圆锥圆柱齿轮减速器造型设计.docx

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1、三维CAD课程设计说明书院（部）： 机械工程学院 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 机设0803 学生姓名： 田哲 指导教师： 何丽红 谭加才 完成日期： 题 目： 圆锥-圆柱齿轮减速器造型设计 湖南工程学院课程设计任务书 设计题目： 圆锥-圆柱齿轮减速器造型设计 院（部） 机械工程 专业 机械设计制造及其自动化 班级 机设0803指导老师 何丽红 谭加才 教研室主任 何丽红 一、目的：学习机械产品CAD设计基本方法，巩固课程知识，提高动手实践能力，进一步提高运用计算机进行三维造型及装配设计、工程图绘制方面的能力，了解软件间的数据传递交换等运用，掌握CAD软件应用。二、基本任务：结合各人

2、已完成机械原理、机械设计等课程设计成果，综合应用UG等CAD软件完成齿轮减速器三维实体造型及工程图设计。三、设计内容及要求1）减速器零部件三维造型设计。建模必须依据本人所设计的减速器图纸表达出零件的主要外形特征与内特征，对于细部结构，也应尽量完整的表达。2）应用工程图模块转化生成符合国家标准二维工程图。装配图上应标注外形尺寸、安装尺寸、装配尺寸以及技术特性数据和技术要求，并应有完整的标题栏和明细表。零件工程图上应包括制造和检验零件所需的内容，标注规范（如形位公差、粗糙度、技术要求，对齿轮还要有啮合参数表等）。3）减速器虚拟装配。将各零件按装配关系进行正确定位，并生成爆炸图。4）撰写课程设计说明

3、书。说明书应涵盖整个设计内容，包括总体方案的确定，典型零件造型的方法，工程图生成过程，虚拟装配介绍，心得体会（或建议）等，说明书的字数不少于3千字。四、进度安排：第一天：布置设计任务，查阅资料，拟定方案，零部件造型设计；第二天：零部件造型设计；第三天：工程图生成；第四天：虚拟装配、撰写说明书； 第五天：检查、答辩目 录第一章 前言 .（4）第二章 减速器零部件三维造型设计 .（5）本章要分别介绍箱体、箱盖、轴、齿轮、轴承等的主要参数及建模主要过程，要有主要带尺寸的草图。第三章 生成工程图.(7)选两个零件介绍工程图的生成过程及结果（工程图用A4图表示）第四章 虚拟装配. (7)第五章 小结 .

4、 (8)第六章 参考文献. (9)第一章 前言 UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。 UG的开发始于1990年7月，它是基于C语言开发实现的。UG NX是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。 UG的目标

5、是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。 UG NX的结构 一个如UG NX这样的大型软件系统通常需要有不同层次抽象的描述。UG具有三个设计层次，即结构设计(architecturaldesign)、子系统设计(subsystemdesign)和组件设计(componentdesign)。 至少在结构和子系统层次上，UG是用模块方法设计的并且信息隐藏原则被广泛地使用。所有陈述的信息被分布于各子系统之间。 UG NX发展史1960年，McDonnell Douglas Automation 公司成立。 1976年，收购了

6、Unigraphics CAD/CAE/CAM系统的开发商United Computer 公司，UG的雏形问世。 1983年，UG 上市。 1986年，Unigraphics吸取了业界领先的、为实践所证实的实体建模核心Parasolid的部份功能。 1989年，Unigraphics宣布支持UNIX平台及开放系统的结构，并将一个新的与STEP标准兼容的三维实体建模核心Parasolid引入UG。 1990年，Unigraphics作为McDonnell Douglas（现在的波音飞机公司）的机械CAD/CAE/CAM的标准。 1991年，Unigraphics开始了从CAD/CAE/CAM大型

7、机版本到工作站版本的转移。 1993年，Unigraphics引入复合建模的概念，可以实体建模、曲线建模、框线建模、半参数化及参数化建模融为一体。 1995年，Unigraphics首次发布了Windows NT版本。 1996年，Unigraphics发布了能自动进行干涉检查的高级装配功能模块、最先进的CAM模块以及具有A类曲线造型能力的工业造型模块：它在全球迅猛发展，占领了巨大的市场份额，已经成为高端及商业CAD/CAE/CAM应用开发的常用软件。 1997年，Unigraphics新增了包括WEAV（几何连接器）在内的一系列工业领先的新增功能。WEAV这一功能可以定义、控制、评估产品模板

8、，被认为是在未来几年中业界最有影响的新技术。 2000年，Unigraphics发布了新版本的UG17，最新版本的，是UGS成为工业界第一个可以装载包含深层嵌入“基于工程知识”（KBE）语言的世界级MCAD软件产品的供应商。 2001年，Unigraphics发布了新版本UG18，新版本对旧版本的对话框进行了调整，使得在最少的对话框中能完成更多的工作，从而简化了设计。 2002年，Unigraphics发布了UG NX1.0.新版本继承了UG18的优点，改进和增加了许多功能，使其功能更强大，更完美。 2003年，Unigraphics发布了新版本UG NX2.0 。新版本基于最新的行业标准，它

9、是一个全新支持PLM的体系结构。EDS公司同其主要客户一起，设计了这样一个先进的体系结构，用于支持完整的产品工程。 2004年，Unigraphics发布了新版本的UG NX3.0，它为用户的产品设计与加工过程提供了数字化造型和验证手段，。它针对用户的虚拟产品的设计和工艺设计的需要，提供经过实践验证的解决方案。 2005年，Unigraphics发布了新版本的UG NX4.0.它是崭新的NX体系结构，使得开发与应用更加简单和快捷。 2007年04月， UGS公司发布了NX5.0 NX的下一代数字产品开发软件，帮助用户以更快的速度开发创新产品，实现更高的成本效益。 2008年06月，Siemen

10、s PLM Software发布NX6.0，建立在新的同步建模技术基础之上的NX 6将在市场上产生重大影响。同步建模技术的发布标志着NX的一个重要里程碑，并且向MCAD市场展示Siemens的郑重承诺。 NX 6将为我们的重要客户提供极大的生产力提高。 2009年10月 西门子工业自动化业务部旗下机构、全球领先的产品生命周期管理（PLM）软件与服务提供商Siemens PLM Software 宣布推出其旗舰数字化产品开发解决方案NX 软件的最新版。NX 7.0引入了“HD3D”（三维精确描述）功能，即一个开放、直观的可视化环境，有助于全球产品开发团队充分发掘PLM信息的价值，并显著提升其制定

11、卓有成效的产品决策的能力。此外，NX 7.0还新增了同步建模技术的增强功能。修复了很多6.0所存在的漏洞，稳定性方面较6.0有很大的提升。 减速器零部件三维造型设计一、 轴的设计：1、根据课程设计设计的第2根轴数据画出草图再绕中心旋转360度：再绕中心旋转360度 选出基准平面做出键槽草图：完成草图后通过完成的图形进行修改可得到同理可获得的第二根轴的生成图如下第三根轴的生成图如第一齿轮设计如下：1、 先画出齿轮；二、 2其他齿轮轴承盖的设计：1、 根据设计的要求画出轴承盖的草图；三、 完成草图后通过回转获得实体垫圈的设计完成草图后通过回转获得实体，得结果如生成工程图UGNX工程制图概述工程图是

12、计算机辅助设计的重要内容，在UG NX中通过“建模”模块完成产品造型后，即可进入“制图”模块进行工程图的绘制，“制图”模块和“建模”模块完全相关联的，当三维模型修改后，工程制图会自动更新，极大地提高了工作效率，本讲主要介绍UG NX工程制图环境、工程图的创建、参数的设置、视图和剖视图的建立、装配图的建立、尺寸标注以及图纸输出。利用主模型方法支持并行工程。当设计员在模型上工作时，制图员可以同时进行制图。箱体虚拟装配基于虚拟现实的产品虚拟拆装技术在新产品开发、产品的维护以及操作培训方面具有独特的作用。在交互式虚拟装配环境中，用户使用各类交互设备（数据手套/位置跟踪器、鼠标/键盘、力反馈操作设备等）

13、象在真实环境中一样对产品的零部件进行各类装配操作，在操作过程中系统提供实时的碰撞检测、装配约束处理、装配路径与序列处理等功能，从而使得用户能够对产品的可装配性进行分析、对产品零部件装配序列进行验证和规划、对装配操作人员进行培训等。在装配（或拆卸）结束以后，系统能够记录装配过程的所有信息，并生成评审报告、视频录像等供随后的分析使用。 虚拟装配是虚拟制造的重要组成部分，利用虚拟装配，可以验证装配设计和操作的正确与否，以便及早的发现装配中的问题，对模型进行修改，并通过可视化显示装配过程。虚拟装配系统允许设计人员考虑可行的装配序列，自动生成装配规划，它包括数值计算、装配工艺规划、工作面布局、装配操作所

14、模拟等。现在产品的制造正在向着自动化、数字化的反向发展，虚拟装配是产品数字化定义中的一个重要环节。 虚拟装配技术的发展是虚拟制造技术的一个关键部分，但相对于虚拟制造的其它部分而言，它又是最薄弱的环节。虚拟装配技术发展滞后，使得虚拟制造技术的应用性大大减弱，因此对虚拟装配技术的发展也就成为目前虚拟制造技术领域内研究的主要对象，这一问题的解决将使虚拟制造技术形成一个完善的理论体系，使生产真正在高效、高质量、短时间、低成本的环境下完成，同时又具备了良好的服务。虚拟装配从模型重新定位、分析方面来讲，它是一种零件模型按约束关系进行重新定位的过程，是有效的分析产品设计合理性的一种手段;从产品装配过程来讲，

15、它是根据产品设计的形状特性、精度特性，真实的模拟产品三维装配过程，并允许用户以交互方式控制产品的三维真实模拟装配过程，以检验产品的可装配性。 作为虚拟制造的关键技术之一，虚拟装配技术近年来受到了学术界和工业界的广泛关注，并对敏捷制造、虚拟制造等先进制造模式的实施具有深远影响。通过建立产品数字化装配模型，虚拟装配技术在计算机上创建近乎实际的虚拟环境，可以用虚拟产品代替传统设计中的物理样机，能够方便的对产品的装配过程进行模拟与分析，预估产品的装配性能，及早发现潜在的装配冲与缺陷，并将这些装配信息反馈给设计人员。运用该技术不但有利于并行工程的开展，而且还可以大大缩短产品开发周期，降低生产成本，提高产

16、品在市场中的竞争力。 虚拟装配的分类按照实现功能和目的的不同，目前针对虚拟装配的研究可以分为如下三类：以产品设计为中心的虚拟装配、以工艺规划为中心的虚拟装配和以虚拟原型为中心的虚拟装配 1.以产品设计为中心的虚拟装配 虚拟装配是在产品设计过程中，为了更好地帮助进行与装配有关的设计决策，在虚拟环境下对计算机数据模型进行装配关系分析的一项计算机辅助设计技术它结合面向装配设计(DesignForAssembly，DFA)理论和方法，基本任务就是从设计原理方案出发在各种因素制约下寻求装配结构的最优解，由此拟定装配草图它以产品可装配性的全面改善为目的，通过模拟试装和定量分析，找出零部件结构设计中不适合装

17、配或装配性能不好的结构特征，进行设计修改最终保证所设计的产品从技术角度来讲装配是合理可行的，从经济角度来讲应尽可能降低产品总成本，同时还必须兼顾人因工程和环保等社会因素 2.以工艺规划为中心的虚拟装配 针对产品的装配工艺设计问题，基于产品信息模型和装配资源模型，采用计算机仿真和虚拟现实技术进行产品的装配工艺设计，从而获得可行且较优的装配工艺方案，指导实际装配生产根据涉及范围和层次的不同，又分为系统级装配规划和作业级装配规划前者是装配生产的总体规划，主要包括市场需求、投资状况、生产规模、生产周期、资源分配、装配车间布置、装配生产线平衡等内容，是装配生产的纲领性文件后者主要指装配作业与过程规划，主

18、要包括装配顺序的规划、装配路径的规划、工艺路线的制定、操作空间的干涉验证、工艺卡片和文档的生成等内容 工艺规划为中心的虚拟装配，以操作仿真的高逼真度为特色，主要体现在虚拟装配实施对象、操作过程以及所用的工装工具，均与生产实际情况高度吻合，因而可以生动直观地反映产品装配的真实过程，使仿真结果具有高可信度 3.以虚拟原型为中心的虚拟装配 虚拟原型是利用计算机仿真系统在一定程度上实现产品的外形、功能和性能模拟，以产生与物理样机具有可比性的效果来检验和评价产品特性传统的虚拟装配系统都是以理想的刚性零件为基础，虚拟装配和虚拟原型技术的结合，可以有效分析零件制造和装配过程中的受力变形对产品装配性能的影响，

19、为产品形状精度分析、公差优化设计提供可视化手段以虚拟原型为中心的虚拟装配主要研究内容包括考虑切削力、变形和残余应力的零件制造过程建模、有限元分析与仿真、配合公差与零件变形、以及计算结果可视化等方面 虚拟装配的构成虚拟装配由两个部分组成，即由虚拟现实软件内容（即vr）内容和虚拟现实（vr)外设设备 ,这两个个协同工作，缺一不可，这样才能制造出交互性与沉浸性于一体的虚拟装配环境。 虚拟现实软件内容： 一般由各种VR软件组成，先在三维软件中根据虚拟现实的内容制作相应的三维模型，然后再把这些三维模型导入到VR软件中，接下来就需要硬件设备来支撑这些软件程序。 虚拟现实（vr)外设设备：虚拟现实技术的特征

20、之一就是人机之间的交互性. 为了实现人机之间的充分交换信息，必须设计特殊输入和演示设备，以影响各种操作和指令，且提供反馈信息，实现真正生动的交互效果。不同的项目可以根据实际的应用可以有选择的使用这些工具，主要包括：VR系列虚拟现实工作站、立体投影、立体眼镜或头盔显示器、三维空间跟踪定位器、数据手套、3D立体显示器、三维空间交互球、多通道环幕系统、建模软件等。传统产品开发周期长、成本高、设计与制造过程不并行、市场投放评估困难，而且在装配过程中，当一个零部件与另一个零部件装配失败后，只能返回装配结果重新设计，重新生成样品，重新用真实装配来检验。这就要求我们充分利用快速发展的计算机技术，提高产品的信

21、息技术含量和创新能力，使产品越来越多样化、柔性化和个性化，最终提高企业的竞争力。随着计算机软件硬件技术的发展,在机械制造领域中,零部件如何装配、加工、各零部件是否发生干涉等都能在虚拟装配环境中实现。同时，借助虚拟装配技术，能在产品设计阶段就能了解设计结果的装配性1。本文利用UG 的参数化建模功能,建立了圆锥圆柱齿轮减速器关键零部件的三维模型并进行了装配，然后干涉检验。虚拟装配技术的内涵及设计流程：虚拟装配技术： 虚拟装配技术是在虚拟设计环境下，完成对产品的总体设计进程控制并进行具体模型定义与分析的过程。它可有效支持自顶向下的并行产品设计以缩短产品开发周期。使用UG 软件对减速器进行仿真能够模拟

22、真实环境中的工作状况。通过UG 提供的零件功能可以装配出机械系统。可以在产品的设计阶段直接检查机械系统中各个零部件在空间的装配和干涉情况，最终实现可视化的设计。虚拟装配技术在机械设计中的应用，由于没有制造真实的产品，大大减少开发成本，并且在虚拟装配时可以尽可能地解决大部分生产、装配及优化等问题，这就使新产品开发的周期大为缩短，使企业的产品能够尽早占领市场。因此，虚拟装配技术正得到越来越广泛的应用。虚拟装配建模的过程： 根据产品的设计过程，可将虚拟装配的设计应用产品过程分为产品初步设计、装配建模及运动分析三个阶段。产品研制的初级阶段完成初步的总体布局；产品开发的主要阶段完成产品所有零部件的模型设

23、计；产品的完善阶段完成产品模型的最终设计，进行产品的虚拟装配，装配的仿真，对产品进行静、动态干涉检查，也可根据需要进行运动分析及优化处理。UG 的装配功能能使部件之间建立链接功能，通过关联条件在部件之间建立约束关系来确定部件在装配中的位置。在虚拟装配中，零部件是被装配利用的,而不是被复制到装配中。不管是在零件设计模块还是在装配模块中修改零件的几何参数，整个装配模型中的零部件都保持着关联性，比如修改了零件的几何参数，引用它的装配件也自动更新相应的参数；反之亦然。装配建模可分为自顶向下和自底向上两种建模方法。自顶向下的装配方法有两种，一种是先在装配中建立一个几何模型，然后创建一个新的组件，同时将该

24、几何模型链接到新的组建中。另一种是先建立一个孔的新组件，然后将其设置为工作部件，再在其中建立几何模型。所谓自底向上的装配就是先完成零件的三维建模，再将零件按照部件、子装配、总装配的顺序逐渐创建装配模型的方法。在UG 环境下，零件装配的主要操作是对零部件进行配对。对组件的面、边、点等几何对象建立配对关系，约束组件的自由度，并确定组件在装配体重的相对位置。配对约束可以是一个也可以有多个，约束结果可以是欠约束也可以是完全约束。圆锥-圆柱齿轮减速器的虚拟装配心得总结 两年之前就开始学UG了,那时候开始流行学习PROE和UG,单纯的只是喜欢,同时看到3d建模学,也凑热闹学, UG软件是一套集CAD、CA

25、M、CAE于一身的大型软件，其功能强大，使用该软件进行设计，能直观、准确地反映零、组件的形状、装配关系，可以使产品开发完全实现设计、工艺、制造 的无纸化生产，并可使产品设计、工装设计、工装制造等工作并行开展，大大缩短了生产周 期，非常有利于新品试制及多品种产品的设计、开发、制造。在新品开发期间 ，能通过其 强大的功能及时检查尺寸干涉、计算重量及相关特性，提高产品的设计质量，对复杂结构产 品装配工艺、焊接工艺中工序的合理安排有着非常好的指导性。因此，该工具提供了 一个强有力的新品开发手段。 通过对UG软件的学习和研究，掌握其使用技能，不仅可以设计简明电扇清洁器，解决了上学期课题研究遗留的一大难题

26、，而且用UG来设计创意产品，将自己的梦想设计出来是一件非常具有诱惑力的事。因此，在七月份，我和我的同学们开始了UG的学习之旅。在经过一短时间的学习和摸索后，我初步掌握了UG的一些基本的使用技巧，也有了一些收获。1：针对建模方面。A:UG捕捉非常的方便，建模中绘制的曲线，草图中不需要进行任何操作，就可以对相应的特征点进行捕捉，建模与草绘的互通性非常的好。B:CATIA则在建模中的与草图中的资料是分离的，如果想调出资料，必须要经过处理要能找到你想要的特征。有的关键点也是必须先找出，这样大大的增加了工作量。2：曲面方面A：UG做曲面的时候，有的时候曲线做的很好，面也有给约束，但做出来的面，经过分析，

27、就是不能达到理想的效果，斑马线不能完全很顺的连接，不知道这样的问题，还有没有人遇见过。B：CATIA在曲面上显示了独特的优势，特别是5边面的时候，效果非常的理想，并且很简单的就能做到G2的连接，做出的曲面非常的漂亮，添加约束也是非常的方便，简单明了。3：装配与零件的互通性A:这是两个软件都是一样，装配中的零件只能单独的修改，不能利用别的零件，对要修改的零件进行修改操作，虽然有了直接建模模块，修改比较方便，CATIA目前该版本还在试用，UG去年已经出来，这点非常的好，大大缩短了修改产品花去的时间。如果装配能与零件互通，那就再完美不过了.B:虽然可以采用自顶向下设计，但一旦产品进行修改，后面的工作

28、量尤其很大。4：几何体的定义两者也是有很大的区别CATIA只要是在一个几何体中的物件，无论有多少个几何体，都被默认为几个几何体，想做多个体，就必须在一个文件中创建多个几何体，这样才能解决问题。而UG在几何体方面，只要不对体进行布尔操作，那经过不同的布尔操作，得到的几何体数也是不一样的。这里讲到布尔操作，CATIA好像不能对布尔操作的几何体进行操作，而UG可以做其进行保留或不保留。这点UG非常的棒。5：工程图方面CATIA比UG要好点，工程图线的投影，要比UG细致点。选择用UG做工程的不是很多，目前，UG的工程方面还是不怎么的，需要像solidwoks学习，solidwoks在三维软件中，我见过做工程是最好的，可以和CAD有一比。6：CAM方面，自我感觉UG的CAM还是不错的，用起来比较的方便，CATIA没有用过。