天津大学
毕业设计
中文题目: 基于PRO/E进行二级减速器的设计及仿真
英文题目:Based on PRO / E to design and simulation of the secondary reducer
学生姓名
系别
专业班级
指导教师
成绩评定
2010年3月
目录
1 前言 (6)
1.1 减速器的研究发展现状 (6)
1.2 参数化设计必要性与可能性分析 (6)
1.3 参数化技术的研究进展 (7)
1.4 本论文的研究内容 (7)
2 减速器参数化设计及仿真的总体方案和技术路线 (7)
2.1 减速器参数化设计及仿真的总体方案 (7)
2.1.1 减速器的结构
(7)
2.1.2 基于PRO/E的参数原理 (8)
2.1.3 基于PRO/E的模拟仿真 (8)
2.1.4 减速器参数化设计及仿真的总体方案 (9)
2.2 减速器参数化设计及仿真的技术路线 (10)
3 减速器齿轮结构的设计 (10)
3.1 高速级齿轮设计 (10)
3.1.1 齿轮类型、精度等级、材料及齿数的确定 (10)
3.1.2 齿面接触强度设计计算 (11)
3.1.3 齿根弯曲强度校核计算...................................................................... 错误!未定义书签。
3.1.4 齿轮模数、齿数设计计算.................................................................. 错误!未定义书签。
3.1.5 齿轮几何尺寸计算 ............................................................................. 错误!未定义书签。
3.2 低速级齿轮设计..................................................................................... 错误!未定义书签。
3.2.1类型、精度等级、材料及齿数的确定 ................................................ 错误!未定义书签。
3.2.2 齿面接触强度设计计算...................................................................... 错误!未定义书签。
3.2.3 齿根弯曲强度校核计算...................................................................... 错误!未定义书签。
3.2.4 齿轮模数、齿数设计计算.................................................................. 错误!未定义书签。
3.2.5 齿轮几何尺寸计算 ............................................................................. 错误!未定义书签。
4 减速器PRO/E参数化设计 ....................................................................... 错误!未定义书签。
4.1 减速器零部件模型库的建立.................................................................. 错误!未定义书签。
4.2 齿轮的参数化造型................................................................................. 错误!未定义书签。
5 减速器的装配及其运动仿真.................................................................... 错误!未定义书签。
5.1 减速器装配关系模型库的建立 .............................................................. 错误!未定义书签。
5.2 装配的关键技术..................................................................................... 错误!未定义书签。
5.3 装配过程的实现..................................................................................... 错误!未定义书签。
5.4 减速器运动仿真..................................................................................... 错误!未定义书签。
5.4.1 减速器的运动分析……………………………………………………………………………错误!未定义
5.4.2 运动仿真的实现………………………………………………………………………………错误!未定义
6 结论 ......................................................................................................... 错误!未定义书签。
参考文献 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。
致谢............................................................................................................... 错误!未定义书签。
附录............................................................................................................... 错误!未定义书签。
附录1：外文原文 ......................................................................................... 错误!未定义书签。
附录2：外文中文翻译.................................................................................. 错误!未定义书签。
摘要
减速器的传统设计效率低而且容易出错，减速器参数化设计是提高设计精度及效率的有效途径。在讨论减速器的发展现状及参数化设计的研究进展基础上，制定了减速器参数化设计及仿真的总体方案和技术路线，运用机械设计等知识完成减速器齿轮、轴等结构的设计同时，利用PRO/E的参数化建模功能，建立圆柱直齿轮的三维参数化模型。最后应用PRO/E的运动仿真功能，对减速器进行虚拟的装配和运动仿真。应用PRO/E的参数化设计和运动仿真功能，使得减速器设计直观、快捷、高效。该技术在机械工程、化工设备、汽车制造等很多领域有很强的实用性和推广价值。
关键词：减速器；参数化；运动仿真
ABSTRACT
The traditional design of reducer is not only inefficient, but also error-prone. In order to enhance the efficiency of reducer, the typical parts template library and other methods to design parameters reducer are established. Reducer in the discussion of this paper Status and Progress of parametric design based research, having developed a parameterization design and simulation of the overall program and technical Luxian, Yunyongjixie gear reducer design Deng Zhi Shi completed the design of such structures Tong Shi, use of PRO / E of parametric modeling, and establishing the three dimensional spur gear model parameters. Final, by using PRO / E ’s motion simulation capabilities, reducer’s virtual assembly and motion simulation are carried out. Thanks to the application of PRO / E’s parameters design and motion simulation capabilities，the design of reducer is very intuitive, fast and efficient. This technology has a strong practical and promotional value in mechanical engineering, chemical equipment, automobile manufacturing and so on．Key words：Reducer；Parameter；Motion Simulation
基于PRO/E进行二级减速器的设计及仿真
1 前言
1.1 减速器的研究发展现状
减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮—蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少数场合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代机械中应用很广。
二级齿轮减速器是机械传动中应用较广泛的一种传动机构，可以用于传递任意两轴之间的运动和动力，是一个很重要的传动零件。运用PRO/E软件，设计人员可以在真实齿轮传动装置建造前建立整个机械系统的虚拟样机，并通过各种仿真分析对其进行工作性能预估和结构优化。
PRO/E是现今使用率最高的三维设计软件，涉及到了CAD、CAE以及CAM 等领域。CAE软件的应用是工业设计中用来提升设计水平，降低成本的关键技术,跻身于CAE软件前列的Pro/mechanica允许工程师在创建实物物理模型之前，测试和优化设计的结构、动力、热以及耐久性,冲击等方面的性能。
1.2 参数化设计必要性与可能性分析
由于减速器结构复杂，包含的零部件很多，并且在减速器的传统设计中，原有的几何模型是设计者利用固定的尺寸值得到的，零件的结构形状不能灵活的改变，一旦零件尺寸发生变化，必须重新绘制其对应的几何模型，以至于工程师们不得不花费大量的时间进行几乎相同的公式计算，这样在减速器的相似性设计上消耗了大量的人力物力。
参数化设计的理念可以很方便地解决这一难题。利用参数化设计技术进行产品设计可以十分容易地修改图形，并能将以往某些产品设计的经验和知识继承下来。设计者可以把时间、经历集中于更具有创造性的概念和整体设计中去，这样就可以避免手工制造的繁琐，提高了造型设计的精度和设计的效率。参数化设计技术是实现快速产品设计的常用有效手段，主要用于标准化、系列化和通用化程度比较高的定型产品。减速器的设计，重复性劳动很多，但其外形尺寸和结构形式则其本一致，不会有太大的变化，便于进行参数化设计。
在这种背景下，本论文以二级圆柱齿轮减速器为例，开展了基于PRO/E的圆柱齿轮减速器参数化的设计。设计以PRO/E为开发平台，主要针对其参数化设计及动态模拟仿真进行研究，并建立了减速器常用件及标准件数据库，在产品设计时能直接调用，使产品开发者集中精力在非标准件部分，提高了设计效率和
质量，缩短产品的开发周期，而且对产品的有限元分析及后续加工具有一定的使用价值和参考意义，同时也符合现代设计技术的发展要求。
1.3 参数化技术的研究进展
利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统，可以使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，可以大大提高设计的速度，并减少信息的存储量。由于上述应用背景，国内外对参数化设计做了大量的研究。
参数化设计方法的研究工作最早可追溯到20世纪60年代早期，Sutherland 在它开发的Sketchepad系统中，首次将几何约束表示为非线性方程来确定二维几何形体的位置。后来Hillyard、Gossard进一步发展了这一思想，并使之实用化。自从PTC公司于1985年推出参数化CAD系统PRO/E以来，参数化设计技术才真正受到工程技术界和学术界的重视，各大计算机软件公司相继推出自己的参数化CAD系统或在原有系统上增加参数化功能，展开激烈的竞争。近几年来，以MIT较早期的研究成果为基础，以PRO/E的参数化造型系统为先驱，参数化设计技术得到了迅猛的发展。SDRC公司的Variational Design，MATRA公司推出的Adaptive Dedign都是参数化技术迅猛发展的产物。参数化技术正日益完善并逐步走向商品化阶段。
1.4 本论文的研究内容
本课题主要完成基于PRO/E三维造型技术进行二级减速器参数化设计及仿真。通过引入基于PRO/E特征的参数化造型思想，建立减速器典型的零部件模板库，模型设计计算完成后，通过参数化驱动从而得到所需的减速器模型，并进行动态模拟仿真的应用研究。
2 减速器参数化设计及仿真的总体方案和技术路线
2.1 减速器参数化设计及仿真的总体方案
2.1.1 减速器的结构
减速器是一种用于原动机和工作机之间的封闭式传动装置，其主要功能是减低转速，增大扭矩，以便带动大扭矩的机械，故在现在机械中应用很广。但由于其结构复杂，包含的零部件很多，其主要结构有传动零件（齿轮）、轴承、箱体
及附件组成。其结构见图1。`
2.1.2 基于PRO/E的参数原理
参数化设计也叫尺寸驱动，是CAD技术在实际应用中提出的课题，它不仅可使CAD系统具有交互式绘图功能，还具有自动绘图的功能。所谓参数化设计即是在设计中产品的结构形式是确定的，它需要根据某些具体的条件和具体的参数来决定产品某一结构形式下的结构参数，从而设计出不同规格的产品。其本质是对统一结构的产品通过修改尺寸来生成新规格的产品，利用计算机来进行参数化CAD设计，只需在计算机上输入机械零件的几个关键参数，就会准确地、自动地生成工程样图。
在参数化设计中，一般用一组参数来定义几何图形的尺寸数值并约定尺寸关系，提供给设计者进行几何造型使用。参数化设计一般用于设计对象的结构形状比较固定，可以有一组参数来约定尺寸关系，参数的求解较简单，参数与设计对象的控制尺寸有显式对应关系，设计结果的修改受尺寸驱动。
2.1.3 基于PRO/E的模拟仿真
在机械产品的开发过程中，有关产品的结构、功能、操作性，生产工艺、装
图1 减速器结构图
配性能甚至维护性能等许多问题都需要在开发过程的前期给予考虑。但有关装配的问题往往只会在产品开发的后期或者在最终产品试运行过程中，甚至在投入使用一段时间后才能暴露出来。为了解决这些问题，有时产品就不得不返回到设计构造阶段以便进行必要的设计变更，这样的产品开发程序既效率低，耗时长，费用又高。
仿真技术的出现给以上问题提供了有效的解决方法，即便是在设计的初期阶段，计算机产生的最初模型也可以放入虚拟环境进行实验，甚至可以直接在虚拟环境中创建产品模型。这样不仅可以是产品的外表、形状和功能得到模拟，而且有关产品的机构运动也得到测试和检验，使产品的缺陷和问题在设计阶段就及时发现并加以解决。
2.1.4 减速器参数化设计及仿真的总体方案
在设计减速器时，一般应根据减速器的使用要求、工作状况和所需齿轮的机械特性等来综合考虑。通常根据其输入功率P(kW)、输入转速n(r/min)、传动比i等基本参数选择减速器的传动级数和齿轮传动结构，合理分配传动比，选择齿轮传动的材料，并在满足承载能力的条件下，计算传动装置的运动和动力参数，最后进行各级传动零件的结构设计。
图2 方案设计总体框架图
这一过程在专业课程设计中已经做过，由于篇幅有限，就不在此赘述。本设
计是在减速器各零部件按照强度、刚度、寿命要求完成优化设计的基础上，得到相关的优化参数和各零部件之间的相互关系后进行的研究与开发。在这个基础上对减速器的部分零件进行参数化设计。采用的方案见图2，方案设计总体框架图。
2.2 减速器参数化设计及仿真的技术路线
其主要的技术路线见图3。
图3 减速器参数化设计技术路线框图
3 减速器齿轮结构的设计
3.1 高速级齿轮设计
3.1.1 齿轮类型、精度等级、材料及齿数的确定
1）按以上的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。
2）运输机为一般工作，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。
3）材料选择。查手册，选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS二者材料硬度差为40HBS[2]。
4）选小齿轮的齿数20 z ，大齿轮的齿数为
2*2063.6z =3.18=，取264z =。
3.1.2 齿面接触强度设计计算
由设计公式进行试算，查手册得[4],
黄山学院 基于Pro/E的课程设计 二级斜齿轮减速器 课题名称：二级斜圆柱齿轮减速器的三维造型 学生学号：21206072043 专业班级：12机械卓越班 学生姓名：谢坤林 学生成绩： 指导教师：刘胜荣 课题工作时间：2012.12.23 至2013.01.14
目录 1.引言------------------------------------------1 2.上箱体的绘制------------------------------4 3.下箱体的绘制------------------------------12 4.齿轮、齿轮轴的绘制--------------------17 5.轴的绘制------------------------------------29 6.其他零部件的绘制------------------------31 7.总体装配------------------------------------39 8.设计小结------------------------------------48
1引言： 减速器是应用于原动机和工作机之间的独立传动装置，具有结构紧凑、传动效率较高、传递运动准确可靠、使用维护方便和可成批生产等特点。传统的减速器手工设计通常采用二维工程图表示三维实体的做法，这种做法不仅不能以三维实体模型直观逼真地显现出减速器的结构特征，而且对于一个视图上某一尺寸的修改，不能自动反应在其他对应视图上。 1985年美国PTC公司开始建模软件的研究，1988年V1.0的Pro/ENGINEER 诞生，随后美国通用汽车公司将该技术应用于各种类型的减速器设计与制造中。目前在基于Pro/E的减速器的模型设计、数据分析与生产制造方面美国、德国和日本处于领先地位，美国Alan-Newton公司研制的X-Y式精密减速器和日本住友重工研制的FA型减速器都是目前先进的高精密型齿轮减速器。 Pro/ENGINEER技术可以方便快捷的实现建立基于零件或子装配体的三维模型设计和装配，并且提供了丰富的约束条件完成可以满足的工程实践要求。建立三维模型在装配体环境下可以很好的对零件进行编辑和修改，在生产实际中便捷的把立体图转换为工程图，在生产应用中充分利用Pro/E软件进行几何造型设计，进一步利用数控加工设备进行技术加工，可以显著提高减速器的设计制造精密、设计制造质量、设计制造效率，从而缩短产品更新换代生产的整个周期。而我国在Pro/E的减速器三维模型设计方面还相对比较薄弱，因此，随着经济全球化的发展，在此技术上我国需要不断的突破创新，逐步提高“中国创造”在国际市场的竞争力。 基于Pro/Engineer的二级减速器设计 机械电子工程专业学生XXX 指导教师XX 摘要：Pro/Engineer一个参数化、基于特征的实体造型系统，具有单一数据库功能。本文在减速器零部件几何尺寸数值计算的基础上，利用Pro／E软件实现了齿轮系和轴系等零件特征的三维模型设计；利用Pro／E软件实现了齿轮系和轴系的虚拟装配，具有较好的通用性和灵活性。此系统的实现可以使设计人员在人机交互环境下编辑修改，快速高效地设计出圆柱齿轮减速器产品，同时通过PRO/E 对二级减速器进行建模设计，规划零件的装配过程，对实现预期的运动仿真，建立机构运动分析，提高效率和精度奠定了基础。 关键字：二级减速器轴承齿轮机械传动 Pro/E The design of two-grade cylindrical gear reducer based on Pro/Engineer Student majoring in Mechanical and Electronic Engineering XXX Tutor XXX
课程设计说明书 课程名称：一级V带直齿轮减速器 设计题目：带式输送机传动装置的设计 院系：机械工程系 学生姓名：彭亚南 学号：200601030039 专业班级：06汽车（2）班 指导教师：苗晓鹏 2009年 3 月 1 日
《机械设计》课程设计设计题目：带式输送机传动装置的设计 内装：1. 设计计算说明书一份 2. 减速器装配图一张（A1） 3. 轴零件图一张（A3） 4. 齿轮零件图一张（A3） 机械工程系06汽车（2）班级设计者：彭亚南 指导老师：苗晓鹏 完成日期： 2009年3月1日 成绩：_________________________________ 安阳工学院
课程设计任务书
带式输送机传动装置的设计 摘要：齿轮传动是应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式，它可以用来在空间的任意轴之间传递运动和动力，目前齿轮传动装置正逐步向小型化，高速化，低噪声，高可靠性和硬齿面技术方向发展，齿轮传动具有传动平稳可靠，传动效率高（一般可以达到94%以上，精度较高的圆柱齿轮副可以达到99%），传递功率范围广（可以从仪表中齿轮微小功率的传动到大型动力机械几万千瓦功率的传动）速度范围广（齿轮的圆周速度可以从0.1m/s到200m/s或更高，转速可以从1r/min到20000r/min或更高），结构紧凑，维护方便等优点。因此，它在各种机械设备和仪器仪表中被广泛使用。本文设计的就是一种典型的一级圆柱直齿轮减速器的传动装置。其中小齿轮材料为40Cr（调质），硬度约为240HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度约为215HBS，齿轮精度等级为8级。轴、轴承、键均选用钢质材料。 关键词：减速器、齿轮、轴、轴承、键、联轴器
专业课程设计 ——减速器结构的三维设计 学院：诚毅学院班级：机械1092班
姓名：李德隆学号：35 成绩：指导老师：荣星李波 2014年1月17日
集美大学机械与能源工程学院 专业课程设计任务书 ——机械工程专业机械设计方向—— 设计题目： 设计任务：根据减速箱的设计参数和二维图，用Pro/E软件设计减速箱的三维结构。完成的任务： 1.构建减速箱的各个零部件的三维模型； 2.构建减速箱的装配体； 3.对减速箱进行运动仿真； 4.减速箱的工程图设计以及重要零部件的工程图设计。 时间安排： 1. 准备相关的减速箱设计和Pro/指导手册；（天） 2.构建减速箱中的各零部件；（天） 3.构建减速箱的装配体；（3天） 4.减速箱的机构运动仿真；（1天） 5.创建减速箱的工程图；（2天） 6.编写设计说明书。（2天） 7.提交课程设计和课程设计的答辩。（1天） 参考书目： [1] 完全精通Pro/Engineer野火综合教程，林清安，电子工业出版社，2009 [2] Pro/Engineer野火工程图制作，林清安，电子工业出版社，2009 [3] Pro/Engineer野火动态机构设计与仿真，林清安，电子工业出版社，2007 指导教师：荣星李波2013年12月29日 机械工程10 级92 班 学生：李德隆学号：35 2014年 1 月17日
目录 1、引言----------------------------------------------------------------1 2、零件体的设计、造型--------------------------------------------------2 .减速器下箱体设计---------------------------------------------------2 .减速器上箱体设计---------------------------------------------------5 .大齿轮的设计-------------------------------------------------------7 .大齿轮轴的设计----------------------------------------------------17 .齿轮轴的设计------------------------------------------------------20 .减速器其它附件的设计----------------------------------------------24 3、装配体的设计-------------------------------------------------------33 .装配大齿轮--------------------------------------------------------33 .装配小齿轮--------------------------------------------------------34 .装配轴承端盖------------------------------------------------------35 .装配窥视孔--------------------------------------------------------35 .整机装配----------------------------------------------------------36 4、减速器仿真--------------------------------------------------------39 5、工程图的设计-------------------------------------------------------41 .整机工程图--------------------------------------------------------41 .小齿轮工程图------------------------------------------------------42 .大齿轮工程图------------------------------------------------------42结论---------------------------------------------------------------43 参考文献-----------------------------------------------------------44
天津大学 毕业设计 中文题目: 基于PRO/E进行二级减速器的设计及仿真 英文题目: Based on PRO / E to design and simulation of the sec on dary reducer 学生姓名系别专业班级指导教师成绩评定 2010年3月
1前言 (6) 1.1减速器的研究发展现状 (6) 1.2参数化设计必要性与可能性分析 (6) 1.3参数化技术的研究进展 (7) 1.4本论文的研究内容 (7) 2减速器参数化设计及仿真的总体方案和技术路线 (7) 2.1减速器参数化设计及仿真的总体方案 (7) 2.1.1减速器的结构
.................................................................... (7) 2.1.2 基于 PRO/E 的参数原理 (8) 2.1.3 基于 PRO/E 的模拟仿真 (8) 2.1.4 减速器参数化设计及仿真的总体方案 (9) 2.2 减速器参数化设计及仿真的技术路线 (10) 3 减速器齿轮结构的设计 (10) 3.1 高速级齿轮设计 (10) 3.1.1 齿轮类型、精度等级、材料及齿数的确定 (10) 3.1.2 齿面接触强度设计计算 (11) 3.1.3 齿根弯曲强度校核计算 ..................................... 错误 !未定义书签。 3.1.4 齿轮模数、齿数设计计算 ................................... 错误 !未定义书签。 3.1.5 齿轮几何尺寸计算 ......................................... 错误 !未定义书签。 3.2 低速级齿轮设计 .............................................. 错误 !未定义书签。 3.2.1 类型、精度等级、材料及齿数的确定 ........................... 错误 !未定义书签。 3.2.2 齿面接触强度设计计算 ..................................... 错误 !未定义书签。 3.2.3 齿根弯曲强度校核计算 ..................................... 错误 !未定义书签。 3.2.4 齿轮模数、齿数设计计算 ................................... 错误 !未定义书签。 3.2.5 齿轮几何尺寸计算 ......................................... 错误 !未定义书签。 4 减速器 PRO/E 参数化设计 .................................... 错误 ! 未定义书签。 4.1 减速器零部件模型库的建立 .................................. 错误 !未定义书签。 4.2 齿轮的参数化造型 .......................................... 错误 !未定义书签。 5 减速器的装配及其运动仿真 .................................... 错误 ! 未定义书签。 5.1 减速器装配关系模型库的建立 ................................ 错误 !未定义书签。 5.2 装配的关键技术 ............................................ 错误 !未定义书签。 5.3 装配过程的实现 ............................................ 错误 !未定义书签。 5.4 减速器运动仿真 ............................................ 错误 !未定义书签。 5.4.1 减速器的运动分析 错误！未定义 错误 ! 未定义书签。 错误 ！ 未定义书签。 错误 ！ 未定义书签。 错误 ！ 未定义书签。 错误 ！ 未定义书签。 错误 ！ 未定义书签。错误 ! 未定义 5.4.2 运动仿真的实现 6 结论 ............ 参考文献 .......... 致谢 .............. 附录 .............. 附录 1 ：外文原文 . 附录 2 ：外文中文翻译
.. 黄山学院 基于Pro/E的课程设计 二级斜齿轮减速器 课题名称：二级斜圆柱齿轮减速器的三维造型 学生学号：21206072043 专业班级：12机械卓越班 学生姓名：谢坤林 学生成绩： 指导教师：刘胜荣 课题工作时间：2012.12.23 至 2013.01.14
目录 1.引言------------------------------------------1 2.上箱体的绘制------------------------------4 3.下箱体的绘制------------------------------12 4.齿轮、齿轮轴的绘制--------------------17 5.轴的绘制------------------------------------29 6.其他零部件的绘制------------------------31 7.总体装配
------------------------------------39 8.设计小结------------------------------------48 1引言： 减速器是应用于原动机和工作机之间的独立传动装置，具有结构紧凑、传动效率较高、传递运动准确可靠、使用维护方便和可成批生产等特点。传统的减速器手工设计通常采用二维工程图表示三维实体的做法，这种做法不仅不能以三维实体模型直观逼真地显现出减速器的结构特征，而且对于一个视图上某一尺寸的修改，不能自动反应在其他对应视图上。 1985年美国PTC公司开始建模软件的研究，1988年V1.0的Pro/ENGINEER 诞生，随后美国通用汽车公司将该技术应用于各种类型的减速器设计与制造中。目前在基于Pro/E的减速器的模型设计、数据分析与生产制造方面美国、德国和日本处于领先地位，美国Alan-Newton公司研制的X-Y式精密减速器和日本住友重工研制的FA型减速器都是目前先进的高精密型齿轮减速器。 Pro/ENGINEER技术可以方便快捷的实现建立基于零件或子装配体的三维模型设计和装配，并且提供了丰富的约束条件完成可以满足的工程实践要求。建立三维模型在装配体环境下可以很好的对零件进行编辑和修改，在生产实际中便捷的把立体图转换为工程图，在生产应用中充分利用Pro/E软件进行几何造型设计，进一步利用数控加工设备进行技术加工，可以显著提高减速器的设计制造精密、设计制造质量、设计制造效率，从而缩短产品更新换代生产的整个周期。而我国在Pro/E的减速器三维模型设计方面还相对比较薄弱，因此，随着经济全球
目录第一章传动装置的总体设计 一、电动机选择 1.选择电动机的类型 2.选择电动机的功率 3.选择电动机的转速 4.选择电动机的型号 二、计算总传动比和分配各级传动比 三、计算传动装置的运动和动力参数 1.各轴转速 2.各轴功率 3.各轴转矩 4.运动和动力参数列表 第二章传动零件的设计 一、减速器箱体外传动零件设计 1.带传动设计 二、减速器箱体传动零件设计 1.高速级齿轮传动设计 2.低速级齿轮传动设计 三、选择联轴器类型和型号 1.选择联轴器类型 2.选择联轴器型号 第三章装配图设计 一、装配图设计的第一阶段 1.装配图的设计准备 2.减速器的结构尺寸 3.减速器装配草图设计第一阶段 二、装配图设计的第二阶段 1.中间轴的设计 2.高速轴的设计 3.低速轴的设计 三、装配图设计的第三阶段 1.传动零件的结构设计
2.滚动轴承的润滑与密封 四、装配图设计的第四阶段 1.箱体的结构设计 2.减速器附件的设计 3.画正式装配图 第四章零件工作图设计 一、零件工作图的容 二、轴零件工作图设计 三、齿轮零件工作图设计 第五章注意事项 一、设计时注意事项 二、使用时注意事项 第六章设计计算说明书编写
第一章 传动装置总体设计 一、电动机选择 1.选择电动机的类型 电动机有直流电动机和交流电动机。直流电动机需要直流电源，结构复杂，价格较高；当交流电动机能满足工作要求时，一般不采用直流电动机，工程上大都采用三相交流电源，如无特殊要求应采用三相交流电动机。交流电动机又分为异步电动机和同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型，一般常用的是Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，它具有防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电动机部的特点，适用于没有特殊要求的机械上，如机床、运输机、搅拌机等。所以选择Y 系列三相异步电动机。 2.选择电动机的功率 电动机的功率用额定功率P ed 表示，所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作机所需的电动机输出功率P d 。功率小于工作要求则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，发热大而过早损坏；功率过大，则增加成本，且由于电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，能量不能充分利用而造成浪费。工作机所需电动机输出功率应根据工作机所需功率和中间传动装置的效率等确定。 工作机所需功率为：w w 1000Fv P η=，ηw ——工作机（卷筒）的效率，查吴宗泽P5表1-7。 工作机所需电动机输出功率为：w w 321234 d P P P ηηηηη= =，η1 ——带传动效率；η2——滚动轴承效率；η3 ——齿轮传动效率；η4——联轴器效率，查吴宗泽P5表1-7。 电动机的额定功率：P ed =（启动载荷/名义载荷）×P d ，查吴宗泽P167表12-1选择电动机的额定功率。 3.选择电动机的转速 具有相同额定功率的同类型电动机有几种不同的同步转速。低转速电动机级数多，外廓尺寸较大，质量较重，价格较高，但可使总传动比及传动装置的尺寸减小，高转速电动机则相反，应综合考虑各种因素选取适当的电动机转速。Y 系列三相异步电动机常用的同步转速有3000r/min 、1500r/min 、1000r/min 和750r/min ，一般多选同步转速为1500r/min 和1000r/min 的电动机。为使传动装置设计合理，可根据工作机的转速要求和各级传动机构的合理传动比围，推算出电动机转速的可选围，即 n d =(i 1i 2…i n )n w ，n d 为电动机可选转速围，i 1，i 2，…，i n 为各级传动机构的合理传动比围，n w 为工作机 转速。 工作机转速：w 601000v n πD ??= 查吴宗泽P188表13-2知：i V 带传动=2~4，i 单级圆柱齿轮传动=2~5，则电动机转速的可选围为 n d =(2~4)×(3~5)×(3~5)×n w 电动机转速推荐选择1500r/min 4.选择电动机的型号
第一部分零件图的创建 一、创建蜗杆 1 新建文件 在工具栏中单击“新建”按钮，在弹出“新建”对话框中选择“零件”单选按钮，早子类型中选择“实体”单选按钮。输入文件名称为“wogan”，去掉“使用缺省模板”框的对勾，单击“确定”，在弹出的“新文件夹选项“对话框中选择公制模板mmns_part_solid，单击”确定“按钮进入零件设计界面。 2 创建蜗杆 （1）单击特征工具栏中“旋转“按钮，在视图下侧出现的”旋转“界面上选择“实体” 按钮，以指定生成拉伸实体，单击“放置”按钮，打开上滑面板中的定义按钮，系统弹出“草绘”对话框，选取FRONT基准平面作为草绘平面，接受系统默认的生成方向，单击对话框中“草绘”按钮，进入草绘界面。 （2）单击草绘工具栏中“中心线”按钮，绘制一条竖直中心线，然后按照图1-1所示的草绘剖面绘制草图。单击“草绘器”工具栏按钮退出草绘模式。 图1-1 （3）接受系统默认的旋转角度值为360，单击鼠标中建完成特征创建。 3、创建倒角 (1）单击工程特征工具栏上的“倒角“按钮，打开”倒角“特征操作板，在“标注形式”下拉框中选择“45×D”选项，在尺寸框输入倒角尺寸为3和0.5，选择需要倒的角。 （2）单击按钮完成倒角特征的创建，最终结果如图1-2所示。 图1-2
4、创建螺纹 （1）单击特征工具栏中“插入“按钮，选择螺旋扫描，进入草绘区，在菜单管理器中选择“常数，穿过轴，右手定则”完成，退出。所需节距为4.71。 （2）单击按钮完成螺旋扫描特征的创建，最终结果如图1-3 图1-3 5、创建键槽 （1）、创建基准平面。单击特征工具栏中“基准平面”按钮，选front：f3平面偏移5。(2)单击特征工具栏中“拉伸“按钮，在“拉伸”界面上选择“实体“按钮，以指定生成拉伸实体，单击”放置“按钮，打开上滑面板。单击上滑面板中的定义按钮，系统弹出”草绘“对话框，并且提示用户选择草绘平面，选取DTM1基准平面作为草绘平面，接受系统默认上的生成方向，单击对话框中”草绘“按钮，进入草绘界面。 (3)绘制草绘剖面，单击“草绘器“工具栏中上网按钮退出草绘模式。 （4）在拉伸界面的“深度“对话框输入拉伸高度为3，单击鼠标中键完成特征创建。如图1-4所示。 图1-4 6.保存文件 选择“文件“|保存”命令，单击“确定”按钮保存文件并关闭窗口。将文件保存到指定工作目录。 二、创建蜗轮 1建立新文件 (1)在工具栏中单击“新建”按钮，在弹出“新建”对话框中选择“零件”单选按钮，在子类型中选择“实体”单选按钮。输入文件名称为“wolun”，去掉“使用缺省模板”框的对勾，单击“确定”，在弹出的“新文件夹选项“对话框中选择公制模板mmns_part_solid，单击”确定“按钮进入零件设计界面”。 (2)单击特征工具栏中“旋转“按钮，在视图下侧出现的”旋转“界面上选择“实体”按钮，以指定生成拉伸实体，单击“放置”按钮，打开上滑面板中的定义按钮，系统弹出“草
Pro/E课程设计 目录 第一章零件的设计··3 一、模柄的设计··3 二、凸模的设计··5 三、凹模的设计··6 四、顶杆的设计··7 五、弹簧的设计··8 六、下模座的设计··9 第二章零件的组装··10 一、上模的组装··10 二、底座的组装··10
第三章装配图的设计··11 第四章分解图的设计··12 第五章减速器的设计··13 一、减速器上模盖的设计··13 二、减速器下模盖的设计··14 第一章零件的设计 一、模柄的设计 弯曲模的模柄设计用到的主要命令有草绘、旋转、拉伸和倒圆角。 1.先进入零件绘制界面，然后点击旋转工具，定 义草绘平面，开始草绘草图。如图1所示
图1 2.点击完成绘制出的图形如图2所示 3．将零件的顶面进行2×2的倒圆角 4．用的命令在零件的底部绘制一个长48、宽40的长方形，双向拉伸的高度为80，去除材料点 击确定。
图2 5．同样用拉伸的命令进行通孔。绘制的模柄零件图如图3所示 图3
二、凸模的设计 凸模的主要命令是草绘、拉伸。 1.先进入零件绘制界面，然后点击拉伸工具，定 义草绘平面画图。 2．绘制尺寸根据冲压模具图册第135页的视图中的尺寸1：1绘制出来。 3.在零件上同样用拉伸的命令进行通孔 4.绘制出的凸模零件图如图4所示 图4
三、凹模的设计 1.先进入零件绘制界面，然后点击拉伸工具，定 义草绘平面画图。 2.绘制尺寸根据冲压模具图册第134页的视图中 的尺寸1：1绘制出来。 3.多次应用拉伸，去除材料，进行钻孔、通孔等操 作 4.绘制出的凹模零件图如图5所示 图5
广东石油化工学院 课程设计说明书题目:基于Pro/E的单级圆柱齿轮减速器的设计与仿真 班级： 姓名： 学号： 指导老师：
广东石油化工学院 课程设计任务书 摘要 本次课程设计要求基于Pro/E的单级圆柱齿轮减速器的设计与仿真主要用于《机械设计基础》课程的教学过程中，使学生能够直观的看到减速器的外观和内部结构，并能观察传动过程。对于《机械设计基础》课程的教学资源库提供更好的资料，能够更好的实现项目化教学改革。要求学生根据所给定的参数，完成所有零件的尺寸设计和结构设计。用Pro/e完成三维建模，然后装配成减速器整体，并生成装配爆炸图，最后还要完成运动仿真。 本次课程设计具体按排，第一周指导教师讲解设计题目、设计思路和说明书格式；学生查阅资料，根据条件计算单级圆柱齿轮减速器的各技术参数和主要零件尺寸；用Pro/E对减速器零件进行三维建模；第二周运动仿真，输出工程图；整理设计说明书，再进行答辩。 关键词：单级圆柱齿轮减速器PRO/E 三维建模运动仿真
目录 摘要 ............................................................IⅠ 第一章引言（绪论） (1) 第二章主要零件工程图与设计 2.1 单级圆柱齿轮减速器结构分析 (3) 2.2 固定箱体底座的设计 (3) 2.3 上箱体零件的造型设计 (5) 2.4 减速器内部轴的设计 (6) 2.5 齿轮的设计 (8) 2.6 其他零件的设计 (11) 第三章装配减速器 3.1分析减速器的模型 (14) 3.2减速器模型创建步骤 (14) 3.3减速器分解视图 (17) 第四章减速器运动仿真 4.1运动仿真概述 (18) 4.2元件连接 (19) 4.3机构仿真 (19) 第五章设计总结 (22)
目录 1 前言 (4) 1.1 减速器的研究发展现状 (4) 1.2 参数化设计必要性与可能性分析 ........................................................ 错误！未定义书签。 1.3 参数化技术的研究进展 ....................................................................... 错误！未定义书签。 1.4 本论文的研究内容............................................................................... 错误！未定义书签。 2 减速器参数化设计及仿真的总体方案和技术路线................................ 错误！未定义书签。 2.1 减速器参数化设计及仿真的总体方案................................................. 错误！未定义书签。 2.1.1 减速器的结构................................................................................... 错误！未定义书签。 2.1.2 基于PRO/E的参数原理.................................................................... 错误！未定义书签。 2.1.3 基于PRO/E的模拟仿真.................................................................... 错误！未定义书签。 2.1.4 减速器参数化设计及仿真的总体方案 ............................................. 错误！未定义书签。 2.2 减速器参数化设计及仿真的技术路线................................................. 错误！未定义书签。 3 减速器齿轮结构的设计 ......................................................................... 错误！未定义书签。 3.1 高速级齿轮设计................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.1 齿轮类型、精度等级、材料及齿数的确定...................................... 错误！未定义书签。 3.1.2 齿面接触强度设计计算.................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.3 齿根弯曲强度校核计算.................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.4 齿轮模数、齿数设计计算................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.5 齿轮几何尺寸计算 ........................................................................... 错误！未定义书签。 3.2 低速级齿轮设计................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.1类型、精度等级、材料及齿数的确定 .............................................. 错误！未定义书签。 3.2.2 齿面接触强度设计计算.................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.3 齿根弯曲强度校核计算.................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.4 齿轮模数、齿数设计计算................................................................ 错误！未定义书签。 3.2.5 齿轮几何尺寸计算 ........................................................................... 错误！未定义书签。 4 减速器PRO/E参数化设计 ..................................................................... 错误！未定义书签。 4.1 减速器零部件模型库的建立................................................................ 错误！未定义书签。 4.2 齿轮的参数化造型............................................................................... 错误！未定义书签。 5 减速器的装配及其运动仿真.................................................................. 错误！未定义书签。 5.1 减速器装配关系模型库的建立 ............................................................ 错误！未定义书签。 5.2 装配的关键技术................................................................................... 错误！未定义书签。 5.3 装配过程的实现................................................................................... 错误！未定义书签。 5.4 减速器运动仿真................................................................................... 错误！未定义书签。 5.4.1 减速器的运动分析……………………………………………………………………………错误！未定 5.4.2 运动仿真的实现………………………………………………………………………………错误！未定义 6 结论 ....................................................................................................... 错误！未定义书签。 参考文献 ..................................................................................................... 错误！未定义书签。 致谢............................................................................................................. 错误！未定义书签。 附录............................................................................................................. 错误！未定义书签。 附录1：外文原文 ....................................................................................... 错误！未定义书签。 附录2：外文中文翻译................................................................................ 错误！未定义书签。
乌海职业技术学院（机电一体化技术专业） 毕业设计 设计题目Pro\E二级减速器设计 学生姓名梁红兵 指导教师胡素梅 机电工程系 2013年6月1日
摘要 Pro/Engineer一个参数化、基于特征的实体造型系统，具有单一数据库功能。本文在减速器零部件几何尺寸数值计算的基础上，利用Pro／E软件实现了齿轮系和轴系等零件特征的三维模型设计；利用Pro／E软件实现了齿轮系和轴系的虚拟装配，具有较好的通用性和灵活性。此系统的实现可以使设计人员在人机交互环境下编辑修改，快速高效地设计出圆柱齿轮减速器产品，同时通过PRO/E 对二级减速器进行建模设计，规划零件的装配过程，对实现预期的运动仿真，建立机构运动分析，提高效率和精度奠定了基础。 【关键词】二级减速器，轴承，齿轮，机械传动，Pro/E
目录 摘要………………………………………………………………………………………………I 绪论 (1) 第1章箱体建模 (3) 1.1下箱体设计 (3) 1.2上箱盖 (8) 第2章齿轮及轴承建模 (10) 2.1 输入基本参数和关系式 (10) 2.2 创建齿轮基本圆 (12) 2.3 创建渐开线 (14) 2.4 镜像渐开线 (16) 2.5 创建齿根圆 (20) 2.6 创建齿形 (22) 2.7 阵列轮齿 (25) 2.8 创建凹槽特征 (28) 2.9 创建轴孔特征 (31) 2.10 创建小孔 (32) 2.11 创建倒角特征 (34) 2.12 其他零件建模 (36) 第3章装配 (39) 3.1 轴上零件的装配 (39) 3.2 将轴装入箱体 (41) 3.3 其他零件装配 (43) 结论 (44) 参考文献 (45)
第1章绪论 随着人们生活水平的提高，消费者的价值观正在发生结构性的变化，呈现出多样化与个性化，用户对各类产品的质量，产品的更新换代的速度，以及产品从设计、制造到投放到市场的周期都提出了越来越高的要求。为了适应这种变化，工厂的产品也向着多品种、中小批量方向发展。要适应这种瞬息万变的市场要求，则要求生产更具柔性。传统的批量法则面临这严重的挑战，一场更加激烈的竞争环境正在形成。计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）就是满足这种新的要求而产生的一种新的制造方法。CAD/CAM（计算机辅助设计与制造）技术是一门多学科综合性技术，是当今世界发展最快的技术之一，目前已经形成产业。CAD/CAM等新技术在制造业的应用，对制造业的制造模式和市场形势产生了巨大影响，促进了生产模式的转变和制造业市场形势的变化。 CAD/CAM技术的不断发展与完善让越来越多的工厂认同了这种技术，与此同时，市场上出现了越来越多CAD/CAM/CAE一体化设计软件。来自PTC公司的Pro/ENGINEER就是其中最成功的一款设计软件，自1988年问世以来，经过短短十几年时间，就成为全世界最普及的三维设计系统之一，它广泛应用于电子、通信、机械、模具、汽机车、自行车、航天、家电、玩具、等行业。Pro/E集零件设计、造型设计、模具开发、数控加工、钣金设计、机构仿真、逆向工程、有限元分析和产品数据库管理等功能于一体。对加速工程和产品的开发、缩短产品设计制造周期、提高产品质量、减低成本、增加企业市场竞争力和创造能力发挥着重要作用。深受众多大中型企业，研究所和大学亲睐。 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
目录 1. 设计任务 (2) 2. 传动系统方案的拟定 (2) 3. 电动机的选择 (3) 3.1选择电动机的结构和类型 (3) 3.2传动比的分配 (5) 3.3传动系统的运动和动力参数计算 (5) 4. 减速器齿轮传动的设计计算 (7) 4.1高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 (7) 4.2低速级直齿圆柱齿轮传动的设计计算 (11) 5. 减速器轴及轴承装置的设计 (16) 5.1轴的设计 (16) 5.2键的选择与校核 (23) 5.3轴承的的选择与寿命校核 (25) 6. 箱体的设计 (28) 6.1箱体附件 (28) 6.2铸件减速器机体结构尺寸计算表 (29) 7. 润滑和密封 (30) 7.1润滑方式选择 (30) 7.2密封方式选择 (30) 参考资料目录 (30)
1. 设计任务 1.1设计任务 设计带式输送机的传动系统，工作时有轻微冲击，输送带允许速度误差±4%，二班制，使用期限12年（每年工作日300天），连续单向运转，大修期三年，小批量生产。 1.2原始数据 滚筒圆周力：900F N = 输送带带速： %2.4(4)/v m s =± 滚筒直径： 450mm 1.3工作条件 二班制，空载起动，有轻微冲击，连续单向运转，大修期三年；三相交流电源，电压为380/220V 。 2. 传动系统方案的拟定 带式输送机传动系统方案如下图所示： 带式输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入两级齿轮减速
器3，再经联轴器4将动力传至输送机滚筒5带动输送带6工作。传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器，高速级为斜齿圆柱齿轮传动，低速级为直齿圆柱齿轮传动，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，以减轻载荷沿齿宽分布的不均匀。展开式减速器结构简单，但齿轮相对于轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。 3. 电动机的选择 3.1选择电动机的结构和类型 按设计要求及工作条件，选用Y 系列三相异步电动机，卧式封闭结构，电压380V 。 3.1.1选择电动机的容量 根据已知条件计算，工作机所需要的有效功率 900 2.4 2.1610001000w Fv P kW ?=== 设：η4w ——输送机滚筒轴至输送带间的传动效率； ηc ——联轴器效率，ηc =0.99（见《机械设计课程设计（西安交通大学出版社）》表3—1）； ηg ——闭式圆柱齿轮传动效率，ηg =0.98（同上）； ηb ——滚动轴承（一对球轴承），ηb =0.99（同上）； ηcy ——输送机滚筒效率，ηcy =0.96（同上）。 估算传动装置的总效率 011223344ωηηηηηη= 式中 010.99c ηη== 120.990.980.9702b g ηηη==?= 230.990.980.9702b g ηηη==?= 340.990.990.9801b c ηηη==?= 40.990.960.9504w b cy ηηη==?= 传动系统效率 0112233440.990.97020.97020.98010.95040.8680ωηηηηηη==????= 工作机所需要电动机功率 2.16 2.48840.8680 w r P P kW η=== P w =2.16k W 传动总效 率 η=0.8680 Pr=2.4884kW