Proe课程设计二级斜齿轮.docx

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Proe课程设计二级斜齿轮

绪论

第1章设计内容

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。

设计参数：

运输带工作力矩T/N

M

运输带工作速度

卷筒直径D/mm

650

0.85

370

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

各轴的运动和动力参数

轴名

功率p/kw

转矩T/NM

转速

（r/min）

传动比

i

效率

输入

输出

输入

输出

电动机

Ⅰ轴

Ⅱ轴

Ⅲ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

2.5i0

0.912

4.3i1

0.91238

3.05i2

0.91238

1i3

0.92169

第2章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

图2-1-2拉伸成型

2.2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

（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，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。

图2-3-5轴承实体图

2.4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

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。

图2-5-1绘制草图

图2-5-2键实体

第3章齿轮、齿轮轴的绘制

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（β）

da=d+2*ha

db=d*cos（α）

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：

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：

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：

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：

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

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：

图

3-1-10齿槽阵列

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

3.2低速轴轴Ⅲ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：

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：

图3-1-4倒角

3.3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

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。

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4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。

4.1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

4.2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

4.3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

4.4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：

图4-4-1轴承的装配

4.5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

第5章运动仿真

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。

5.1创建装配连接

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。

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

图5-1-3箱体总装配

5.2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

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

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。

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。

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

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5-2-2AVI视频

第6章加工仿真

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。

6.1定义设置加工仿真参数

新建制造加工文件

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

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

6.2电脑动态模拟加工，生成G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

第7章工程图

工程图是加工一个零部件必备的图纸要求，详细体现加工零件的尺寸、加工要求、材料处理等，在proe绘图软件中来绘制工程图，比起CAD绘图来明显方便简洁多了，更能保证图纸尺寸的精准度，以保证零件加工质量

7.1导入低速轴

以箱体、低速轴为例，新建——绘图——disuzhou——空——A4——确定，进入绘图界面，选择一般，将鼠标放入界面内，完成轴的导入。

7.2截面的绘制

打开轴的零件图，在键的截面建立基准轴。

7.3标注尺寸

标注轴的长度与直径。

图7-3-1下箱体工程图

7.4标注几何公差

包括圆跳动、圆柱度和对称度的标注，轴的工程图完成，如图

图6-4-1低速轴工程图

图6-4-1低速轴工程图明细栏

其他轴工程图步骤同上可得。

第8章心得体会

此次CAD/CAM课程设计是我在大学中一次宝贵的设计经历，它既涵盖了机械设计课程设计方面的知识，又包括Pro/E中高级功能的运用，让我在设计过程中既复习了机械设计方面的内容，又对Pro/E零部件的画法和装配方法以及“运动仿真”及“运动分析”等方面有了较为全面的认识和了解，同时也让自己能够熟练的运用Pro/E中的一些基本绘图功能，如拉伸、旋转、抽壳、倒角、镜像、阵列、孔工具、基准的创建等，同时对参数法绘图也有了一定的认识，获益匪浅。

此次设计中为提高自己在设计等方面的能力，我选择二级圆柱斜齿轮减速器作为设计课题。

在设计过程中，我仔细回忆了以往机械设计课程设计中的步骤及尺寸等的确定方法，同时结合在“中国一拖集团有限公司”参观的同轴式变速箱，初步确定了自己的设计思路和减速器的大致信息。

同时为了培养自己严谨认真的设计作风，又积极翻阅《课程设计手册》，尽量使减速器上的每一个零件的尺寸都符合国家标准。

如此不仅复习了机械设计方面的知识，对自己的意志力、耐力以及良好工作作风的培养都起到了很好的促进作用。

通过本课程设计，巩固了通过课程学习到的知识，提高了动手实践能力，让我在综合运用计算机进行设计尤其是进行较为复杂的装配图和零件图的绘制、一般的三维装配、图形仿真方面的能力得到提高，进一步提高二维图形绘制能力以及进行CAD二次开发的能力，了解软件的数据交换及与CAM系统的数据传递等。

在此次课程设计中，对我的绘图能力有了很大的提高，使我理解了很多实际问题，更是对自己动手能力有了大幅度的提升，也让我明白了一个道理，要想在任何方面有好的发展，必须要发挥积极、主动、刻苦、肯钻的精神，只有永不满足自己所拥有的知识，才能在自己所学习的领域有所建树。

第9章参考文献

[1]张忠林.Pro/ENGINEERWildfire5.0机械设计应用实践.北京:

机械工业出版社.2010

[2]王立新.Pro/ENGINEERWildfire4.0中文版标准教材.北京:

清华大学出版社.2008

[3]陆玉.机械设计课程设计.北京:

机械工业出版社.2008

[4]濮良贵.机械设计.北京:

高等教育出版社.2011

[5]Pro/ENGINEER机械设计实例讲堂.人民邮电出版社.2008

[6]林清安.完全精通Pro/ENGINEER野火4.0中文版综合教程.北京：

电子工业出版社.2009

附录

附录一：

减速器装配图

减速器装配图的分解图

附录二：

工程图轴

附录三：

工程图箱体

附录四：

加工G代码

减速器下箱体加工G代码：

%O0000

N0010T24M06

S500M03

G00G43Z300.H24

X27.3638Y.1772

Z13.2264

G01Z9.2264F120.

X-2.0882

Z300.

G00X27.5469Y1.1319

Z11.2264

G01Z9.2264

X-2.2713

Z300.

G00X27.5469Y2.0866

Z11.2264

G01Z9.2264

X-2.2713

Z300.

G00X27.5469Y3.0413

Z11.2264

G01Z9.2264

X-2.2713

Z300.

G00X27.5469Y3.9961

Z11.2264

G01Z9.2264

X-2.2713

Z300.

G00X27.5469Y4.9508

Z11.2264

G01Z9.2264

X-2.2713

Z300.

G00X27.5469Y5.9055

Z11.2264

G01Z9.2264

X-2.2713

Z300.

G00X27.5469Y6.8602

Z11.2264

G01Z9.2264

X-2.2713

Z300.

G00X27.5469Y7.815

Z11.2264

G01Z9.2264

X-2.2713

Z300.

G00X27.5469Y8.7697

Z11.2264

G01Z9.2264

X-2.2713

Z300.

G00X27.5469Y9.7244

Z11.2264

G01Z9.2264

X-2.2713

Z300.

G00X27.5469Y10.6791

Z11.2264

G01Z9.2264

X-2.2713

Z300.

G00X27.3638Y11.6339

Z11.2264

G01Z9.2264

X-2.0882

Z300.

M30

%