教你用ProE绘制_圆柱齿轮减速器.doc

用pro/E设计圆柱齿轮减速器
摘要：pro/Engineer一个 参数化、基于特征的实体造型系统，具有单一数据库功能。文本在减速器零部件几何尺寸数值计算的基础上，利用pro/E软件实现了齿轮系和轴系等零件特征的三维模型设计；利用pro/E软件实现了齿轮系和轴系的虚拟装配，具有比较好的通用新和灵活性。此系统的实现可以使设计人员在人机交互的环境下编辑修改，快速高效地设计出圆柱齿轮减速器产品，同时通过pro/E对一级减速器进行建模设计，规划零件的装配过程，对实现预期的运动仿真，建立机构运动分析，提高效率和精度奠定了基础。
关键词：一级减速器 轴承 齿轮 机械传动 pro/E
第一章 设计任务
（一）设计要求
在数据运算的基础上充分利用pro/E三维几何模型设计软件设计一台一级展开式圆柱齿轮减速器，要求减速器在传动装置中传动系统的应用如图1-1所示：

图1-1
工作条件：
表1-1工作要求参数列表

输送机连续工作，单向提升，载荷平稳，两班制工作，使用年限为10年，输送带允许工作误差为±5%。
（二）、通过相关的计算得到的设计参数如下：
1． 轴一尺寸
轴Ⅰ80mm∮53，轴Ⅱ65.4mm∮60，轴Ⅲ57mm∮65，轴Ⅳ78mm∮75，轴Ⅴ10mm∮90，轴Ⅵ10mm∮85，轴Ⅶ33mm∮65
2． 轴二尺寸
轴Ⅰ76mm∮33.5，轴Ⅱ71 mm∮38，轴Ⅲ51.5 mm∮45，轴Ⅳ73 mm∮52，轴Ⅴ10 mm∮60，轴Ⅵ10 mm∮55，轴Ⅶ25 mm∮45
3． 腹板式大齿轮参数
m＝2.5，z＝120mm，d＝300mm，b=80mm，da＝305mm，D0＝197mm，D1＝240mm,d0＝26.5mm，c＝27mm，n＝3
4． 实体式小齿轮参数
m＝2.5mm，z＝30mm，d＝75mm，b＝75mm, da＝＝80mm
5． 轴一轴承
深沟球轴承6215两个：d＝65，D＝140，B＝33
深沟球轴承6210两个：d＝45，D＝100，b＝25
第二章 齿轮的绘制
（一）大齿轮的绘制
1． 新建零件文本

图2-1
在上工具栏中单击“新建”按钮在系统弹出的【新建】对话框，选中其中的零件单选按钮，在“名称”栏中输入“chilun-1”,不勾选“使用缺省模板”单击，

图2-2
在弹出的“新文件选项”对话框中选择mms-part-solid,将英制单位改为公制单位，单击进入三维实体建模环境如图2-3

图2-3
2. 此步骤包括：渐开线的生成、单个齿轮齿的生成、所有齿的阵列、按相关参数绘制其他内部特征。

图2-4 图2-5

图 2-6 图2-7
点击创建曲线的按钮，弹出如图2-4所示的菜单管理器，点击“从方程”，点击【完成】，系统又弹出如图2-5的选项框，选取绘图时使用的坐标系，选“笛卡尔’,弹出如图2-6的记事本，编入要生成的曲线的方程，点击—文件—保存。则生成如图2-7所示的曲线，为渐开线。

图2-8 图2-9
点击拉伸工具，点击【选项】—【[放置】，选择“Front”面进行拉伸，进草绘界面后,点击，画D=305和D=293.75的两个圆，分别作为齿轮的齿顶圆和齿根圆，分别与渐开线相交。点击,在渐开线和齿根圆上做一个适当大小的倒角，再点击，过中心和齿顶圆与渐开线的交点处画一条中心线，应为齿数Z=120，所以一个轮齿所占的角度是1.5°，在过中心画一条与上一条中心线成1.5/4°的中心线，点击，以此中心线为对称轴，把渐开线和倒角镜像过去，点击删除多余的线段，得到一个轮齿的截面，如图2-8,点击完成草绘，在中输入要拉伸的长度为80，如图2-10点击，将拉伸后得到的齿阵列，选“轴”阵列，阵列的个数为120.点击，完成阵列命令，就会看到如图2-9的图样，完成所有齿的绘制。点击 ，点击【选项】—【[放置】，选择“Front”面进行拉伸，进草绘界面后点击，绘制一个D=293.75的圆，点击完成草绘，在框中填入拉伸的长度为80，点击 ，点击【选项】—【[放置】，选择齿轮的一个端面作草绘面，后点击，绘制一个D=281的圆，点击完成草绘。在框中填入拉28，选，选去除材料，出去方向 ，点击，完成材料的去除。接着拉伸中间的凸台，点击，点击【选项】—【[放置】，选择上次材料除去时候露出的齿轮端面，进草绘界面，点击，绘制一个D=120的圆，点击完成草绘。在框中填入拉伸的长度为28，再点击完成凸台的拉伸。接着在凸台外周的空处挖出六个孔，点击，点击【选项】—【[放置】，选择参照为上一次的，进草绘界面，点击，绘制一个D=140.5的圆，选中该圆，右击鼠标，选择“构建”选择中心线工具，过中心点画三条中心线，一天垂直的，另外两条与竖直的成60度的夹角，点击，以构建线和

图 2-10
D=140.5圆心的交点为圆心画六个D=20的圆，点击完成草绘。在框中填入拉伸的长度为28，选，选去除材料，出去方向 ，点击，完成材料的去除。选择“Front”面，点击，输入偏移距离为40，建立一个基准面DTM1过齿轮的中心，选中上边刚刚创建的三个拉伸特征，选择，点击要对称的参照面DTM1，点击，完成三个拉伸特征的镜像，选择齿轮上的各个棱边，点击，选择DXD，填入倒角的大小为0.5，点击，完成倒角的创建。点击，将图形保存，如图2-11所示：

图2-11
（二）、小齿轮的绘制
1. 选中FORNT面，以FRONT面为基准插入基准曲线，选择从方程，单击系统坐标，选择笛卡儿，输入坐标方程：
m=3
z=30
hax=1
cx=0.25
alfa=20
d=m*z
ha=(hax+x)*m
hf=(hax+cx-x)*m
da=d+2*ha
db=d*cos(alfa)
df=d-2*hf
theta=60*t
r=m*z*cos(alfa)/2
x=r*cos(theta)+r*pi*theta/180*sin(theta)
y=r*sin(theta)-r*pi*theta/180*cos(theta)
z=0
点击保存退出，完成渐开线，如图2-12：

图2-12
2. 以FRONT为基准平面拉伸大齿轮一个齿，草绘齿根圆、齿顶圆分别
与图纸相符，如图2-13：

图2-13
3． 通过边创建图元选择基准曲线。
4． 单击通过两点创建中心线，分别通过基准曲线与齿顶圆焦点和中心点的线1，另一条通过中心点和齿顶圆与渐开线焦点上（即渐开方向）与1线夹角是1/4齿角度的线2。如图2-14：

图2-14
5． 选中渐开线，以中心线2为中心镜像，用倒圆角命令连接渐开线和齿根圆，用约束时两边相等，修剪图形去除多余留一个齿形，如图2-15：

图2-15
6. 点击确定，输入拉伸长度为齿长，如图2-16：

图2-16
7. 选中齿进行阵列，在进行阵列中建立以RIGHT面和TOP面交线所得中心线阵列。得理论齿型，如图2-17：

图2-17
8. 以FRONT面为草绘基准进行拉伸，草绘出齿根圆和轴孔直径圆和键槽，修剪成型，然后确定拉伸成型，如图2-18：

图2-18
第三章 轴承的绘制
（一）、轴承零件绘制
1.外圈的创建：
点击旋转特征工具，点击【选项】—【[放置】，选择“Front”面进行旋转，进草绘界面后，先点击，绘制一条中心线，然后绘制旋转的截面如图3-1，然后点击完成草绘，点击完成旋转。可得到如图3-2的外圈。

图3-1 图3-2
内圈、滚动体的构建和外圈的一样，这里不作详细的说明。这里主要说一下轴承的组装。
（二）、轴承组装
1. 新建—组件；
2. 点击，插入外圈，选择缺省放置，如图3-2；
3. 点击，插入滚动体，使滚动体的面与外圈的内面相切放置，如图3-3；
4. 选中滚动体，点击阵列，选择“轴”阵列，个数为6，范围在360度内，如图3-4；
5. 点击，插入内圈，使内圈、外圈同轴，端面对齐放置，如图3-5。

图3-3 图3-4

图3-5
在整个减速器中一共用到两种不同的四个轴承，这里只拿一种作为说明，他们的画法一样，只是尺寸不同，为了整体装配的方便，这里直接把轴承装配成一个部件，以便总装配时候方便。
第四章
（一）、上箱体的绘制
1. 以FRONT面为基准草绘一个圆与另一个圆相切成拱行的平面然后用双向拉伸命令拉伸成的实体。
2. 以底面为基准草绘长方形，然后用拉伸命令拉伸成高的长方体详见图4-1。

图4-1
3. 以FRONT面为基准草绘两个半圆，直径分别与图纸相符，切割拉伸出槽。如图4-2：

图4-2
4. 创建螺栓座以侧面为草绘平面，草绘长方形，拉伸，并镜像，如图4-3：
图4-3
5. 创建安装孔和定位销孔，以螺栓座顶面为草绘平面，草绘各个安装孔，定位销孔，如图4-4：

图4-4

6. 创建检修孔，先创建一个基准轴，再做出外型，如图4-5：

图4-5
7. 在检修平面上创建孔，M5*.5,选择【穿透】，最后在镜像，如图4-6：

图4-6
8. 在轴承孔转孔（标准孔），如图4-7：

图4-7
9. 对零件进行必要的倒角和着色。
（二）、下箱体的绘制
箱体是减速器的重要组成部件，它是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度，尤其是下箱体，往往会安装有加强筋。
箱体通常用铸铁制造，上箱体与下箱体用螺栓联接成一体，轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座旁的凸台，应具有足够的承拖面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时满足扳手需要的空间。
步骤如下：
1. 以FRONT面为基准草绘一个长方体。
2. 以TOP面为基准草绘一个方体，如图4-8：

图 4-8
3. 拉伸轴承座，先拉伸一个实体的圆柱如图4-9所示：

图4-9
4. 用拉伸去除材料的方法画出轴承外圈接触面，如图4-10所示：

图4-10
5．去除上边多余的部分，如图4-11所示：

图4-11
6. 以FROMT为草绘平面草绘长方形并双向拉伸切除厚度，如图4-12：

图4-12
7. 绘制轴承旁连接螺栓孔，如图4-13

图4-13
8. 创建油位测量孔，游标，出油孔，如图4-14：
创建漏油孔，如图4-15

图4-14 图4-15
9. 创建吊耳，如图4-16：

图4-16
10. 创建轴承端坐下的肋板如图4-17：

图4-17
11. 挖卸油槽如图4-18

图4-18
12. 对零件进行必要的倒角和着色。
（三）、其他零件的创建
1. 栓、螺钉的绘制：根据设计尺寸，创建螺栓、螺钉的螺头，切割上倒角，再以下底面为草绘平面绘制螺栓、螺钉杆并倒角和用螺旋扫描做出螺纹。如4-19 ：

图4-19
2. 密封端盖的绘制：根据设计尺寸，端盖的轴向截面旋转出实体，最后倒角修饰，如图4-20所示：

图4-20
3. 提手式通气器与窥视孔盖的绘制：根据设计尺寸直接拉伸出实体再倒角修饰完成窥视孔盖绘制后，在基础上根据通气器尺寸，用旋转命令完成造型，详见图4-21：

图4-21
4. 创建油标尺，根据设计尺寸查表得到油标尺的各项尺寸如图 4-22 ：

图4-22
第五章 装配
在前面我已将构成减速器的所有零件绘制完毕，现在开始进行装配，将所有的零件依次添加相应的约束.
（一）、先装小齿轮轴，装上小轴承

图5-1
（二）、再装上大齿轮的

图5-2
（三）、大小齿轮装进下箱体

图5-3
（四）、盖上上箱盖及安装各个小部件

图5-4
（五）、5总装配图的分解效果如图5-5所示

图5-5
结论语
毕业设计综合了机械设计学和其它专业课知识，充分展现了学生在生产实习中的实践能力。本论文是关于减速箱设计过程，在这次为期三个星期的设计，不仅让我们对所学课程进行了一次全面深入的总复习，而且为毕业实习提供了一次热身的机会，真正实现了理论联系实际。
在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
参考文献：
①《机械设计基础》（第三版）作者：陈立德 出版社：高等教育出版社
②《机械制造技术》作者：邵堃 出版社：西安电子科技大学出版
③《Pro/ENGINEER 应用教程》作者：朱玉红 出版社：西安电子科技大学出版

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