减速器cad cae cam.docx

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减速器cadcaecam

成绩：

《CAD/CAM/CAE设计实践》

课程设计

课程：

CAD/CAM/CAE设计实践

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年级、专业：

西南交通大学峨眉校区机械工程系

单级直齿圆柱齿轮减速器的CAD/CAM/CAE设计

1、圆柱齿轮减速器简介

圆柱齿轮减速器，是一种动力传达机构，其利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的装置。

圆柱齿轮减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。

　圆柱齿轮减速器的齿轮采用渗碳、淬火、磨齿加工，承载能力高、噪声低；主要用于带式输送机及各种运输机械，也可用于其它通用机械的传动机构中。

它具有承载能力高、寿命长、体积小、效率高、重量轻等优点，用于输入轴与输出轴呈垂直方向布置的传动装置中。

圆柱齿轮减速器广泛应用于冶金、矿山、起重、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、制药等领域。

齿轮减速器被广泛应用于各类机械产品和装备中，因此，研究提高其承载能力，延长其使用寿命，减小其体积和质量等问题，具有重要的经济意义。

对减速器进行优化设计，选择其最佳参数是提高承载能力，减轻重量和降低成本等各项指标的一种重要途径。

减速器设计与制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平，因此开拓和发展减速器技术在我国有广阔的前景。

一项机械产品设计，一般需要经过调查分析、方案拟定、技术设计、零件工作图绘制等环节。

传统设计方法通常在调查分析的基础上，参照同类产品通过估算、经验类比或试验来确定初始设计方案。

在传统的机械设计过程中，一般要经过设计——试制——改进等多次循环，很多关键零件均为经验设计，其过程就是人工试凑与定性分析比较的过程，主要的工作是性能的重复分析，至于每次参数的修改，仅仅凭借经验或直观判断，并不是根据某种理论精确计算出来的，一直没给出系统的准确的设计，即使产品定型，也存在设计上的问题。

由于产品设计质量要求日益提高和设计周期日益缩短，传统设计已不能适应工业发展的需要。

作为产品开发和更新的第一关是如何极大地缩短设计周期、提高设计质量和降低设计成本已成为企业生存的生命线，从而引起广大企业和设计师的高度重视。

特别是CAD/CAM以及CIMS（计算机集成制造系统）的发展，使优化设计成为当代不可缺少的技术和环节。

2、单级圆柱齿轮减速器的装配

2.1低速轴装配

1、通过约束安装键2、安装轴承、定距环

图2.1图2.2

3、安装大齿轮

图2.3

2.2箱体装配

1、将轴装上机座2、装大通盖、小封盖

图2.4图2.5

3、装小通盖、大封盖4、装箱盖

图2.5图2.6

5、装窥视孔盖

图2.7

2.3总装配图、爆炸图

图2.8

图2.9

3、窥视孔盖加工工艺

窥视孔主要用于检查传动零件的啮合情况、润滑状况、接触斑点、齿侧间隙、轮齿损坏情况，并向减速器箱体内注入润滑油，应在箱盖顶部的适当位置设置窥视（检查孔），由窥视孔可直接观察到齿轮啮合部位。

窥视孔应有足够的大小，允许手伸入箱体内检查齿面磨损情况。

机体上开窥视孔处应设置凸台，以便机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板常用钢板或铸铁制成，平时检查孔用孔盖盖住。

图3.1

窥视孔盖尺寸：

长100mm，宽65mm，厚6mm，中间大孔直径12mm,4个小孔直径6.5mm。

对这个零件拟采用铣削、钻孔等加工工序进行加工。

加工工艺过程如表1所示，加工工序如表2。

4、窥视孔盖的CAM过程

CAM是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。

常用来进行CAM的软件是master-cam软件。

master-cam是美国CNCSoftwareInc.公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。

它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径模拟及真实感模拟等多功能于一身，是经济有效的全方位软件系统。

目前master-cam软件已被广泛的应用于通用机械、航空、船舶、军工等行业的设计与NC加工等领域。

本设计以CAM模拟加工窥视孔盖，以验证上诉工艺过程。

下面具体说明该零件的CAM过程以及加工参数的含义。

1、铣削加工外轮廓

（1）将系统坐标进行显示，以便了解打开的文件相对于系统坐标系的位置。

图4.1

（2）选择机床，这里选择默认铣床。

在操作管理器里进行材料设置，X，Y，Z方向尺寸分别设置为120mm，85mm，10mm这是待加工的坯料。

图4.2

（3）在刀具路径中选择外形铣削，选择刀具。

图4.3

（4）切削参数中、设置最大粗切进给粮3.0mm，精修量0.5mm

共同参数中设置参考高度为25mm，进给下刀位置为10mm，，深度为-10mm。

图4.4

（6）进行实体加工模拟。

加工路径的模拟结果如图4.5

图4.5

2、钻孔加工

（1）选取钻孔点。

一次选取三个圆的圆心作为孔加工的中心点。

图4.6

3、选择刀具。

这里选择直径为6.5mm的麻花钻作为钻孔所用的刀具，设置进给速率和主轴转速。

图4.7

（3）打开共同参数选项卡，设置参考高度为3.0，工作表面为0.0，深度为-10.0。

如图4.8

图4.8

（4）进行模拟加工，结果如图4.9。

图4.9

（5）中心孔依旧用上诉方法加工

图4.10

（6）结合以上步骤模拟加工如图4.11

图4.11

（7）输出加工过程的NC程序。

CAM过程能自动生成NC程序，大大减轻了编程人员的工作量，提高了加工精度。

下面截取程序的前10句，结合以前学过的数控加工的知识，来具体解释下各行程序的含义。

O0000

N102G0G17G40G49G80G90（程序的初始化）

N104T219M6（换229号刀具）

N106G0G90G54X-25.Y22.5A0.S1909M3（建立加工坐标系，主轴顺时针转动）

N108G43H219Z25.（建立刀具长度补偿）

N110Z10.（下刀到深度，绝对坐标系）

N112G1Z-2.375F190.9（加工直线外轮廓）

N114X-15.F381.8（直线插补终点）

N116G3X-5.Y32.5I0.J10.（逆时针圆弧插补）

N118G1Y50.（直线插补）

N120G2X15.Y70.I20.J0.（顺时针圆弧插补）

3、低速轴的CAE过程

利用ug集成的CAE模块对低速轴进行ANSYS分析

1、定义参数

选择45号钢（steel）,密度7890kg/m3,泊松比0.269，杨氏模量209000GP.

2、施加扭矩

两键槽所在圆柱面施加反向扭矩T=

图5.1

3、固定端约束

在轴大端面施加固定端约束

图5.2

4、划分网格

使用3D四面体网格，大小选择10

图5.3

5、结果分析

位移结果如图3.4所示

最大位移为0.182mm，最小为0mm

图5.4

应变如图5.5所示

最大应力为102MPa在小端轴肩处,最小应力为0.18MPa在大端轴肩处。

危险截面在小端轴肩处。

图5.5

6、结论

近几年来，CAD/CAM/CAE设技术在产品的开发设计方面发展很快，应用范围日益扩大。

采用CAD/CAM/CAE技术是产品研发、生产革新化的措施，是计算机辅助设计自诞生以来机械产品发展的一个显著特点。

从CAD/CAE/CAM一体化的角度来说，其特点是集成化、三维化、智能化和网络化，能够让用户在统一的环境中实现CAD/CAE/CAM协同作业，以便充分发挥各单元的优势和功效。

通过该小型压力机机构的设计，缩短了产品设计周期，降低了设计成本，设计数据能有效地共享和充分地利用，设计阶段就可以清楚地掌握其加工方式和力学性能，使产品设计与制造工艺的制定更加的合理化，节省了时间，提高了生产率，提高了产品的质量和可靠性，大大增强了产品的市场竞争能力。

7、参考文献

1、林波.计算机辅助设计与制造.全国第四届CAD/CAM学术报告会论文集[M].机械工业出版社.1996

2、戴同.CAD/CAPP/CAM基本教程[M].机械工业出版社.2007

3、任仲贵.CAD/CAM原理[M].清华大学出版社.2002

4、海锦涛.先进制造技术[M].机械工业出版社.2006

5、张瑞萍，孙晓红.UGNX6.0中文版标准教程.清华大学出版社.2010