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1、
三維CAD
課程設計說明書
題 目： 二級圓柱齒輪減速器造型設計 院（部）： 機械工程學院
專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班級 機設0801
學生姓名： 肖忠富
指導教師： 何麗紅 譚加才
完成日期： 2011年1月8日
2、
湖南工程學院
課程設計任務書
設計題目： 二級減速器造型設計
院（部） 機械工程 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 機設0801
指導老師 何麗紅 譚加才 教研室主任 何麗紅
一、目的：
學習機械產(chǎn)品CAD設計基本方法，鞏固課程知識，提高動手實踐能力，進一步提高運用計算機進行三維造型及裝配
3、設計、工程圖繪制方面的能力，了解軟件間的數(shù)據(jù)傳遞交換等運用，掌握CAD軟件應用。
二、基本任務：
結(jié)合各人已完成機械原理、機械設計等課程設計成果，綜合應用UG等CAD軟件完成齒輪減速器三維實體造型及工程圖設計。
三、設計內(nèi)容及要求
1）減速器零部件三維造型設計。
建模必須依據(jù)本人所設計的減速器圖紙表達出零件的主要外形特征與內(nèi)特征，對于細部結(jié)構(gòu)，也應盡量完整的表達。
2）應用工程圖模塊轉(zhuǎn)化生成符合國家標準二維工程圖。
裝配圖上應標注外形尺寸、安裝尺寸、裝配尺寸以及技術(shù)特性數(shù)據(jù)和技術(shù)要求，并應有完整的標題欄和明細表。
零件工程圖上應包括制造和檢驗零件所需的內(nèi)容，標注規(guī)范（如形位公差
4、、粗糙度、技術(shù)要求，對齒輪還要有嚙合參數(shù)表等）。
3）減速器虛擬裝配。
將各零件按裝配關(guān)系進行正確定位，并生成爆炸圖。
4）撰寫課程設計說明書。
說明書應涵蓋整個設計內(nèi)容，包括總體方案的確定，典型零件造型的方法，工程圖生成過程，虛擬裝配介紹，心得體會（或建議）等，說明書的字數(shù)不少于3千字。
四、進度安排：
第一天：布置設計任務，查閱資料，擬定方案，零部件造型設計；
第二天：零部件造型設計；
第三天：工程圖生成；
第四天：虛擬裝配、撰寫說明書；
第五天：檢查、答辯
目 錄
第1章 前言 .................................
5、........（3）
第2章 減速器零部件三維造型設計 .....................（6）
第3章 生成工程圖 .................................... (16)
第4章 虛擬裝配 ..................................... (17)
第5章 小結(jié) .......................................... (23)
第6章 參考文獻....................................... (24)
6、
前言
UG NX的技術(shù)的概括：
UG NX6.0是由Siemens PLM software發(fā)布的CAD/CAM/CAE一體化解決方案軟件，涵蓋了產(chǎn)品設計、工程和制造中的全套開發(fā)流程。UG NX6.0采用同步建模技術(shù)，在PLM行業(yè)內(nèi)首個支持基于特征的無參數(shù)建模技術(shù)，可以大幅度提高設計技術(shù)。UG NX6.0 包含了非常強大、非常廣泛的產(chǎn)品設計應用模塊，具有高性能的設計和制圖功能，為設計制造提供了高性能和靈活性以滿足設計任何復雜產(chǎn)品的設計需求。
UG作為一個龐大的設計系統(tǒng)，軟件模塊眾多、結(jié)構(gòu)復雜、功能強大，我們學習起來需要花費大量的時間和精力。但通過書
7、本知識點與實力操作結(jié)合的方式，我們有了一個快捷有效的學習途徑。
UG NX 6.0簡介
UG NX 6.0 兼容了參數(shù)建模和非參數(shù)建模，是一個建立在同步建模技術(shù)之上，以Teamcenter軟件的工程流程管理功能為動力，把設計到制造流程的各個方面（CAD/CAM/CAE）集成到一起的數(shù)字產(chǎn)品開發(fā)完整解決方案，這使得UG NX 6.0具有：
1） 更多的靈活性 UG NX6.0提供了“無約束的設計”，幫助有效處理所有歷史數(shù)據(jù)，并使歷史數(shù)據(jù)的重復使用率最大化，而避免不必要的重新設計。比較結(jié)果顯示，與競爭系統(tǒng)相比，UG NX6.0的效率提高了50%。另外，UG NX6.0還突破了參數(shù)
8、化模型的各種約束，從而縮短了設計時間，減少了可引起的巨大損失的錯誤。
2） 更高的生產(chǎn)力 UG NX6.0提供了一個新的用戶界面以及NX“由你做主”自定義功能，從而提高了工作流程效率。由客戶提供的比較結(jié)果表明，生產(chǎn)力提高了20%。另外，一份第三方的基準報告顯示，在工作流程效率測試中，UG NX6.0的性能超過了所有的主要競爭者。
3） 更強勁的效能 UG NX6.0把CAD、CAM和CAE無縫集成到一個統(tǒng)一、開放的的環(huán)境中，提高了產(chǎn)品和流程信息的效率?？蛻舯容^結(jié)果顯示，與領先的競爭軟件相比，UG NX6.0的分析工作流程速度要快50%，制造加工時間縮短了20%。
UG NX 6.0主要應
9、用模塊
UG 由許多功能模塊組成，每一個模塊都有自己獨立的功能，可以根據(jù)需要調(diào)用其中的一個或幾個模塊進行設計。還可以調(diào)用系統(tǒng)的附加模塊或者使用軟件進行第二次開發(fā)工作。下面簡要介紹UG 集成環(huán)境中的四個主要CAD模塊。
1） 基礎環(huán)境 基礎環(huán)境（Geteway）是UG啟動后自動運行的第一個模塊，是其他應用模塊運行的公共平臺。在該模塊下可以打開已經(jīng)存在的部件文件，創(chuàng)建新的部件文件，改變現(xiàn)實部件，分析部件，可以啟動在線幫助、輸出圖紙、執(zhí)行外部程序等。
2） 建模模塊 建模模塊用于創(chuàng)建三維模型，是UG 中的核心模塊。UG軟件所擅長的曲線功能和曲面功能在該模塊中得到了充分體現(xiàn)，可以自由地表達設
10、計思想和進行創(chuàng)造性的改進設計，從而獲得良好的造型效果和造型速度。
3） 裝配模塊 使用UG的裝配模塊可以很輕松地完成所有零件的裝配工作。在組裝過程中，可以采用自頂而下和自下而上的裝配方法，可以快速跨越裝配層來直接訪問任何組件或子裝配圖的設計模型。生成的裝配模型中的零件數(shù)據(jù)是對零件本身的鏈接映像，保證裝配模型和零件設計完全雙向相關(guān)，即零件設計修改后裝配模型中的零件會自動更新，同時也可在裝配環(huán)境下直接修改零件設計。
4） 制圖模塊 使用UG三維模型生成工程圖簡單方便，只需對自動生成的師徒進行簡單的修改或標注就可以完成工程圖的繪制。同時，如果實體模型或工程圖二者之一做任何修改，其修改結(jié)果就會立
11、即反映到另一個中，使得工程圖的創(chuàng)建更加輕松快捷。
本次設計的任務及步驟：
我們這次課程設計是對二級圓柱齒輪減速器進行三維實體建模，在建模過程中熟悉和掌握軟件的功能，并且希望能夠借助相關(guān)資料和軟件能夠?qū)崿F(xiàn)在軟件操作上的突破，我們的具體操作步驟如下：
1．利用三維建模技術(shù)對減速器的軸、鍵、箱體、箱蓋，螺栓進行三維實體建模，在建模過程中既可以利用草圖拉伸得到三維圖形，也可以直接用三維模型直接建模，在用三維模型直接建模過程中我們應該注意模型的空間形狀和空間位置，不然容易出現(xiàn)模型擺放位置的錯誤。
2．在三維建模之后，選擇幾個特殊的模型進行工程圖的制備。制備工程圖紙時應該注意圖形的擺放位置，及前
12、后左右的視圖視角。
3．最后則是將所有的零件圖進行拼裝，組成我們所需要的產(chǎn)品實體模型，在進行拼裝時特別注意零件和零件的空間位置關(guān)系，在組裝的過程中注意約束的關(guān)系以便能夠?qū)⑺辛慵_定位，組合成我們所需的實體模型。
4將三維實體模型進行爆炸，得到我們所有零件在一張圖紙上的圖形。
減速器零部件三維造型設計
一、 軸的設計：
1．使用圓柱命令畫1軸指定矢量為X軸：
2. 以相同的方法畫圓柱，指定矢量為X軸，指定點為前面所畫的圓柱的圓心：
3．最終得到如下的草圖形狀：
4．鍵槽的制作：
以XY平面為基準面偏移如下尺寸，制定基準平面，以基準平面為草圖面畫出鍵
13、槽輪廓曲線，再進行拉伸即可
經(jīng)過倒角等修整，1軸實際圖如下所示：
以相同的方法可得到2軸和3軸的零件圖
2軸的實際圖如下：
3軸的實際圖如下：
二、 軸承的設計
1．打開中國國標件庫，點擊其他中軸承項目，對所需要進行選擇即可
1軸軸承的實際圖如下：
2軸軸承的實際圖如下：
3軸軸承的實際圖如下：
三、箱蓋的設計：
1．以基準平面畫草圖，然后進行對稱拉伸得如下草圖，對稱值為83mm
2．選擇凸臺進行下圖操作：
3.畫草圖在進行以下操作：
4．畫下面的臺階部分，實體圖如圖所示：
5選擇凸臺畫以下部分：
6
14、．選擇簡單孔進行操作得到以下圖形
7在草圖模式，選擇偏置曲線在進行拉伸得到如下圖形
8．創(chuàng)建窺視孔蓋并畫出螺紋孔，得到如下圖形：
9．繪制側(cè)面的螺紋孔，圖形如下
10．打通其他螺栓的孔，創(chuàng)建螺栓凸臺，修飾邊角，最后圖形如下
四、箱座的設計：
箱座的設計和箱蓋的設計步驟大致相同，這里不再贅述了，箱座的實際圖形如下：
五、齒輪的設計：
1.齒輪設計均用齒輪外掛，如下圖所示
2.大斜齒輪圖形如下：
3小錐齒輪圖形如下：
4．大錐齒輪圖形如下：
生成工程圖
UG采用當前先進的復合建模技術(shù)，保證了工程圖和裝配圖的相關(guān)性，使工程
15、圖隨模型的改變而同步、自動地進行更新，從而通過直觀的操作界面，方便，快捷地建立和管理符合標準的零件圖和裝配圖，為工程和技術(shù)圖紙的生成和管理提供了一個完全自動化的工具。是將3D設計進行2D輸出地基礎。
1．箱蓋的工程圖如下：
2．箱座的工程圖如下：
虛擬裝配
虛擬裝配是虛擬制造的重要組成部分，利用虛擬裝配，可以驗證裝配設計和操作的正確與否，以便及早的發(fā)現(xiàn)裝配中的問題，對模型進行修改，并通過可視化顯示裝配過程。虛擬裝配系統(tǒng)允許設計人員考慮可行的裝配序列，自動生成裝配規(guī)劃。
并且單個零件的設計往往不是設計的最終目的和最終結(jié)果，大多數(shù)實際產(chǎn)品并不是一個單一的零件，而是由許多零件裝配
16、起來的。UG的裝配過程是在裝配中建立部件之間的鏈接關(guān)系，通過關(guān)聯(lián)條件在部件間建立約束條件來確定部件之間的位置。零件在裝配中是被引用，而不是復制到裝配體中，
各級裝配文件僅保存該級的裝配信息，不保存其子裝配及裝配零件的模型信息。整個裝配部件保持關(guān)聯(lián)性，如果某部件修改，則引用的其他裝配部件自動更新，反應最新的部件變化。
1．以1軸的裝配為例，首先安裝鍵槽中的鍵圖形如下：
2．再次安裝軸承：
3．再安裝擋環(huán)和齒輪：
4．將所有零件安裝到筒里面，如圖：
5．安裝軸頭的擋圈和螺栓：
6．2軸的安裝和1軸的安裝是一樣的，不再贅述。圖形如下
17、：
7.3軸的安裝和前面兩軸的安裝是一樣的，不再贅述。圖形如下：
8．總體裝配（裝軸時首先裝一邊的軸承端蓋，這樣更好與軸在箱座上的定位，安裝更為方便）。
a 首先調(diào)出箱座圖，然后以約束的條件將1軸裝配上去，如圖：
b 以相同的方法將2軸上的零件裝配到箱座上，如圖：
c以相同的方法將3軸上的零件裝配到箱座上，如圖：
d 裝配完三根軸后，裝擋圈和軸承端蓋，如下：
e 以上完成后，合上箱蓋，如圖所示：
f 最后蓋上窺視孔蓋，安上螺栓和螺母游標等。如圖：
g 最后生成爆炸圖，如圖所示：
心得體會
經(jīng)過了一周的
18、UG課程設計，繪制二級圓柱齒輪減速器的三維圖，使我對UG的操作更熟悉了。從二維的到三維的轉(zhuǎn)變的對圖形的理解更深，以及各零件的空間位置、尺寸、裝配關(guān)系完全的理解了，這次課程設計真是受益匪淺！這次UG課程設計加深了我對UG6.0軟件的認識，通過這次課程設計，使我熟悉了很多以前不懂得不熟悉的操作及其功能，通過查閱書籍以及不時的上網(wǎng)查閱資料和詢問熟練掌握這個軟件的同學，使自己對UG6.0印象更深刻了，既加深了以前所學的知識也學到了很多書本上沒有學到過的知識。 從這次畫圖過程中提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。
我也知道三維造型設計是我們機械設計制造及自動化專業(yè)的學生所必須掌握的，掌握了三維造
19、型，不僅能夠提高自己的專業(yè)素質(zhì)，使自己有更強的競爭力，而且還能夠?qū)嵨锏睦斫飧鼮樯羁蹋岣吡俗约旱目臻g想象力。從UG的建模開始，我們可以畫草圖，然后再拉伸，也可以直接通過實體建模完成，特別是打孔，尤其是階梯孔，如果以草圖的形式完成則要畫兩次草圖，如果是用孔的命令完成則可以一步直接完成，但是難在不知道位置的定位上，所以各有好處。從這里我知道UG6.0軟件的功能強大，使我明白了要想熟練地掌握這門軟件，必須不斷地練習，查閱資料，熟練掌握經(jīng)常運用的一些功能鍵。這門軟件更為神奇之處在于，它能夠?qū)⑷S圖形轉(zhuǎn)化為二位圖形，這種功能將實體建模和實際圖樣生產(chǎn)相結(jié)合，為實際生產(chǎn)帶來了很多方便。我們知道實際生產(chǎn)都是
20、二維的工程圖紙。
這次軟件的運用的我遇到了很多的問題，特別是在組裝圖形時，尤其是在組裝齒輪和軸時，齒輪的鍵槽就是不掉到軸上安裝的鍵上，不知道該怎樣定位，在這個上面浪費了很多時間，后來在自己和同學的努力下，功夫不負有心人，將之組裝完成。也知道這是自己對軟件的運用不夠熟悉，所以在今后的時間里，我要花更多的時間來熟悉和掌握這個軟件。 這次的三維實物造型，還使我學到了很多的專業(yè)知識，比如畫圖時要查閱資料確定鍵槽的深度很寬度軸承的型號及主要尺寸等。也經(jīng)歷了不少艱辛，培養(yǎng)了我獨立思考的能力，也體會到了團隊的力量，與同學們一起解決難題，也鍛煉了我的毅力，不怕困難不怕失敗，擁有恒心去解決任何的困難，這正是以
21、后我們工作中所需要的，這次實際的鍛煉對以后的學習和生活有著重要的影響。通過這次課程設計我也找到了自己在很多方面的額不足，以后認真學習各項技能，提高自己的專業(yè)素質(zhì)，在實踐中學習，為以后走向社會打下堅實的基礎。我也希望以后能有更多的這樣鍛煉的機會，能夠提高自我，從鍛煉中學習更多的知識！
參考文獻
1、 李麗華、趙娟、唐宏偉．UG NX 6.0入門與提高。北京：電子工業(yè)出版社；2010
2、 王昆、何小柏、汪信遠．機械設計基礎課程設計.北京：高等教育出版社；1996
3、 徐錦康．機械設計.北京：高等教育出版社；2004
4、 朱理．機械原理. 北京：高等教育出版社；2004
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二級圓柱齒輪減速器3D設計
