CAD,CAM课程设计任务说明书

本次课程设计按照任务说明书的要求，我做的是二级圆柱齿轮减速器的三维建模 以及运动仿真，主要设计数据来自我的机械设计的课程设计计算， 其中模型的尺 寸主要依据我的二维图纸（后附），模型共有以下几部分组成：箱体、齿轮、轴、 轴承、轴套、端盖、螺钉。总计用时大概三天时间，我分一周的时间分别各部完 成，下面就将我的主要成果一一书写如下，请老师指正。

1 •零部件建模

箱体

箱体建模主要由拉伸构成，辅助以打孔、阵列、镜像、倒角、筋工具。其中油标孔由旋转而 成。具体数据参数见后附的 CAD工程图。

齿轮

本模型有两对四个齿轮，均采用轮廓法建模而成（方法由网上教程而来）

，通过参数方

程获得渐开线，而后获得轮齿的完整轮廓，最后阵列，得到一个完整的齿轮，鉴于齿轮建模 较为陌生下面我将说明齿轮建模具体的步骤。

1•用拉伸画一个直径为齿顶圆，厚度为齿宽的的圆柱体

2•插入基准曲线---从方程--完成--选取--坐标(三个面的交点)---笛卡尔---输入参数(参数如 下)

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为馆卡儿坐标系输入参数方程 作根据t (将从0变到D对心y和£

/*画如:対立x-yd面的一个圆「中心在原点 \"半径=良参魏方程将是：

/* /+ /* x = 4 * cos ( t * 360 ) y = 4 ♦ sin ( t * 360 ) z = 0

/* ---------------------------------------------

m=2 z=98 a=20

r=(m*z*cos(a))/2 fi=t*90

arc=(pi*r*t)/2

x^r^cos(f i)+arc+si n (f i) y=r*sin(f i)-arc*cos(fi) z=0

3.选中步骤2做好的蓝色的曲线 ---镜像---得到第2根蓝色的曲线，此时两根曲线是相交的 八字形.如图

4 •点取第2根曲线(注意此时曲线以粗红色显示)

主菜单 编辑”--复制”--主菜单 编辑”一一选择性粘贴”--在操作面板上选取 旋转”按钮， ――选取旋转中心轴----输入旋转角度((360/2/z) +)

得到第3根细红色的曲线，该曲线与第一根曲线相交的。 5 •选中第3根曲线(注意此时曲线以粗红色显示)

、

(注意:原来的第2根曲线消失了)

主菜单 编辑”--复制”--主菜单 编辑”一一选择性粘贴”--在操作面板上选取 旋转”按钮， ――选取旋转中心轴----输入旋转角度(-360/z),(即该曲线要与前面旋转的方向相反) 时发现模型区域如下所示： 所示如图：

点取确定退出操作， 得到第4根蓝色曲线，此时两根曲线成八字

，此

6 •用草绘曲线 按钮画曲线：先画一个齿根圆，用使用边 两根曲线）和齿顶圆

---分别过那两根八字形的曲线的末端作切线，与齿根圆交两点 ---修剪多余边---给根部倒角（R=*m），得到图形如下所示：

命令选取那两根曲线（八字形的

7•拉伸---去除材料-----草绘一一选取步骤 6所得的封闭线框，切削得到齿槽. 阵列齿数

8•根据不同的尺寸对不同齿轮设计不同的结构形式，分度圆小于

160采用整体式，大于160

小于500采用腹板式。（主要使用拉伸和打孔工具，辅助以倒角和阵列）如下图

腹板式 整体式

本减速器共有三根轴，主要采用旋转工具，辅助以拉伸打键槽孔、倒角工具。详见下图

中间轴

输出轴

轴承

轴承主要采用旋转工具，辅助以倒角和阵列工具，具体步骤如下: 1•拉伸一个直径为轴承外径厚度为轴承后的圆柱 2•使用旋转去除材料，结果如下

3•用旋转得到滚珠，根据具体参数以轴阵列。最后结果如图:

轴承

轴承二

轴套

轴套主要通途在于齿轮、 轴承与轴的定位，以及调整间隙，结构就是圆柱环，主要采用拉伸, 辅助以倒角工具，十分简单。本减速器共有五个轴套，部分如下图：

端盖

端盖用于定位和保持减速器的密封， 其外径与箱体的轴承座外径相同， 凸缘直径与轴承外径 相同，厚度小于轴承的内圈厚度以便于准确定位， 用旋转工具得到主体，辅助以打孔用于螺 钉连接箱体，倒角，和拉伸。模型如下图：

用于输入轴 用于中间轴

螺钉

螺钉主要用于连接轴承端盖和箱体以及箱体和箱盖，本减速器的连接螺栓为 数参见国家标准。具体建模方法如下： 1•用旋转得到一个阶梯圆柱，大头直径为

24，高8,小头直径12，高20。

1、2步骤结果如下图：

M12，具体参

2•用拉伸得到正六边形螺栓头部，用旋转倒角。完成

3•用螺旋扫描得到螺纹，具体步骤如下截图:

模型如图:

三•装配总成图及爆炸图

装配步骤及装配图

1•新建装配文件得到装配界面的工具栏

类型

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零件 銅件 制苣

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格式

囹表 布局 标记

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2•先装配箱体，定义成缺省，及完全约束。

3•装配轴承，由于在设计时已经把轴承内表面距箱体距离确定，故在创建箱体时创建了基准 面，装配轴承时只需用：（轴承的轴与孔轴）对齐——（轴承内表面与基准面）对齐。如下 图：

4•装配轴，由于轴承的轴向自由度需借助轴肩约束，因此在装配轴是轴向约束采用轴肩 与轴承内表面对齐，中心轴与孔轴对齐，且轴要定义成销钉。

5•装配齿轮，齿轮轴线与轴的轴线对齐，齿轮端面与相应的轴肩对齐， 配如下图：

4、5步骤后，装

6•装配定位轴套，由于轴肩不能满足所有的齿轮与轴承的定位，故设计轴套辅助定位， 采用轴套的中心轴线与轴的中心轴线对齐，端面与相对应的轴肩对齐。

7•装配端盖，端盖主要起密封以及辅助轴承的轴向定位的作用，装配时端盖中心轴与孔 的中心轴对齐，水平面与箱体上表面对齐， 盖得到完全约束，符合实际情况。

8•装配连接螺钉，螺钉大头内表面与端盖外表面对齐，轴线与相应的螺纹孔轴线对齐， 其余螺钉以此类推。由此1至8个大步骤完成装配，其中有的类别零件有多个，重复对应步 骤即可。完成装配，总装图如下：

端盖凸缘面与相应的轴承内圈表面对齐，

这样端

爆炸图及其步骤

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显示设置［V)

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如上图所示操作得到的爆炸图如下:

由于上图不能很好地反映各个零件，故需对上图进行修改对零件进行移动，操作如下: 选择上图中的编辑位置，得到如下界面：

根据自己想要的位置选择不同的零件和不同的移动轴，最终爆炸图如下:

爆炸图一

爆炸图

四•运动仿真步骤简介

运动仿真是自己在教程中学习，基本步骤截图如下：

在装配时已经定义了轴为销钉，在装配界面选应用程序一一机构， 栏

得到如下图右边菜单

E啬予次枫尙右 仄滋甩競3显 选择齿轮图标按下面图示操作:

其中，定义第一对齿轮 方向不变，节圆为196。

选输入轴为主动轴，方向不变，节圆为 44，中间轴为从动轴,

定义第二对齿轮 选中间轴为主动轴，变向，节圆为

向不变，节圆为 240。

定义输入轴伺服电机，转速

500，起止时间30秒。

196，输出轴为从动轴，方

五•三维转二维工程图主要步骤截图

此步骤我做的是输出轴即大轴的二维图及其轴测图，我通过在

PRO/E中进行三视图及

轴测图的转换，在保存副本成 DWG的格式，在CAD中进行尺寸标注，以及其他工程图的基 本要求的完成，最终得到轴的二维图。因为版本设置的原因，所有如尺寸标注等有与标准相 异的地方，望老师理解。对于工程图的基本要求我基本在

CAD都已完成，望老师指正。

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六•运动学分析截图

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以两上图分别为减速器三轴的位置和速度的运动学分析函数图，具体数据见后附导出文件。

七．课程设计总结

我在本次课程设计的主要收获有：

第一：进一步熟悉了 PRO/E 的建模及各种命令的操作。 第二：接触了 PRO/E的运动仿真，增加了我对此软件的认知。

第三：在建模时充分的培养了我的细心和认真的工作态度。 第四：使我加强了自主学习和与同学交流合作的能力，使我的综合能力进一步加强。 同时本次课程设计有以下不足：

第一： 对齿轮没有进行参数化设计建模， 我找到了相关教程但多次尝试没有成功， 最终 选择轮廓法，

第二：由于减速器零件复杂且多故只两对齿轮副没有其他机构，相对单一。 第三：没有对轴承进行运动仿真，没有对箱盖建模，相对不是很完整。

总之， 本次课程设计是我尽自己能力完成， 虽然有许多不足， 但我看到认识到了自己不足 的方面，我会继续努力改正，争取更大的进步。敬请陶老师批评指正。

八．参考文献

[1] 陶栋才，刘军，李永奎 .机械 CAD/CAM 技术及应用 中国农业大学出版社 [2] 王致坚，郭雪娥 .Pro/ENGINGNEER 基础教程 湖南大学出版社

目录

一．前言 ............................................................... 错误 ! 未定义书签。 二．零部件建模 ......................................................... 错误 !未定义书签。

箱体 .............................................................. 齿轮 .............................................................. 轴 ................................................................ 轴承 .............................................................. 轴套 .............................................................. 端盖 .............................................................. 螺钉 .............................................................. 三．装配总成图及爆炸图 ................................................. 装配步骤及装配图 .................................................. 爆炸图及其步骤 .................................................... 四．运动仿真步骤简介 ................................................... 五．三维转二维工程图主要步骤截图 ....................................... 六．运动学分析截图 ..................................................... 七．课程设计总结 ....................................................... 八．参考文献 ........................................................... 附 减速器 CAD 装配图

箱体PRO/E导出绘制CAD图

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CAD/CAM 课程设计任务书

1． CAD/CAM 课程设计的任务：

1. 自主选择一个机构，使用 Pro/E 绘制零件的三维实体造型。 2. 把各个零件装配成一个装配体。

3. 选取装配体中的一个关键零件，绘制其工程图。 4. 进行机构的运动学仿真分析。

5. 写一份设计说明书，要求内容应该包含各个零件建立的步骤，并要求一定的辅助图说明。 装配体的总成图、爆炸图、各个零件的图应包含在说明书中。

2. CAD/CAM 课程设计的目的：

通过设计实践进一步树立正确的设计思想。培养学生分析和解决生产技术问题的能力， 使学生初步掌握现代机械设计设计方法与手段， 并巩固、 深化已学得的理论知识， 进一步培 养学生熟悉PROE三维实体建模和运动学仿真的基本技能。