基于UG輔助建模的二級直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計

魏義濱 丁波

沈陽工學(xué)院機械與運載學(xué)院

基于UG輔助建模的二級直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計

魏義濱 丁波

沈陽工學(xué)院機械與運載學(xué)院

本文利用集交互式計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造和計算機輔助工程（CAD/CAM/CAE）于一身的UG軟件，對齒輪減速器進行分析。利用UG軟件對其進行三維參數(shù)化建模和裝配，并對其工作情況進行模擬，驗證其工作性能以及可靠性。

二級直齒圓柱齒輪減速器 三維建模 UG 運動仿真

減速器是指原動機與工作機之間的獨立封閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)矩。在現(xiàn)代工業(yè)中運用極為廣泛。二級直齒圓柱齒輪減速器具有體積小、質(zhì)量輕、承載能力大、傳動平穩(wěn)等特點，可以廣泛運用在現(xiàn)代工業(yè)中需要減速的各種設(shè)備上。二級直齒圓柱齒輪減速器一般可以分為展開式、分流式和同軸式三種見下圖1所示。

圖1 齒輪減速器系統(tǒng)傳動圖

展開式由于齒輪相對于軸承為不均勻分布所以對軸的剛度有很大要求，分流式齒輪對于軸屬于對稱式布置，常用于較大的功率、變載荷場合。同軸式減速器長度方向尺寸較小，但軸向尺寸較大，中間軸較長所以剛性較差兩級大齒輪直徑接近，有利于潤滑。本文以展開式齒輪減速器為例進行設(shè)計。

齒輪傳動是目前機械行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動形式。計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造計算機輔助工程即CAD/CAM/ CAE技術(shù)在我國也已進入廣泛普及階段。

2 傳動裝置的總體設(shè)計

減速器的工作條件如表1所示。

表1.直齒圓柱齒輪減速器輸出數(shù)據(jù)

工作條件見下表2所示。

表2.工作條件

（三線表中間線是細線 上下兩根是粗線）

傳動裝置的總體設(shè)計如圖2所示。

電動機1通過聯(lián)軸器4將I軸的動力傳遞到帶傳動2，帶傳動把動力通過Ⅱ軸傳遞給了減速器，通過兩對齒輪的嚙合傳動，動力從Ⅱ軸傳遞到了Ⅲ軸，又從Ⅲ軸傳遞到了Ⅳ軸，最后動力通過聯(lián)軸器4傳遞給了輸送帶5。（標(biāo)號方式錯誤，引起誤解）

1.電動機 2.帶傳送傳送帶 3.齒輪 4.聯(lián)軸器 5.輸送帶6.軸承（還有6個減速器自帶軸承）

3 UG三維參數(shù)化建模

在零件的建模過程之中，絕大多數(shù)的零件都是通過創(chuàng)建草圖、拉伸、打孔、添加螺紋、回轉(zhuǎn)加筋板等命令，按照先前計算的參數(shù)進行設(shè)計。而在減速器設(shè)計中最為重要的零件——齒輪卻無法通過以上的命令設(shè)計出。因為漸開線齒輪是一個復(fù)雜的零件，UG 9.0中有一個專門的功能設(shè)計。下面簡單的把齒輪設(shè)計的步驟加以說明。

3.1 打開創(chuàng)建齒輪命令

在UG 9.0的【菜單】選項卡中選擇【GC工具箱】，選擇齒輪【建?！浚x擇【圓柱齒輪】如圖3所示。

圖2 齒輪減速器系統(tǒng)傳動圖

圖3

3.2 創(chuàng)建圓柱齒輪

在漸開線圓柱齒輪建模中選擇【創(chuàng)建齒輪】，選擇默認的【直齒齒輪】、【外嚙合齒輪】、【滾齒法】。因為設(shè)計的是二級減速器是一般機器，所以選擇標(biāo)準(zhǔn)齒輪即可。

根據(jù)計算的數(shù)據(jù)填寫漸開線圓柱齒輪參數(shù)如圖4所示。

3.3 放置齒輪

在矢量中選擇默認的【自動判斷的矢量】，選擇齒輪的軸線。如圖5選擇Y軸為齒輪的軸線。

圖4

圖5

選擇點——齒輪的中點。如圖6將原點為齒輪中點。

這樣齒輪的基本設(shè)計就完成了，如圖7所示。

圖6

圖7

3.4 創(chuàng)建齒輪的輔助特征

其中創(chuàng)建齒輪的輔助特征包括腹板及齒輪軸孔等。可以通過“繪制草圖”、“拉伸”、“布爾求差”運算、“倒角”命令、“陣列”命令等即可完成。

4 減速器的裝配

裝配的過程就是在裝配中建立各部件之間的鏈接關(guān)系。在裝配中可以采用自頂向下或者自底向上的裝配方法或者混合使用上述的兩種方法（參考文獻不用反復(fù)多次強調(diào)，第一次引用時指出就行）。通過裝配可以形成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)以及繪制其裝配圖并通過運動仿真檢查零件間是否發(fā)生了相互干涉，從而及早發(fā)現(xiàn)問題并糾正。

在UG中采用單一數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，因此在零件設(shè)計完成后可利用UG的裝配模塊對零件進行組裝，然后對該組件進行修改、分析或者重新定向。

減速器中的零件有箱體、軸承、齒輪、齒輪軸等主要的零件以及螺栓、螺母等標(biāo)準(zhǔn)件。為了裝配的方便，建議進行先主后次的順序，即先裝配箱體、齒輪、齒輪軸等主要零件，之后再去裝配螺栓、螺母等標(biāo)準(zhǔn)件。這樣便于整個裝配的定位。

二級直齒圓柱齒輪減速器的裝配過程較為簡單，其重點在于齒輪的準(zhǔn)確裝配，即向嚙合的兩個齒輪的兩個齒面在節(jié)圓位置處嚙合。解決方法是先設(shè)定兩齒輪的中心距，兩齒輪齒面接觸對齊，最后設(shè)定任意兩齒之間的接觸對齊即可。

5 結(jié)論

本文簡單的講解了基于UG軟件的二級直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計的總體思路，緊接著以齒輪的三維建模為例對UG的參數(shù)化建模進行了簡單介紹，并對UG裝配過程進行了簡明的敘述。

[1]劉會應(yīng)，張明勤，徐寧.機械原理（第3版）[M].北京.機械工業(yè)出版社，2015,5

[2]李建功.機械設(shè)計[M]北京.機械工業(yè)出版社，2015,2

[3]于文強，杜澤生，UG NX 9.0機械設(shè)計教程[M].北京.電子工業(yè)出版社，2015,1

[4]陳立德.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書（第三版）[M].北京.高等教育出版社2013.12

魏義濱（1994-）,男，漢族，沈陽工學(xué)院機械與運載學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)。丁波（1996-），男，漢族，沈陽工學(xué)院機械與運載學(xué)院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)。

曲姣（1987,6），女，漢族，沈陽工學(xué)院機械與運載學(xué)院機械基礎(chǔ)教研室，研究方向：機械設(shè)計及理論。