2.1轴的导入

（以中间轴的装配体设计为例）在菜当栏中选折新建，组件—zhongjianzhou—取消缺省—确定--mmns_asm_design，点击装配，导入轴2，点击缺省，如图2-1-1所示：

图2-1-1中间轴

2.2键的导入

2.2.1配对

新建导入对象为键，点击装配选择要装配的键，再点击配对，选择键的侧面与轴2键槽的侧面为配合对象。

2.2.2配对

在下拉菜单中选着约束关系，点击放置添加约束为配对，选择键的底面和轴2键槽的底面为约束项目。

2.2.3对齐，

再插入键后，点击对齐，选择键的半圆面和轴键槽的半圆面，点击确定，完成键的导入，如图2-2-1所示：

图2-2-1插入键之后的轴

2.3斜齿轮的导入

2.3.1插入

新建插入，点击装配，选择文件chilun1为插入对象，选择齿轮的内表面和轴的旋转面为配合关系。

2.3.2配对

方法同2.2.1，选择键的上表面和齿轮的键槽面

2.3.3配对

方法同上，选择齿轮的侧面和轴肩面，点击确定，完成斜齿轮的导入，如如2-3-1所示：

图2-3-1插入大齿轮后的轴

同样的方法导入齿轮3，如图2-3-2所示：

图2-3-2插入小齿轮后的轴

2.4套筒的导入

2.4.1插入

方法同2.3.1，选择套筒的内表面和轴的外表面

2.4.2配对

选择套筒的大端面和齿轮的轮毂面，完成套筒的导入，如图2-4-1所示：

图2-4-1插入套筒后的轴

2.5轴承的导入

2.5.1插入

方法同2.3.1，选择轴承的内表面和轴的外表面

2.5.2配对

方法同2.2.2，选择轴承的外圈端面和套筒的小端面，完成轴承的导入，如图2-5-1所示：

图2-5-1插入轴承后的轴

2.6轴承端盖的导入

2.6.1插入

方法同2.3.1，选择端盖内表面和轴的外表面

2.6.2配对

插入轴承端盖后选择端盖面和轴承外圈端面为配合对象，点击确定完成轴承端盖的导入套筒3和轴承2，轴承端盖的导入同上。

完成中间轴的装配，如图2-6-2所示：

图2-6-2配合完成后的中间轴

3.工程图的设计

3.1创建工程图绘图文件

在菜单栏中单击新建，选着为绘图环境，创建文件名称为chilunzhou,选择绘图的大小为A4横向放置，确定，进入绘图界面，进行后续做图操作。

3.2将实体图导入工程图

选着一般特征按钮，打开文件选择要导入的零件，在编辑框中打开导入的零件萨维实体图，创建一个通过键槽的，完成，打击左键，选折截面，选择刚创建的平面创建截面名为A，完成确定。

3.3注释零件尺寸

在工具栏中选择注释，然后按照要求完成尺寸标注。

如图3-3。

图3-3齿轮轮轴的工程图

4.减速器传动部分的实体运动仿真

4.1创建骨架

在菜单栏中点击新建组件，命名fangzhen,点击mmns_asm_design，确定，点击插入选项元件创建骨架，模板选择为空，然后确定。

4.2导入装配体

4.2.1创建基准面和基准轴

创建三个基准面，分别和TOP相交建立三个基准轴，基准轴AA-1和基准轴AA-2间距离为齿轮轴和齿轮1的中心距为141。

基准轴AA-2和基准轴AA-3之间的距离为齿轮2和齿轮3的中心距为150。

4.2.2轴对齐

选着装配操作指令，将齿轮轴导入，点击用户自定义为销钉连接，点击齿轮轴的轴线和基准轴AA-1完成轴的对齐。

4.2.3面平移

在工具栏中点击放置面平移操作，选择齿轮轴的端盖1的端面和基准面3，是其重合，点击确定完成齿轮轴的导入如图4-2-1所示：

图4-2-1

中间轴和低速轴的导入方法同上，如图4-2-2所示：

图4-2-2装配完毕的减速器部件

4.3建立齿轮啮合关系

在工具栏中选择电机应用程序，在下拉菜单中选择机构，然后设置运动关系，定义为齿轮副连接，点击两啮合的齿轮的轴，设置各齿轮的分度圆直径，完成啮合关系的确定。

4.4加载电动机并仿真

点击应用程序，选择机构，点击伺服电机项目，建立伺服电动机，选择要加电机的轴，然后再点击编辑栏中选择轮廓按钮，将规范改为速度，然后设置速度为300mm/sec。

然后运行伺服电机，进行运动速度结构分析。

运行结构分析。

可测得分析曲线

4.5录制仿真运动的录像

加载电动机完成后，选择执行电机进行机构分析，完成后点击回放按钮，回放之前分析过的动画，然后进行干涉分析，点击扑获动画，在弹出对话框中选择存放目录和录制动画的格式，完成后点击确定，进行动画生成，完成。

（附加仿真录像：

fangzhenluxiang.avi）

5．参考文献

1．濮良贵，纪名刚主编，《机械设计》，高等教育出版社，2006年5月第八版

2.陆玉主编，《机械设计课程设计》，机械工业出版社，陆玉主编，2008年6月第四版

3.林清安主编，Pro/ENGINEER工程图制作，电子工业出版社，2008.9

4.肖黎明主编，Pro/ENGINEER零件设计完全解析，中国铁道出版社2009.10

5.雪茗斋电脑教育研究室编著，Pro/ENGINEER机械设计实例课堂，人民邮电出版2006.8

6.胡家秀主编，《简明机械零件设计实用手册》，机械工业出版社，2006年1月第一版；