开题报告-减速器

青 岛 大 学

毕业设计(论文)开题报告

题 目：基于Solidworks的圆锥-圆柱齿轮减速器

三维装配体建模

学 院：xxxxxx机电工程学院 专 业：机械工程及自动化 姓 名：xxxx 指导教师：xxxxx

20xx年 xx 月 xx 日

基于Solidworks的圆锥-圆柱齿轮减速器三维装

配体建模

------------开题报告

1、本课题研究的意义

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。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。最近报导，日本住友重工研制的FA型高精度减速器，美国Alan-Newton公司研制的X-Y式减速器，在传动原理和结构上与本项目类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。目前，超小型的减速器的研究成果尚不明显。在医疗、生物工程、机器人等领域中，微型发动机已基本研制成功，美国和荷兰近期研制的分子发动机的尺寸在纳米级范围，如能辅以纳米级的减速器，则应用前景远大。

此次设计主要侧重于在前边设计基础上进行实体的三维实体模型的建造，应用的软件是比较常用的SolidWorks.当今比较常见的CAD软件有SolidWorks、Pro/Engineer、Unigraphics、AutoCAD、MDT(MechanicalDesktop)等软件。

在以上所提到的软件中SolidWorks是由美国SolidWorks公司于1995年11月研制开发的基于Windows平台的全参数化特征造型的软件,SolidWorks是世界各地用户广泛使用,富有技术创新的软件系统,已经成为三维机械设计软件的标准。它可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。图形界面友好,用户易学易用。SolidWorks软件于1996年8月由生信国际有限公司正式引入中国以来,在机械行业获得普遍应用,目前用户已经扩大到三十多万个单位。在SolidWorks 中，当生成新零件时，你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配的环境里，可以方便地设计和修改零部件。对于超过一万个零部件的大型装配体，SolidWorks 的性能得到极大的提高。

Pro/Engineer是美国参数技术公司(ParametricTechnologyCorporation简称PTC)的产品,于1988年问世。Pro/E具有先进的参数化设计、基于特征设计的实体造型和便于移植设计思想的特点,该软件用户界面友好,符合工程技术人员的机械设计思想。Pro/Engineer整个系统建立在统一的完备的数据库以及完整而多样的模型上,由于它有二

十多个模块供用户选择,故能将整个设计和生产过程集成在一起。在最近几年Pro/E已成为三维机械设计领域里最富有魅力的软件,在中国模具工厂得到了非常广泛的应用。

UG起源于美国麦道(MD)公司的产品,1991年11月并入美国通用汽车公司EDS分部。UG由其独立子公司UnigraphicsSolutions开发,是一个集CAD/CAM/CAE于一体的机械工程辅助系统,适用于航空、航天、汽车、通用机械以及模具等的设计、分析及制造工程。UG是将优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起,还提供了二次开发工具GRIP、UFUNG、ITK,允许用户扩展UG的功能。

AutoCAD是美国Autodesk公司开发的一个具有交互式和强大二维功能的绘图软件,如二维绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能,同时有部分三维功能。AutoCAD软件是目前世界上应用最广的CAD软件,占整个CAD/CAE/CAM软件市场的37%左右,在中国二维绘图CAD软件市场占有绝对优势。

MDT是Autodesk公司在基于参数化特征实体造型和曲面造型的CAD/CAM软件,它以三维设计为基础,集设计、分析、制造以及文档管理等多种功能为一体,为用户提供了从设计到制造一体化的解决方案。

另外对于原有二维电子图纸，如果能有效地将其上视图转变为能够进行三维操作的草图或草图组，然后采用拉伸、旋转、放样等方法，三维数字化实体建模的任务将迎刃而解。这个问题的解决将会使大量的资源重新整合使用，并未以后的创新设计提供广阔的思路和坚实的理论基础。其中Solid Edge是面向大多数机械设计师的世界级的三维机械CAD软件，其特点是建立在草图编辑器(Sketch Editor)上，即通过建立一个或多个草图，并对该草图进行拉伸、旋转、扫掠、放样等，使之成为3维实体模型。这与我们先前设计2维CAD图纸先建立的一个视图，然后由该视图向下或向左投影的习惯是一致的。因此，采用Solid Edge进行三维设计，设计师无须改变原有传统的设计习惯，只要掌握软件的应用即可。

随着现代化设计的要求，企业在不断完善已有产品的同时，必须着眼于、新产品的研发。因此，数字样机已成为企业缩短产品开发周期，降低研发成本，提高产品质量的必由之路。然而，对于大多数具有设计研发能力的企业，都面临着对原有的相对成熟产品设计的进一步继承和完善，并在此基础上开发研制新型的产品，这样，对企业历年来积累起来的2维CAD图形向3维数字化模型的转化成为其工作中的重要环节。 如何能够快速有效地实现2维图纸向3维数字模型的转化，许多重要的三维机械CAD软件都作了大量的工作，在软件中编制了相关的程序模块，帮助企业用户实现有效高速的2维图纸3维化。同理，对原有二维电子图纸，如果能有效地将其上视图转变为能够进行三维操作的草图或草图组，然后采用拉伸、旋转、放样等方法，三维数字化实体建模的任务将迎刃而解。然而，事情并非如此简单，三维实体设计的关键是在于其所生成的零件或部件之间应具有关联性，对于定型的成熟产品，在通常设计中，采用自下而上的设计流程是可行的，但大多数情况下，无论是已有设备的完善还是更新设备的研发，自上而下的设计方式以及两者结合进行设计的方式更符合设计的要求，因此，即使是以往的设计，也希望使各零部件配合或

结合处具有关联特性。实现CAX进行设计研发是大中企业，研究院所和各个科研机构的必由之路。作为主流三维机械CAD软件，Solid Edge还具有丰富的外部接口。由于同是Siemens PLM Software公司的产品Solid Edge的模型和NX模型在相互的软件调用时，能够实现实时更新，即当NX所调用的Solid Edge模型总是该模型最新的状态。这样为企业的CAX工程也提供了很好的选择。

企业从二维设计向全三维设计转变是一个长期的过程，但设备在设计上的改良和创新却时不我待，加之工程合同为了给制造常常是后墙不倒式的，调试留下足够时间，设计环节周期往往很紧张。

10年的甩图板工程使企业积累了大量的2维电子图纸，这些电子图纸按规范绘制，无论零件图还是部件图，都能满足尺寸精确、比例精准的要求。如果按照传统思维，从二维转三维零件建模，再到部件装配，然后进行关联化处理，无疑是一项繁琐的工作。最好的方式是将典型部件的二维视图直接导入三维机械CAD中，使其成为空间相关的草图组，然后直接从这些部件草图组中按照包含方式对各个零件进行拆解，采用各种手段使部件中各个零件的关联得到保证。Solid Edge在二维图档三维化中很好的体现了这一点。

图1 二维CAD传动辊图纸

图1是某研究所典型机组中最常见的覆胶传动焊接钢辊的部件图。从图中可知，该部件由覆胶层和焊接钢辊构成，而焊接钢辊又分别由传动端轴头，辊体和轴头三个部分(零件)组成。关联尺寸包括覆胶层内孔直径与钢辊滚身外径相等，两轴头大端直径与钢辊辊身内径相等。

图2 导入到Solid Edge中的辊子装配图

打开Solid Edge，将图1导入，隐藏不需要的层信息后，并调用软件中“创建3D”工具，如图2所示

导入工程图的图形即自动在装配模板中的参考平面中建立相同草图。对草图处理是三维化图纸的关键，基于关联要求，这里可采用两种方式来实现目标：

1)装配图装配草图驱动法，即对转化而来的装配件草图进行尺寸参数化、变量化约束，消除相应的自由度后，再从再从该装配草图进行零件拆解，使零件与装配草图间建立尺寸关联。以后只要改变该装配草图中的相关尺寸，由该草图拆借而来的零件与之关联的部分便会相应改变，达到参数化绘图的目的。变量化的工作同样在装配草图中设定。最终实现参数化、变量化的三维设计。

图3是约束了各个元素并进行驱动尺寸标注后的辊子装配草图。

图3 全约束后的驱动装配草图

由于原二维设计的比例准确，草图的标注显得异常容易，这里所有元素的自由度完全被消除，为之后的尺寸参数化驱动打下基础。变量设计是Solid Edge独有的特色，通过零件之间，装配件和子零件之间的变量契合和函数关系，实现装配和零件间的关联。

Solid Edge支持从装配环节分拆零件以及显式的草图赋予了可以应用装配草图来驱动装配体中各个零件的设计特点。

分别在已经建立的辊子装配环境下，采用零件模板建立覆胶辊面，采用装配模板建立辊体焊接件，再在该焊接件的环境下分别采用零件模板分别建立起两个辊头和钢辊体的零

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