机械装调技术综合实训系统变速箱测绘与三维建模大学论文.docx
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机械装调技术综合实训系统变速箱测绘与三维建模大学论文
高职部
毕业设计（论文）
作者：
学号：
专业：
数控技术
班级：
数控1391
题目：
机械装调技术综合实训系统变速箱（JX0201）
测绘与三维建模
指导者：
一级实习指导教师
2016年06月
摘要
机器测绘就是对现有的机器或部件进行实物测量，绘出全部非标准件零件的草图，再根据这些草图绘制出装配图和零件图的过程（简称测绘）。
它在对现有设备的改造、维修、仿制和先进技术的引进等方面有着重要的意义，本次目的是对JX0201变速箱的测绘，对JX0201变速箱拆卸下来的所有零件进行手绘草图并标注，在画图软件上进行绘图（如cad、pro/E等）,再将画好的零件进行三维建模。
本设计使用二维绘图软件为CAD，三维绘图软件为Pro/E5.0并介绍单件零件的绘图、建模以及零件装配的过程。
最后完成对JX0201变速箱的测绘与三维建模。
关键词：
变速箱；测绘；装配图；CAD；Pro/e；
目录
1绪论1
1.1测绘应注意的技术问题1
1.2运用图学知识准确绘图1
1.3尺寸的确定2
2JX0201变速箱的测绘3
2.1变速箱的概述与分类3
2.2箱体上的结构3
2.3变速箱的工作原理3
2.4测绘的目的和任务3
2.5测绘的基本要求4
2.6测绘前的准备工作4
2.7测量尺寸工具4
2.8绘制JX0201变速箱零件草图和装配图6
2.8.1草图尺寸标注6
2.8.2装配图的作用及技术要求8
3 CAD零件图的绘制13
3.1AutoCAD简介13
3.2CAD测绘前的准备13
3.3CAD绘图14
3.3.1轴的绘制14
3.3.2箱体的绘制15
4 Pro/e的绘图16
4.1Pro/e的简介16
4.2Pro/e的绘制17
4.2.1轴零件的绘制17
4.2.2齿轮的绘制18
4.2.3箱体的绘制20
4.3Prp/e的装配及爆炸图20
4.3.1pro/e的装配步骤20
4.3.2JX0201变速箱的总装配图22
4.3.3Pro/e爆炸图的步骤23
4.3.4JX0201变速箱的爆炸图24
5 主要零件的主要尺寸25
结论26
参考文献27
致谢28
1绪论
机械测绘是以整台机器或零部件为对象，通过测绘、分析，用简单的工具徒手、快速的地绘制其全部零件图和装配图的草图，并标上尺寸及技术要求，再经整理，按比例用AutoCAD软件或绘图工具画出零件工作图和装配图的过程。
测绘的目的主要有三个：
（1）设计新的产品；
（2）零部件维修；（3）仿制先进的机械设备。
零部件测绘对推广先进技术，交流革新成果，改革现有的设备，修配零件等都有重要的作用；尤其是深化改革的今天，很多企业需要将进口的设备、零部件国产化，在仿制的过程中，对样机精确的测量，准确地绘制显得尤重要的，因为它关系到按照测绘的图样制造的机器、部件，其性能与样机是否相同。
另外，在测绘工作完成后将被拆的样机重装，其性能是否保证不过分地降低。
为此测绘时必须运用正确的方法和技巧，根据具体情况正确处理各种测绘技术问题。
1.1测绘应注意的技术问题
测绘前，应对机器或零部件的大体结构进行了解分析（如机器或零件的名称、用途、工作原理、零件间的相互位置关系、连接方式、零件的材料以及在机器中的作用等）。
对整机（或部件）的测绘必然涉及拆卸。
拆卸时，应同时绘制装配示意图，表达各零件间的相互关系及位置，以供绘制装配图和测绘完成后正确装配样机做参考。
拆卸时注意，除了螺纹结构形式结合的零件外，对其他形式结合在一起的零件不要轻易拆卸。
如“轴上的轴承”、“过盈配合的轴和孔”、“键联接的轴和齿轮”等。
因为拆卸这些结构容易损坏机件，致使装配后机器（或部件）性能下降。
1.2运用图学知识准确绘图
按国家标准规定：
“绘制机械图样时，应先考虑看图方便，根据机件的结构特点，选用适当的表达方法，在完整、清晰地表达机件各部分形状的前提下，力求制图简便”。
即在绘图时，以表达清楚机件结构为主，制图简便为副。
注意不要片面追求制图简便而造成表达不完整，看图困难，或容易出现看图错误等现象。
为此，应对各种图样的表达方法及功能有充分的认识。
1．确定视图的表达方式在测绘中，凡标准件如螺钉、螺栓、螺柱、螺母、垫圈、键、销等一律不画出其零件图。
在装配图中，可按规定的画法绘制，并在明细表内按规定注写型号规格。
2．装配图是表示机器（或部件）的结构形状、工作原理、装配关系、组成该机器（部件）所有的相互位置，同时尽可能兼顾整机（部件）的外形以及技术要求。
装配图的表达方法除了用装配图特有的（如沿结合面剖开或拆卸画法、假想画法、夸大画法、规定画法和简化画法等）画法外，还可以用视图、剖图、剖面、局部放大图等表示。
3．零件图重点在于表达零件的形状结构，是生产中制造和检验的依据，它不仅是将零件的材料，内外结构形状和大小表达清楚，而且还要对零件的加工、检验、测量提供必要的技术要求。
由于零件图是制造零件的重要依据，因此，在绘制时应特别强调表达完整，看图方便。
即做到表达完整、清晰、又要避免过于详尽而导致主次不分。
1.3尺寸的确定
在机械绘图中，尺寸的标注应正确、完整、清晰、合理。
尺寸的合理标注是重点问题，因为它既关联着零件在实测样机中的设计要求，又涉及到零件的自身加工制造时的工艺要求；既受到原样机尺寸的约束，又不能按实测数值照搬照抄，协调和处理好它们间的关系和矛盾，是合理标注尺寸的关键。
零件图和装配图都需要标注尺寸，才能确定机件的大小。
这些尺寸通常是对机件进行测量，得到实测尺寸后，再以实测尺寸为依据，查有关标准、资料，最后选取合理的尺寸，使标注的尺寸既要符合设计要求，又要满足工艺要求。
2JX0201变速箱的测绘
2.1变速箱的概述与分类
变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置，又称变速箱。
变速箱由传动机构和变速机构组成，可制成单独变速机构或与传动机构合装在同一壳体内。
传动机构大多用普通齿轮传动，也有的用行星齿轮传动。
普通齿轮传动变速机构一般用滑移齿轮。
滑移齿轮有多联滑移齿轮和变位滑移齿轮之分。
用三联滑移齿轮变速，轴向尺寸大；用变位滑移齿轮变速，结构紧凑，但传动比变化小。
用啮合式离合器时，转速差很小时进行，行星齿轮传动变速箱可用制动器控制变速。
变速箱广泛用于机床、车辆和其他需要变速的机器上。
机床主轴常装在变速箱内，所以又叫主轴箱，其结构紧凑，便于集中操作。
2.2箱体上的结构
具有双轴三级变速输出，其中一轴输出带正反转功能，顶部用有机玻璃防护。
主要由箱体、齿轮、花键轴、间隔套、键、角接触轴承、深沟球轴承、卡簧、端盖、手动换档机构等组成，可以完成多级变速。
2.3变速箱的工作原理
这里蕴含了齿轮和杠杆的原理。
变速箱内有多个不同的齿轮，通过不同大小的齿轮组合一起，就能实现转矩和转速的调整。
用低转矩可以换来高转速，用低转速则可以换来高转矩。
变速箱的作用主要表现在改变传动比，扩大驱动轮的转矩和转速的变化范围。
2.4测绘的目的和任务
生产实际中，维修机器或技术改造在没有现成技术资料的情况下，常需要对现有机器或部件进行测绘，以获得相关资料。
学习中，进行零部件测绘是实训和检验绘制机械图样基本能力的重要实践性环节。
部件测绘的主要任务是首先分析拆卸部件，画出主要零件的零件图；然后根据零件草图、部件实物画出装配图。
最后根据零件草图和装配图整理、用AutoCAD画出主要零件的零件图和装配图。
用Pro/e画出三维装配图以及爆炸图。
2.5测绘的基本要求
1．测绘前要认真阅读测绘指导书，明确测绘的目的、要求、内容及方法和步骤。
2．认真复习与测绘有关的内容，如视图表达、尺寸测量方法、标准件和常用件、零件图与装配图等。
3．做好准备工作，如测量工具、绘图工具、资料、手册、仪器用品等。
4．通过查阅资料全面了解装配件的工作原理、用途、构造和各零件的主要结构、形状，弄清各零件之间相对位置和装配连接关系。
5．测绘图样（包括零件草图）应做到：
视图选择合理得当、内容表达完整、准确，尺寸标注清晰、齐全、字体工整、图面整洁。
6．在测绘中要独立思考，一丝不苟，有错必改，反对不求甚解，照抄照搬，容忍错误的作法。
7．CAD零件图、装配图应该注写必要的技术要求。
技术要求的选择要合理可用。
8．CAD零件图与装配图的对应结构尺寸应一致，技术要求应相同。
9．CAD装配图应保证能将各部位的配合关系明确的表达出来。
2.6测绘前的准备工作
1．查阅相关资料，为测绘做好理论基础。
2．强调测绘过程中的设备、人身安全注意事项。
3．领取部件、量具、工具等。
4．准备绘图工具、图纸并做好测绘场地的清洁卫生。
2.7测量尺寸工具
测量尺寸时常用的测量工具有：
钢板尺、和游标卡尺，如图2-1所示。
a）
b）
图2-1测量工具
a）游标卡尺b）钢板尺
测量尺寸的方法:
一般可用游标卡尺直接测量，如图2-2所示。
a）
b）
图2-2测量方法
a）测量长度b）测量直径
2.8绘制JX0201变速箱零件草图和装配图
除标准件外，装配体中的每一个零件都应根据零件的内、外结构特点，选择合适的表达方案画出零件草图。
由于测绘工作一般在机器所在现场进行，经常采用目测的方法徒手绘制零件草图，画草图的步骤与画零件图相同，不同之处在于目测零件各部分的比例关系，不用绘图仪器，徒手画出视图。
为了便于徒手绘图和提高工效，草图也可画在方格纸上。
将各零件的装配关系画出，便于以后画CAD二维图和Pro/e三维图。
2.8.1草图尺寸标注
选择尺寸基准，画出应标注尺寸的尺寸界线、尺寸线及箭头。
最后测量零件尺寸，将其尺寸数字填入零件草图中。
应特别注意尺寸测量的正确、尺寸标注的完整性及相关零件之间的配合尺寸或关联尺寸间的协调一致。
标注尺寸时应注意以下问题:
1．两零件的配合尺寸，一般只在一个零件上测量。
例如有配合要求的孔与轴的直径及相互旋合的内、外螺纹的大径等。
2．对一些重要尺寸，仅靠测量还不行，还需通过计算来校验，如一对啮合齿轮的中心距。
有的数据不仅需要计算还应取标准上规定的数值，如模数。
对于不重要的尺寸可取整数。
3．对零件上的标准结构尺寸，如倒角、圆角、键槽、退刀槽等结构和螺纹的大径等尺寸，要查阅相关标准来确定。
零件上与标准零件、部件（如挡圈、滚动轴承等）相配合的轴与孔的尺寸，可通过标准零部件的型号查表确定。
（1）轴的测绘如图2-3所示。
a）
b）
图2-3轴的测绘
a）轴的测绘草图b）轴的三维建模
（2）直齿轮的测绘
1）确定模数，数出的齿数（Z）和量出的顶径（da）（齿宽和键槽宽度b高度h记在旁边以备绘图用）
2）模数
则，分度圆直径等于轴向模数乘齿数。
如图2-4所示。
a）
b）
图2-4齿轮的测绘
a）齿轮的测绘草图b）齿轮的三维建模
3）按教材计算其他尺寸等。
2.8.2装配图的作用及技术要求
装配图是表达机器、部件和组件的图样。
通常是表示各部件相对位置和机器的整体情况，而把整台机器按各部件分别画出的装配图。
1．装配图的作用
（1）装配图是机械设计中设计意图的反映，是机械设计、制造、装配的重要技术依据。
在机器或部件的设计、制造及装配时，都需要装配图。
用装配图来表达机器或部件的工作原理，零部件间的装配关系和各零件的主要结构形状，以及装配、检验和安装时所需的尺寸和技术要求。
（2）在新设计或测绘装配时，要画出装配图表示该机器或部件的构造、工作原理和装配关系，并确定各零件的结构形状和协调各零件尺寸等，是绘零件图的依据。
（3）在生产装配机器时，要根据装配图制订装配工艺规程，装配图是机器装配、检验、调试和安装工作的依据。
（4）在使用和维修中，装配图是了解机器和部件工作原理、结构性能、从而决定操作、保养、拆装和维修方法的依据。
（5）在进行技术交流或更新改造原有设备时，装配图也是不可缺少的资料。
2．装配图的技术要求
用文字或符号在装配图中说明对机器或部件的性能、装配、检验、使用等方面的要求和条件，统称装配图的技术要求。
性能要求指机器部件的规格、参数、性能指标等；装配要求一般是装配方法和顺序、装配时的有关说明、装配时应保证的精确度、密封性等要求，检验要求是指对机器或部件检验时，对所用的特定方法和专用量具、量仪加以说明；使用要求是指对机器或部件的操作维护和保养等有关要求。
3．装配图的表达方法
机器或部件的表达与零件的表达，其共同点都是要反映他们的内外结构形状，因此，为了把装配图表达清楚，可以选用全剖视图，局部视图，半剖视图等方法进行表达，如图2-5、2-6、2-7所示。
（名称参照表2-1）
图2-5局部剖视图（主视图）
图2-6局部剖视图（俯视图）
图2-7左视图
序号
名称
数量
序号
名称
数量
序号
名称
数量
1
M3X8沉头螺钉
4
22
齿轮套筒
（二）
1
43
齿轮箱封板
（一）
1
2
弹簧
2
23
固定齿轮3
1
44
Φ8弹垫
12
3
Φ8钢珠
2
24
齿轮套筒
（一）
1
45
M8X25不锈钢内六角螺钉
12
4
滑动轴
（二）
1
25
圆螺母
4
46
变速箱底座
1
5
Φ10不锈钢弹垫
2
26
固定轴2
1
47
固定端轴承挡圈
（二）
3
6
Φ10不锈钢平垫
2
27
键
6
48
固定端轴承挡圈
（一）
3
7
M10盖型螺母
4
28
闷盖
（二）
1
49
固定端轴承
6
8
齿轮拨叉4
1
29
固定齿轮4
1
50
齿轮拨叉1
1
9
齿轮拨叉3
1
30
滑移齿轮组
（1）
1
51
齿轮拨叉2
1
10
游动端轴承
5
31
固定端轴承内圈预紧套筒
3
52
M5X12不锈钢内六角螺钉
8
11
调整垫片
8
32
圆螺母
5
53
Φ5弹垫
8
12
齿轮箱封板（三）
2
33
键
2
54
滑动轴用透盖
2
13
齿轮箱封板
（二）
1
34
固定齿轮2
1
55
滑动轴
（一）
1
14
滑移齿轮组
（2）
1
35
固定齿轮1
2
56
滑块
2
15
花键导向轴
2
36
闷盖
（一）
4
57
弹簧顶盖
2
16
固定齿轮5
1
37
Φ17轴用卡簧
4
58
滑块拨杆
2
17
M5X10内六角螺钉
2
38
齿轮套筒（四）
1
59
胶木球
2
18
轴端挡圈
1
39
轴承座套透盖
3
60
变速箱上封盖（三）
1
19
齿轮套筒（三）
1
40
M4X10不锈钢内六角螺钉
50
61
M4X12沉头螺钉
6
20
固定轴1
1
41
Φ4弹垫
50
62
变速箱上封盖
（一）
1
21
键
1
42
轴承座套
3
63
变速箱上封盖
（二）
1
表2-1各零件名称及数量
3 CAD零件图的绘制
3.1AutoCAD简介
计算机辅助绘图（ComputerAidedDesign,简称CAD），是指应用绘图软件及计算机硬件（主机及输入输出设备），来实现图形显示、辅助绘图与设计的一项技术。
它不仅可以大大提高绘图的速度，而且精度高，易于修改，便于管理和交流，已广泛应用于航空、航天、冶金、船舶、机械、纺织、服装、建筑、地理信息、出版等领域，并日益引起社会各界的重视。
AutoCAD是美国Autodesk公司开发的著名通用计算机辅助设计与绘图软件，它集二维绘图、三维绘图及设计于一体，且具有多文档设计、交互式绘图、功能强大、用户界面友好、系统开放、易于掌握等优点，而成为当今世界，也是我国应用最为广泛的通用绘图软件。
在很多领域已经基本做到了代替手工尺规绘图而成为主要的标准绘图工具，深受各行各业工程技术人员的欢迎。
我国制图员职业资格考试也将其列为上机操作的备选软件之一。
AutoCAD软件于1982年12月推出其1．0版，经过20多年的不断完善和多次升级，目前最具活力的是AutoCAD2006软件在原有版本的基础上进行了许多重要的改进，在性能和功能方面都有了较大的增强，同时保证了向下完全兼容。
中文版的AutoCAD在性能和功能两方面都有较大的增强，新增了动态输入、动态图块、快速计算器等功能，并增强了对象选择、图案填充、多行文字编辑器、表格计算等功能。
很多的基本绘图和编辑命令也被增强，使得绘图和编辑任务便得更加流畅。
3.2CAD测绘前的准备
1．设计边框。
2．图框格式。
3．常用的快捷：
L：
直线；C：
圆；TR：
修剪；F：
倒圆角；ED：
文字编辑；
LE：
引线；H：
填充；O：
偏移；T：
文字；I：
插入块；
3.3CAD绘图
3.3.1轴的绘制
打开CAD将十字指针放在画板处，接着按L空格就会出现图3-1a中所出指定第一点，单击左键后可往线条方向拉伸，这时可以输入所需尺寸按空格后，直线的尺寸被锁定，接着画出第二根直线方法同上以此类推。
a）b）
c）
d）
图3-1轴的绘制过程
a）指定第一点b）指定下一点c）完成绘制d）主视图
3.3.2箱体的绘制
箱体的绘制如图3-2，绘图可参考轴的绘制方法。
a）b）
c）
图3-2箱体的三视图
a）主视图b）左视图c）俯视图
4 Pro/e的绘图
4.1Pro/e的简介
美国参数技术公司（ParametricTechnologyCorporation，简称PTC）于1985年成立，总部位于美国麻省尼达姆市。
1988年发布了Pro/ENGINEER软件的第一个版本。
PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征和全相关的三维设计概念改变了CAD技术的传统观念，逐渐成为当今世界CAD/CAE/CAM领域的新标准。
PTC公司致力于研究产品协同商务解决方案,用来帮助分散型制造商提高产品开发效率，现已成为CAD/CAE/CAM/PDM领域最具代表性的软件公司之Pro/E可谓是个全方位的3D产品开发软件，它集成了零件设计、曲面设计、工程图制作、产品装配、模具开发、NC加工、管路设计、电路设计、钣金设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、同步工程、自动测量、机构仿真、应力分析、有限元分析和产品数据管理等功能于一体。
Pro/E是PTC公司的旗舰产品，是业界领先的三维计算机辅助设计和制造的产品开发解决方案。
它提供了强大的数字设计能力，具有创建高级、优质产品模型和设计方案并造就一流产品的能力。
2009年11月发布的Pro/EWildfire（野火版）5．0，是目前的较新版本。
它“易学易用、功能强大、互连互通”，并提供了一个专门针对目前产品开发过程的实际情况而设计的多用户环境，具备了数百项新的可用性和协作增强功能，把整个供应链上产品开发人员的效率、数据管理和实时设计交流提升到了一个新的高度。
4.2Pro/e的绘制
4.2.1轴零件的绘制
先打开Pro/e绘图软件，新建（Ctrl+n）一个画图页面，进入平面选择画图，经过拉伸，旋转等命令画出所需要的图形。
如图4-1所示
a）b）
c）
图4-1轴的绘制
a）建立画板b）草绘c）三维轴
4.2.2齿轮的绘制
渐开线的集合分析如图4-2所示
通过x1，y1来确定x，y
s
x，y
A
s
x1，y1
ang
ang
图4-2渐开线的集合分析
渐开线是由一条线段绕齿轮基圆旋转形成的曲线。
渐开线的几何分析如图4-2所示。
线段s绕圆弧旋转，其一端点A划过的一条轨迹即为渐开线。
图中点（x1,y1）的坐标为：
。
（其中r为圆半径，
为图示角度）
对于Pro/E关系式，系统存在一个变量t，t的变化范围是0～1。
从而可以通过（x1,y1）建立（x,y）的坐标，即为渐开线的方程。
1．创建齿轮的基本圆这一步用草绘曲线的方法，创建齿轮的基本圆，包括齿顶圆、基圆、分度圆、齿根圆。
并且用事先设置好的参数来控制圆的大小。
如图4-3a
2．创建渐开线使用方程来生成渐开线的方法，创建渐开线。
如图4-3b
3．镜像渐开线首先创建一个用于镜像的平面，然后通过该平面，镜像第2步创建的渐开线，并且用关系式来控制镜像平面的角度。
如图4-3c
4．拉伸形成实体，包括齿轮的齿根圆实体和齿轮的一个齿形实体。
这一步是创建齿轮的关键步骤。
如图4-3d
5．阵列轮齿将上一步创建的轮齿进行阵列，完成齿轮的基本外形。
这一步同样需要加入关系式来控制齿轮的生成。
如图4-3e
6．创建其它特征如齿轮的中间孔、键槽、小孔等特征，并且用参数和关系式来控制相关的尺寸。
如图4-3f
a）b）
c）d）
e）f）
图4-3齿轮的建模过程
a）创建基圆b）创建渐开线c）镜像渐开线d）拉伸齿形e）阵列齿形f）创建中间孔
4.2.3箱体的绘制
打开proe文件新建（Ctrl+n）选择零件打开一个新的画板，画好所测量出的箱体前后左右的面板，然后新建中选择组件建立另一个新的画板，把画好的五个面板相拼装。
如图4-4
a）b）
c）d）
图4-4箱体的绘制
a）建立画板b）箱壁c）建立组装板块d）组装图
4.3Prp/e的装配及爆炸图
4.3.1pro/e的装配步骤
1．新建组件文件，选择一个装配中一个基准件，对各部件进行配对，所有的装配零件的中心线都通过调整在同一根中心轴上，按要求一个一个的装配上。
如图4-5所示。
a）b）
图4-5添加组件
a）添加零件b）准备装配
2．再通过配对类型经过对齐，配对，中心将齿轮装在轴上，如图4-6所示。
图4-6完成装配
3．其余的零部件都用配对类型中的配对、对齐、角度、中心、距离、垂直、平行、相切等命令进行整个变速箱的装配。
4.3.2JX0201变速箱的总装配图
JX0201变速箱所有零部件配合组装，如图4-7所示。
图4-7总装配图
箱体内部齿轮结构如图4-8所示。
图4-8箱体内部结构
4.3.3Pro/e爆炸图的步骤
在pro/e软件装配模式下，选择视图→分解→分解视图，然后在选择分解视图即可。
如图4-9所示。
a）b）
图4-9创建爆炸图
a）分解视图建立b）轴的分解视图
4.3.4JX0201变速箱的爆炸图
JX0201展示变速箱内部零件分解图，如图4-10所示。
图4-10爆炸图
5 主要零件的主要尺寸
表5．1齿轮的主要参数（单位mm）
齿轮
m
b
da
df
z
划移齿轮组大1
2.5
4
104
93
40
划移齿轮组中1
2.5
4
72
61
27
划移齿轮组小1
2.5
4
49
38
17
划移齿轮组大2
2.5
4
125
114
48
划移齿轮组中2
2.5
4
93
升级会员 