二级齿轮减速器设计说明

目录
第1章基础建模部分各零件设计 (2)
1.1 轴的设计 (2)
1.2端盖的设计 (3)
1.2.1闷盖的设计 (3)
1.2.2透盖的设计 (3)
1.3轴承的设计 (4)
1.4游标的设计 (6)
1.5键的设计 (7)
第2章．高级建模部分各零件设计 (8)
2.1高速级大齿轮模型的创建思路 (8)
2.2上箱体的实体建模 (13)
2.3下箱体的实体建模 (15)
第3章典型零部件的装配 (16)
3.1轴与齿轮的装配 (16)
3.1.1轴与键的装配 (16)
3.1.2装配 (17)
3.1.3 组合 (18)
3.1.4 装配端盖 (18)
3.2上下箱体的装配思路 (19)
3.3轴与箱体的装配思路 (19)
3.4总装配图及其中的注意方面 (20)
第4章运动仿真 (21)
4.1创建装配组建 (21)
4.2仿真 (22)
第5章工程图的绘制 (24)
5.1工程图形的绘制 (24)
5.2 工程图的标注 (26)
第6章 G代码的生成 (27)
6.1创建文件 (27)
6.2设置并仿真 (29)
第7章心得体会 (31)
第8章参考文献 (32)
第9章附录 (33)
第1章基础建模部分各零件设计
1.1 轴的设计
轴作为一般的回转体，我们可以通过旋转选项来建立基本模型。

首先需要建立一条中心轴线，其次画出轮廓曲线(如图1-1)选择完成。

开有键槽的轴，我们再使用拉伸建立键槽模型，不过在建模之前需要建立一个相切于键槽所在圆柱面相切的基准平面，然后画键槽轮廓选择拉伸方向与深度，同时要去除材料（如图1-2所示）。

最后，需要作出轴上阶梯部分以及键槽部分的倒角以及圆角，整体效果图为图1-3。

图1-1草图的绘制
图1-2开键槽
图1-3倒角
其中值得注意的是在旋转成型后，若要去除材料，旋转体必须为实体。

1.2端盖的设计
由于设计中的各种参数原因，本设计中的端盖采用嵌入式。

1.2.1闷盖的设计
闷盖的主体为回转体，首先草绘出端盖截面（如图1-4所示），进行旋转成型，然后根据需要进行倒圆角，最终的模型见图1-5 。

图1-4图的绘制
图1-5旋转成型
1.2.2透盖的设计
同样作为旋转体，透盖的设计与闷盖相同，用旋转就可以实现，旋转的草绘如图1-6所示，整体效果如图1-7所示。

图1-6绘制草图
图1-7旋转成型
1.3轴承的设计
（1）内外圈的创建。

根据设计需要，轴承应该为圆锥滚子轴承。

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1-8所示），值得注意的是内圈距中心线有一个内圈半径的距离，这样才能正确旋转出内圈外圈；
图1-8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1-9所示。

图1-9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1-10所示。

图1-10整列滚子
（4）保持架的创建。

草绘图如图1-11所示。

图1-11绘制草图
至此，完成了轴承的建模，整体结构如图1-12所示。

图1-12轴承实体图
1.4游标的设计
通过旋转便可以完成游标的建模，草绘如图1-13所示，整体模型如图1-14所示。

图1-13绘制草图
图1-14游标实体图
1.5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1-15所示），然后拉伸至指定厚度，模型显示如图1-16所示。

图1-15绘制草图
图1-16键实体
基础建模部分，各个零件的创建思路大致相同，因此不再做具体说明。

第2章．高级建模部分各零件设计2.1高速级大齿轮模型的创建思路
2.2.1设置参数，如图2-1 所示。

图2-1参数”对话框
2.2草绘
先画出四个同心圆，分别标记
sd0=DF（齿根圆直径）
sd1=DB（基圆直径）
sd2=D（分度圆直径）
sd3=DA（齿顶圆直径）
然后完成草图的绘制，如图2-2所示。

图2-2草图的绘制
2.3关系，如图2-3所示。

图2-3“关系”对话框
2.4绘制渐开线
在“曲线选项”对话框内依次“从方程”→“完成”。

弹出“得到坐标系”对话框，
选取基准坐标系PRT_CSYS_DEF作为参照。

系统弹出“设置坐标系类型”菜单管理器，选择“笛卡尔”。

然后在系统弹出的记事本窗口中输入曲线方程，创建渐开线曲线。

曲线方程为：
r=DB/2
θ=t*60
x=r*cos(θ)+r*sin(θ)*θ*pi/180
y=r*sin(θ)-r*cos(θ)*θ*pi/180
z=0
将记事本保存后在退出，最后在“曲线”定义对话框内，完成渐开线的创建，如图2-4所示。

图2-4渐开线的创建
2.5基准点、线、面
创建镜像平面、基准点和面。

选择分度圆和渐开线曲线作为基准创建基准点，创建蜗轮的中心轴，选择该中心轴和基准点作为参考创建基准平面DTM1，再选择DTM1和轴线作为参考创建DTM2，两个平面的夹角为（360/（4*Z））。

将渐开线曲线以DTM2为对称面进行镜像。

镜像渐开线。

按如图2-5与2-6所示，设置创建基准平面。

图2-5创建基准面DTM1
图2-6创建基准点、基准轴、基准平面
2.6镜像渐开线
在绘图区选择渐开线特征，然后镜像此渐开线。

在绘图区选取刚刚创建的“DTM2”平面作为镜像平面，在“镜像”特征定义操控面板内完成渐开线的镜像，如图2-7所示。

图2-7镜像渐开线
2.7创建齿形
在工具栏内选择“草绘”定义对话框
选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面，参考方向为向“顶”。

以已经创建的渐开线为基础，绘制如2-8所示的二维草图。

图2-8齿形
图2-9复制齿形
2.8创建第一个轮齿特征
创建蜗齿轮特征，采用扫描混合命令。

图2-10第一个齿轮特征
1.2.9阵列轮齿
阵列轮齿，选中一个齿，点击阵列命令，选择A1轴为阵列轴，输入齿数88，再输入角度为360/z，最后完成阵列。

如图2-11所示。

图2-11阵列轮齿
2.2上箱体的实体建模
从整体来看，上箱体是个不规则的曲面，故建模过程如下
（1）使用拉伸建立大概模型，草绘图如图2-2-1所示，拉伸方向为两边拉伸，整体模型如图2-12所示。

图2-12拉伸毛培
（2）通过拉伸，旋转以及倒圆角创建下端面以及与端盖接触部分的外形，保证装配的正常进行，如图2-13所示。

图2-13拉伸轴孔（3）创建如图2-14所示的加强肋以及肋上的孔
图2-14创建肋和孔（4）开窥视孔盖
（5）打螺栓孔
至此完成了上箱体的建模，整体模型如图2-15。

图2-15上箱体实体
2.3下箱体的实体建模
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。

（2）创建安装轴承部位的具体形状。

（3）创建如图2-16所示的加强肋。

图2-16下箱体加强肋
（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。

（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2-17所示。

图2-17下箱体实体
第3章典型零部件的装配
Pro/E中装配的基本方法是每个学生都应该熟悉掌握的内容，熟悉装配中的各种约束以及装配方法和注意事项，在日后进行产品的设计过程中是必不可少的。

正确的装配方法有利于机械的“仿真”与机械的模拟检测。

因减速器的设计中设计到多处装配，包括轴上零件的装配，轴与箱体的装配，箱体间的装配，箱体与箱体上零部件的装配等。

3.1轴与齿轮的装配
轴Ⅰ的装配中涉及到轴与齿轮、键、轴承、挡油环等的装配。

3.1.1轴与键的装配
新建组件，插入轴，将其选择为缺省模式固定，如图3-1所示，在此基础上添加键，通过面面配对，轴线对齐方式使之完全约束操作过程如图3-2，整体效果如图3-3。

图3-1-1插入轴
图3-装配键
3.1.2装配
在安装好键的轴上安装齿轮。

固定方式：轴线对齐，键的侧面和齿轮上键槽孔的侧
面对齐，齿轮端面与轴肩对齐，具体模型如图3-4。

图3-4轴和齿轮装配
3.1.3 组合
将轴承安装在已安装齿轮的轴上，固定方式：轴线对齐，轴承端面与轴肩配对，模型效果如图3-5。

图3-5完成装配
3.1.4 装配端盖
直接将端盖安装在已经装配好的轴上面，固定方式：轴线对齐，端盖内侧面与轴承外端面配对，模型结果为图3-6所示。

图3-6安装端盖
3.2上下箱体的装配思路
首先将下箱体导入，选择缺省模式固定。

其次导入已经装配有透视盖的上箱体，选择三对适当的表面使他们完全约束，模型如图3-7所示。

图3-7上下箱体装配
3.3轴与箱体的装配思路
将上箱体隐藏，然后选择需要对齐的面，轴线依次用销钉固定方式装配三个带有齿轮，轴承，端盖的轴，模型如图3-8所示。

图3-8轴与下箱体装配
3.4总装配图及其中的注意方面
总装配中需要注意：轴与箱底座的装配需采用“约束形式”为“销钉”，因为销钉约束只限制5个自由度，其中少了一个旋转的自由度，如此可以让总装配完成后在进行“仿真”与“运动干涉检查”中轴能够绕其中心线旋转，方便检查。

所设计的二级同轴式圆柱齿轮减速器总装配图如下图3-9所示。

图3-9总装图
第4章运动仿真
4.1创建装配组建
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4-1 。

图4-1齿轮1参数
齿轮副1中的齿轮2的具体参数如图4-2 。

图4-2齿轮2参数
齿轮副2中的齿轮1的具体参数如图4-3 。

图4-3齿轮1参数
齿轮副2中的齿轮2的具体参数如图4-4 。

图4-4齿轮2参数
4.2仿真
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4-5 。

图4-5仿真设置
回放，选择AVI形式保存图像。

选择测量，添加齿轮边缘处一个点，进行测量结果的显示，如图4-6 。

图4-6测量结果
第5章工程图的绘制
5.1工程图形的绘制
1 新建，绘图，浏览为将要做绘图的文件名称，指定模板为空，标准大小为A4，显示如图5-1 。

图5-1新建
2 选择一般，点击鼠标左键，出现如图5-2所示的对话框，选择FRONT方向，单击确定，主视图结果如图5-3所示。

图5-2选择
图5-3主视图
3 双击视图，点击视图显示，选择消隐和无，如图所示，单击确定之后视图如图5-4。

图5-4选择小隐和无
图5-5所得视图
4 选择插入，绘图视图，投影，在主视图右侧单击插入投影视图，选择消隐，
同样方法绘制俯视图效果如图5-6 。

图5-6俯视效果图
5.2 工程图的标注
1 插入表，通过合并单元格做出所需要的表格样式并填写文字信息，如图5-7 。

图5-7表格样式
2 选择剖视面，标注尺寸以及注释，完成后的工程图如图5-8 。

图5-8工程图
第6章 G代码的生成
由于零件太多，本设计中只对下箱体的G代码生成做详细介绍，具体步骤如下：6.1创建文件
1 选择新建，制造，NC组件，取消使用缺省模板，使用图6-1所示模板。

图6-1-1新建
2 选择步骤，操作，进行机床和夹具的设置
（1）机床设置如图6-2
图6-2机床设置
（2）夹具设置中首先要添加夹具，然后使机床和夹具的坐标系重合，效果图如图6-3，最后确定以及应用。

图6-3添加夹具
（3）从机床操作中选坐标系为机床原点，退刀曲面为Z=300，如图6-4所示，之后确定。

图6-4选取机床原点
3 添加下箱体，选择三个面分别对齐的约束，使其完全固定，效果图如图6-5 。

图6-5添加下箱体
4 选步骤，端面，完成
6.2设置并仿真
1 切削进给为100，步长深度·跨度·安全距离全部为5，主轴速率为1000.具体效果如图6-6 。

图6-6设置参数
2 选择箱体的待加工面，点击播放路径子菜单下的屏幕演示，演示结果如图6-7 。

图6-7屏幕演示
3 保存文件，将生成的tap格式的文件保存为txt格式，既所谓的G代码，同时选择完成序列，生成的G代码如图6-8所示。

图6-8 G代码
第7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，我选择二级圆锥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“东风汽车有限公司”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8章参考文献
1.《.Pro/ENGINEER Wildfire 5.0机械设计应用实践.》张忠林北京:机械工业出版社.2010
2.《 Pro/ENGINEER Wildfire 4.0中文版标准教材》王立新北京:清华大学出版社.2008
3.《机械设计》濮良贵.北京:高等教育出版社.2006
4.《机械设计课程设计》陆玉主编机械工业出版社
5.《pro/ENGINEER完全自学手册》凤舞主编上海科学普及出版社
6.《Pro/ENGINEER机械设计行业应用实践》零点工作室张忠林编著
第9章附录
附录1：
该蜗轮蜗杆减速器装配图的爆炸图如下图所示。

图8.1 爆炸图
附录2：减速器上箱体G代码
%
G71
O0005
(G:\seq0003.ncl.1) (09/13/12-10:38:35) N0010T1M06
S1000M03
G00X-117.8Y145. G43Z300.H01
Z230.
G01Z220.F100.
X-236.
X-249.227Y140.
X-117.8
X-163.353Y135.
X-117.8
X-123.8Y130.
X-161.25
X-163.353Y125.
X-117.8
X-161.147Y135.
X-253.321
X-255.365Y130.
X-163.25
X-161.147Y125.
X-256.
X-117.8Y120.
X-256.
Y115.
X-117.8
Y110.
X-256.
Y105.
X-117.8
Y100.
X-256.
Y95.
X-199.
Y90.
X-256.
Y85.
X-199.
Y80. X-256.
Y75.
X-199.
Y70.
X-256.
Y65.
X-199.
Y60.
X-256.
Y55.
X-199.
Y50.
X-256.
Y45.
X-199.
Y40.
X-256.
Y35.
X-199.
Y30.
X-256.
Y25.
X-199.
Y20.
X-256.
Y15.
X-199.
Y10.
X-256.
Y5.
X-199.
Y0.
X-256.
Y-5.
X-199.
Y-10.
X-256.
Y-15.
X-199.
Y-20.
X-256.
Y-25.
X-199.
Y-30.
X-256.
Y-35.
X-199.
Y-40.
X-256.
Y-45.
X-199.
Y-50.
X-256.
Y-55.
X-199.
Y-60.
X-256.
Y-65.
X-199.
Y-70.
X-256.
Y-75.
X-199.
X-117.8Y-80.
X-256.
Y-85.
X-117.8
Y-90.
X-256.
Y-95.
X-117.8
Y-100.
X-256.
X-117.8Y-125.
X-236.
X-249.227Y-120.
X-117.8
X-253.321Y-115.
X-161.147
X-163.25Y-110.
X-255.365
X-256.Y-105.
X-117.8
X-163.353
X-161.25Y-110.
X-123.8
X-117.8Y-115.
X-163.353
X-44.8Y-125.
X31.7
Y-120.
X-44.8
X31.7Y-115.
X-7.353
X-5.25Y-110.
X25.7
X31.7Y-105.
X-7.353
X-44.8Y-115.
X-5.147
X-7.25Y-110.
X-38.8
X-44.8Y-105.
X-5.147
X-44.8Y-100.
X31.7
Y-95.
X-44.8
Y-90.
X31.7
Y-85.
X-44.8
Y-80.
X31.7
X149.7Y-125.
X91.7
Y-120.
X149.7
X119.647Y-115.
X149.7
X143.7Y-110.
X121.75
X119.647Y-105.
X149.7
X121.853Y-115.
X91.7
X97.7Y-110.
X119.75
X121.853Y-105.
X91.7
X149.7Y-100. X91.7
Y-95.
X149.7
Y-90.
X91.7
Y-85.
X149.7
Y-80.
X91.7
X209.7Y-125. X251.5
X264.727Y-120. X209.7
Y-115.
X268.821
X270.865Y-110. X215.7
X209.7Y-105. X271.5
Y-100.
X209.7
Y-95.
X271.5
Y-90.
X209.7
Y-85.
X271.5
Y-80.
X209.7
X214.5Y-75.
X271.5
Y-70.
X214.5
Y-65.
X271.5
Y-60.
X214.5
Y-55.
X271.5
Y-50.
X214.5
Y-45. X271.5
Y-40.
X214.5
Y-35.
X271.5
Y-30.
X214.5
Y-25.
X271.5
Y-20.
X214.5
Y-15.
X271.5
Y-10.
X214.5
Y-5.
X271.5
Y0.
X214.5
Y5.
X271.5
Y10.
X214.5
Y15.
X271.5
Y20.
X214.5
Y25.
X271.5
Y30.
X214.5
Y35.
X271.5
Y40.
X214.5
Y45.
X271.5
Y50.
X214.5
Y55.
X271.5
Y60.
X214.5
Y65.
X271.5
Y70.
X214.5
Y75.
X271.5
Y80.
X214.5
Y85.
X271.5
Y90.
X214.5
Y95.
X271.5
Y100.
X209.7
Y105.
X271.5
Y110.
X209.7
Y115.
X271.5
Y120.
X209.7
Y125.
X271.5
X270.865Y130.
X215.7
X209.7Y135.
X268.821
X264.727Y140.
X209.7
Y145.
X251.5
X91.7Y100.
X149.7
Y105.
X91.7
Y110.
X149.7
Y115.
X91.7
Y120.
X149.7
X91.7Y125.
X121.853
X119.75Y130.
X97.7
X91.7Y135.
X121.853
X149.7Y125.
X119.647
X121.75Y130.
X143.7
X149.7Y135.
X119.647
X149.7Y140.
X91.7
Y145.
X149.7
X31.7Y100.
X-44.8
Y105.
X31.7
Y110.
X-44.8
Y115.
X31.7
Y120.
X-44.8
X-5.147Y125.
X-44.8
X-38.8Y130.
X-7.25
X-5.147Y135.
X-44.8
X-7.353Y125.
X31.7
X25.7Y130.
X-5.25
X-7.353Y135.
X31.7
X-44.8Y140.
X31.7
Y145.
X-44.8
Z300.
M30。