二级斜齿轮减速器_proe课程设计说明书_西安文理学院.doc

机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 1 页 目录目录 绪论绪论 .3 第第 1 1 章章 设计内容设计内容 .4 第第 2 2 章章 典型零部件设计过程典型零部件设计过程 .5 2.1 闷盖的设计.5 2.2 透盖的设计.6 2.3 轴承的设计.6 2.4 油标的设计.8 2.5 键的设计.8 第第 3 3 章章 齿轮、齿轮轴的绘制齿轮、齿轮轴的绘制 .10 3.1 高速级大齿轮齿轮 2 模型的创建.10 3.1.1 打开菜单栏：工具-参数 输入基本参数和关系式.10 3.1.2 创建齿轮基本圆.11 3.1.3 创建渐开线.12 3.1.4 镜像渐开线.13 3.1.5 拉伸齿根圆形成圆柱体。.14 3.1.6 创建齿形,绘制齿形图，拉伸齿形.15 3.1.7 齿槽的阵列.16 3.1.8 创建腹板式齿轮结构.17 3.2 低速轴轴模型的创建.17 3.3 下箱体.18 第第 4 4 章装配过程章装配过程 .21 4.1 轴与键的装配.21 4.2 齿轮的装配.21 4.3 轴与封油盘的装配.22 4.4 轴与轴承的装配.23 4.5 总装配图.23 第第 5 5 章章 运动仿真运动仿真 .25 5.1 创建装配连接.25 5.1.1 装配箱体.25 5.1.2 轴组装配.25 5.1.3 减速器整体连接.26 5.2 运动仿真.26 5.2.1 设置.26 5.2.2 仿真.29 第第 6 章章 加工仿真加工仿真 .31 6.1 定义设置加工仿真参数.31 6.2 电脑动态模拟加工，生成 G 代码.33 第第 7 7 章章 工程图工程图 .34 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 2 页 7.1 导入低速轴.34 7.2 截面的绘制.34 7.3 标注尺寸.34 7.4 标注几何公差.34 第第 8 8 章章 心得体会心得体会 .36 第第 9 9 章章 参考文献参考文献 .37 附录附录 .38 附录一.38 附录二.39 附录三.40 附录四.41 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 3 页 绪论绪论 作为 21 世纪的机械自动化方向的大学生，掌握并熟练运用先进的设计绘图 软件是一门必修的课程。CAD/CAM 课程设计给我们提供了这样一个平台。此次 设计是机械专业的学生一个必不可少的课程设计项目，它是学生步入公司前的 一个模拟设计过程，使学生初步熟悉应用绘图软件进行设计的一般步骤与要求， 通过应用先进的绘图软件，再综合所学的专业知识进行产品的初步设计从而达 到熟练掌握绘图软件的能力，同时通过此次设计对所学专业知识进行回顾与复 习，使学生能够在专业领域达到一个新的高度。此次设计对我们的设计能力以 及三维软件的运用能力都是一个锻炼。我们应该通过本次课程设计，达到以下 目的： 1了解 pro/E 软件的基本功能； 2熟悉并掌握零件图的绘制方法，能熟练运用拉伸、旋转、扫描、混合、 镜像、阵列、孔、壳等功能绘制零件图； 3掌握 peo/E 中零件装配方法和机构仿真的步骤和方法； 4掌握工程图的创建方法； 5能够通过本次设计达到举一反三的效果； 6再次熟悉机械设计课程设计过程中的步骤、方法及注意事项，培养严谨， 认真、踏实的设计作风。 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 4 页 第第 1 1 章章 设计内容设计内容 此次设计内容为二级圆柱斜齿轮减速器。减速器是指原动机与工作机之间独 立的闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转速。在某些场合，也有用作 增速的装置，并称为增速器。减速器是一种典型的机械基础部件，广泛应用于 各个行业，如冶金、运输、化工、建筑、食品，甚至艺术舞台。具有一定的代 表性。 本次设计具体课体：二级圆柱斜齿轮减速器。 设计目的是为了 pro/E 基本软件掌握，此次设计中暂不考虑零部件的强度 问题。先设输入轴为轴，中间轴为轴，输出轴为轴；又设高速级小齿轮 和大齿轮分别为齿轮 1、齿轮 2，低速级小齿轮和大齿轮分别为齿轮 3、齿轮 4。以及轴承端盖，封油盘，轴承，上下箱体等。 设计参数： 运输带工作力矩 T/N M 运输带工作速度 1 / smv 卷筒直径 D/mm 6500.85370 工作条件：工作条件： 连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限 10 年，小批量生产，单班制工 作，运输带速度允许误差为%5 各轴的运动和动力参数 功率 p/kw转矩 T/NM轴名 输入输出输入输出 转速 (r/min) 传动比 i 效率 2.5i00.912 4.3i10.91238 3.05i20.91238 电动机 轴 轴 轴 滚筒轴 3.81 3.62 3.44 3.41 3.97 3.74 3.59 3.42 3.33 63.18 258.25 748.76 726.45 26.33 61.92 253.09 733.78 711.92 1440 576 133.95 43.91 43.91 1i30.92169 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 5 页 第第 2 2 章章 典型零部件设计过程典型零部件设计过程 减速器由众多的零部件组成，通过箱体、齿轮、轴承、齿轮轴、端盖等零 部件的连接组合实现减速；大多数零部件在组成部分都有共性，本章一轴承端 盖、轴承、游标、键来做详细设计说明 2.1 闷盖的设计闷盖的设计 闷盖的主体为回转体，首先草绘出端盖平面，然后用拉伸与阵列就可以实 现，最后根据需要进行倒圆角，最终的模型见图 2-1-1 。 图 2-1-1 图 阵列 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 6 页 图 2-1-2 拉伸成型 2.2 透盖的设计透盖的设计 同样作为旋转体，透盖的设计与闷盖相同，用拉伸与阵列就可以实现，整 体效果如图所示。 图 2-2-2 实体图 2.3 轴承的设计轴承的设计 （1）内外圈的创建。根据设计需要，轴承应该为深沟球轴承。按规定应有 外圈，内圈及滚子。首先草绘出内外圈的旋转截面（如图 2-3-1 所示） ； 图 2-3-1 绘制草图 （2）首个滚子的创建。首先使滚子的旋转轴线位于内圈外圈的中间直径， 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 7 页 且平行于内圈的平面上，其次进行滚子旋转轮廓的草绘，如图所示。 图 2-3-2 旋转成型 （3）全部滚子的创建。选择轴方式进行阵列,效果如图所示。 图 2-3-3 整列滚子 （4）保持架的创建。草绘图如图所示。 图 2-3-4 绘制草图 绕轴线旋转，完成了轴承的建模，整体结构如图所示。 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 8 页 图 2-3-5 轴承实体图 2.42.4 油标的设计油标的设计 通过拉伸-旋转拉伸剪切 标识 便可以完成游标的建模，整体模型如 图所示。 图 2-4-1 油标实体图 2.5 键的设计键的设计 对于非回转类零件，有时我们可以通过拉伸创建基本模型。首先做出表面 形 状（如图 4-5-1 所示） ，然后拉伸至指定厚度，模型显示如图 4-5-2 所示。 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 9 页 图 2-5-1 绘制草图 图 2-5-2 键实体 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 10 页 第第 3 3 章章 齿轮、齿轮轴的齿轮、齿轮轴的绘制绘制 此次设计的减速器是二级斜齿轮传动减速器，齿轮、箱体作为减速器的重 要部件，同时齿轮、箱体的绘制具有一定的复杂性，同时在 proe 绘图操作中能 够系统学习运用 proe 软件，因此本章对斜齿轮、齿轮轴、下箱体单独做详细设 计说明 3.1 高速级大齿轮齿轮 2 模型的创建 3.1.1 打开菜单栏：工具-参数 输入基本参数和关系式 图 3-1-1 齿轮绘制定义参数 打开菜单栏：工具-关系 输入以下公式 ha=(hax+x)*mn hf=(hax+cx-x)*mn d=mn*z/cos() 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 11 页 da=d+2*ha db=d*cos() df=d-2*hf d0=da d1=db d2=df d3=d 完成后的关系对话框如图所示： 图 3-1-2 定义齿轮计算公式 3.1.2 创建齿轮基本圆 画出四个同心圆，分别标记为： d0=da（分度圆直径）, d1=db（齿顶圆直径）d2=df（齿根圆直径） ， d3=d（基园直径） 。工具栏内单击按钮，完成草图的绘制。如图所示： 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 12 页 图 3-1-3 草绘齿轮节圆 3.1.3 创建渐开线 （1）方程创建齿轮中齿的轮廓渐开线。输入关系式，如下： ang=90*t r=db/2 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 （2）单击“文件”“保存” ，再单击“文件”“退出” ，在“曲线： 从方程”对话框中选择确定，完成第一段渐开线的创建，如图： 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 13 页 图 3-1-4 渐开线的创建 3.1.4 镜像渐开线 （1）创建一个基准点。在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜 单上单击 “插入” “模型基准” “点” “点” ，系统弹出 “基准点”对话框，如图所示；击选择分度圆曲线作为参考，按住 Ctrl 键，单击第一段渐开线作为参考，放大视图，检查所创建的点 是否位于两条曲线的交点处，单击“基准点”对话框中的确定按钮， 完成基准点“PNT0”的创建。 （2）创建一根基准轴。单击工具栏上的“创建轴”按钮，系统 弹出“基准轴”对话框， 在绘图区单击选取“TOP”面，按住 Ctrl 键，选取“RIGHT”面，在“基准轴”对话框中点击确定按钮，完成 “A-1” 轴的创建，如图： 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 14 页 图 3-1-5 轴“A-1”的创建 （3）过“A-1”轴和点“PNT0”创建平面。 单击“确定”按钮， 完成“DTM1”的创建，如图所示： 图 3-1-6 “DTM1”的创建 （4）创建平面“DTM2” 。创建初始步骤同“DTM1” 。 （5）镜像渐开线。完成后的曲线如图所示： 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 15 页 图 3-1-7 完成后镜像渐开线 3.1.5 拉伸齿根圆形成圆柱体。 如图所示： 图 3-1-8 拉伸后的齿根圆 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 16 页 3.1.6 创建齿形,绘制齿形图，拉伸齿形。在拉伸特征定义操控 面板中选取“实体”按钮，拉伸深度可暂时不定，单击完成拉 伸，如下图： 图 3-1-9 齿槽的初步拉伸 3.1.7 齿槽的阵列 齿的齿槽阵列。选定复制的齿槽，单击“阵列”按钮，点击图 中的尺寸，变其值为“360/z” ，具体操作如图： 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 17 页 图 3-1-10 齿槽阵列 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 18 页 图 3-1-11 齿槽的全部生成 3.1.8 创建腹板式齿轮结构 图 3-1-12 完成后的齿轮 3.23.2 低速轴轴低速轴轴模型的创建模型的创建 （1）启动 Pro/ENGINEER,设置系统的工作目录,进入草绘模式，绘 制如图所示图形： 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 19 页 图 3-1-1 齿轮草绘 （2）完成齿轮制作，通过多次拉伸完成如下图形： 图 3-1-2 齿轮轴拉伸 （3）通过拉伸切出键槽 图 3-1-3 键槽绘制 （4）两端面倒角及轴过渡段倒圆角。在弹出的窗口中设置圆角大小 为 2，选定要倒圆角的边，确定，从而完成圆角创建。 至此低速轴模型创建完成，低速轴完整模型图如下图： 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 20 页 图 3-1-4 倒角 3.33.3 下箱体下箱体 从整体来看，下箱体的基本模型为一个长方形壳，故创建思路如下： （1） 根据尺寸拉伸一个长方体壳，同时创建上下表面的加固板，在此建模过 程中需要确定壳的体积足以容得下齿轮，最后需要倒出相应的圆角以及 倒角如图。 图 3-3-1 下箱体的箱体拉伸 （2） 创建安装轴承部位的具体形状 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 21 页 图 3-3-2 下箱体的轴承放置图 （3） 创建如图所示的加强肋。 图 3-3-3 下箱体的加强肋 （4） 创建油标孔和放油孔。 a油标孔。应该和侧面成一定的夹角，方便油标的插入和取出。 b放油孔。放油孔的内表面应该略低于壳的底面，方便排出废油。 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 22 页 图 3-3-4 游标绘制 （5） 创建各个部位的螺栓孔。 下箱体的创建过程到此为止，整体模型如图所示。 图 3-3-5 下箱体实体 第第 4 4 章装配过程章装配过程 减速器的制造需要通过设计、制造、组装才能完成运行，减速器的装配也是检验设计与 制造是否合格，通过完成装配关系的约束状态，来实现各个零件组成部件，再由部件组装 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 23 页 成套件，最后完成总装。轴与键、齿轮与轴、轴与油封、轴与轴承的装配是最基本的装配。 4.14.1 轴与键的装配轴与键的装配 键与轴的装配。当 “约束状态”为“完全约束”时，单击，如此完成键 与轴的装配，如图： 图 4-1-1 键与轴的装配 4.24.2 齿轮的装配齿轮的装配 高速级大齿轮齿轮与中间轴的装配。选择约束条件，通过键与键 槽的配合，完成约束状态为“完全约束” ，单击，完成齿轮与轴 的装配，如图： 图 4-2-1 齿轮与轴的装配 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 24 页 4.34.3 轴与封油盘的装配轴与封油盘的装配 装配封油盘。单击“添加组件定义操控面板”中的“放置” ，连接方式为 “用户定义” 。首先约束为同轴，单击选中轴的中心线“A-1” ，再单击选中封油 盘的中心轴“A-2” ，完成轴的约束。此时约束状态为“部分约束” 。再单击“放 置控制面板”中的“新建约束” ，选择齿轮轴的一个面，再选择封油盘小圆的一 个平面，在“放置控制面板”中选择偏距为“0” ，按“Enter”键，此时封油盘 会约束在轴上，观察，如果封油盘位于齿轮内部则单击“反向” ，此时约束状态 为“完全约束” ，单击，完成一个封油盘的装配，如图： 图 4-3-1 轴与封油盘的装配 4.44.4 轴与轴承的装配轴与轴承的装配 选择 “添加组件定义操控面板”中的“放置” ，连接方式为“用户定义” 。首 先约束为同轴，单击选中轴的中心线“A-1” ，再单击选中轴承的中心轴“A-3” ， 完成轴的约束，此时约束状态为“部分约束” 。再单击“放置控制面板”中的 “新建约束” ，选择挡油环小圆的一个面，再选择轴承的一个平面，在“放置控 制面板”中选择偏距为“0” ，按“Enter”键，此时轴承会约束在轴上，仔细观 察，如果轴承位于挡油环的内部，则单击“反向” ，此时约束状态为“完全约束” ， 单击，完成一个轴承的装配，如图： 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 25 页 图 4-4-1 轴承的装配 4.54.5 总装配图总装配图 新建零件- fangzhen-缺省模式-mmns_asm_design， 插入元件 装配打开下箱体文件，用户定义下使用“缺省”模 式； 打开上箱体，通过面面对齐，螺栓口连接，实现上下箱体装配； 图 4-5-1 上箱体 图 4-5-3 总装图 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 26 页 第第 5 5 章章 运动仿真运动仿真 运动仿真是在电脑上实现减速器运动的模拟，运动仿真可以检查齿轮的啮合，轴与轴 承，轴与箱体的配合是否完美，同时检验是否达到减速要求。 5.15.1 创建装配创建装配连接连接 5.1.1 装配箱体 新建零件- fangzhen-缺省模式-mmns_asm_design， 插入元件 装配打开下箱体文件，用户定义下使用“缺省”模 式。 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 27 页 图 5-1-1 下箱体 5.1.2 轴组装配 将输入轴、中间轴、输出轴装配体插入，连接方式全部定义为销钉，以便 自由转动。其他的定位和普通装配一样。 图 5-1-2 各轴的装配 5.1.3 减速器整体连接 打开下箱体，通过面面对齐，完成上下箱体对齐，用螺栓螺钉完成上下箱体的连接， 连接游标、窥视孔，如下图 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 28 页 图 5-1-3 箱体总装配 5.2 运动仿真运动仿真 5.2.1 设置 我们可以使用先前的装配图，不过在仿真之前需要将上箱体以及与它有关 的零件选为隐藏模式。接下来定义仿真的步骤为： 1 应用程序，机构 2 选择电机 3 设置两组齿轮副 齿轮副 1 中的齿轮 1 的具体参数如图。 图 5-1-1 齿轮 1 参数 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 29 页 齿轮副 1 中的齿轮 2 的具体参数如图。 图 5-1-2 齿轮 2 参数 齿轮副 2 中的齿轮 1 的具体参数如图 。 图 5-1-3 齿轮 1 参数 齿轮副 2 中的齿轮 2 的具体参数如图。 图 5-1-4 齿轮 2 参数 定义旋转轴，应用程序机构齿轮，首先定义齿轮和轴的配合关系 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 30 页 图 5-1-5 定义旋转轴 选择电动机，定义伺服电机。 图 5-1-6 定义伺服电机 加载电机，完成后出现电机提示，图中橙色曲线，加载输入轴。 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 31 页 图 5-1-7 加载电机 从性价比和整体传动比综合，考虑来看，选择电动机型号：Y112M-4，额 定功率 4kw，同步转速 1500，总传动比 32.8，V 带 2.5。minr 5.2.2 仿真 首先定义分析方式:将终止时间和帧频全部设置为 20，然后运行后选择确 定，设置方框如图 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 32 页 图 5-2-1 仿真设置 将分析结果选择回放：选择 AVI 形式保存图像，详细运动过程仿真见视频文 件.AVI； 图 5-2-2 AVI 视频 第第 6 章章 加工仿真加工仿真 加工仿真是在电脑上通过选择夹具、刀具、加工参数等来实习机床加工动态模拟，最 后生成加工代码 G 代码，最终达到加工要求。 6.16.1 定义设置加工仿真参数定义设置加工仿真参数 新建制造加工文件 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 33 页 图 6-1-1 新建制造文件 添加夹具装置，定义夹具零点坐标，以便固定工件安全加工位置 图 6-1-2 添加夹具 打开需要加工工件下箱体，通过面面对齐完成约束条件，固定箱体加工位置 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 34 页 图 6-1-3 打开下箱体 定义加工参数，选择加工刀具，加工路径，设置安全距离，主轴转速等 图 6-1-4 参数定义 图 6-1-5 安全值设置 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 35 页 6.26.2 电脑动态模拟加工，生成电脑动态模拟加工，生成 G G 代码代码 进行屏幕演示，生成 G 代码，详细 G 代码见说明书附录 4； 图 6-2-1 屏幕演示 图 6-2-7 生成 G 代码 机械 CAD/CAM 课程设计说明书 西安文理学院 2010 级机械设计制造及其自动化 第 36 页 第第 7 7 章章 工程图工