基于ProE的单级圆柱齿轮减速器的设计与仿真（推荐）_proe圆柱齿轮减速器

基于ProE的单级圆柱齿轮减速器的设计与仿真（推荐）由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“proe圆柱齿轮减速器”。

广东石油化工学院

课程设计说明书

题目:基于Pro/E的单级圆柱齿轮减速器的设计与仿真

班级： 姓名： 学号： 指导老师：

I

广东石油化工学院

课程设计任务书

摘要

本次课程设计要求基于Pro/E的单级圆柱齿轮减速器的设计与仿真主要用于《机械设计基础》课程的教学过程中，使学生能够直观的看到减速器的外观和内部结构，并能观察传动过程。对于《机械设计基础》课程的教学资源库提供更好的资料，能够更好的实现项目化教学改革。要求学生根据所给定的参数，完成所有零件的尺寸设计和结构设计。用Pro/e完成三维建模，然后装配成减速器整体，并生成装配爆炸图，最后还要完成运动仿真。本次课程设计具体按排，第一周指导教师讲解设计题目、设计思路和说明书格式；学生查阅资料，根据条件计算单级圆柱齿轮减速器的各技术参数和主要零件尺寸；用Pro/E对减速器零件进行三维建模；第二周运动仿真，输出工程图；整理设计说明书，再进行答辩。

关键词：单级圆柱齿轮减速器PRO/E三维建模运动仿真

II

目录

摘要............................................................IⅠ 第一章 引言（绪论）............................................1

第二章 主要零件工程图与设计

2.1 单级圆柱齿轮减速器结构分析...........................3 2.2 固定箱体底座的设计...................................3 2.3 上箱体零件的造型设计.................................5 2.4 减速器内部轴的设计...................................6 2.5 齿轮的设计..........................................8 2.6 其他零件的设计......................................11 第三章 装配减速器

3.1分析减速器的模型....................................14 3.2减速器模型创建步骤..................................14 3.3减速器分解视图......................................17

第四章减速器运动仿真

4.1运动仿真概述........................................18 4.2元件连接............................................19 4.3机构仿真............................................19

第五章设计总结.................................................22 III IV

第一章 前言绪论

绪论

设计要求：单级圆柱齿轮减速器：输入功率2.169kw，输入转速480r/min，总传动比4，效率0.95，其他技术参数计算或者按照给定图纸；按计算结果和给定图纸进行减速器零件的三维建模，并装配，进行运动仿真检查零件间是否存在运动干涉；将主要零件（传动轴和齿轮）和装配体（标注关键尺寸）输出为工程图。要求螺栓、螺母等用简化画法，不用画出实际的螺纹。设计说明书的主体为Pro/E的操作（70%以上），参数计算占小部分（小于30%）

减速器的工作原理及其运用：减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所需要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛。几乎在各式机械的传动系统中可以见到它的踪迹。从交通的船舶，汽车，机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等。其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速器的应用，且在工业应用上，减速器具有减速及增加转矩功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。在目前用于传递动力和运动的机构中，减速器的应用范围非常广泛。减速器的作用主要有：

（1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出成减速比，但要注意不能超出减速器的额定扭矩。

（2）减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。减速器一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机，内燃机或其他高速运转的动力通过减速器的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速器也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。减速器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。它的种类繁多，型号各异，不同种类用不同的用途。减速器的种类繁多，按照传动类型可以分为齿轮减速器，蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可以分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可以分为圆柱齿轮减速器，圆锥齿轮减速器和圆锥一圆柱齿轮减速器；按照传动的布置又可以分为展开式，分流式和同轴式减速器

PRO/E在机械设计中的应用：经过漫长的发展岁月，产品设计手段在不断

生产制造等几个大的方面，分别提供了完整的产品设计解决方案。在这里我们将利用Pro/E的机械设计及模具设计的功能进行三维的建模。是建立在统一基层上的数据上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓的单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。3.全相关性

Pro/E的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体，设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。4.基于特征的参数化造型

Pro/E使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要求。5.数据管理

加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/E独特的全相关性功能，因而使之成为可能。

6.针对产品设计的不同阶段，Pro/E将产品分为工业设计，机械设计，功能模拟，生产制造等几个大的方面，分别提供了完整的产品设计解决方案。在这里我们将利用Pro/E的机械设计及模具设计的功能进行三维的建模。

2)创建底座上的孔

同样单击孔工具，接受默认项创建直孔，选取底座作为孔的放置平面，在孔的操作板上选取直孔，用草绘定义所钻孔的轮廓及剖面，注意在一些环节中要定义孔的中心轴，否则会出现草绘平面不成功，然后单击完成，用同样方法创作出其他的孔。3)创建轴承座上的孔

轴承座上孔的创作方法与其在凸缘上创建孔的方法基本相同，在此不作赘述。4)底板去除材料特征的创建

选取拉伸命令，选择底座作为草绘平面，然后绘制其剖面轮廓，然后在拉伸的操作板中选择去除材料选项，定义尺寸，然后单击完成。

倒圆角特征的创建:在工程工具栏中选取倒圆角命令，选取模型中需要倒圆角的边，在输入对应的值之后，单击完成。

创建辅助特征:下箱体的辅助特征包括放油尺凸台，创建该特征仅用到几个基本的特征命令，如拉伸，剪切，倒圆角等，创建过程不再详细介绍，完成所有的特征创建后的实体如下图所示：

图1减速器固定箱体

图2减速器上箱体

2.4 减速器内部轴的设计

1.新建零件

按照上一节建零件的方法建立一个新的零件，命名。a.创建齿轮轴的特征

单击旋转命令，在其操作板上选择放置，选取TOP平面作为草绘平面，打开草绘编辑器，绘制其剖截面，单击确定完成对草图的绘制，然后在旋转的操作板上输入要旋转的角度为360度，然后单击确定完成对轴的基本特征的创建如下图所示：

图4键槽

其中，另外一根轴的创建方法与其类似，在这里也不再做出详细的建模步骤。

2.5 齿轮的设计

齿轮的创建需要用到拉伸，剪切，倒角，镜像，阵列等，下面介绍一下齿轮的创建。

1.新建零件

按照第一节中的方法创建一个新的零件并命名。

2.创建齿轮基本圆

齿轮的基本圆尺寸是由齿轮的基本参数确定的，其创建过程分为以下三个步骤： a.创建任意尺寸的基本圆曲线。

单击基准工具栏栏中的创建草绘基准曲线对话框，在工作区中选择基准平面FRONT作为草绘平面，接受系统默认的其他放置参照，单击确定进入草绘编辑器，绘制四个任意尺寸的基本圆曲线，单击确定完成相应的草绘。b.添加齿轮参数

选择菜单工具中的参数选项，在弹出的参数对话框中，单击添加，将齿轮的各参数依次添加到参数列表中，并设置参数的类型数值以及指定的方式等，单击确定，完成对齿轮参数的添加。

4.创建齿轮的基本实体

创建齿顶圆的圆柱形实体特征和创建基本实体上的倒角特征。

5.创建齿轮的轮齿特征

创建齿轮的轮齿特征是依据实际加工齿轮的工艺原理，即在齿轮的基本实体上切出所有齿槽特征，同时生成齿轮的轮齿特征。其中生成的第一个齿槽特征如下图所示：

图6齿轮的轮齿特征

6.创建齿轮的辅助特征

齿轮的辅助特征包括辐板，齿轮轴孔等，齿轮孔的创建需要用到阵列，完成所有的齿轮的创建如下图所示：

其他零件包括端盖，滚动轴承螺钉，键等等，在这里不再作详细的叙述它们的创建步骤，其中端盖与轴承的创建如下图所示：

图9端盖

第三章 装配减速器

3.1分析减速器的模型

减速器中的零件包括上，下箱体，齿轮，齿轮轴，键，轴承，端盖，顶盖等主要零件和螺钉等辅助零件。在装配过程中为简便起见，可先将齿轮，齿轮轴，键，轴承装配成一个子组件，再将子组件与其他零件装配成整体模型。这样可以方便零件在整体模型中的定位，简化操作过程。而分解视图的目的是为了在不改变元件间实际设计距离的前提下，清楚的表示出零件模型元件之间的结构关系，生成组件后，还可以在组件中创建并修改多个分解状态来定义所有元件的分解位置等等。

3.2 减速器模型创建步骤

1.新建组件

打开新建对话框，选择组件，输入文件名字，单击使用默认模板复选框取消选中标志，单击确定，打开新文件选项对话框，选择mmns_asm_design模板，建立单位为公制的新文件。

2.新建子组件

单击工程特征工具栏中的创建选项，选择元件类型为子组件，类型为标准，输入名称，单击确定，进入组件创建环境，这时模型树中的子组件标识显示为激活状态，可以进行子组件的装配。

3.添加大轴和键两个元件到子组件

单击添加中的文件打开对话框，添加轴零件到工作区域，系统将添加到子组件的每一个元件放置到默认位置，即元件坐标系与子组件坐标系重合，不需要再对该元件进行定位约束。再添加键，过程如上，在元件放置对话框中设置元件的每一个约束类型为插入，根据提示选取正确的曲面作为两个放置参照，系统自动添加第二个约束，设置类型为插入，选择元件曲面作为参照，单击添加第三个约束，设置类型为匹配，选择正确的元件曲面作为放置参照，根据工作区域中显示的偏移方向输入偏移值为零，单击确定，完成对键的添加。

4.添加齿轮与滚动轴承到子组件

选择插入选项中的元件，在文件打开中选中齿轮文件，将齿轮元件放入到工作区域，在元件放置对话框中设置第一个约束类型为插入，选择元件曲面与组件曲面作为两个放置参照，设置第二个约束类型为匹配，选择元件曲面和组件曲面为放置参照，输入匹配值为零，添加第三个约束，设置类型为匹配，选择元件曲面和组件曲面作为放置参照，根据提示输入偏移值为零，单击确定完成对齿轮元件的添加。

滚动轴承的添加同上面所述，在此也不作多赘述。完成的子组件如下图所示：

图12小齿轮的子组件

1.添加元件底座和箱盖两个元件到组件

右击目录树的组件标识，在弹出的下拉菜单中，单击激活按钮将组建切换到激活状态，继续添加的元件将成为原组件中的元件，步骤如上面所述，添加辅助元件以后完整的装配体如下图所示：

图14减速器的分解视图

4.3 机构仿真

单击应用程序Mechanism，进入机械模式

1.定义齿轮从动连接结构

单击工具栏中的齿轮选项，弹出齿轮副对话框，单击新建按钮，弹出齿轮副定义，对话框，接受系统默认名称和默认的传动类型，选取大齿轮的连接轴，系统会自选取齿轮的主体和托架，在直径输入框中输入值，单击齿轮2选项卡，显示有关齿轮2的对话框，选取齿轮2的连接为连接轴，系统会自动选取齿轮的主体和托架，在直径输入栏中输入数值，接受属性中的齿轮比选项为节圆直径。单击确定在齿轮副对话框中显示齿轮副的名称，此时点击关闭按钮。此时在齿轮中就会显示出齿轮副连接的标识。

2.添加驱动器

单击工具栏中的伺服电动机对话框，单击新建，在显示的对话框中接受系统默认的从动实体类型，选取相应的连接为连接轴，单击轮廓选项卡，在位置旁边选取速度规范，接受当前轴的位置为零位置，接受系统默认的模为常数，输入A值，即确定传动轴的转速，单击确定，此时在工作区域上就会显示出驱动器的标识。

3.运动分析

在分析对话框中，单击新建按钮，显示伺服电动机定义对话框，接受系统默认的分析类型和开始时间。设置运动的结束时间与帧频，系统会自动计算帧数和最小间隔时间，接受系统默认的电动机driverl。单击运动可以查看齿轮的运行情况。在分析对话框中显示分析结果的名称，单击运行按钮，把运动结果存入结果集，单击关闭按钮关闭对话框。

4.结果回放

单击工具栏中的播放按钮，弹出回放的对话框，单击回放的播放键，从中可以将仿真结果制作成动画进行播放。单击捕获按钮，在弹出的对话框中可以对结果进行一系列格式的动画制作，用保存副本可以将动画保存。