普通車床變速箱的三維虛擬設計及運動仿真,普通,車床,變速箱,三維,虛擬,設計,運動,仿真 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文I 畢業(yè) 任務書一、題目普通車床變速箱的三維虛擬設計及運動仿真二、指導思想和目的要求本課題研究了普通車床變速箱的變速原理以及虛擬仿真系統(tǒng)的設計方法，構建了一個能夠顯示變速機構工作原理的三維仿真機構。課題的目的是用 Pro/E 建立三維模型及模型庫，進行虛擬裝配、動畫演示、仿真運動分析，將三維技術融入機械類等課程，從而實現(xiàn)用現(xiàn)代化教學手段達到降低教學成本，提高教學質量的目的。并探索Pro/E 在三維動態(tài)方面的應用價值，以及 Pro/E 軟件在當今生產(chǎn)加工行業(yè)的應用。Pro/E 軟件作為計算機輔助設計系統(tǒng)中非常重要的一款三維設計軟件，它所具有的功能是計算機發(fā)揮輔助設計功能、提高設計效率的重要基礎。建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上的特點令數(shù)據(jù)結構與工程設計結合，使得一件產(chǎn)品的設計能夠在各個階段稱為一個完整一體的過程。本課題應用 Pro/E 軟件完成各軸、齒輪、鍵的三維實體建模、結構參數(shù)化設計，在完成各個零部件的繪制后，開始裝配軸和齒輪，裝配完成后，進行仿真。目的是通過對普通車床變速箱的設計仿真，了解一般產(chǎn)品設計的基本過程。探索 Pro/E 在三維動態(tài)方面的應用價值，以及 Pro/E 軟件在當今工業(yè)生產(chǎn)中的應用價值。長遠的觀點看，三維 CAD 技術必然會替代二維繪圖。隨著計算機性能的提高，CAD三維技術正向著開放、集成、智能和標準化的方向發(fā)展。正確把握 CAD 三維技術的發(fā)展趨勢，對我國機械行業(yè)的企業(yè)正確的規(guī)劃自身設計系統(tǒng)，有著深遠的意義。三、主要技術指標1、CAD 零件圖二張；2、Pro/E 三維實體模型若干；設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文II3、模擬仿真視頻一個；四、進度和要求 2014.32014.4：翻譯外文文獻、完成開題報告， 2014.4.52014.4.13：熟悉作圖軟件復習所需的專業(yè)知識搜集資料做好準備工作； 2014.4.152014.5：進行典型零件仿真加工及優(yōu)化方案；2014.52014.6：撰寫畢業(yè)設計論文；2014.6：準備并完成答辯。五、主要參考書及參考資料1 單泉.Pro/E 4.0 參數(shù)化設計從入門到精通，北京-機械工業(yè)出版社，2008.2 曹金榜.機床主軸變速箱設計指導，北京-機械工業(yè)出版社，1987.3 威克.機床，北京-機械工業(yè)出版社，1987.4 (德)斯推番.E.機床齒輪變速箱最佳傳動方案，上海-上?？茖W技術出版社，1965.5 梁玲， 趙春章. 中文版 Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 實用教程，北京- 清華大學出版社，2008.6 鐘日銘.Pro/ENGINEER Wildfire3.0 中文版裝配設計與產(chǎn)品實例，北京-機械設計出版社，2007：6-11，82-84，190-194.7 韓秋實.機械制造技術基礎，北京-機械工業(yè)出版社，2010.8 侯先勤.Pro/E 4.0 產(chǎn)品設計實例精講，西安-西安交通大學出版社, 2009：179-185.9 劉傳紹.機械制造工藝學，北京-電子工藝出版社，2011.10 紀名剛.機械設計， 北京-高等教育出版社，2006.511 楊雪寶.機械制造裝備與設計.西北工業(yè)大學出版社.2010. 12 李國斌.機械設計基礎.機械工業(yè)出版社出版.201013 張萌克.機械制圖.機械工業(yè)出版社.2010 學生 白 洋 指導教師 李 郁 系主任 魏生民 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文III西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文IV摘 要車床變速箱是車床上重要的傳動裝置，面對這種體型笨重、昂貴的機電設備，要學習其內部的特殊構造，傳統(tǒng)的學習方式是采用二維的書面信息和簡單的等比食物模型相結合的方法對學習者進行講解，使他們了解和學習變速機構的工作原理。當利用實物模型會受到模型的數(shù)量、環(huán)境等因素的限制，降低了學習效率。本課題研究了普通車床變速箱的變速原理以及虛擬仿真系統(tǒng)的設計方法，構建了一個能夠顯示變速機構工作原理的三維仿真機構。課題的目的是用 Pro/E 建立三維模型及模型庫，進行虛擬裝配、動畫演示、仿真運動分析，將三維技術融入機械類等課程，從而實現(xiàn)用現(xiàn)代化教學手段達到降低教學成本，提高教學質量的目的。并探索 Pro/E 在三維動態(tài)方面的應用價值，以及 Pro/E 軟件在當今生產(chǎn)加工行業(yè)的應用。關鍵字：變速箱，仿真系統(tǒng)，Pro/E，運動特性分析 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文VABSTRACTLathe gearbox is important gear on a lathe, in the face of this kind of bodily form bulky and expensive mechanical and electrical equipment, to study its internal structure, the special traditional way of learning is to use 2 d written information and simple geometric model method of combining the food to interpretation of learners, to make them understand and study the working principle of variable speed mechanism. By using physical model will be affected by the number of models, environmental factors such as limit, reduce the learning efficiency.This topic research the engine lathe gearbox transmission principle and design method of virtual simulation system, builds a able to display the 3 d simulation of shift gear working principle. Subject is the purpose of using Pro/E 3 d model is set up and model library, virtual assembly, animation, motion characteristics.Key words: Transmission, the simulation system, Pro/E, movement characteristics analysis西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文VI目 錄第一章第一章 緒緒 論論 .1 11.1 PRO/E 的應用及車床的發(fā)展 .11.1.1 Pro/E 在工業(yè)中的應用.11.1.2 國內外機床發(fā)展狀況 .21.2 PRO/ENGINEER 軟件的簡介 .21.2.1 Pro/ENGINEER 的發(fā)展歷程.21.2.3 Pro/ENGINEER 主要模塊及應用領域.41.3 本課題主要研究內容.6第二章第二章 車床變速箱的概況車床變速箱的概況 .8 82.1 變速箱組成及特點.82.2 變速箱的主要傳動系統(tǒng)構成.82.3 主軸箱的主要參數(shù).92.4 傳動系統(tǒng)及傳動方案的確定.92.5 軸在箱體的定位.12第三章第三章 變速箱的三維實體建模變速箱的三維實體建模 .13133.1 齒輪參數(shù)化建立.133.2 齒輪的建模過程 .353.3 軸的建模過程 .383.4 變速箱的裝配過程 .433.4.1 軸的裝配過程 .433.4.2 軸之間的定位裝配過程 .443.4.3 傳動系統(tǒng)的裝配 .48西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文VII第四章第四章 仿真運動仿真運動 .50504.1 仿真運動的參數(shù)設置.504.2 模擬仿真運動效果.53第五章第五章 全文總結全文總結 .5757致致 謝謝 .5858參參 考考 文文 獻獻 .5959畢業(yè)設計小結畢業(yè)設計小結 .6060西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文1第一章 緒 論1.1 Pro/E 的應用及車床的發(fā)展1.1.1 Pro/E 在工業(yè)中的應用CAD 技術是先進制造技術的重要組成部分，是計算機技術在工程設計、機械制造等領域中最有影響的一項高新應用技術。Pro/E 作為 CAD 軟件中的突出代表，在工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品創(chuàng)新等各個方面有著重要的作用。它使機械產(chǎn)品在設計過程中，產(chǎn)品的性能設計和結構優(yōu)化設計技術能得到充分的施展，而不僅僅是代替簡單而重復的人工勞動。在進行產(chǎn)品設計過程中，產(chǎn)品設計人員可以通過 Pro/E 的動態(tài)仿真技術進行產(chǎn)品的性能分析設計和結構優(yōu)化設計，并將產(chǎn)品的形體設計已產(chǎn)品性能設計結合起來，對產(chǎn)品個主要部件的動、靜態(tài)分析和結構形體等的優(yōu)化。自從美國 PTC 公司的 PRO/E 軟件自誕生那一天起，就引領機械行業(yè)的發(fā)展，將一場深刻的變化帶進了工業(yè)生產(chǎn)的各個方面。其優(yōu)勢在航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機械、微機電系統(tǒng)、運動器械等制造業(yè)的廣泛、深入應用就能得到生動的說明。相關聯(lián)的據(jù)庫、參數(shù)化設計基于特征的實體型化、以及多兼容的數(shù)據(jù)接口等，都是 PRO/E 的最大特點。Pro/E 軟件作為計算機輔助設計系統(tǒng)中非常重要的一款三維設計軟件，它所具有的功能是計算機發(fā)揮輔助設計功能、提高設計效率的重要基礎。建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上的特點令數(shù)據(jù)結構與工程設計結合，使得一件產(chǎn)品的設計能夠在各個階段稱為一個完整一體的過程。工程設計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角等特征，可以輕易改變模型。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易和靈活。該軟件的多數(shù)據(jù)的接口可以與多種 CAE/CAM 軟件的的連接應用。西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文21.1.2 國內外機床發(fā)展狀況目前，機床已發(fā)展到數(shù)控階段，80 年代是數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)大發(fā)展的時代。到80 年代末，全世界數(shù)控機床（含鍛壓銑床）的年產(chǎn)量超過 10 萬臺。這個發(fā)展大潮，方興未艾。世界著名企業(yè)中，數(shù)控機床在加工設備中所占的比例明顯提高。例如，美國通用電器公司，數(shù)控機床已占 70%。從 1982 年起，日本的機床工業(yè)產(chǎn)值連年獨占鰲頭，數(shù)控機床產(chǎn)量連續(xù)多年處于世界的首位。日本機床的發(fā)展反映著世界機床技術發(fā)展的趨勢。日本數(shù)控機床以年均 2.88%，的增長率增長，到 1990 年，數(shù)控機床的年產(chǎn)量達6.1 萬臺，機床產(chǎn)值數(shù)控化率超過 80%，而且主要生產(chǎn)高檔數(shù)控機床。我國的機床工業(yè)是在新中國成立后建立起來的。在半封建半殖民地的舊中國，基本上沒有機床制造工業(yè)。直至解放前夕，全國只有少數(shù)幾個機械修配廠生產(chǎn)結構簡單的少量機床。1949 年，機床年產(chǎn)量僅 1500 多臺。解放后 40 多年來，我國機床工業(yè)獲得了高速發(fā)展。目前我國已形成了布局比較合理、比較完整的機床工業(yè)體系。機床的產(chǎn)量不斷上升，機床產(chǎn)品除滿足國內建設需要以外，而且有一部分已遠銷國外。我國已制定了完整的機床系列型譜。生產(chǎn)的機床品種也日趨齊全?，F(xiàn)在已經(jīng)具備了成套裝備現(xiàn)代化工廠的能力。目前我國已能生產(chǎn)從小型儀表機床到重型機床的各種機床，也能生產(chǎn)出各種緊密的、高精度自動化的已經(jīng)高效率的機床和自動線。我國機床工業(yè)已經(jīng)取得了很大的成就，但與世界先進水平相比，還有很大的差距。主要表現(xiàn)在：大部分高精度和超高緊密機床的性能還不能滿足要求，精度保持性也較差，特別是高效自動化和數(shù)控化機床的產(chǎn)量、技術水平和質量等方面都明顯落后。到 1990 年底，我國數(shù)控機床的產(chǎn)量僅是全部機床產(chǎn)量的 1.5%，產(chǎn)值數(shù)控化比率僅為 8.7%。而同期日本機床產(chǎn)值數(shù)控化綠為 80%，德國為 54.2%。我國數(shù)控機床基本是中等規(guī)格的車窗、銑床和加工中心等。精密、大型、重型或小型數(shù)控機床，遠遠不能滿足需要。1.2 Pro/ENGINEER 軟件的簡介1.2.1 Pro/ENGINEER 的發(fā)展歷程1985 年，PTC 公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。1988 年，V1.0 的 Pro/ENGINEER 誕生了，自面世后以優(yōu)異的性能獲得了眾多 CAD 用戶的認可。Pro/ENGINEER 經(jīng)歷 10 余年的發(fā)展，技術上逐步成熟，已經(jīng)成為三維建模軟件的領頭羊。Pro/ENGNEER 作為一種通用工程軟件有著極其強大的功能。在現(xiàn)代產(chǎn)品設計中，西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文3隨著設計手段日趨先進，計算機輔助設計使得產(chǎn)品設計快捷、直觀，以往使用的 CAD軟件以二維軟件為主，主要起輔助繪圖作用，而隨著產(chǎn)品設計的發(fā)展需要，越來越多的產(chǎn)品設計已經(jīng)不再停留在二維的設計領域，正在越來越多的朝著三維的產(chǎn)品設計發(fā)展， Pro/Engineer 軟件采用全參數(shù)化造型技術，比較適于零件相對簡單，部件結構比較復雜的產(chǎn)品設計。而 Pro/ENGINEER 與其它 CAD 軟件相比，有著很大的優(yōu)越性：Pro/ENGINEER 可以實現(xiàn)三維造型的隨意性和方向性，可進行模擬裝配和有機的可行性分析，從而縮短設計周期，降低生產(chǎn)成本。PTC 公司以每年推出一個新版本的速度不斷改進軟件的不足之處并引入現(xiàn)先進的設計理念。在 Pro/ENGINEER 的 Wildfire 系列推出之前，最近的幾個版本是Pro/ENGINEERR20、Pro/ENGINEER2000i、Pro/ENGINEER2000i2 和Pro/ENGINEER2001。每個版本都有代表性的先進設計思想。2003 年，PTC 推出了 Wildfire 版，全面改進了軟件的用戶界面，對個設計模塊重新進行功能組合，進一步完善了部分設計功能，是軟件的界面更友好，使用更方便，設計能力更強大。兩年后 PTC 公司推出了 Pro/ENGINEER Wildfire 2.0。2006 年 4 月，Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 正式推出。2007 年 7 月，Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 面世?，F(xiàn)在 Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 已經(jīng)進入應用領域。PTC 的系列軟件包括了在工業(yè)設計和機械設計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER 還提供了目前所能達到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。下面就 Pro/ENGINEER 的主要特性進行分析。 主要特性： 全相關性：Pro/ENGINEER 的所有模塊都是全相關的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進行的修改，能夠擴展到整個設計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、設計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關性鼓勵在開發(fā)周期的任一點進行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 基于特征的參數(shù)化造型：Pro/ENGINEER 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構造要素。這些特征是一些普通的機械對象，并且可以按預先設置很容易的進行修改。例如：設計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文4易于使用。 裝配、加工、制造以及其它學科都使用這些領域獨特的特征。通過給這些特征設置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進行多次設計疊代，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時間內開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實現(xiàn)這種效率，必須允許多個學科的工程師同時對同一產(chǎn)品進行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作，由于使用了 Pro/ENGINEER獨特的全相關性功能，因而使之成為可能。 裝配管理：Pro/ENGINEER 的基本結構能夠使您利用一些直觀的命令，例如【嚙合】、【插入】、【對齊】等很容易的把零件裝配起來，同時保持設計意圖。高級的功能支持大型復雜裝配體的構造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn)，提供了邏輯選項和預先選取的最普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學習和使用。1.2.3 Pro/ENGINEER 主要模塊及應用領域PRO/ENGINEER 軟件包的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境在支持并進行工作時通過一系列完全相關的模塊表述產(chǎn)品的外形、裝配及其他功能。PRO/E 能夠讓多個部門同時致力于單一的產(chǎn)品模型。包括對大型項目的裝配體管理、功能仿真、制造、數(shù)據(jù)管理等。其中PRO/E V2000i 更增加了行為建模技術使其成為把夢想變?yōu)楝F(xiàn)實的杰出工具。 1.工業(yè)設計(CAID)模塊 工業(yè)設計模塊主要用于對產(chǎn)品進行幾何設計以前在零件未制造出時是無法觀看零件形狀的只能通過二維平面圖進行想象。現(xiàn)在用 3DS 可以生成實體模型但用 3DS 生成的模型在工程實際中是中看不中用。用 PRO/E 生成的實體建模不僅中看而且相當管用。事實上 PRO/E 后階段的各個工作數(shù)據(jù)的產(chǎn)生都要依賴于實體建模所生成的數(shù)據(jù)。 包括 PRO/3DPAINT(3D 建模)、PRO/ANIMATE(動畫模擬)、PRO/DESIGNER(概念設計)、PRO/NETWORKANIMATOR(網(wǎng)絡動畫合成) 、PRO/PERSPECTA-SKETCH(圖片轉三維模型)、PRO/PHOTORENDER(圖片渲染)幾個子模塊。 2.機械設計(CAD)模塊 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文5機械設計模塊是一個高效的三維機械設計工具它可繪制任意復雜形狀的零件。在實際中存在大量形狀不規(guī)則的物體表面。隨著人們生活水平的提高對曲面產(chǎn)品的需求將會大大增加。用 PRO/E 生成曲面僅需 2 步3 步*作。PRO/E 生成曲面的方法有拉伸、旋轉、放樣、掃掠、網(wǎng)格、點陣等。由于生成曲面的方法較多因此 PRO/E 可以迅速建立任何復雜曲面。它既能作為高性能系統(tǒng)獨立使用又能與其它實體建模模塊結合起來使用它支持 GB、ANSI、ISO 和 JIS 等標準。3.功能仿真(CAE)模塊 功能仿真(CAE)模塊主要進行有限元分析。我們中國有句古話畫虎畫皮難畫骨知人知面不知心。主要是講事物內在特征很難把握。機械零件的內部變化情況是難以知曉的。有限元仿真使我們有了一雙慧眼能看到零件內部的受力狀態(tài)。利用該功能在滿足零件受力要求的基礎上便可充分優(yōu)化零件的設計。著名的可口可樂公司利用有限元仿真分析其飲料瓶結果使瓶體質量減輕了近 20%而其功能絲毫不受影響僅此一項就取得了極大的經(jīng)濟效益。 4.制造(CAM)模塊 在機械行業(yè)中用到的 CAM 制造模塊中的功能是 NC Machining(數(shù)控加工)。功能就PRO/ES 的數(shù)控模塊包括 PRO/CASTING(鑄造模具設計)、PRO/MFG(電加工)、PRO/MOLDESIGN(塑料模具設計)、PRO/NC-CHECK(NC 仿真)、PRO/NCPOST(CNC程序生成)、PRO/SHEETMETAL(鈑金設計)。 5.數(shù)據(jù)管理(PDM)模塊 PRO/E 的數(shù)據(jù)管理模塊就像一位保健醫(yī)生，它在計算機上對產(chǎn)品性能進行測試仿真找出造成產(chǎn)品各種故障的原因幫助你對癥下藥排除產(chǎn)品故障改進產(chǎn)品設計。它就像 PRO/E 家庭的一個大管家將觸角伸到每一個任務模塊。并自動跟蹤你創(chuàng)建的數(shù)據(jù)這些數(shù)據(jù)包括你存貯在模型文件或庫中零件的數(shù)據(jù)。這個管家通過一定的機制保證了所有數(shù)據(jù)的安全及存取方便。 它包括 PRO/PDM(數(shù)據(jù)管理)、PRO/REVIEW(模型圖紙評估)。6.數(shù)據(jù)交換(Geometry Translator)模塊 在實際中還存在一些別的 CAD 系統(tǒng)如 UG、EUCLID、CIMATRTON、MDT 等。由于它們門戶有別所以自己的數(shù)據(jù)都難以被對方所識別。但在實際工作中往往需要接受別的 CAD 數(shù)據(jù)。這時幾何數(shù)據(jù)交換模塊就會發(fā)揮作用。西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文6PRO/E 中幾何數(shù)據(jù)交換模塊有好幾個。如 PRO/CAT(PRO/E 和 CATIA 的數(shù)據(jù)交換)、PRO/CDT(二維工程圖接口)、PRO/DATA FOR PDGS(PRO/E 和福特汽車設計軟件的接口)、PRO/DEVELOP(PRO/E 軟件開發(fā))、PRO/DRAW(二維數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)輸入)、PRO/INTERFACE(工業(yè)標準數(shù)據(jù)交換格式擴充)、PRO/INTERFACE FOR STEP(STEP/ISO10303 數(shù)據(jù)和 PRO/E 交換)、PRO/LEGACY(線架/曲面維護) PRO/LIBRARYACCESS(PRO/E 模型數(shù)據(jù)庫進入)、PRO/POLT(HPGL/POSTSCRIPTA數(shù)據(jù)輸出)。 Pro/ENGINEER 軟件提供了目前所能達到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境：PTC 的系列軟件包括了在工業(yè)設計和機械設計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等，它已廣泛應用于電子，機械，模具，汽車，航天，家電等各行業(yè)。在工業(yè)產(chǎn)品的設計過程中應用最為廣泛。Pro/ENGINEER作為高端的三維設計軟件，應用布局、骨架及參照關系等進行大型復雜機械產(chǎn)品的Top-Down 設計，可以建立有效的產(chǎn)品數(shù)字化模型，尤其是在設計變更、系列化產(chǎn)品或者數(shù)據(jù)借用時，您會有深刻的體。Pro/E 軟件會通過自動生成相關的機械模具設計、裝配指令和機床代碼也能在大程度提高生產(chǎn)效率，Pro/ENGINEER 軟件能夠仿真和分析虛擬樣機及優(yōu)化設計，無需制造昂貴的實物樣機，即可以虛擬方式模擬實際的作用力和運動情況，并分析機械產(chǎn)品在這些情況下的可能出現(xiàn)的問題。在設計階段中及早洞察產(chǎn)品性能，從而改進產(chǎn)品性能，設計更好的產(chǎn)品。同時節(jié)省時間和成本。另外Pro/ENGINEER 軟件支持與多種 CAD 工具（包括相關數(shù)據(jù)交換）和業(yè)界標準數(shù)據(jù)格式兼容利用，與 PTC 的其他產(chǎn)品一起能形成團隊成員之間有效地共享數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)據(jù)環(huán)境，基于產(chǎn)品研發(fā)體系，優(yōu)化數(shù)字化產(chǎn)品價值鏈，改善企業(yè)業(yè)務流程。1.3 本課題主要研究內容本課題應用 Pro/E 軟件完成各軸、齒輪、鍵的三維實體建模、結構參數(shù)化設計，在完成各個零部件的繪制后，開始裝配軸和齒輪，裝配完成后，進行仿真。目的是通過對普通車床變速箱的設計仿真，了解一般產(chǎn)品設計的基本過程。探索 Pro/E 在三維動態(tài)方面的應用價值，以及 Pro/E 軟件在當今工業(yè)生產(chǎn)中的應用價值。長遠的觀點看，三維CAD 技術必然會替代二維繪圖。隨著計算機性能的提高，CAD 三維技術正向著開放、西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文7集成、智能和標準化的方向發(fā)展。正確把握 CAD 三維技術的發(fā)展趨勢，對我國機械行業(yè)的企業(yè)正確的規(guī)劃自身設計系統(tǒng)，有著深遠的意義。以下闡述了本論文每章節(jié)的第 1 章：緒論，闡述了本課題研究的意義及其相關文獻綜述，并對相關的研究內容和研究方法進行了闡述；第 2 章：車床變速箱的概況，主要對車床 CA6140 的結構進行分析，以及主軸參數(shù)的選定；第 3 章：變速箱的三維實體建模，闡述了變速箱主要零件的建模過程以及裝配過程；第 4 章：變速箱的仿真運動，設置運動仿真的參數(shù)將其運動效果表示出來。西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文8第二章 車床變速箱的概況2.1 變速箱組成及特點因為 CA6140 型臥式車床為典型機床，故本次設計選用 CA6140 進行介紹與分析，以掌握臥式車床的性能、傳動原理、結構及分析方法 。進而推廣和應用于其他各類的機床分析。在主軸箱中有卸荷帶輪裝置、摩擦離合器、制動器及操縱機構、主軸部件、主軸變速操縱機構等。（1）卸荷帶輪裝置 帶輪傳動中產(chǎn)生的拉力，通過軸承、法蘭盤傳給主軸箱，這種結構稱為卸荷帶輪裝置。（2）摩擦離合器 主軸箱內的雙向機械多片式摩擦離合器，它具有左、右兩組由若干內、外摩擦片交疊組成的摩擦片組。（3）制動器及操縱機構 制動裝置的功用是在車床停機過程中，克服主工件的精度和表面粗糙度，在很大程度上決定于主軸部件的剛度和回轉精度。（5）主軸變速操縱機構 該機構主要用來控制箱內一根軸上的雙聯(lián)滑移齒輪和另一根軸上的三聯(lián)滑移齒輪。2.2 變速箱的主要傳動系統(tǒng)構成CA6140 型臥式車床主運動，是由主電動機經(jīng)三角皮帶傳至主軸箱中的軸 I，軸I 上裝有一個雙向多片式摩擦離合器 M1，用以控制主軸的啟動停止和換向。軸 I 的運動經(jīng)離合器 M1 和軸 IIIII 間變速齒輪傳至軸 III，然后分兩路傳遞給主軸，如下圖 2-1 變速箱的傳動系統(tǒng)圖所示。（1）高速傳動路線 主軸 VI 上的滑移齒輪 Z50 處于左邊位置，運動經(jīng)齒輪副直接傳給主軸。（2）中低速傳動路線 主軸 VI 上的滑移齒輪 Z50 處于右邊位置，且使齒式離合器 M2 接合，運動經(jīng)軸 III-IV-V 間的背輪機構和齒輪副傳給主軸。西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文9圖 2-1 變速箱的傳動系統(tǒng)圖2.3 主軸箱的主要參數(shù)工件最大回轉直徑：400mm工件最大長度（四種規(guī)格）：1000mm主軸孔徑：48mm主軸前端孔錐度：400mm主軸轉速范圍：正轉：101400r/min;反轉：141580r/min加工螺紋范圍：1192mm/ 224 牙/英寸 模數(shù)：0.2548mm 縱向進給量范圍：0.1mm，橫向進給量：0.05mm刀架快速移動速度：4m/min主電機：功率：7.5 千瓦；轉速：1450r/min快速電機：功率：370 瓦；轉速：2600r/min冷卻泵：功率：90 瓦；流量：25L/min2.4 傳動系統(tǒng)及傳動方案的確定1.確定極限轉速已知主軸最低轉速 n 為 10mm/s,最高轉速 n 為 1400mm/s，轉速調整范圍為Rn=nmax/nmin=1402.確定公比西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文10選定主軸轉速數(shù)列的公比為1.263.求出主軸轉速級數(shù) ZZ=lgRn/lg+1= lg140/lg1.26+1=244.確定結構網(wǎng)或結構式24=23225.繪制轉速圖(a)分配總降速傳動比總降速傳動比為 UII=Nmin/Nd=10/15006.67103,nmin 為主軸最低轉速，考慮是否需要增加定比傳動副，以使轉速數(shù)列符合標準或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，并分擔總降速傳動比。然后，將總降速傳動比按【先緩后急】的遞減原則分配給串聯(lián)的各變速組中的最小傳動比。(b)確定傳動軸的軸數(shù)傳動軸數(shù)變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1=6(c)繪制轉速圖先按傳動軸數(shù)及主軸轉速級數(shù)格距 lg 畫出網(wǎng)格，用以繪制轉速圖。在轉速圖上，先分配從電動機轉速到主軸最低轉速的總降速比，在串聯(lián)的雙軸傳動間畫上u(kk+1)min.再按結構式的級比分配規(guī)律畫上各變速組的傳動比射線，從而確定了各傳動副的傳動比。西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文11圖 2-2 主軸運動轉速主軸運動的傳動路線為：395641382130mm3051230mm50432250341()5834302020268080M2()5051585050MM（左）主電動機 右 （主軸 右移西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文122.5 軸在箱體的定位CA6140 主軸箱中共有 6 根軸，軸的定位要靠箱體上安裝空的位置來保證，因此，箱體上安裝空的位置的確定很重要。本設計中各軸安裝孔的位置的確定主要考慮了齒輪之間的嚙合及相互干涉的問題，根據(jù)各對配合齒輪的中心距及變位系數(shù)，并參考有關資料，箱體上軸安裝空的位置確定如下：中心距25. 22/ )(21zza中心距-=（56+38）/22.25=105.75mm中心距-=（39+41）/22.25=90mm中心距-=（50+50）/22.5=125mm中心距-=（20+80）/22.5=125mm中心距-=（26+58）/24=168mm綜合考慮其它因素后，將箱體上各軸安裝的位置確定如下圖：圖 2-3 各軸安裝位置圖西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文13第三章 變速箱的三維實體建模3.1 齒輪參數(shù)化建立 1輸入基本參數(shù)和關系式（1）單擊，在新建對話框中輸入文件名【gear】,然后單擊；（2)在主菜單上單擊 【工具】 【參數(shù)】，系統(tǒng)彈出【參數(shù)】對話框，如圖 3-1 所示；圖 3-1【參數(shù)】對話框（3）在【參數(shù)】對話框內單擊按鈕，可以看到【參數(shù)】對話框增加了一行，依次輸入新參數(shù)的名稱、值、和說明等。需要輸入的參數(shù)如表 3-1 所示；名稱值說明名稱值說明M3模數(shù)DB_基圓直徑Z25齒數(shù)DF_齒根西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文14圓直徑ALPHA20壓力角D_分度圓直徑HAX1齒頂高系數(shù)DD0_凹槽直徑CX025頂系系數(shù)BB0_凹槽深度B10齒輪寬度DD115軸孔直徑HA_齒頂高LL1_鍵槽高HF_齒根高LL2_鍵槽寬X0變位系數(shù)LL3_小孔到原點DA_齒頂圓直徑DD2_小孔直徑表 3-1 創(chuàng)建齒輪參數(shù)注意：表 3-1 中未填的參數(shù)值，表示是由系統(tǒng)通過關系式將自動生成的尺寸，用戶無需指定。完成后的參數(shù)對話框如圖 3-2 所示：圖 3-2 【參數(shù)】對話框西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文15（4）在主菜單上依次單擊【工具】【關系】，系統(tǒng)彈出【關系】對話框，如圖 3-3 所示；（5）在【關系】對話框內輸入齒輪的分度圓直徑關系、基圓直徑關系、齒根圓直徑關系和齒頂圓直徑關系。由這些關系式，系統(tǒng)便會自動生成表 3-1 所示的未指定參數(shù)的值。輸入的關系式如下：ha=(hax+x)*mhf=(hax+cx-x)*md=m*zda=d+2*hadb=d*cos(alpha)df=d-2*hf完成后的【關系】對話框如圖 3-5 所示； 圖 3-3 【關系】對話框2創(chuàng)建齒輪基本圓（1）在工具欄內單擊按鈕，系統(tǒng)彈出【草繪】對話框；西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文16（2）選擇【FRONT】面作為草繪平面，選取【RIGHT】面作為參考平面，參考方向為向【左】，如圖 3-4 所示。單擊【草繪】進入草繪環(huán)境；圖 3-4 【草繪】對話框（3）在繪圖區(qū)以系統(tǒng)提供的原點為圓心，繪制一個任意大小的圓，并且標注圓的直徑尺寸。在工具欄內單擊按鈕，完成草圖的繪制；（4）在模型中右鍵單擊剛剛創(chuàng)建的草圖，在彈出的快捷菜單中單擊選取 【編輯】；（5）在主菜單上依次單擊 【工具】 【關系】，系統(tǒng)彈出關系對話框；（6）在【關系】對話框中輸入尺寸關系如下：D11=d其中 D11 為圓的直徑尺寸代號，注意尺寸代號視具體情況會有所有同。d 為用戶自定義的參數(shù)，即為分度圓直徑。通過該關系式創(chuàng)建的圓即為分度圓；（7）繼續(xù)在工具欄內單擊按鈕，系統(tǒng)彈出【草繪】對話框；（8）在【草繪】對話框內單擊按鈕，進入草繪環(huán)境；（9）在繪圖區(qū)以系統(tǒng)提供的原點為圓心，繪制一個任意大小的圓，并且標注圓的直徑尺寸。在工具欄內單擊按鈕，完成草圖的繪制；（10）在模型中右鍵單擊剛剛創(chuàng)建的草圖，在彈出的快捷菜單中單擊選取 【編輯】；（11）在主菜單上依次單擊 【工具】 【關系】，系統(tǒng)彈出關系對話框；西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文17（12）在【關系】對話框中輸入尺寸關系如下：D12=da其中 D12 為圓的直徑尺寸代號，da 為用戶自定義的參數(shù)，即為齒頂圓直徑。通過該關系式創(chuàng)建的圓即為齒頂圓；（13）重復 712 步驟，創(chuàng)建另外兩個齒輪的基本圓，分別為齒根圓和基圓，基中齒根圓的尺寸關系式為：D13=df基圓的尺寸代號為：D14=db完成后的基本圓曲線如圖 3-8 所示，完成后的【關系】對話框如圖 3-6 所示。圖 3-5 完成后的基本圓曲線西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文18圖 3-6 完成后的關系式3創(chuàng)建漸開線（1）依次在主菜單上單擊 【插入】 【模型基準】 【曲線】，或者在工具欄上單擊按鈕，系統(tǒng)彈出【曲線選項】菜單管理器，如圖 3-7 所示；圖 3-7 【曲線選項】菜單管理器（2）在【曲線選項】菜單管理器上依次單擊 【從方程】 【完成】，彈出【得到坐標系】菜單管理器，如圖 3-8 所示；西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文19 圖 3-8【得到坐標系】菜單管理器 圖 3-9 【設置坐標系類型】菜單管理器（3）在繪圖區(qū)單擊選取系統(tǒng)坐標系為曲線的坐標系，彈出【設置坐標類型】菜單管理器，如圖 3-9 所示；（4）在【設置坐標類型】菜單管理器中單擊 【笛卡爾】，系統(tǒng)彈出一個記事本窗口；（5）在彈出的記事本窗口中輸入曲線的方程，如下：ang=90*tr=db/2s=PI*r*t/2xc=r*cos(ang)yc=r*sin(ang)x=xc+s*sin(ang)y=yc-s*cos(ang)z=0漸開線的創(chuàng)建是齒輪創(chuàng)建過程中的一個難點，漸開線方程的推導已經(jīng)在本章第一節(jié)中做了詳細的介紹；（6）保存數(shù)據(jù)，退出記事本，單擊【曲線：從方程】對話框中的【確定】，如圖 3-11 所示；西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文20 圖 3-11【曲線：從方程】對話框 圖 3-12 完成后的漸開線（7）完成后的曲線如圖 3-12 所示；4鏡像漸開線（1）在工具欄內單擊按鈕，或者依次在主菜單上單擊 【插入】 【模型基準】 【點】 【點】，系統(tǒng)彈出【基準點】對話框，如圖 3-13 所示； 圖 3-13【基準點】對話框（2）單擊分度圓曲線作為參照，按住 Ctrl 鍵，單擊漸開線作為參照，如圖 3-14所示。在【基準點】對話框內單擊 【確定】，完成基準點【PNT0】的創(chuàng)建；西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文21圖 3-14 選取參照曲線（3）在工具欄內單擊按鈕，或者依次在主菜單上單擊 【插入】 【模型基準】 【軸】，系統(tǒng)彈出【基準軸】對話框，如圖 3-15 所示；（4）在繪圖區(qū)單擊選取【TOP】面作為參考平面，按住 Ctrl 鍵，單擊選取【RIGHT】面作為參考，在【基準軸】對話框內單擊【確定】，完成軸【A_1】的創(chuàng)建；（5）在工具欄內單擊按鈕，或者依次在主菜單上單擊 【插入】 【模型基準】 【平面】，系統(tǒng)彈出【基準平面】對話框；（6）在繪圖區(qū)單擊選取【A_1】軸作為參照，按住 Ctrl 鍵，繼續(xù)單擊基準點【PNT0】作為參照，如圖 3-15 所示；（7）繼續(xù)在工具欄內單擊按鈕，或者依次在主菜單上單擊 【插入】 【模型基準】 【平面】，系統(tǒng)彈出【基準平面】對話框，如圖 3-16 所示；西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文22 圖 3-15【基準平面】對話框 圖 3-16【基準平面】對話框（8）在繪圖區(qū)單擊選取剛剛創(chuàng)建的【DTM1】面作為參考平面，按住 Ctrl 鍵選取【A_1】軸作為參考。在偏距文本框內輸入旋轉角度為 【360/（4*z）】，系統(tǒng)提示是否要添加特征關系，單擊【是】； （9）在【基準平面】對話框內單擊【確定】，完成基準平面的創(chuàng)建；（10）將關系式添加到【關系】對話框。在繪圖區(qū)右鍵單擊剛剛創(chuàng)建的基準平面【DTM2】，在彈出的快捷菜單上單擊【編輯】。（11）在主菜單上單擊 【工具】 【關系】，系統(tǒng)彈出【關系】對話框。此時系統(tǒng)顯示【DTM1】面和【DTM2】面間的夾角尺寸代號。單擊該尺寸代號，尺寸代號將自動顯示在【關系】對話框中，輸入的關系式為：d202=360/(4*z)在【關系】對話框內單擊【確定】完成添加關系式；（12）在繪圖區(qū)單擊漸開線特征，然后在工具欄內單擊按鈕，或者依次在主菜單上單擊 【編輯】 【鏡像】。系統(tǒng)彈出【鏡像】特征定義操控面板，如圖 3-17所示；圖 3-17【鏡像】特征定義面板西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文23（13）在繪圖區(qū)單擊選取剛剛創(chuàng)建的【DTM2】平面作為鏡像平面，在【鏡像】特征定義操控面板內單擊按鈕，完成漸開線的鏡像。完成后的曲線如圖 3-18示。 圖 3-18 成后的鏡像漸開線圖 3-19【草繪】對話框5創(chuàng)建齒根圓（1）在工具欄內單擊按鈕，或者依次在主菜單內單擊 【插入】 【拉伸】，彈出【拉伸】定義操控面板，在面板內單擊 【放置】 【定義】，彈出【草繪】定義對話框；（2）選擇【FRONT】面作為草繪平面，選取【RIGHT】面作為參考平面，參考方向為向【左】，如圖 3-19 所示。單擊【草繪】進入草繪環(huán)境； （3）在工具欄內單擊按鈕，在繪圖區(qū)單擊選取齒根圓曲線。在工具欄內單擊按鈕，完成草圖的繪制；（4）在【拉伸】特征定義操控面板內單擊選取【實體】按鈕、【拉伸到指定深度】按鈕，在拉伸深度文本框內輸入深度值為 B,如圖 3-20 所示?；剀嚭笙到y(tǒng)提示是否添加特征關系，單擊 【是】；圖 3-20【拉伸】定義面板西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文24（5）拉伸深度自動調整到用戶設置的參數(shù) B 的值，在 【拉伸】特征定義操控面板內單擊按鈕，完成齒根圓的創(chuàng)建，完成后的齒根圓如圖 3-21 所示。圖 3-21 完成后的齒根圓（6）將關系式添加到【關系】對話框，在模型樹中右鍵單擊齒根圓特征，在彈出的快捷菜單中單擊 【編輯】；（7）在主菜單上單擊 【工具】 【關系】，系統(tǒng)彈出【關系】對話框。此時系統(tǒng)顯示齒根圓厚度尺寸代號。單擊該尺寸代號，尺寸代號將自動顯示在【關系】對話框中，輸入的關系式為：D20=b完成后的【關系】對話框如圖 3-22 所示，在【關系】對話框內單擊【確定】完成添加關系式；西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文25圖 3-22【關系】對話框6創(chuàng)建齒形（1）在工具欄內單擊按鈕，或者依次在主菜單內單擊 【插入】 【拉伸】，彈出【拉伸】定義操控面板，在面板內單擊 【放置】 【定義】，彈出【草繪】定義對話框；（2）選擇【FRONT】面作為草繪平面，選取【TOP】面作為參考平面，參考方向為向【右】，如圖 3-23 所示。單擊【草繪】進入草繪環(huán)境；圖 3-23【草繪】對話框西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文26（3）繪制如圖 3-24 所示的二維草圖，在工具欄內單擊按鈕，完成草圖的繪制；圖 3-24 繪制二維草圖（4）在【拉伸】特征定義操控面板內單擊選取【實體】按鈕、【拉伸到指定深度】按鈕，在拉伸深度文本框內輸入深度值為 B, 如圖 3-28 所示?；剀嚭笙到y(tǒng)提示是否添加特征關系，單擊 【是】；圖 3-25【拉伸】定義面板（5）拉伸深度自動調整到用戶設置的參數(shù) B 的值，在 【拉伸】特征定義操控面板內單擊按鈕，完成輪齒的創(chuàng)建，完成后的輪齒如圖 3-26 所示。西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文27圖 3-26 完成后的輪齒（6）將關系式添加到【關系】對話框，在模型樹中右鍵單擊輪齒特征，在彈出的快捷菜單中單擊 【編輯】；（7）在主菜單上單擊 【工具】 【關系】，系統(tǒng)彈出【關系】對話框。此時系統(tǒng)顯示輪齒厚度尺寸代號和齒根圓角尺寸代號。單擊該尺寸代號，尺寸代號將自動顯示在【關系】對話框中，輸入的關系式為： D38=b7陣列輪齒為陣列輪齒，首先要創(chuàng)建一個輪齒。（1）首先單擊選取已經(jīng)創(chuàng)建好的輪齒，然后在主菜單上依次單擊 【編輯】 【復制】，然后再次依次單擊 【編輯】 【選擇性粘貼】，系統(tǒng)彈出【選擇性粘貼】復選框，如圖 3-27 所示；圖 3-27【選擇性粘貼】復選框西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文28（2）勾選復選框的前兩項，如圖 3-31 所示，單擊【確定】，系統(tǒng)彈出【選擇性粘貼】定義操控面板；（3）在【選擇性粘貼】定義面板內選取按鈕，在文本框輸入旋轉角度為【360/z】，如圖 3-28 所示。系統(tǒng)提示是否添加關系，單擊 【是】；圖 3-28【選擇性粘貼】定義面板（4）在繪圖區(qū)單擊選取齒根圓的中心軸作為旋轉軸。在【選擇性粘貼】定義操控面板內單擊按鈕，完成輪齒的創(chuàng)建；（5）將旋轉角度關系式添加到【關系】對話框。在模型樹中右鍵單擊第二個輪齒特征，在彈出的快捷菜單中單擊 【編輯】；（6）在主菜單上單擊 【工具】 【關系】，系統(tǒng)彈出【關系】對話框。此時系統(tǒng)顯示兩個輪齒夾角的尺寸代號。單擊該尺寸代號，尺寸代號將自動顯示在【關系】對話框中，輸入的關系式為：d124=360/z完成后的【關系】對話框如圖 3-29 所示，在【關系】對話框內單擊【確定】完成添加關系式；西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文29圖 3-39【關系】對話框（7）在模型樹中單擊剛剛創(chuàng)建的第二個輪齒特征，在工具欄內單擊按鈕，或者依次在主菜單上單擊 【編輯】 【陣列】，系統(tǒng)彈出【陣列】定義操控面板，如圖 3-30 所示；圖 3-30【陣列】特征定義面板（8）在繪圖區(qū)單擊選取兩個輪齒間的夾角尺寸【14.4】度作為陣列參照，在【陣列】定義操控面板單擊按鈕，完成陣列特征的創(chuàng)建；（9）在繪圖區(qū)可以看到，陣列操作只創(chuàng)建了個輪齒，下面通過添加關系式來創(chuàng)建其它輪齒。在模型樹中右鍵單擊選取剛剛創(chuàng)建的陣列特征，在彈出的快捷菜單中單擊 【編輯】西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文30（10）在主菜單上單擊 【工具】 【關系】，系統(tǒng)彈出【關系】對話框。此時系統(tǒng)顯示兩個輪齒夾角的尺寸代號。單擊該尺寸代號，尺寸代號將自動顯示在【關系】對話框中，輸入的關系式為：d141=360/zp142=z-1d141 為兩個輪齒間的夾角，p142 為陣列的個數(shù)。完成后的【關系】對話框如圖3-31 所示，在【關系】對話框內單擊【確定】完成添加關系式；圖 3-31【關系】對話框（11）在工具欄上單擊重生按鈕，或者依次在主菜單上單擊 【編輯】 【再生】，完成所有輪齒的創(chuàng)建，完成后的齒輪如圖 3-32 所示。8創(chuàng)建凹槽特征（1）首先加入關系式，在主菜單上依次單擊【工具】【關系】，系統(tǒng)彈出【關系】對話框，輸入關系式如下：dd0=0.85*dfbb0=0.1*b西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文31ll2=dd1/2ll1=ll2/2ll3=(dd0-dd1)/4+dd1/2dd2=(dd0-dd1)/5（2）在工具欄內單擊按鈕，或者依次在主菜單內單擊 【插入】 【拉伸】，彈出【拉伸】定義操控面板，在面板內單擊 【放置】 【定義】，彈出【草繪】定義對話框；（3）選擇齒輪一端面作為草繪平面，如圖 3-33 所示。選取【RIGHT】面作為參考平面，參考方向為向【頂】。單擊【草繪】進入草繪環(huán)境； 圖 3-33【草繪】對話框 圖 3-32 完成后的輪齒（4）繪制如圖 3-34 所示的二維草圖，草圖為一個直徑任意的圓。在工具欄內單擊 【工具】 【關系】，系統(tǒng)彈出【關系】對話框，將圓直徑的尺寸代號添加到關系式，關系式如下：sd0=dd0西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文32圖 3-34 繪制二維草圖（5）在【關系】對話框內單擊【確定】，完成對圓直徑的參數(shù)化驅動。在工具欄內單擊按鈕，完成草圖的繪制；（6）在【拉伸】定義操控面板內單擊選取【實體】按鈕、【拉伸到指定深度】按鈕，在拉伸深度文本框內輸入拉伸深度值為 bb0，如圖 3-35 所示。回車后系統(tǒng)提示是否添加關系式，單擊 【是】。單擊按鈕完成凹槽特征的創(chuàng)建；圖 3-35【拉伸】定義面板（7）鏡像凹槽特征。在工具欄內單擊按鈕，或者依次在主菜上單擊 【插入】 【模型基準】 【平面】，系統(tǒng)彈出【基準平面】對話框；西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文33（8）在繪圖區(qū)單擊選取【FRONT】面作為參考平面，在偏移距離文本框內輸入偏距為 b/2,回車后系統(tǒng)提示是否添加關系式，單擊 【是】。單擊【確定】，完成基準平面【DTM2】的創(chuàng)建；圖 3-36【基準平面】對話框（9）單擊選取剛剛創(chuàng)建的凹槽特征，在在工具欄內單擊按鈕，或者依次在主菜單上單擊 【編輯】 【鏡像】，系統(tǒng)彈出【鏡像】特征定義操控面板，如圖 3-37所示；圖 3-37【鏡像】特征定義面板（10）單擊選取齒輪的中間面【DTM2】面作為鏡像平面，在【鏡像】特征定義操控面板內單擊按鈕，完成鏡像特征的創(chuàng)建。9創(chuàng)建軸孔特征 （1）在工具欄內單擊按鈕，或者依次在主菜單內單擊 【插入】 【拉伸】，彈出【拉伸】定義操控面板，在面板內單擊 【放置】 【定義】，彈出【草繪】定西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文34義對話框；（2）在【草繪】對話框內單擊按鈕，進入草繪環(huán)境； （3）繪制如圖 3-38 所示的二維草圖，在主菜單上依次單擊 【工具】 【關系】，系統(tǒng)彈出【關系】對話框，輸入圓的尺寸代號的關系式：sd0=dd1在【關系】對話框內單擊【確定】，在工具欄內單擊按鈕，完成草圖的繪制；圖 3-38 繪制二維草圖（4）在【拉伸】定義操控面板內單擊選取【實體】按鈕、【通孔】按鈕以及【去除材料】按鈕，如圖 3-39 所示。單擊按鈕，完成軸孔的創(chuàng)建；西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文35圖 3-39【拉伸】定義面板3.2 齒輪的建模過程（1）在 3.1 中我們所設的參數(shù)可以根據(jù)下列圖表給的數(shù)據(jù)來建立齒輪模型，如下圖 3-40 和 3-41；圖 3-40 變速箱的傳動系統(tǒng)構圖西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文36圖 3-41 齒輪參數(shù)一覽表(2) 我們選擇圖 4-40 中的齒輪 5 作為參考，分別在圖 3-41 中找到各參數(shù)（為z=38，m=2.25，b=12）；西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文37圖 3-42 參數(shù)化修改 （3）點開【工具】、【參數(shù)】，在里面分別修改 z、m、b 的變量值，如圖 3-42； （4）點擊【確定】，在【再生】如右圖，于是會生成當前你需要齒輪模型如圖 3-43；西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文38圖 3-43 齒輪模型（5）重復上述步驟，變速箱內的齒輪均可完成；（6）在這里列舉一些齒輪，如圖 3-44 齒輪模型所示。 圖 3-44 齒輪模型3.3 軸的建模過程1.利用旋轉工具制作臺階軸實體(1)單擊圖形窗口右側特征工具欄上的【旋轉】按鈕，打開旋轉工具操控板上的【草繪】按鈕；（2）在【草繪】對話框內，選擇【TOP】面作為草繪平面，其余接受默認設置，進入草繪模式，如下圖 3-44 草繪設置所示；西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文393-44 草繪設置（3）繪制剖面，如圖 3-45 旋轉剖面所示，單擊草繪器上的【完成】選項，退出草繪界面；3-45 旋轉剖面（4）接受旋轉工具操控板上的默認選項；（5）單擊【確認】按鈕，生成旋轉特征，如圖 3-46 軸的旋轉特征所示。圖 3-46 軸的旋轉特征西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文402.建立基準平面（1）單擊圖形窗口右側基準工具欄內的【基準平面】按鈕；（2）在基準平面對話框內，選擇 FRONT 面作為參考，將平移量修改為 40，單