基于SolidWorks的鼓盤切削機(jī)減速器的設(shè)計(jì)分析

張彤陽

（遼寧省核工業(yè)地質(zhì)局機(jī)械研究所，沈陽 110122）

1 引言

SolidWorks 軟件是當(dāng)今機(jī)械行業(yè)比較流行的三維設(shè)計(jì)軟件，其特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，容易上手，在草圖完全定義的情況下可以通過各種特征來生成零件。其強(qiáng)大直觀的裝配功能便于設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)初期就可以考慮到零件設(shè)計(jì)的合理性，大大提高了設(shè)計(jì)效率，避免了損失。

齒輪減速器在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛，按用途分類可以分為專用減速器和通用減速器。本文以鼓盤切削機(jī)專用減速器為例，運(yùn)用SolidWorks 強(qiáng)大的建模裝配功能，對(duì)減速器進(jìn)行虛擬建模，運(yùn)用干涉檢查和質(zhì)量檢查功能對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，SolidWorks的爆炸視圖還可以簡(jiǎn)單直觀地了解其裝配工藝的合理性。

2 運(yùn)用SolidWorks 創(chuàng)建減速器裝配體模型

創(chuàng)建減速器裝配體模型，通過SolidWorks 自帶的干涉檢查功能，可以檢查零部件之間的任何干涉，這樣可以在產(chǎn)品投產(chǎn)之前，對(duì)產(chǎn)品外形尺寸和內(nèi)部型腔尺寸進(jìn)行修改調(diào)整，也可以對(duì)齒輪、標(biāo)準(zhǔn)件等的參數(shù)進(jìn)行更改，這樣可減少損失，尤其可以縮短新產(chǎn)品的試制周期。

2.1 箱體建模

單擊草圖命令，選取上視平面作為基準(zhǔn)面，給出具體尺寸完全定義草圖，再通過“拉伸”、“切除”、“旋轉(zhuǎn)”、“倒角”等命令對(duì)箱體進(jìn)行建模（如圖1）。這里特別提示的是需對(duì)零件進(jìn)行材質(zhì)編輯，以便對(duì)零件組成的裝配體進(jìn)行質(zhì)量屬性評(píng)估。

2.2 齒輪零件建模

圖1

齒輪是整個(gè)減速器中最重要的零件，如果不經(jīng)過嚴(yán)密的計(jì)算與設(shè)計(jì)，參數(shù)選擇不正確時(shí)很容易出現(xiàn)干涉、中心距不準(zhǔn)甚至失效等問題。SolidWorks 自帶的Toolbox 插件可以很方便地創(chuàng)建齒輪模型，通過輸入電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)速，確定設(shè)計(jì)齒輪的基本參數(shù)。單擊設(shè)計(jì)庫-Toolbox-GB-動(dòng)力傳動(dòng)，在左面窗口里輸入模數(shù)、齒數(shù)、壓力角等參數(shù)即可生成齒輪，如圖2。

圖2

2.3 其他零部件的創(chuàng)建

其他零部件與箱體的創(chuàng)建方法類似，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件也可以通過Toolbox，如輸入?yún)?shù)如螺栓的公稱直徑、長(zhǎng)度等直接產(chǎn)生。

3 裝配、爆炸及動(dòng)畫演示

3.1 裝配

當(dāng)減速器所有零件建模完成之后，就可以對(duì)其進(jìn)行虛擬裝配。依次單擊“文件”-“新建”-“裝配體”，然后逐一插入零部件，一般的裝配步驟是由大到小，由里到外，有主到次。先把主要箱體固定，然后通過配合工具，如“同心”、“重合”、“平行”、“距離”、“角度”等約束完成齒輪等零件的裝配，最后通過裝配體特征“陣列零部件”等插入標(biāo)準(zhǔn)件，完成裝配（如圖3）。

圖3

3.2 爆炸視圖的建立

爆炸視圖可以使設(shè)計(jì)者直觀地看到各個(gè)零部件之間的裝配順序，這樣可以及時(shí)改進(jìn)裝配工藝，提高生產(chǎn)效率。

在SolidWorks 2011 裝配體窗口的工具欄上，有“爆炸視圖”選項(xiàng)，單擊，選擇第一個(gè)分離開的零件-變速箱蓋。單擊一下，零件會(huì)馬上變顏色，并且在它附近出現(xiàn)一個(gè)“三向坐標(biāo)軸”。這個(gè)坐標(biāo)軸的三個(gè)方向X、Y、Z，就是它被爆炸開后的三個(gè)走向，即它可以沿著X、Y、Z 軸中的任意一個(gè)方向移動(dòng)。這個(gè)例子中，沿X 軸方向炸開會(huì)比較好看，這里讓它沿X 軸炸開，然后開始拖動(dòng)鼠標(biāo)，它就自動(dòng)沿著X 軸離開了，直到拖動(dòng)到你滿意的一個(gè)距離，運(yùn)用相同方法炸開所有零件，最終效果如圖4。

圖4

4 對(duì)減速器進(jìn)行虛擬評(píng)估

裝配體完成后要對(duì)其進(jìn)行評(píng)估，以防止零件投產(chǎn)后，在裝配時(shí)發(fā)生干涉現(xiàn)象，盡量在設(shè)計(jì)初期把問題解決掉，以避免損失。

4.1 干涉檢查

在裝配體狀態(tài)下單擊“評(píng)估”-“干涉檢查”-“計(jì)算”，可以看到所有存在干涉產(chǎn)生的零部件，如圖5。或者立即修改干涉零部件的尺寸，這樣可以在制造前及時(shí)把零部件修改。

圖5

4.2 質(zhì)量屬性

在裝配體狀態(tài)下單擊“評(píng)估”-“質(zhì)量屬性”，在彈出的“質(zhì)量特性”窗口中給出了質(zhì)量、面積、表面積、重心，慣性主軸和慣性主力矩等參數(shù)，如圖6。

圖6

5 結(jié)語

本文以鼓盤切削機(jī)專用減速器為例，闡述了用SolidWorks 進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)分析的基本思路和主要流程。此方法可以運(yùn)用到任何機(jī)器產(chǎn)品中，大大縮短了產(chǎn)品的研發(fā)試制周期，提高了設(shè)計(jì)效率。

［1］張曉娟，牟桂玲.SolidWorks2011 實(shí)例教程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［2］機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第6 卷）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

［3］張展.機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.