三维CAD课程设计说明书(完)..pdf

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1、三维 CAD 课程设计说明书 题目：单级圆柱齿轮减速器数字化建模设计 院（部）：机械工程学院学院 专业：机械设计制造及其自动化班级： 1101 学生姓名：丁科沈位杰 指导教师：谭加才彭浩舸 完成日期： 2013年 12 月 2 湖 南工 程学 院 课 程 设 计 任 务 书 设计题目：单级圆柱齿轮减速器数字化建模设计 院（部）机械工程学院专业机械设计制造及其自动化班级1101 指导老师彭浩舸教研室主任 一、目的： 学习机械产品 CAD 设计基本方法，巩固课程知识，提高动手实践能力，进一 步提高运用计算机进行产品数字化建模及装配设计、工程图绘制方面的能力， 了解软件间的数据传递交换等运用，掌握C

2、AD 软件应用。 二、基本任务 ： 结合各人已完成机械原理、机械设计等课程设计成果，综合应用UG等 CAD 软件完成齿轮减速器三维实体造型及工程图设计。 三、设计内容及要求 1）减速器零部件三维造型设计。 建模必须依据设计图纸表达出零件的主要外形特征与内特征，对于细部结 构，也应尽量完整的表达。 2）应用工程图模块转化生成符合国家标准二维工程图。 装配图上应标注外形尺寸、安装尺寸、装配尺寸以及技术特性数据和技术要 求，并应有完整的标题栏和明细表。 零件工程图上应包括制造和检验零件所需的内容，标注规范（如形位公差、 粗糙度、技术要求，对齿轮还要有啮合参数表等）。 3）减速器虚拟装配。 将各零件按

3、装配关系进行正确定位，并生成爆炸图。 4）撰写课程设计说明书。 说明书应涵盖整个设计内容，包括总体方案的确定，典型零件造型的方法， 工程图生成过程，虚拟装配介绍，心得体会（或建议）等，说明书的字数不少 于 3千字。 四、进度安排： 第一天：布置设计任务，查阅资料，拟定方案，零部件造型设计； 第二天：零部件造型设计； 第三天：工程图生成； 第四天：虚拟装配、撰写说明书； 第五天：检查、答辩。 （每人上交说明书和工程图打印稿，以及完整设计电子资料方可参加答辩） 3 目录 第 1 章前言 ,4 1.1 引言,4 1.1.1 减速器的功能 ,4 1.1.2 减速器的设计思路 ,4 1.2 任务安排 ,

4、6 第 2 章减速器零件建模 ,7 2.1 引言,7 2.2 零件的建模 ,8 2.2.1箱座的建模 ,8 2.2.2其他零件的三维造型 ,14 第 3 章 工程图 ,18 3.1 引言,18 3.2 齿轮零件图转换 ,18 第 4 章 虚拟装配 ,20 4.1 引言,20 4.2 轴的装配 ,20 4.2.1 轴的装配过程,20 4.2.2 轴的装配图 ,22 4.3 总装配图装配过程,23 4.4总装配图的爆炸图,24 小结,25 参考文献 ,27 致谢,28 附录,29 低速级大齿轮零件图 4 第1章前 言 1.1 引言 CAD/CAM（计算机辅助设计与制造）技术是一门多学科综合技术，是

5、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的影响，促进了生产模式的转变和制 造业市场形势的变化。 21 世纪人类面临着实现经济和社会可持续发展的诸多重大挑战，随着全球工 业的不断深入发展，减速器在传动领域中的作用也越来越明显了。齿轮减速器在 各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。而在的器制造 之前必不可少的要对它进行设计，先三维实体造型进行模拟仿真将给我们的生产 以及机械性能的提高等各方面带来很大的帮助。UG 软件是集 CAD/CAE/CAM为 一体的功能强大的三维参数化软件，它的功能

6、覆盖了产品的全生命周期过程：从 概念设计、产品开发、功能分析到制造仿真等。在航天、汽车、机械、模具和家 用电器等工业领域的应用十分广泛。我们本次课程设计运用UG 软件将对一台减 速器各零部件三维造型设计、 应用工程图模块转化生成符合国家标准二维工程图、 减速器各零部件虚拟装配。通过此次课程设计系统的训练我们的三维造型设计能 力以及了解机械产品从概念设计、产品开发、功能分析到制造仿真的全过程。 1.1.1 减速器的功能 机器通常由原动机、传动装置和工作机等三部分组成。而减速器就是一个位 于原动机和工作机之间典型的传动装置，用来传递远动和动力，并可应以改变转 速、转矩的大小或改变运动形式，以适应工

7、作机功能要求。 1.1.2 减速器的基本设计思路 一般减速器的结构主要由传动零件( 齿轮或蜗杆、蜗轮 ) 、轴和轴承、连接零 件（螺钉、销钉、键）、箱体和附属零件、润滑和密封装置等部分组成。箱体分为 剖分式结构，有箱座和箱盖组成，其剖分面通过齿轮传动的轴线；箱盖与箱座用 螺栓连成一体；这样，齿轮、轴、滚动轴承等可在箱体外装配成轴系部件后再装 5 入箱体，使装拆方便；为了确保箱盖和箱座在加工轴承孔及装配时的相互位置， 在部分处的凸缘上设有两个圆锥销用于精确定位；起盖螺钉的作用是便于由箱座 上揭开箱盖，以便拆卸；箱盖顶部开有窥视孔，用于检查齿轮啮合情况及润滑情 况，并用于加注润滑油，窥视孔平时用垫

8、有密封垫片的盖板封住；通气器用来及 时排放箱体内发热温升而膨胀的空气，以防止高压气冲破各隙缝处的密封而造成 漏油等；游标尺用于检查箱内油面的高低；为了排除油液和清洗减速器内腔，在 箱体底部设有放油螺塞，其头部支承面上垫有封油垫片；吊耳用于提升箱盖，而 整台减速器的提升应使用与箱座铸成一体的吊钩；减速器用地脚螺栓固定在机架 或地基上。 在确定减速器的结构后，将对各零件进行参数设计以及强度校核。根据设备 工作条件：室内工作，连续单向运转，每日工作一班，工作10 年，允许轴转速误 差小于 5% ，车间有三相电源。根据工作机的功能要求和工作条件拟定传动方案 如下传动简图所示。 设计原始数据立轴功率5.

9、5KW ，转速 32r/min 。根据各传动的 效率和功率计算出二级减速器中传动比：高速机级齿轮传动比为3.84，低速级齿 轮传动比为3.2 。接着对齿轮传动参数设计，选斜齿轮传动，齿轮参数为：大小 齿轮齿数 Z1 =19，Z2=71，模数 mn=3.5mm ，中心距 a=162mm ， 螺旋角 =13.59， 两分度圆直径 d1=68mm ，d2=256mm ，齿宽 b1=60mm ，b2=55mm ；经校核合格。然后在 根据功率和齿轮的整体尺寸，零件间的间距分配对轴和箱体进行设计校核。最后 根据箱体的各参数查设计设计手册选取各附属零件。 减速器传动简图见图1.1 。 图 1.1 单级圆柱齿

10、轮减速器传动简图 1- 电动机 2-带轮 3-减速器 4- 联轴器 5-传输带 6-滚筒 6 1.2 任务安排 本次的课程设计任务量相对繁重， 有效的任务安排才能保证工作的顺利完成， 在此将本次的任务安排如下： 1、时间安排 第一天：布置设计任务，查阅资料，拟定方案，零部件造型设计； 第二天：零部件造型设计； 第三天：工程图生成； 第四天：虚拟装配、撰写说明书； 第五天：检查、答辩。 2、组内个人任务安排 丁科：负责多种零件的设计建模， 包括箱盖，窥视孔盖、 通气器、游标、 螺栓、螺钉、螺母、销、轴承、挡油环、垫圈等零件。同时参与装 配和部分爆炸图分析编写。以及，对整个课程设计内容报告的整 理

11、与审核。 沈位杰：负责大部分的零件设计建模，包括箱体、齿轮轴、轴承、轴承端 盖、起盖螺钉、挡油环、倒油螺塞、键、套筒、以及各类 螺栓、螺钉、垫圈。同时负责装配，和过程截图以及爆炸图的 形成，和部分报告编写与报告后期整理。 7 第 2 章减速器零件建模 2.1 引言 UG 软件建模是基于特征的复合建模，是显示建模、参数化建模、基于约束的 建模 3 种建模技术的选择性组合。 显示建模：显示建模的对象是相对于模型空间，而不是相对于彼此建立。对 一个或多个对象所做的变化不影响其他对象。 参数化建模 : 将用于模型定义的尺寸参数和参数值随模型存储，参数变量可以 彼此引用。从而建立模型的各个特征之间的关系

12、。可以通过编辑参数变量改整个 模型。 基于约束的建模 : 模型几何体的一组设计规则的定义，称之为约束。 模型是通 过约束或求解的。这些约束可以是尺寸约束（如草图尺寸或定位尺寸）或几何约 束（如平行或相切），如一条线相切到一条弧。 设计者的意图是线的角度改变时仍 维持相切，或当角度修改时仍维持正交条件。 另外， UG NX提供了一套强有力的工具直接建模工具，进一步扩展了复合 建模功能。用户可以直接修改遗留的和基于历史的模型，添加新的特征和“在表 面上进行智能化操作”。 8 2.2零件的建模 2.2.1 箱座的建模 启动 UG 软件，选取存储目录后新建输入文件名“jizuo” ，如图 2.1 所示

13、： 图 2.1 选择插入 / 草图命令，系统弹出智能动态创建草图工具条，提示用户指定一个 平面作为草图平面绘制如图2.2 所示的草图。 9 图 2.2 然后执行拉伸命令，见图2.3。 图 2.4 10 以拉伸后的平面为草图平面画草图，图2.5 再拉伸得到箱座的外壳，图2.6。 图 2.6 11 将底座和边缘求和 ,图 2.7。 图 2.7 继续以底部为草图平面画草图拉伸得到箱座的上边缘，图2.8。 图 2.8 12 以上边缘为草图平面，画圆拉伸后得到螺栓孔，图2.9。 图 2.9 以与侧面边缘相切的平面为草图平面画圆，拉伸后得到轴承座孔的外圆柱,如 图 2.10。 图 2.10 13 拉伸内孔

14、圆，得到轴承座孔和轴承盖得螺纹孔，如图2.11。 图 2.11 最后加上筋板， 吊钩，游标孔等附属结构， 就得到了一个完整的箱座， 如图 2.12。 图 2.12 14 2.2.2其它零件的三维造型 图 2.13 箱 盖图 2.14 窥视孔盖 图 2.15 游标图 2.16通气器 图 2.17 键图 2.18 螺钉 15 图 2.19 轴承图 2.20齿轮 图 2.21挡油环图 2.22调 整 垫 图 2.23 倒油孔垫圈图 2.24倒油螺塞 16 图 2.25端盖图 2.26轴承通盖 图 2.27键图 2.28 套筒 图 2.29 低速轴 17 图 2.30 齿轮轴 18 第 3 章工程制图

15、 3.1 引言 UG 工程制图模块是以实体模型自动生成平面工程图，也可以利用曲线功能 绘制平面工程图。在模型改变时，工程图将被自动更新。制图模块提供自动的视 图布局（包括基本视图、剖视图、向视图和细节视图等），可以自动、手动尺寸标 注，自动绘制剖面线、形位公差和表面粗糙度标注等。利用装配模块创建的装配 信息可以方便地建立装配图，包括快速地建立装配图剖视、爆炸图等。 3.2 齿轮零件图转换 打开大齿轮的实体模型图 点击制图命令，选择图纸为A2，建立基本视图 19 基本视图如下： 在 CAXA 中打开导出的 DXF/DWG 文件，修改标注得符合国家标准二维工程图 20 第 4 章虚拟装配 4.1

16、引言 零件之间的装配关系就是零件之间的位置约束，也可以见零件组装成组件， 然后再将多个组件装配成总装配件。 根据装配的模型和零件模型的引用关系，UG软件有 3 种创建装配体的方法， 即从顶向下装配、从底向上装配和混合装配。 自顶向下装配：如果装配模型中的组件存在关联，可以基于一个组件创建一 个组件，即首先完成装配级的装配模型， 然后再根据装配级模型创建其子装配件。 也可以首先完成顶层装配模型文件，然后在装配体中创建零部件模型，再将其中 的子装配体另外存储。 从底向上装配：先创建零件模型，再组合成子装配模型，最后由子装配模型 生成总装配件的装配方法。 混合装配：混合装配是将自顶向下装配和从底向上

17、装配结合在一起的装配方 法，这将增加装配设计的功能。例如，用户开始用从底向上的装配方法，然后为 了设计的顺利进行改用自顶向下装配的方法，这两种方法之间互相转换。 4.2 轴的装配 4.2.1 轴的装配过程 首先通过添加现有的组件把轴添加进来定位好 21 然后添加现有的组件把挡油环添加进来，通过配对和同心定位在轴上。 再 添 加 现 有 的 组 件 把 轴 承 添 加 进 来 ， 通 过 配 对 和 同 心 定 位 到 轴 上 22 4.2.2 轴的装配图 首先通过添加现有的组件把轴添加进来定位好，然后添加现有的组件把挡油 环和轴承添加进来，通过配对和同心定位在轴上。 再添加现有的组件把齿轮和轴

18、承以及其他组件添加进来，通过配对和同心定 位到轴上。 23 4.3 总装配图装配过程 首先添加现有的组件把两根轴和轴上零件一起定位到箱座上。 然后添加现有的组件把箱盖添加进来， 通过结合面配对和螺栓孔同心定位到箱座 上。装上销和连接螺栓。 最后添加各附属零件， 通过各种约束类型定位在箱体上。 24 4.4 总装配图的爆炸图 25 小 结 为期一个星期的 CAD 三维课程设计接近尾声了，在这个星期里，我每天都感 觉过的很充实。我们的三维设计是通过UG来实现的， UG对我们来说相对陌生， 毕竟那是我第一次接触的三维软件。在这个学期学习过程中一直对它充满好奇， 每节课都会体会到它的强大制图，建模等很

19、多先进功能。这也激发了我对它学习 的求知欲望。所以平时的学习里一直在用功的学习。虽然这样，当我利用它进行 单级减速器的数字化建模课程设计时，明显的感觉到自己的水平还有很多不足。 所以初期的时候，我做的好慢，每项功能都还不怎么熟悉。因此课程设计是我提 升使用 UG综合能力的大好机会。 刚开始画图的时候就是拿到图没怎么思考就开始画，经过这一周的画图， 我 知道了画图之前一定要将建模的思路想好，那样才不会做很多的无用功。具体的 做法，当我们接到一个任务时应先研究它的整体的轮廓，然后再考虑细节，对整 个任务进行统一的设计，首先要进行特征的分解分析零件的形状特点，然后把 它分离成几个主要的特征区域。接着

20、，对每一个区域再进行详细分解，及至在大 脑中有一个总体的建模思路以及一个粗略的特征图，同时要辨别出难点、容易出 问题的地方。接着在建立基础的特征。接着做详细设计先粗后细、先大后小、 先外后里。最后再做细节的设计 做好了所有零件之后就是进行装配了，个人觉得装配比画图相对容易一些但 是偶尔还是遇到一些问题，遇到困难时自己上网搜查并且问了同学和老师。最大 的问题就是我装完了之后发现不知道怎么去保存，很多次保存后在打开就会显示 加载失败，困惑了很久，也和同学讨论了一下还是没有解决办法。最后决定请教 老师，果然通过老师点拨之后问题解决了。就是装配好后，组件的目录不能有变 化，不然就会出现加载失败。 装配

21、好了之后就要进行做出爆炸图了，之前没学过爆炸图是什么东西以及怎 么形成，在网上看了教学视屏之后自己试了一下。开始选用自动爆炸，但是效果 很不理想，乱糟糟的一团。后来用了编辑爆炸，效果明显改进。 最后就是把三维零件图转为工程图了，再次也遇到了很多难点。通过不断的 摸索和与同学的讨论，以及向老师请教，终于把大齿轮的工程图导入到CAXA 了。 然后就对 CAXA 图进行按国家标准修改。最后得出所需要的工程图。 总的来说，在这次课程设计中我们学到了很多很多。我们通过请教老师，和 26 同学共同讨论以及不懈的努力，终于完成此次课程设计。由于我们水平有限，设 计中还有许多不完善的地方，总的来说我们已经尽力

22、了，做到了自己不后悔。以 后我们终究都是要走向社会的，因此，对于这样的课程设计认真对待是对自己以 后工作和学习的一种锻炼，实践出真知。我相信通过这次课程设计将给我们以后 无论是生活还是学习都会带来很大的帮助！ 27 参考文献 1 唐家鹏 . 岳彩锐 .UG NX8.0中文版造型设计专家范例详解教程. 科学出版社， 2012.8 2 刘小年，杨月英 . 机械制图 . 北京：高等教育出版社，2000.1. 3 陈铁鸣 . 新编机械设计课程设计图册. 北京：高等教育出版社， 2003.7. 4 胡凤兰 . 互换性与技术测量基础 . 北京：高等教育出版社， 2005.2. 5 朱理. 机械原理 . 北

23、京：高等教育出版社， 2004.4. 6 徐锦康 . 机械设计 . 北京：高等教育出版社，2004.4. 7 赵又红 . 周知进 . 机械设计基础课程设计 . 中南大学出版社， 2013.7 28 致 谢 本次课程设计结束了，在自己有所收获的同时，不能忘了为我们心情付出的 彭老师，在彭浩舸老师的精心指导下，我能够相对顺利的完成本次课程设计，在 此向老师表示最衷心的感谢和最诚挚的敬意！他们在百忙之中抽出时间给我们一 遍又一遍的讲解和分析。在我们遇到很那的问题时，老师总能够为我们分析问题 出在哪里，并且给我们一些好的建议，为我们以后的学习和工作打好基础。 一周的 UG 课程设计中让我们跟老师有了更

24、近一步的了解，也让我们变得更 亲密。让我们把平时所学到的零碎的知识通过课程设计连接起来，更加熟练的掌 握和运用 UG 这个软件。 同时也不能忘了感谢同学们的互相帮助，尤其是同组同学丁科，在他的大力 支持和帮助下把这次课程设计做的比其他同学又快又好。感谢一起学习生活的同 学们，与他们的一次次交流使我得以不断进步和提高。 在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西，领略到了别人在处 理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深切的体会到人与人之间的那种相互协 调合作的机制，最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化。很多时 候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态，而不是看我们过去的能力到 底有多强，那是一种态度的端正和目的的明确，只有这样把自己身置于具体的问 题之中，我们才能更好的解决问题。 还不能忘了为我们这次三维设计打下基础的各位专业课老师。是他们耐心的 批阅我们的设计方案，多次为我们指出错误所在，督促我们进行多次的更正，使 我们的设计达到要求同时尽量使最优设计。 最后还需要感谢湖南工程学院为我们提供的学习环境，还有图书馆的各种参 考资料，丰富我们的知识面。为学习过程中遇到问题提供一种解决方法。在以后 的日子里我一定会更加努力学习，用更好的成绩回报老师们的辛勤付出！ 29 附录 1. 低速级齿轮零件图