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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;
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