ug減速箱建模課程設(shè)計---雙極斜齒輪減速箱cadcae綜合設(shè)計分析

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計</b></p><p>　　課程名稱 CAD/CAE 綜合訓(xùn)練 </p><p>　　題目名稱_ 雙級斜齒輪減速箱 </p><p>　　CAD/CAE綜合設(shè)計分析 </p><p>　　學生學院 __ 機電工程學院________&

2、lt;/p><p>　　專業(yè)班級 機械設(shè)計制造及其自動化08微電1班</p><p><b>　　大學課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p><b>　　一、課程設(shè)計的內(nèi)容</b></p><p>　　1．設(shè)計雙級斜齒輪減速箱零件結(jié)構(gòu)模型；</p><p>　　2．在Unigra

3、phics NX 6.0平臺上建立雙級斜齒輪減速箱零件的三維參數(shù)化、變量化實體模型。</p><p>　　3. 根據(jù)產(chǎn)品的功能及設(shè)計要求建立組件的裝配模型；</p><p>　　4．在Unigraphics NX 6.0平臺上按國家制圖標準繪制工程圖。</p><p>　　可以適當補充完成下列設(shè)計內(nèi)容：</p><p>　　1. 對所設(shè)計的模

4、型設(shè)置光照、背景、材料紋理等條件，完成模型渲染，輸出模型高質(zhì)量的視覺效果圖；</p><p>　　2．1).根據(jù)有限單元分析法的基本原理和思想，對所設(shè)計的機構(gòu)進行靜力學分析，包括設(shè)計分析模型簡化、單元網(wǎng)格劃分、材料特性定義、約束定義、載荷及邊界條件定義、模型分析解算等；</p><p>　　2). 根據(jù)機構(gòu)運動學的基本原理和方法，在產(chǎn)品三維參數(shù)化實體裝配模型的基礎(chǔ)上，定義機構(gòu)的運動副、運動

5、驅(qū)動、運動關(guān)系，創(chuàng)建運動分析模型，利用ADAMS解算器完成運動分析求解；</p><p>　　3．后處理及仿真，輸出有限單元分析(或機構(gòu)運動分析) 結(jié)果(包括：應(yīng)力、應(yīng)變云圖，變形過程動畫仿真；或機構(gòu)運動仿真動畫，運動件軌跡，主要運動件速度曲線圖)，根據(jù)分析結(jié)果提出修改意見或方案。</p><p>　　二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)</p><p>　　1．采用參數(shù)化實體

6、建模技術(shù)，進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的三維參數(shù)化、變量化實體(裝配)模型的設(shè)計；</p><p>　　2．通過變量、表達式和Associative Curve等建立圖素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，修改表達式的值能實現(xiàn)零件的關(guān)聯(lián)變化；</p><p>　　3．要求使用1～2個Sketch建立輪廓截面；</p><p>　　4．建模過程中應(yīng)包含總數(shù)不少于15個特征操作（包括掃描特征、成型特征、參考

7、特征以及特征編輯的操作）；</p><p>　　4．要求零件工程圖紙嚴格按照國家標準繪制，標注尺寸、公差、粗糙度、技術(shù)要求等；</p><p>　　5．工程圖應(yīng)具有符合標準的邊框、標題欄，要求單獨建立標準的帶標題欄的圖框，通過插入圖樣的形式將圖框插入到零件的工程圖中；</p><p>　　6．說明書要求描述建模和繪圖工作的主要過程與操作步驟，最后進行設(shè)計總結(jié)分析和回

8、答思考題。</p><p>　　成績優(yōu)秀者必須補充達到下列設(shè)計要求：（下列要求四選一）</p><p>　　1．建模過程中應(yīng)包含總數(shù)不少于25個特征操作，其中包括網(wǎng)格曲面特征、掃描特征、聯(lián)合體特征、面倒角等細節(jié)特征、參考特征、裝配(Top-Down或Bottom-Up)、WAVE幾何鏈接等操作；</p><p>　　2．生成輸出產(chǎn)品(或零件)模型高質(zhì)量的視覺效果彩圖

9、。</p><p>　　3．1).根據(jù)產(chǎn)品(零件) 的結(jié)構(gòu)和工作條件，定義模型的材料特性、邊界條件和載荷的性質(zhì)及大??；</p><p>　　2).根據(jù)產(chǎn)品(零件) 的結(jié)構(gòu)和工作條件，定義模型的運動副、邊界條件和驅(qū)動的類型及具體數(shù)值；</p><p>　　4．1).分析結(jié)果要以表格、圖線的形式提交；</p><p>　　2).運動仿真要提供仿真

10、動畫文件；</p><p>　　三、課程設(shè)計應(yīng)完成的工作</p><p>　　1．設(shè)計雙級斜齒輪減速箱零件結(jié)構(gòu)；</p><p>　　2．建立雙級斜齒輪減速箱零件三維參數(shù)化、變量化實體模型；</p><p>　　3．基于零件主模型，按國家標準繪制零件工程圖；</p><p>　　4．編寫設(shè)計說明書。（按設(shè)計說明書的格式

11、書寫）</p><p>　　成績優(yōu)秀者必須補充完成下列設(shè)計工作：</p><p>　　1．對模型進行渲染，輸出模型高質(zhì)量的視覺效果圖；</p><p>　　2．1).對產(chǎn)品(零件)進行結(jié)構(gòu)的有限單元分析、仿真，輸出分析結(jié)果，提出改進方案；</p><p>　　2). 對產(chǎn)品的運動機構(gòu)進行運動分析、仿真，輸出分析結(jié)果，提出改進方案；</p

12、><p>　　四、課程設(shè)計進程安排</p><p>　　五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻</p><p>　　[1] 云杰漫步多媒體科技CAX設(shè)計教研室，UG NX 6.0中文版基礎(chǔ)教程，北京：清華大學出版社，2009；</p><p>　　[2] 中國機械工程學會，機械設(shè)計手冊(電子版)(含光盤1張)， 北京：電子工業(yè)出版社，2007；<

13、/p><p>　　[3] 胡仁喜等，UG NX 6.0中文版入門與提高，北京：化學工業(yè)出版社，2009；</p><p>　　[4] 胡仁喜等，UG NX 6.0中文版從入門到精通，北京：機械工業(yè)出版社，2009；</p><p>　　[5] UGS公司，UG NX 4.0 CAST，美國，2006。</p><p>　　發(fā)出任務(wù)書日期：201

14、1年 6 月 3 日 指導(dǎo)教師簽名：</p><p>　　計劃完成日期： 2011年 7 月 1 日 基層教學單位責任人簽章：</p><p><b>　　主管院長簽章：</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本課程設(shè)計說明書首先根據(jù)雙級斜齒輪減速箱進行了簡要

15、說明和特征分析，接著詳細說明了在UG中，該機構(gòu)各子零件（軸、齒輪和箱體，箱蓋，端蓋等）的建模過程，并將零件進行整體裝配。接著對活塞零件進行工程圖繪制和有限元分析，對減速箱進行了運動仿真。最后利用UG對該機構(gòu)進行渲染處理，生成高質(zhì)量圖像。</p><p>　　關(guān)鍵詞：減速箱，建模，裝配，工程圖，有限元分析，運動仿真，渲染</p><p><b>　　目錄</b><

16、/p><p>　　1 雙級斜齒輪減速箱分析1</p><p>　　2 建立雙級斜齒輪減速箱模型2</p><p>　　2.1軸類零件建模過程2</p><p>　　2.2其他兩根軸建模過程4</p><p>　　2.3齒輪建模過程4</p><p>　　2.4其他齒輪建模過程6<

17、;/p><p>　　2.5軸承端蓋建模過程7</p><p>　　2.6其他端蓋建模過程9</p><p>　　2.7箱體建模過程10</p><p>　　2.8箱蓋建模過程16</p><p>　　2.9套筒建模16</p><p>　　2.10軸承建模過程17</p>

18、<p>　　2.11鍵的建模17</p><p>　　2.12螺釘、螺栓、螺帽、墊片的調(diào)用17</p><p>　　2.13窺視盤、油塞、游標18</p><p>　　3 建立減速箱模型18</p><p>　　3.1低速軸裝配過程18</p><p>　　3.2其他軸的裝配19</p>

19、;<p>　　3.3箱體的裝配20</p><p>　　3.4箱蓋的裝配21</p><p>　　3.5減速箱總裝配21</p><p>　　3.4制作爆炸圖24</p><p>　　4 繪制零件工程圖24</p><p>　　4.1低速軸工程圖繪制過程24</p><p

20、>　　4.2低速大齒輪零件工程圖26</p><p>　　5 軸承和中間軸的有限元分析27</p><p>　　6 減速箱運動分析28</p><p>　　6.1進入運動仿真模塊28</p><p>　　6.2定義連桿28</p><p>　　6.3定義運動副29</p><p

21、>　　6.4創(chuàng)建算法和求解31</p><p>　　6.5運動仿真及動畫生成31</p><p>　　6.6生成圖像32</p><p>　　7 減速箱的表面渲染與處理33</p><p><b>　　渲染圖片輸出33</b></p><p><b>　　設(shè)計總結(jié)35

22、</b></p><p><b>　　思考題36</b></p><p><b>　　主要參考文獻37</b></p><p>　　1 雙級斜齒輪減速箱分析</p><p>　　減速箱是完成速度轉(zhuǎn)換的主要運動零件。它由箱體、箱蓋、軸類、齒輪等主要零件組成。在工作行程中，出入軸受電機

23、驅(qū)動做旋轉(zhuǎn)運動，通過齒輪嚙合傳動，從輸出軸輸出一定的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　本次課程設(shè)計通過對減速箱的建模與運動模擬，掌握了運用UG6.0軟件進行運動機構(gòu)設(shè)計和模擬的一般方法，建立仿真設(shè)計的理念。</p><p>　　本次課程設(shè)計將建立多個文件：多個零件，一個裝配，一個爆炸圖，兩個個零件工程圖，1個有限元分析文件，1個運動仿真，一個渲染效果。</p><p>　

24、　在建模過程中涉及到多種操作及特征，特征操作有：邊倒圓、倒角、實例、鏡像體、鏡像特征、陣列特征，設(shè)計特征有：孔、抽殼、圓臺、鍵槽，掃描特征有：拉伸體、回轉(zhuǎn)體，體素特征有：圓柱體，布爾運算有：求和、求差，參考特征有：基準平面、基準軸，WCS操作有：原點、顯示。</p><p>　　2 建立雙級斜齒輪減速箱模型</p><p>　　2.1軸類零件建模過程</p><p&g

25、t;<b>　　1、建立如下草圖</b></p><p>　　2、設(shè)計特征：拉伸體操作，拉伸距離48.5</p><p>　　3、選左下圖所示平面為基準面，畫好草圖后拉伸</p><p><b>　　4、最后合成軸</b></p><p>　　5 、創(chuàng)建基準面，創(chuàng)建鍵槽。</p>&l

26、t;p>　　6、求和：將各個體合成一體</p><p>　　7、 特征操作：倒角、邊倒圓，建模完成。</p><p>　　2.2其他兩根軸建模過程</p><p>　　過程跟上面的輸出軸過程差不多?？捎眯D(zhuǎn)畫軸。 </p><p><b>　　2.3齒輪建模過程</b></p><p>　　

27、調(diào)用執(zhí)行文件，輸入?yún)?shù)</p><p>　　建立三維圖，選“有鍵槽”</p><p>　　3、選擇平面創(chuàng)建草圖、切除拉伸</p><p>　　4、通過鏡像特征鏡像第4步的特征</p><p>　　5、在平面上挖孔、圓形陣列</p><p><b>　　6、完成齒輪建模</b></p>

28、<p>　　2.4其他齒輪建模過程</p><p>　　其他齒輪的建模過程跟上述過程很相像，這里就不在說明。共有3個，分別如下。</p><p>　　2.5軸承端蓋建模過程</p><p><b>　　創(chuàng)建草圖</b></p><p>　　完成草圖，旋轉(zhuǎn)草圖形成體</p><p>&l

29、t;b>　　創(chuàng)建基準點</b></p><p><b>　　創(chuàng)建孔</b></p><p>　　倒斜角，邊倒圓后，端蓋建模完成。</p><p>　　2.6其他端蓋建模過程</p><p>　　1、其他的端蓋的建模過程跟上面沒有多大的差別，故這里就不再對其進行說明了。共有3種，分別如下圖</p&g

30、t;<p><b>　　2.7箱體建模過程</b></p><p>　　1、運用基本體素，創(chuàng)建長方體</p><p>　　2、選好基準面，創(chuàng)建草圖</p><p><b>　　完成草圖并拉伸</b></p><p>　　在上一步基礎(chǔ)上創(chuàng)建殼單元</p><p>

31、<b>　　畫草圖并拉伸</b></p><p>　　6、求和實體，添加邊倒圓</p><p>　　7、選好基準面，創(chuàng)建草圖，然后拉伸</p><p><b>　　8、創(chuàng)建凸臺</b></p><p><b>　　9、鏡像特征</b></p><p>　

32、　10、對圓凸臺進行拔模</p><p>　　11、創(chuàng)建一些基準點和基準平面</p><p>　　12、創(chuàng)建肋板，進行矩形陣列</p><p>　　13、肋板尺寸不對，通過替換面修正</p><p>　　14、 創(chuàng)建沉頭孔，然后鏡像</p><p>　　15、添加螺紋，完成箱體建模</p><p&g

33、t;<b>　　2.8箱蓋建模過程</b></p><p>　　箱蓋的建模過程跟箱體相似</p><p><b>　　2.9套筒建模</b></p><p>　　2.10軸承建模過程 </p><p><b>　　2.11鍵的建模</b>

34、;</p><p>　　2.12螺釘、螺栓、螺帽、墊片的調(diào)用</p><p>　　2.13窺視盤、油塞、游標</p><p><b>　　3 建立減速箱模型</b></p><p>　　3.1低速軸裝配過程</p><p>　　1、加入低速軸構(gòu)件，選擇“原點”定位</p><p

35、><b>　　2、裝鍵</b></p><p><b>　　3、裝齒輪</b></p><p><b>　　4、裝套筒</b></p><p><b>　　5、裝軸承</b></p><p><b>　　3.2其他軸的裝配</b>

36、;</p><p>　　其過程跟上面的低速軸一樣：先是鍵，然后是齒輪，再然后是套筒，最后是軸承</p><p><b>　　1、中間軸的裝配體</b></p><p><b>　　2、高速軸的裝配體</b></p><p><b>　　3.3箱體的裝配</b></p>

37、;<p><b>　　3.4箱蓋的裝配</b></p><p><b>　　3.5減速箱總裝配</b></p><p>　　1、將低速軸于箱體裝配</p><p><b>　　2、裝上中間軸</b></p><p><b>　　3、裝上高速軸</b

38、></p><p><b>　　4、裝上箱蓋</b></p><p>　　5、裝上各軸的端蓋，可通過鏡像裝配</p><p>　　6、裝上高速軸的螺釘：先裝一個，再陣列裝配，最后鏡像裝配</p><p>　　7、裝配螺栓、墊圈、螺母，先裝好一組，再陣列裝配，最后鏡像裝配，裝配完成</p><p&

39、gt;<b>　　3.4制作爆炸圖</b></p><p>　　4 繪制零件工程圖</p><p>　　4.1低速軸工程圖繪制過程</p><p>　　1、打開文件，進入制圖模塊，選用A2紙，比例為1:1，單位為毫米， 并創(chuàng)建主視圖</p><p><b>　　2、創(chuàng)建剖視圖</b></p&

40、gt;<p><b>　　3、標注</b></p><p><b>　　4、畫圖框和標題欄</b></p><p>　　4.2低速大齒輪零件工程圖</p><p>　　5 軸承和中間軸的有限元分析 </p><p>　　這是通過solidworks做的軸承位

41、移分布圖</p><p><b>　　軸承應(yīng)力分布圖</b></p><p>　　由于UG軟件破解問題，至此結(jié)束。</p><p>　　6 減速箱運動分析</p><p>　　6.1進入運動仿真模塊</p><p>　　打開減速器的裝配模型文件，單擊“開始”，選取“運動仿真”命令，系統(tǒng)進入運動仿

42、真狀態(tài)。</p><p><b>　　6.2定義連桿</b></p><p>　　1、定義箱體為固定連桿L001</p><p>　　3、定義高、中、低速軸及其上的零部件為連桿L002-L004</p><p><b>　　6.3定義運動副</b></p><p>　　1、定

43、義高速軸旋轉(zhuǎn)副J002</p><p>　　2、定義中、低軸為旋轉(zhuǎn)副J003、J004</p><p>　　3、添加齒輪副j005、j006</p><p>　　6.4創(chuàng)建算法和求解</p><p>　　6.5運動仿真及動畫生成</p><p><b>　　6.6生成圖像</b></p>

44、;<p>　　（詳細請查閱仿真文件）</p><p>　　7 減速箱的表面渲染與處理</p><p><b>　　渲染圖片輸出</b></p><p>　?。傻戒秩疚募A查看）</p><p><b>　　設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　為什么會選擇減

45、速箱？本想根據(jù)一個實體水壺進行測繪建模的，后來覺得水壺還是有點簡單。假如是根據(jù)一些視頻或者書本例子進行復(fù)制，感覺是沒有真正懂得用ug，所以最后還是選擇了大二做的課程設(shè)計—減速箱。</p><p>　　一份說明書+一張裝配圖2D，這就是我的所有資料，我自主完成了一份實體圖形繪制。在完成這個作業(yè)的工程中我不斷的遇到問題，不斷地自主去尋找答案，將之前課堂上老師所講解的內(nèi)容得到了充分的發(fā)揮。</p><

46、;p>　　這次UG課程讓我更加深入的了解UG這個軟件，學會了怎樣去解決一個曾經(jīng)沒有遇到的問題，懂得了從查閱相關(guān)資料和觀看一些視頻中去學習去提升，也讓自己的UG操作水平得到了一個更深的落實與提高。</p><p>　　零件建模，方法很多。怎樣才能發(fā)現(xiàn)最優(yōu)方法，這是關(guān)鍵。比如一根軸，可以使用拉伸，也可以使用旋轉(zhuǎn)。這完全取決于你的草圖繪制。</p><p>　　但是還是有一些問題解決不了，

47、比如我在畫箱蓋的時候，本來想通過箱體做鏡像操作，得到一下箱蓋的實體，可是如果把箱體的實體刪除，則箱蓋的實體也會刪除。這個問題暫時解決不了。</p><p>　　模型裝配，凡事不可能一蹴而就，裝配也不例外。怎樣才能做到有條不紊，關(guān)鍵在于分段。把總裝配劃分為若干個子裝配，按部就班，分割的子裝配好了，總裝配就迎刃而解了。</p><p>　　工程圖制作比較靈活，相比AutoCAD比較簡便，視圖的

48、選取是關(guān)鍵，視圖選準了，標注就變得簡單了，UG的標注也是挺簡便的，包括形位公差，表面粗糙度。特別是裝配圖的制作，效率比AutoCAD 高很多。不過，一般UG的工程圖都不完善，需要在AutoCAD里面進行修改，視圖里面可能會有一些多余的線條，還有中心線需要自己添加，尺寸的修改，使工程圖更加完善。</p><p>　　運動仿真是一個很好玩的過程，我們可以根據(jù)裝配模型進行分析，定義連桿，添加運動副，添加齒輪副。進行運動

49、解算，仿真。這里有一個比較關(guān)鍵的地方就在于齒輪的嚙合點的選取。齒輪是線接觸，選取點的時候一定要注意。</p><p>　　渲染是一個思維想象空間。其實也挺考人的，我覺得這里面大有文章，一個好的渲染可以使設(shè)計效果更為吸引人。我覺得這方面需要再加點功夫才行。</p><p>　　從建模、裝配、制圖、有限元分析、運動仿真再到渲染，我基本掌握UG中的常用建模裝配功能，學會了利用UG進行簡易分析模擬

50、仿真。從查閱書籍到自學完成此次設(shè)計，我在UG的使用技巧上學會很多，也增強了對UG強大功能的認識。更重要的是學到了一種考慮、解決問題的思想和方法。這對我們以后學機械是有一定幫助的。要敢于嘗試，敢于多問問題，然后去解決問題。</p><p>　　過程是辛酸的，結(jié)果總會讓自己欣慰。尤其是在運動仿真，當減速箱能動起來的時候，特別有成就感。有點遺憾的是由于6.0版本的解碼器有問題，有限元分析未能完整做出來。不過沒關(guān)系，過程

51、最重要。我相信，用心一定可以贏得精彩。</p><p>　　最后還要感謝xx老師曾經(jīng)對我的指點。</p><p><b>　　思考題</b></p><p>　　草圖中的約束是什么？約束一般有哪些類型？</p><p>　　答：草圖中的約束可以精確地控制草圖中的對象，從而實現(xiàn)草圖參數(shù)化。</p><p

52、>　　從性質(zhì)上分，草圖約束包括2種類型，即尺寸約束和幾何約束。</p><p>　　尺寸約束是建立在草圖對象上的尺寸（如一線段的長度）或兩對象間的尺寸（如兩圓心間的距離）。其作用是限制草圖對象的大小，具有尺寸驅(qū)動功能。</p><p>　　幾何約束為草圖對象確定其幾何特性（如使一直線水平）或確定兩個或更多的草圖對象間的關(guān)系類型（如多邊形的各邊相等）。幾何約束沒有可編輯的值。</

53、p><p>　　2、實體模型繪制工程圖的一般流程包括哪些內(nèi)容？</p><p>　　答：在NX6.0中，實體模型繪制工程圖的一般流程是：首先進入制圖工作環(huán)境，創(chuàng)建一張圖紙，內(nèi)容包括圖紙大小，比例以及投影象限選擇，可進入基本視圖操作，將需要的基本視圖投影出來后，再進行尺寸標注，即完成工程圖。</p><p><b>　　主要參考文獻</b></

54、p><p>　　[1] 云杰漫步多媒體科技CAX設(shè)計教研室，UG NX 6.0中文版基礎(chǔ)教程，北京：清華大學出版社，2009；</p><p>　　[2] 中國機械工程學會，機械設(shè)計手冊(電子版)(含光盤1張)， 北京：電子工業(yè)出版社，2007；</p><p>　　[3] 胡仁喜等，UG NX 6.0中文版入門與提高，北京：化學工業(yè)出版社，2009；</p>