基于proe二級減速器設(shè)計與運動仿真

緒論隨著人們生活水平的提高，消費者的價值觀正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變化，呈現(xiàn)出多樣化與個性化，用戶對各類產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品的更新?lián)Q代的速度，以及產(chǎn)品從設(shè)計、制造到投放到市場的周期都提出了越來越高的要求。為了適應(yīng)這種變化，工廠的產(chǎn)品也向著多品種、中小批量方向開展。要適應(yīng)這種瞬息萬變的市場要求，那么要求生產(chǎn)更具柔性。傳統(tǒng)的批量法那么面臨這嚴重的挑戰(zhàn)，一場更加劇烈的競爭環(huán)境正在形成。計算機輔助設(shè)計〔CAD〕與計算機輔助制造〔CAM〕就是滿足這種新的要求而產(chǎn)生的一種新的制造方法。CAD/CAM〔計算機輔助設(shè)計與制造〕技術(shù)是一門多學科綜合性技術(shù)，是當今世界開展最快的技術(shù)之一，目前已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)。CAD/CAM等新技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用，對制造業(yè)的制造模式和市場形勢產(chǎn)生了巨大影響，促進了生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變和制造業(yè)市場形勢的變化。

CAD/CAM技術(shù)的不斷開展與完善讓越來越多的工廠認同了這種技術(shù)，與此同時，市場上出現(xiàn)了越來越多CAD/CAM/CAE一體化設(shè)計軟件。來自PTC公司的Pro/ENGINEER就是其中最成功的一款設(shè)計軟件，自1988年問世以來，經(jīng)過短短十幾年時間，就成為全世界最普及的三維設(shè)計系統(tǒng)之一，它廣泛應(yīng)用于電子、通信、機械、模具、汽機車、自行車、航天、家電、玩具、等行業(yè)。Pro/E集零件設(shè)計、造型設(shè)計、模具開發(fā)、數(shù)控加工、鈑金設(shè)計、機構(gòu)仿真、逆向工程、有限元分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理等功能于一體。對加速工程和產(chǎn)品的開發(fā)、縮短產(chǎn)品設(shè)計制造周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減低本錢、增加企業(yè)市場競爭力和創(chuàng)造能力發(fā)揮著重要作用。深受眾多大中型企業(yè)，研究所和大學親睞。作為21世紀的機械自動化方向的大學生，掌握并熟練運用先進的設(shè)計繪圖軟件是一門必修的課程。CAD/CAM課程設(shè)計給我們提供了這樣一個平臺。此次設(shè)計是機械專業(yè)的學生一個必不可少的課程設(shè)計工程，它是學生步入公司前的一個模擬設(shè)計過程，使學生初步熟悉應(yīng)用繪圖軟件進行設(shè)計的一般步驟與要求，通過應(yīng)用先進的繪圖軟件，再綜合所學的專業(yè)知識進行產(chǎn)品的初步設(shè)計從而到達熟練掌握繪圖軟件的能力，同時通過此次設(shè)計對所學專業(yè)知識進行回憶與復(fù)習，使學生能夠在專業(yè)領(lǐng)域到達一個新的高度。此次設(shè)計對我們的設(shè)計能力以及三維軟件的運用能力都是一個鍛煉。我們應(yīng)該通過本次課程設(shè)計，到達以下目的：了解pro/E軟件的根本功能；熟悉并掌握零件圖的繪制方法，能熟練運用拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混合、鏡像、陣列、孔、殼等功能繪制零件圖；掌握peo/E中零件裝配方法和機構(gòu)仿真的步驟和方法；掌握工程圖的創(chuàng)立方法；能夠通過本次設(shè)計到達舉一反三的效果；再次熟悉機械設(shè)計課程設(shè)計過程中的步驟、方法及考前須知，培養(yǎng)嚴謹，認真、踏實的設(shè)計作風。第2章設(shè)計內(nèi)容此次設(shè)計內(nèi)容為二級齒輪減速器。減速器是指原動機與工作機之間獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)速。在某些場合，也有用作增速的裝置，并稱為增速器。減速器是一種典型的機械根底部件，廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，如冶金、運輸、化工、建筑、食品，甚至藝術(shù)舞臺。具有一定的代表性。本次設(shè)計具體課體：二級圓錐齒輪減速器。此次設(shè)計目的為pro/E根本軟件掌握，故設(shè)計中不考慮零部件的強度問題。先設(shè)輸入軸為軸Ⅰ，中間軸為軸Ⅱ，輸出軸為軸Ⅲ；又設(shè)高速級小齒輪和大齒輪分別為齒輪1、齒輪2，低速級小齒輪和大齒輪分別為齒輪3、齒輪4。確定傳動方案，選擇電動機及計算運動參數(shù)3.1方案選擇根據(jù)傳動裝置的工作特性和對它的工作要求，并查閱相關(guān)資料，可選擇兩級展開式減速器傳動方案，如下圖。傳動裝置布置圖3.2電動機的選擇計算帶式運輸機所需功率〔——工作機傳動效率為1〕初估電動機額定功率P電動機所需輸出的功率選用電動機查表選用Y112M-4電動機，其主要參數(shù)如下:電動機額定功率P4kw電動機滿載轉(zhuǎn)速1440電動機軸伸出端直徑28電動機伸出端安裝長度603.3傳動比的分配及轉(zhuǎn)速校核總傳動比運輸機驅(qū)動卷筒轉(zhuǎn)速總傳動比傳動比分配與齒數(shù)比考慮兩級齒輪潤滑問題，兩級齒輪應(yīng)有相近的浸油深度。參考資料[1]式〔2.10〕取，總傳動比15.072，經(jīng)計算高速級傳動比低速級傳動比因此閉式傳動取高速級小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)齒數(shù)比低速級小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)齒數(shù)比實際總傳動比核驗工作機驅(qū)動卷筒的轉(zhuǎn)速誤差卷筒的實際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速誤差，符合要求3.4減速器各軸轉(zhuǎn)速，功率，轉(zhuǎn)矩的計算傳動裝置的傳動效率計算根據(jù)傳動方案簡圖，并由資料[1]表〔2.3〕查出彈性聯(lián)軸器效率8級精度圓柱齒輪傳動效率含軸承效率運輸機驅(qū)動軸一對滾動軸承效率故傳動裝置總效率與估計值相近，電動機功率確定無誤。各軸功率計算帶式運輸機為通用工作機，取電動機額定功率為設(shè)計功率。高速軸輸入功率：中間軸輸入功率：低速軸輸入功率：P3=p各軸轉(zhuǎn)速計算高速軸的轉(zhuǎn)速：中間軸的轉(zhuǎn)速：低速軸的轉(zhuǎn)速：各軸轉(zhuǎn)矩的計算：高速軸轉(zhuǎn)矩：中間軸轉(zhuǎn)矩：低速軸轉(zhuǎn)矩：各軸運功動力參數(shù)列入下表軸名稱功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩高速軸3.96144026.263中間軸3.84326.605112.282低速軸3.7394.278377.430第4章齒輪和軸的設(shè)計4.1高速級齒輪傳動設(shè)計計算選定齒輪類型、精度等級、材料按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。運輸機為一般工作機器，速度不高，應(yīng)選用8級精度〔GB10095-88〕(見表10-8)材料選擇小齒輪材料為40Cr〔調(diào)質(zhì)〕，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼〔調(diào)質(zhì)〕，硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式〔10-9a)進行計算，即確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試選載荷系數(shù)高速軸傳遞轉(zhuǎn)矩由表10-7選取齒寬系數(shù)。由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。計算解除疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，平安系數(shù)S=1，由式〔10-12〕得計算試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。計算圓周速度。計算齒寬b計算齒寬與齒高之比。模數(shù)齒高計算載荷系數(shù)根據(jù)，8級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)；直齒輪，；由表10-2查得使用系數(shù)；由表10-4用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，。由，查圖10-13得；故載荷系數(shù)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式〔10-10a〕得計算模數(shù)m。，按齒根彎曲強度設(shè)計由式〔10-5〕得彎曲強度的設(shè)計公式為確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限；由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù),;計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞平安系數(shù)S=1.4，由式〔10-12〕得計算載荷系數(shù)K。查取齒形系數(shù)。由表10-5查得;查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得；計算大、小齒輪的并加以比擬大齒輪的數(shù)值大。設(shè)計計算比照計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑〔即模數(shù)與齒數(shù)的乘積〕有關(guān)，可取由彎曲疲勞強度算得的模數(shù)1.384并就近圓整為標準值m=2.0，按接觸強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)。小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，防止浪費。幾何尺寸計算計算分度圓直徑計算中心距計算齒輪寬度齒頂圓直徑齒根圓直徑高速級齒輪傳動的幾何尺寸高速級齒輪傳動的幾何尺寸歸于下表名稱計算公式結(jié)果模數(shù)2.0法面壓力角分度圓直徑44.0194.0齒頂圓直徑48198齒根圓直徑39189中心距119齒寬44493.齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪1由于直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)；大齒輪2的結(jié)構(gòu)尺寸計算如下表代號結(jié)構(gòu)尺寸計算公式結(jié)果輪轂處直徑72輪轂軸向長L54倒角尺寸n1齒根圓處厚度6腹板最大直徑177板孔分部圓直徑124.5板孔直徑26.25腹板厚134.2低速級齒輪傳動設(shè)計計算1.選定齒輪類型、精度等級、材料1〕按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。2〕運輸機為一般工作機器，速度不高，應(yīng)選用7級精度〔GB10095-88〕(見表10-8)3〕材料選擇小齒輪材料為40Cr〔調(diào)質(zhì)〕，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼〔調(diào)質(zhì)〕，硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。4〕小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)Z4=972.按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式〔10-9a)進行計算，即〔1〕確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1〕試選載荷系數(shù)2〕高速軸傳遞轉(zhuǎn)矩3〕由表10-7選取齒寬系數(shù)。4〕由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)5〕由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。6〕由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)7〕由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。8〕計算解除疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，平安系數(shù)S=1，由式〔10-12〕得〔2〕計算1〕試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。2〕計算圓周速度。3〕計算齒寬b4〕計算齒寬與齒高之比。模數(shù)齒高5〕計算載荷系數(shù)根據(jù)，7級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)；直齒輪，；由表10-2查得使用系數(shù)；由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，。，查圖10-13得；故載荷系數(shù)6〕按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式〔10-10a〕得7〕計算模數(shù)m。，按齒根彎曲強度設(shè)計由式〔10-5〕得彎曲強度的設(shè)計公式為〔1〕確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1〕由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限；2〕由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù),;3〕計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞平安系數(shù)S=1.4，由式〔10-12〕得4〕計算載荷系數(shù)K。5〕查取齒形系數(shù)。由表10-5查得;6〕查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得；7〕計算大、小齒輪的并加以比擬大齒輪的數(shù)值大。〔2〕設(shè)計計算比照計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑〔即模數(shù)與齒數(shù)的乘積〕有關(guān)，可取由彎曲疲勞強度算得的模數(shù)1.888并就近圓整為標準值m=2，按接觸強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)。小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，防止浪費。幾何尺寸計算〔1〕計算分度圓直徑〔2〕計算中心距〔3〕計算齒輪寬度齒頂圓直徑齒根圓直徑2.低速級齒輪傳動的幾何尺寸低速級齒輪傳動的幾何尺寸歸于下表名稱計算公式結(jié)果模數(shù)2法面壓力角分度圓直徑70244齒頂圓直徑74248齒根圓直徑65239中心距157齒寬70753.齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪3由于直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)；大齒輪4的結(jié)構(gòu)尺寸計算如下表代號結(jié)構(gòu)尺寸計算公式結(jié)果輪轂處直徑91輪轂軸向長L68倒角尺寸n1齒根圓處厚度6腹板最大直徑227板孔分部圓直徑159板孔直徑34腹板厚214.3軸的設(shè)計在兩級展開式減速器中，三根軸跨距應(yīng)該相等或相近，而中間軸跨距確定的自由度較小，故一般先進行中間軸的設(shè)計，以確定跨距。中間軸設(shè)計1.選擇軸的材料因中間軸是齒輪軸，應(yīng)與齒輪3的材料一致，故材料為45Cr調(diào)質(zhì)，由資料[2]P362表15-1查出，軸的初步估算由資料[2]P370式〔15-2〕由資料[2]P370表15-3查出，因此考慮該處軸直徑尺寸應(yīng)當大于高速級軸頸處直徑，取軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸上零件的定位、轉(zhuǎn)配及軸的公益性要求，參考表8.3、圖8.4，初步確定出中間軸的結(jié)構(gòu)如圖。〔1〕各軸段直徑確實定由資料[1]P95表5.9查出優(yōu)選6208深溝球軸承。軸頸直徑齒輪2處軸頭直徑齒輪2定位軸肩高度，由資料[1]P67表4.1查出該處直徑齒輪3的直徑：，，由資料[1]P94表5.9查出軸承的安裝尺寸按許用彎曲應(yīng)力校核軸軸上力的作用點及支點跨距確實定齒輪對軸的力作用點按簡化原那么應(yīng)在齒寬的中點，因此可決定中間軸上兩齒輪力的作用點位置。計算軸上的作用力：齒輪2：齒輪3：轉(zhuǎn)矩，繪彎矩圖垂直平面內(nèi)的彎矩圖：附圖C處彎矩D處彎矩水平面彎矩圖：附圖C處彎矩D處彎矩合成彎矩：附圖C處：D處：轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩圖：附圖計算當量彎矩，繪彎矩圖應(yīng)力校正系數(shù)C處：M’C=D處：M’D=彎矩圖如下所示：校核軸徑C剖面：強度足夠D剖面：〔齒根圓直徑〕強度足夠軸的細部結(jié)構(gòu)設(shè)計由資料[1]P108表6.1查出鍵槽尺寸；由資料[1]P109表6.2查出鍵長L=40mm由表4.5查出導向錐面尺寸；由表4.3得砂輪越程槽尺寸；由資料[1]P365表15-2查出各倒角，圓角半徑的推薦值。4.3.2高速軸的設(shè)計軸的材料由于該軸為齒輪軸，與齒輪1的材料相同，為40調(diào)質(zhì)。按切應(yīng)力估算軸徑由資料[2]查出系數(shù)C=112軸伸出段直徑考慮與電機軸半聯(lián)軸器相匹配的聯(lián)軸器的孔徑標準尺寸的選用，取。資料[1]P117表6.93.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1〕劃分軸段軸伸段；過密封圈處軸段；軸頸；軸承安裝定位軸段；齒輪軸段。確定各軸段的直徑由于軸伸直徑比強度計算的值要大許多，考慮軸的緊湊性，其他階梯軸段直徑應(yīng)盡可能以較小值增加，因此軸伸段聯(lián)軸器用套筒軸向定位，與套筒配合的軸段直徑。選擇滾動軸承6207.，軸徑直徑〔資料[1]〕根據(jù)軸承的安裝尺寸〔資料[1]〕齒輪段照前面齒輪的安裝尺寸分度圓直徑；齒頂圓直徑；齒根圓直徑。確定各軸段的軸向長度兩軸承頸間距〔跨距〕;A為箱體內(nèi)壁間距離，由中間軸段設(shè)計知A=164mm。軸承內(nèi)端面與內(nèi)壁面之距取=10mm；B為軸承寬B=17mm軸伸段長度由聯(lián)軸器軸向長決定P117表6.9軸頸段長度由軸承寬確定齒輪段軸向長度決定于齒輪寬度，軸向位置由中間軸2齒輪所需嚙合位置確定；直徑為軸段長度在齒輪尺寸和位置確定后，即可自然獲得。直徑為軸段長由端蓋外與端蓋內(nèi)兩局部尺寸組成；端蓋處尺寸為：,h為端蓋螺釘〔M8〕六角厚度，。端蓋內(nèi)尺寸，根據(jù)其中，——壁厚——軸承旁聯(lián)接螺栓扳手位置尺寸見資料[1]表7.1.，7.2——端蓋凸緣厚度資料[1]表7.17——軸承內(nèi)端面與內(nèi)壁的距離。B——軸承寬度，6207軸承B=17mm軸段長度高速軸的強度校核〔略〕，跟中間軸一樣經(jīng)計算合格4.3.3低速軸的設(shè)計軸的材料由于該軸為齒輪軸，與齒輪1的材料相同，為40調(diào)質(zhì)。按切應(yīng)力估算軸徑由資料[2]查出系數(shù)C=112軸伸出段直徑考慮與電機軸半聯(lián)軸器相匹配的聯(lián)軸器的孔徑標準尺寸的選用，取。用金屬滑塊聯(lián)軸器資料[1]P117表6.93.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1〕劃分軸段軸伸段；過密封圈處軸段；軸頸；軸承安裝定位軸段；齒輪軸段。確定各軸段的直徑由于軸伸直徑比強度計算的值要大許多，考慮軸的緊湊性，其他階梯軸段直徑應(yīng)盡可能以較小值增加，因此軸伸段聯(lián)軸器用套筒軸向定位，與套筒配合的軸段直徑。選擇滾動軸承6210.，軸徑直徑〔資料[1]〕根據(jù)軸承的安裝尺寸〔資料[1]〕齒輪段照前面齒輪的安裝尺寸分度圓直徑；齒頂圓直徑；齒根圓直徑。確定各軸段的軸向長度兩軸承頸間距〔跨距〕;A為箱體內(nèi)壁間距離，由中間軸段設(shè)計知A=164mm。軸承內(nèi)端面與內(nèi)壁面之距取=10mm；B為軸承寬B=20mm軸伸段長度由聯(lián)軸器軸向長決定P117表6.9軸頸段長度由軸承寬確定齒輪段軸向長度決定于齒輪寬度，軸向位置由中間軸2齒輪所需嚙合位置確定；直徑為軸段長度在齒輪尺寸和位置確定后，即可自然獲得。直徑為軸段長由端蓋外與端蓋內(nèi)兩局部尺寸組成；端蓋處尺寸為：,h為端蓋螺釘〔M8〕六角厚度，。端蓋內(nèi)尺寸，根據(jù)其中，——壁厚——軸承旁聯(lián)接螺栓扳手位置尺寸見資料[1]表7.1.，7.2——端蓋凸緣厚度資料[1]表7.17——軸承內(nèi)端面與內(nèi)壁的距離。B——軸承寬度，6210軸承B=20mm軸段長度低速軸的強度校核〔略〕，跟中間軸一樣經(jīng)計算合格低速級軸結(jié)構(gòu)如圖4.3.4潤滑方式由于所設(shè)計的減速器齒輪圓周速度較小，低于2m/s，故齒輪的潤滑方式選用油潤滑，軸承的潤滑方式選用脂潤滑?？紤]到減速器的工作載荷不是太大，故潤滑油選用中負荷工業(yè)齒輪油〔GB5903——1986〕，牌號選68號。潤滑油在油池中的深度保持在68——80mm之間。軸承的潤滑脂選用合成鋰基潤滑脂〔SY1413——1980〕。牌號為ZL——2H。由于軸承選用了脂潤滑，故要防止齒輪的潤滑油進入軸承將潤滑脂稀釋，也要防止?jié)櫥魅缬统刂袑櫥臀廴?。所以要軸承與集體內(nèi)壁之間設(shè)置擋油環(huán)。第5章典型零部件的設(shè)計過程5.1低速軸軸Ⅲ模型的創(chuàng)立〔1〕啟動Pro/ENGINEER,設(shè)置系統(tǒng)的工作目錄?！?〕單擊“新建〞按鈕，在“新建〞對話框中輸入零件名“disujizhou〞，(采用“mmns_part_solid〞模板)單擊“確定〞按鈕?！?〕單擊根底特征工具欄中的“旋轉(zhuǎn)〞按鈕，在彈出的窗口中選擇“FRONT〞面為草繪平面，接受“RIGHT〞為默認參考平面，進入草繪模式，繪制如圖5-1-1所示的圖形：圖5-1-1軸的旋轉(zhuǎn)草繪圖〔4〕完成草繪，以指定角度旋轉(zhuǎn)360°，完成旋轉(zhuǎn)如圖5-1-2所示：圖5-1-2軸的旋轉(zhuǎn)圖〔5〕在工具欄內(nèi)單擊按鈕，彈出“拉伸〞定義操控面板，在面板內(nèi)單擊“放置〞→“定義〞，彈出“草繪〞定義對話框，選擇“FRONT〞面作為草繪平面，接受系統(tǒng)默認的參考平面，單擊“草繪〞進入草繪環(huán)境。再點擊圖示按鈕，點擊“雙向拉伸〞、輸入距離16，點擊“方向〞，點擊“去材料〞，在單擊確定。同理畫出另一個鍵槽鍵槽2〔6〕通過倒角制作出鍵槽點擊倒圓角工具，選擇需要倒角的地方，然后點擊完全倒圓角點擊得到如下列圖所示同理對其余局部進行相同處理，做出如下圖的鍵槽〔7〕鍵槽倒圓角。查機械設(shè)計手冊得，兩鍵槽的倒角大小均為0.4，單擊“倒圓角〞工具，在彈出的窗口中輸入倒角大小0.4，選定鍵槽要倒圓角的邊，確定，完成鍵槽圓角的創(chuàng)立?！?〕兩端面倒角及軸過渡段倒圓角。單擊特征工具欄中的“倒角〞工具，在彈出的窗口中設(shè)置倒角的大小和標注形式，標注形式為45*D，大小為3，按住Ctrl鍵選擇要倒角的兩邊，單擊完成兩端面的倒角。下面倒圓角，單擊特征工具欄中的“倒圓角〞工具，在彈出的窗口中設(shè)置圓角大小為1.5，選定要倒圓角的邊，確定，從而完成圓角創(chuàng)立。至此低速軸模型創(chuàng)立完成，低速軸完整模型圖如下列圖5-1-8：圖5-1-8低速軸5.2高速級大齒輪齒輪2模型的創(chuàng)立5.2.1輸入根本參數(shù)和關(guān)系式〔1〕啟動Pro/ENGINEER,設(shè)置系統(tǒng)的工作目錄?！?〕單擊“新建〞按鈕，在“新建〞對話框中輸入零件名稱“gaosujidachulun〞，(采用“mmns_part_solid〞模板)單擊“確定〞按鈕?！?〕齒輪參數(shù)的設(shè)定。單擊“工具〞→“參數(shù)〞，彈出參數(shù)對話框，單擊添加參數(shù)，齒輪2參數(shù)名及值如下列圖5-2-1參數(shù)對話框所示：圖5-2-1參數(shù)對話框〔4〕插入齒輪各值間的關(guān)系。單擊“工具〞→“關(guān)系〞，在彈出的對話框中輸入齒輪各值的關(guān)系式，如下：ha=(hax+x)*mhf=(hax+cx-x)*md=m*zda=d+2*hadb=d*cos(alpha)df=d-2*hf完成后的關(guān)系對話框如圖5-2-2所示：〔5〕重生成參數(shù)。點擊“重生成〞按鈕，再選擇“工具〞→“關(guān)系〞，在彈出的對話框中可以看到以往設(shè)置為零的選項會生成尺寸。具體尺寸此處從略。5.2.2創(chuàng)立齒輪根本圓〔1〕以“TOP〞面為草繪平面，接受默認參考面進行草繪，繪四個同心圓，四個圓從內(nèi)到外依次為齒根圓、基圓、分度圓、齒頂圓，選擇“標注尺寸〞項，對所畫的四個圓從內(nèi)到外進行尺寸標注〔尺寸大小任意〕。點擊確定，草繪結(jié)束?！?〕運用關(guān)系將所畫的四個圓定尺寸。雙擊所畫的四個圓，出現(xiàn)圓的尺寸，選擇“信息〞→“切換尺寸〞，可以發(fā)現(xiàn)圓的尺寸由數(shù)字變?yōu)閐0、d1、d2、d3。如圖5-2-3：〔3〕用關(guān)系將四個圓的尺寸變?yōu)闃藴手?。選擇“工具〞→“關(guān)系〞，彈出關(guān)系對話框，在其中輸入如下關(guān)系：d3=da；d2=db；d1=d；d0=df。具體關(guān)系對話框如下列圖5-2-4：圖5-2-4關(guān)系對話框確定圓的直徑〔4〕點擊確定按鈕，再單擊再生成按鈕，從而再生成齒輪的四個根本圓，如下列圖圖5-2-5：圖5-2-5齒輪根本圓的再生圖5.2.3創(chuàng)立漸開線〔1〕用方程創(chuàng)立齒輪中齒的輪廓——漸開線。點擊“插入基準曲線〞按鈕，在彈出的“菜單管理器〞中選擇“從方程〞，單擊“完成〞。彈出“曲線：從方程〞對話框，選取坐標系，在窗口中選擇“笛卡爾〞。彈出“記事本〞對話框，輸入關(guān)系式，如下列圖5-2-6：圖5-2-6笛卡爾坐標系參數(shù)方程〔2〕單擊“文件〞→“保存〞，再單擊“文件〞→“退出〞，在“曲線：從方程〞對話框中選擇確定，完成第一段漸開線的創(chuàng)立，如圖5-2-7：圖5-2-7漸開線的創(chuàng)立5.2.4鏡像漸開線〔1〕創(chuàng)立一個基準點。在工具欄內(nèi)單擊按鈕，或者依次在主菜單上單擊“插入〞→“模型基準〞→“點〞→“點〞，系統(tǒng)彈出“基準點〞對話框，如圖5-2-8所示；圖5-2-8基準點對話框單擊選擇分度圓曲線作為參考，按住Ctrl鍵，單擊第一段漸開線作為參考，放大視圖，檢查所創(chuàng)立的點是否位于兩條曲線的交點處，單擊“基準點〞對話框中確實定按鈕，完成基準點“PNT0〞的創(chuàng)立，如圖5-2-9所示：圖5-2-9基準點PNT0的創(chuàng)立〔2〕創(chuàng)立一根基準軸。單擊工具欄上的“創(chuàng)立軸〞按鈕，系統(tǒng)彈出“基準軸〞對話框，如圖5-2-10所示：圖5-2-10基準軸對話框在繪圖區(qū)單擊選取“FRONT〞面，按住Ctrl鍵，選取“RIGHT〞面，在“基準軸〞對話框中點擊確定按鈕，完成“A-1〞軸的創(chuàng)立，如圖5-2-11：圖5-2-11軸“A-1〞的創(chuàng)立〔3〕過“A-1〞軸和點“PNT0〞創(chuàng)立平面。單擊工具欄上的“基準平面〞按鈕，彈出“基準平面〞對話框，單擊“A-1〞軸，按住Ctrl鍵選擇“PNT0〞點，如圖5-2-12所示：圖5-2-12“基準平面〞對話框單擊“確定〞按鈕，完成“DTM1〞的創(chuàng)立，如圖5-2-13：圖5-2-13“DTM1〞的創(chuàng)立〔4〕創(chuàng)立平面“DTM2〞。創(chuàng)立初始步驟同“DTM1〞。選擇“DTM1〞作為參考平面，按住Ctrl鍵，選擇“A-1〞軸，此時出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度，角度以默認為準，單擊“確定〞，完成“DTM2〞的創(chuàng)立，如圖5-2-14：圖5-2-14“DTM2〞面的創(chuàng)立〔5〕應(yīng)用“關(guān)系〞確定創(chuàng)立的兩平面間的夾角d6的大小。選擇“工具〞→“關(guān)系〞，在“關(guān)系〞對話框中輸入如下關(guān)系式：d6=90/z。單擊“確定〞，再單擊“重置〞按鈕完成對尺寸d6的定義，具體關(guān)系設(shè)置及修改后的圖見5-2-15和5-2-16：圖5-2-15“關(guān)系〞對話框圖5-2-16兩面間夾角的定義〔6〕鏡像漸開線。選擇第一段漸開線，單擊“鏡像〞按鈕，系統(tǒng)彈出鏡像面板對話框，并要求選擇一個工程進行鏡像，選擇先前創(chuàng)立的DTM2平面作為鏡像平面，在“鏡像〞特征定義操控面板內(nèi)單擊按鈕，完成漸開線的鏡像。完成后的曲線如圖5-2-17所示：圖5-2-17完成后鏡像漸開線5.2.5拉伸齒根圓〔1〕在工具欄中單擊“拉伸〞按鈕，彈出“拉伸〞定義操控面板，在面板內(nèi)單擊“放置〞→“定義〞，彈出“草繪〞定義對話框，選取“TOP〞面作為草繪平面，接受系統(tǒng)默認的參考平面，單擊“草繪〞，系統(tǒng)進入草繪環(huán)境?！?〕選擇“利用邊〞按鈕，在繪圖區(qū)單擊選取齒根圓曲線，如圖5-2-18，單擊草繪工具欄中的，完成草繪?！?〕拉伸。拉伸深度暫時自定，拉伸形式為設(shè)置為“從草繪平面以指定的深度拉伸〞，單擊“拉伸〞操控面板中的，完成齒根圓的拉伸，具體如圖5-2-19：圖5-2-18草繪齒根圓曲線圖5-2-19拉伸后的齒根圓〔4〕運用“關(guān)系〞選項確定齒根圓的寬度。單擊“工具〞→“關(guān)系〞，單擊拉伸后的圖形，此時圖形中會出現(xiàn)齒根圓的寬度d12在彈出的“關(guān)系〞對話框中輸入d12=b，如圖5-2-20，單擊“確定〞，“再生〞完成齒根圓的拉伸創(chuàng)立。拉伸后的齒根圓如圖5-2-21：圖5-2-20齒根圓寬度確實定圖5-2-21已定的齒根圓5.2.6創(chuàng)立齒形〔1〕在工具欄內(nèi)單擊按鈕，彈出“拉伸〞定義操控面板，在面板內(nèi)單擊“放置〞→“定義〞，彈出“草繪〞定義對話框，選擇“TOP〞面作為草繪平面，接受系統(tǒng)默認的參考平面，單擊“草繪〞進入草繪環(huán)境?！?〕繪制如圖5-2-21所示的二維草圖，草繪中圓角的大小可以先不確定，只約束兩圓角相等即可，在工具欄內(nèi)單擊按鈕，完成草圖的繪制。圖5-2-21齒形的草繪圖〔3〕拉伸齒形。在拉伸特征定義操控面板中選取“實體〞按鈕，拉伸深度可暫時不定，單擊完成拉伸，如下列圖5-2-22：圖5-2-22齒形的初步拉伸〔4〕單擊“工具〞→“關(guān)系〞，單擊拉伸后的圖形，此時圖形中會出現(xiàn)輪齒的寬度d16在彈出的“關(guān)系〞對話框中輸入d16=b，單擊“確定〞，“再生〞完成齒根圓的拉伸創(chuàng)立。標準齒形齒形創(chuàng)立完成。如圖5-2-23：圖5-2-23標準齒形圖齒的復(fù)制與陣列〔1〕齒的第二個齒的創(chuàng)立。單擊“陣列〞→“選A-1軸〞→“2個〞→“360/Z〞，單擊“完成〞圖5-2-25齒的第二個齒的創(chuàng)立〔2〕齒的完成。單擊“工具〞→“關(guān)系〞，把兩輪齒之間的距離改成Z，單擊“確定〞，“再生〞完成齒的創(chuàng)立。如圖5-2-26圖5-2-26齒的全部生成創(chuàng)立腹板式齒輪結(jié)構(gòu)單擊“拉伸〞按鈕，在“拉伸操控面板〞中選擇“放置〞→“定義〞，彈出“草繪〞對話框，選擇上面所畫齒輪的一個面作為參考平面，接受系統(tǒng)默認的參照平面，點擊“草繪〞進入草繪界面。草繪一個圓，以齒輪的分度圓為圓心，大小為Φ50，單擊，完成草繪。在“拉伸操控面板〞中設(shè)置拉伸方向為經(jīng)過齒輪實體，選擇“去除材料〞按鈕，單擊，完成“拉伸〞，拉伸后如圖5-2-30：圖5-2-30拉伸齒輪中間孔和鍵槽〔2〕中心孔倒角。點擊“倒角工具〞，在“倒角操控面板〞中選擇“倒角形式〞為“45°*D〞，在“倒角大小〞中輸入大小為1.5，單擊，完成倒角，倒角后如圖5-2-31：圖5-2-31齒輪中間孔的倒角〔3〕齒輪凹槽的建立。單擊“拉伸〞按鈕，彈出“拉伸〞定義操控面板，在面板內(nèi)單擊“放置〞→“定義〞，彈出“草繪〞定義對話框，選擇“FRONT〞面作為草繪平面，接受系統(tǒng)默認的參考平面，單擊“草繪〞進入草繪環(huán)境。草繪出如下列圖所示圖形圖5-2-32齒輪凹槽的草繪草繪完畢后，單擊，完成草繪，輸入36.5進行單向拉伸，單擊“去除材料〞按鈕，單擊，完成拉伸，拉伸后的齒輪如圖5-2-33：圖5-2-33齒輪一側(cè)凹槽的創(chuàng)立〔4〕鏡像凹槽。鏡像凹槽首先需創(chuàng)立一個過齒輪中間的平面，單擊“基準平面工具〞，彈出“基準平面〞對話框。選擇“FRONT〞面作為參考平面，在“平移〞中輸入偏距為25，單擊“確定〞，完成平面“DTM3〞的創(chuàng)立，如圖5-2-34：圖5-2-34“DTM3〞的創(chuàng)立選擇〔3〕中創(chuàng)立的凹槽，使其所有的邊呈現(xiàn)紅色，單擊“鏡像〞按鈕，彈出“鏡像定義操控面板〞，選擇所創(chuàng)立的“DTM3〞平面，單擊“鏡像定義操控面板〞中的，完成凹槽的鏡像處理，完成后如圖5-2-35：圖5-2-35凹槽的鏡像〔5〕腹板孔的創(chuàng)立。單擊“拉伸〞按鈕，彈出“拉伸定義操控面板〞，在面板內(nèi)單擊“放置〞→“定義〞，彈出“草繪〞定義對話框，選擇齒輪的一個平面作為草繪平面，接受系統(tǒng)默認的參考平面，單擊“草繪〞進入草繪環(huán)境。草繪如圖5-2-36所示圖形，單擊，完成草繪，在拉伸操控面板中選擇“拉伸方向〞為經(jīng)過齒輪實體，拉伸長度為大于或等于齒輪的寬度，如圖5-2-36所示，單擊“去除材料〞按鈕，單擊，完成腹板孔的拉伸。圖5-2-36腹板孔拉伸的設(shè)置拉伸后的腹板孔如5-2-27所示圖5-2-37腹板孔的創(chuàng)立〔6〕凹槽倒圓角。單擊“倒圓角工具〞，彈出“倒圓角定義操控面板〞，在其中設(shè)置圓角大小為5，鼠標單擊選定凹槽中要倒角的局部，單擊，完成凹槽的倒圓角，如圖5-2-39：圖5-2-39凹槽的倒圓角鍵槽完成后需對其進行倒圓角，查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》可的倒角大小為0.3mm。單擊“倒圓角工具〞，彈出“倒圓角定義操控面板〞，在其中設(shè)置圓角大小為0.3，鼠標單擊選定鍵槽中要倒角的局部，單擊，完成鍵槽的倒圓角，如圖5-2-40：圖5-2-40鍵槽的倒圓角5.2.9完成齒輪的創(chuàng)立完成以上所有步驟，至此齒輪的創(chuàng)立完成，完成后的腹板式圓柱齒輪如圖5-2-41所示：圖5-2-41腹板式圓柱齒輪的三維圖在齒輪的創(chuàng)立中合理運用參數(shù)及分析的方法是非常有效的，這樣畫出的齒輪比純粹拉伸出來的齒輪更加標準化，有利于仿真中齒輪的嚙合。但需注意的是分析過程中公式的正確化，正確運用的齒輪間各個參數(shù)的根本關(guān)系才能繪出標準化的齒輪。第6章典型零部件的裝配過程Pro/E中裝配的根本方法是每個學生都應(yīng)該熟悉掌握的內(nèi)容，熟悉裝配中的各種約束以及裝配方法和考前須知，在日后進行產(chǎn)品的設(shè)計過程中是必不可少的。正確的裝配方法有利于機械的“仿真〞與機械的模擬檢測。因減速器的設(shè)計中設(shè)計到多處裝配，包括軸上零件的裝配，軸與箱體的裝配，箱體間的裝配，箱體與箱體上零部件的裝配等，在此只詳細介紹中間軸的裝配及簡要介紹總裝配中的考前須知，其余略去。中間軸的裝配中涉及到軸與齒輪、鍵、軸承、擋油環(huán)等的裝配。下面分別介紹。6.1軸與鍵的裝配〔1〕添加鍵。在前兩步的根底上，單擊“將原件添加到組件〞按鈕，在“翻開〞對話框中選擇所畫的零件，此處選擇名稱為“KEY_III_1.PRT〞的零件，調(diào)出中間軸鍵。如圖6-3-1所示：圖6-1-1中間軸鍵的添加〔2〕鍵與軸的裝配。單擊“添加組件定義操控面板〞中的“放置〞，連接方式為“用戶定義〞。鍵的裝配需要約束三個面重合。首先約束第一個面：單擊選中鍵槽底部的一個平面，再選擇鍵與鍵槽相對應(yīng)的一個平面，完成第一個面的約束，此時約束狀態(tài)為“局部約束〞。再進行第二個面的約束：單擊“新建約束〞，選中鍵槽的一個側(cè)面，同時選中鍵的一個側(cè)面，在“放置定義面板〞中選擇“約束方式〞為“重合〞，完成第二個面的約束。進行第三個面的約束：單擊“新建約束〞，選擇鍵槽中的一個半圓面，再單擊選擇鍵上相應(yīng)的半圓面，系統(tǒng)自動進行重合約束。此時“約束狀態(tài)〞為“完全約束〞，單擊，如此完成鍵與軸的裝配，如圖6-1-2：圖6-1-2鍵與軸的裝配6.2齒輪的裝配〔1〕添加齒輪。在前三步所裝配的根底上，單擊“將原件添加到組件〞按鈕，在“翻開〞對話框中選擇所畫的零件，此處選擇名稱為“Z_BIG_GEAR.PRT〞的零件，調(diào)出高速級大齒輪。如圖6-2-1所示：圖6-2-1高速級大齒輪的添加〔2〕高速級大齒輪齒輪與中間軸的裝配。單擊“添加組件定義操控面板〞中的“放置〞，連接方式為“用戶定義〞。首先約束為同軸，單擊選中軸的中心線“A-1〞，再單擊選中齒輪的中心線“A-1〞,完成軸的約束，此時“約束狀態(tài)〞為“局部約束〞。下面進行面的約束，單擊“放置控制面板〞中的“新建約束〞，選擇齒輪軸軸肩上的一個面，再選擇齒輪上與其約束的一個平面，在“放置控制面板〞中選擇“重合〞，齒輪會自動約束在軸上，觀察，假設(shè)發(fā)現(xiàn)齒輪上的鍵槽與軸上的鍵沒有約束對其，那么還需在齒輪與鍵上個創(chuàng)立一個鍵槽與鍵的中心平面進行面重合的約束，完成后約束狀態(tài)為“完全約束〞，單擊，完成齒輪與軸的裝配，如圖6-2-2：圖6-2-2齒輪與軸的裝配6.3軸與墊圈的裝配〔1〕啟動Pro/ENGINEER,設(shè)置系統(tǒng)的工作目錄?！?〕單擊“新建〞按鈕，選擇“組件〞，在“新建〞對話框中輸入零件名稱“AXIS-1.ASM〞，在“新建〞對話框中將中的勾去掉，單擊“確定〞，在“新文件選項〞對話框中選擇模板形式為“空〞，單擊“確定〞按鈕，系統(tǒng)進入裝配面板?！?〕單擊“將原件添加到組件〞按鈕，在“翻開〞對話框中選擇所畫的零件，此處選擇名稱為“AXIS-1.ASM〞的零件，調(diào)出中間軸?！?〕添加墊圈。步驟同〔3〕，單擊“將原件添加到組件〞按鈕，選擇名稱為“T_TONG_1.PRT〞的零件，單擊“翻開〞，墊圈添加進裝配面板。如圖6-3-1所示：圖6-3-1軸墊圈的添加〔5〕裝配擋油環(huán)。單擊“添加組件定義操控面板〞中的“放置〞，連接方式為“用戶定義〞。首先約束為同軸，單擊選中軸的中心線“A-1〞，再單擊選中擋油環(huán)的中心軸“A-2〞，完成軸的約束。此時約束狀態(tài)為“局部約束〞。再單擊“放置控制面板〞中的“新建約束〞，選擇齒輪軸的一個面，再選擇擋油環(huán)小圓的一個平面，在“放置控制面板〞中選擇偏距為“0〞，按“Enter〞鍵，此時擋油環(huán)會約束在軸上，觀察，如果擋油環(huán)位于齒輪內(nèi)部那么單擊“反向〞，此時約束狀態(tài)為“完全約束〞，單擊，完成一個擋油環(huán)的裝配，如圖6-1-2：圖6-3-2墊圈的裝配6.4軸與擋油環(huán)的裝配〔1〕啟動Pro/ENGINEER,設(shè)置系統(tǒng)的工作目錄?！?〕單擊“新建〞按鈕，選擇“組件〞，在“新建〞對話框中輸入零件名稱“AXIS-1.ASM〞，在“新建〞對話框中將中的勾去掉，單擊“確定〞，在“新文件選項〞對話框中選擇模板形式為“空〞，單擊“確定〞按鈕，系統(tǒng)進入裝配面板?！?〕單擊“將原件添加到組件〞按鈕，在“翻開〞對話框中選擇所畫的零件，此處選擇名稱為“AXIS-1.prt〞的零件，調(diào)出中間軸?！?〕添加擋油環(huán)。步驟同〔3〕，單擊“將原件添加到組件〞按鈕，選擇名稱為“STOP_RING_1.PRT〞的零件，單擊“翻開〞，擋油環(huán)添加進裝配面板。如圖6-4-1所示：圖6-4-1軸擋油環(huán)的添加〔5〕裝配擋油環(huán)。單擊“添加組件定義操控面板〞中的“放置〞，連接方式為“用戶定義〞。首先約束為同軸，單擊選中軸的中心線“A-1〞，再單擊選中擋油環(huán)的中心軸“A-2〞，完成軸的約束。此時約束狀態(tài)為“局部約束〞。再單擊“放置控制面板〞中的“新建約束〞，選擇齒輪軸的一個面，再選擇擋油環(huán)小圓的一個平面，在“放置控制面板〞中選擇偏距為“0〞，按“Enter〞鍵，此時擋油環(huán)會約束在軸上，觀察，如果擋油環(huán)位于齒輪內(nèi)部那么單擊“反向〞，此時約束狀態(tài)為“完全約束〞，單擊，完成一個擋油環(huán)的裝配，如圖6-4-2：圖6-4-2擋油環(huán)的裝配6.5軸與軸承的裝配添加軸承。在軸與擋油環(huán)的裝配的根底上，單擊“將原件添加到組件〞按鈕，在“翻開〞對話框中選擇所畫的零件，此處選擇名稱為“6313.ASM〞的零件，調(diào)出軸承。如圖6-5-1：圖6-5-1軸承的添加〔2〕軸承的裝配。單擊“添加組件定義操控面板〞中的“放置〞，連接方式為“用戶定義〞。首先約束為同軸，單擊選中軸的中心線“A-1〞，再單擊選中軸承的中心軸“A-3〞，完成軸的約束，此時約束狀態(tài)為“局部約束〞。再單擊“放置控制面板〞中的“新建約束〞，選擇擋油環(huán)小圓的一個面，再選擇軸承的一個平面，在“放置控制面板〞中選擇偏距為“0〞，按“Enter〞鍵，此時軸承會約束在軸上，仔細觀察，如果軸承位于擋油環(huán)的內(nèi)部，那么單擊“反向〞，此時約束狀態(tài)為“完全約束〞，單擊，完成一個軸承的裝配，如圖6-5-2：圖6-5-2軸承的裝配6.6軸的另一端擋油環(huán)與軸承的裝配軸另一端擋油環(huán)與軸承的裝配方法同本章6.4、6.5，同樣是要約束軸與面對齊，所不同的是此時擋油環(huán)的端面要與高速級大齒輪的一端面重合。裝配后完成后如圖6-6-1：圖446-6-1軸的總裝配圖6.7總裝配圖及其中的注意方面總裝配中需要注意：軸與箱底座的裝配需采用“約束形式〞為“銷釘〞，因為銷釘約束只限制5個自由度，其中少了一個旋轉(zhuǎn)的自由度，如此可以讓總裝配完成后在進行“仿真〞與“運動干預(yù)檢查〞中軸能夠繞其中心線旋轉(zhuǎn)，方便檢查。所設(shè)計的二級同軸式圓柱齒輪減速器總裝配圖如下列圖6-7-1〔“運動仿真〞等略去不寫〕：6-7-1總裝配圖圖