毕业设计（论文）-基于imageware少齿数齿轮逆向工程与制造.doc

ee基于IMAGEWARE少齿数齿轮逆向工程与制造ee（ee）指导教师:ee摘要 少数齿轮的CAD模型常常需要由一个实体来构建。这个过程称为逆向工程，它是通过对齿轮使用三坐标扫描仪进行空间数字化来实现CAD造型。空间数字化产生齿轮的点云数据，这就是在surfacer中构建曲线的基本特征。在surfacer中对点云进行去除杂点，摆正，切片分层，最后拟合出曲线。然后将拟合出的曲线导入Pro/E/软件，使用Pro/E/软件中的曲线曲面建构命令做出三维实体，设计出其注塑模具。利用MASTERCAM软件对模具进行数控仿真加工，生成加工程序代码。 该过程包括了逆向工程、点云处理、曲线拟合、曲面构建、实体生成和模具设计与制造以及IMAGEWARE公司surfacer软件、PTC公司pro/E软件和CNC software NC公司的MASTERCAM软件的操作使用。本文介绍了少数齿轮的设计开发流程，利用先进设计与制造技术来快速实现少数齿轮生产。关键词：少数齿轮；逆向工程；点云；曲线拟合；曲面构建；实体建模；模具设计；仿真加工；CAD/CAM Reverse engineering and manufacturing based on IMAGEWARE number less gearee（ee）Tutor: ee Abstract:A few gear of the CAD model often need to construct by a entity.This process is called reverse engineering and is performed through dimensional digitising and CAD modeling.The dimensional digitising results in a cloud of points,which is the basic features of construction curve in surfacer.In surfacer removing speckles ,adjust and slice layer on point cloud , then fit the curve .And guide the fitting curve into Pro/e software by using Pro/E/software order that constructing the curve as the surfaces to make 3 d entity and design the injection mold . Use MASTERCAM software to conduct NC machining simulation for mold, and generate processing program code. The process involves the reverse engineering, the point cloud processing, curve fitting，surface construction, the entity generation and mold design and manufacture ,and IMAGEWARE company surfacer software, PTC company pro/E software and CNC software NC company MASTERCAM software operation.This paper introduces the design and development of minority gear process, using the advanced design and manufacturing technology to realize fast a minority gear production. Key words: Minority gear；Reverse engineering；Point cloud；Curve fitting；Surface construction；Solid Modeling；Mold design；Cutting simulation；CAD/CAM 目录1 点云数据的获取11.1三维扫描仪的调试和使用21.2 点云扫描52 点云在surfacer中的处理72.1处理杂点92.2 多视图拼合92.3 点云摆正112.4 数据简化162.5 数据平滑172.6 数据插补182.7 点云排序192.8 点云切片192.9 拟合曲线213 Proe中的处理过程233.1 CAD模型生成233.2.1 瓣合模具设计27 3.2.2 注塑模具设计314 Mastercam中模具的数控加工过程414.1 预处理414.1.1 调入图形数据414.1.2加工范围及对刀点的确定434.1.3 机床设置454.2 曲面挖槽粗加工刀具路径464.2.1 加工设置464.2.2 加工参数设置504.2.3 曲面挖槽粗加工实体加工模拟514.3 曲面等高粗加工524.3.1 加工参数设置524.3.2 曲面等高外形粗加工实体加工模拟544.4曲面平行精加工554.4.1 加工参数设置554.4.2 曲面平行精加工实体加工模拟564.5 数控机床NC代码生成585 少齿数齿轮的仿真加工59致谢62参考文献63引言 进入21世纪以来,随着计算机技术的迅速发展，以虚拟现实技术为基础的虚拟制造技术、 虚拟设计技术、 虚拟装配技术等机械制造业信息化也应运而生。如何把这些技术应用在齿轮设计中，从而提高齿轮设计和生产效率、 缩短齿轮设计周期，是当前齿轮工作者主要研究内容之一。而要想把这些技术用在齿轮设计中，首先要解决的一个关键技术就是齿轮三维模型的建立技术。本文利用逆向工程技术对少数齿轮进行建模。 逆向工程又称之为反求工程，反向工程。广义的逆向工程包括形状(几何）反求，工艺反求和材料反求等诸多方面，是一个复杂的系统过程。目前，有关逆向工程的研究主要集中在形状反求方面。逆向工程是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据采用三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程；是一个从样品生成产品数字化信息模型，并在此基础上进行产品设计开发及加工制造的全过程。是对已有产品进行解剖，深化和再创造，是对已有设计的再设计。因此，逆向工程技术在产品的造型设计与开发、复杂型面的数控加工方面，能大大缩短新产品的开发与制造周期，并能大大降低其开发成本。少齿数齿轮指齿数介于 210 之间的齿轮 ,含有少齿数齿轮的齿轮传动称为少齿数齿轮传动。随着科学技术的不断进步 ，机械传动装置向小型、 轻量化方向发展 ，少齿数齿轮传动已经得到了越来越多的研究和应用。 在少齿数齿轮传动中 ，由于大幅度减少了小齿轮的齿数 ，故其单级传动比大;在传动比一定的情况下可显著减小传动装置的体积 ,或在体积一定的条件下可增大齿轮模数 ，提高轮齿的弯曲强度;在保持较大单级传动比的同时 ，降低传动装置的成本 ，提高传动效率。 就国内目前齿轮 CAD技术的发展来看，二维齿轮CAD技术已经比较成熟了，而三维齿轮 CAD技术的研究相对还处于起步阶段。从齿轮 CAD 技术使用的软件平台来看常用的三维建模软件有MDT、 Pro/ E、 UG、AutoCAD等。因此，我们可以利用逆向工程技术对少数齿轮进行三维CAD模型重构。 模具是工业产品生产用的重要工艺装备，它是以其自身的特殊形状通过一定的方式使原材料成型。现代产品生产中，模具由于其加工效率高、互换性好、节省原材料，所以得到广泛的应用。 按成型的对象和方式来分，模具大致可以分为三类：金属板料成型模具，如冷冲压模；金属体积成型模，如锻造模、粉末冶金模、压铸模等；非金属材料成型模具，如塑料模、玻璃模、陶瓷模等。其中使用量最大的是冲压模和塑料模，约占模具总量的80左右。 目前在工业技术先进国家，数字化制造已经成为提高企业和产品竞争力的重要手段。制造业信息化是当今世界制造业发展的大趋势，是以信息化带动工业化战略的重要组成部分。作为制造业的重要组成部分，模具的数字化制造成为21世纪磨具技术的核心。模具的数字化就是要实现设计数字化，加工数字化、管理数字化、服务咨询数字化。因此模具数字化设计与制造提高了我们对于先进设计与制造技术认识。使我们提高了理论结合实际的能力，逐步积累分析和解决实际问题的能力。 本次使用深圳SEREIN三维激光扫描仪，扫描少齿数齿轮，得出点云图，然后在IMAGEWARE环境中，对该点云做后处理工作去除杂点、摆正点云、切片分层、拟合出曲线，然后把拟合出的曲线导入Pro/E/ug软件，使用Pro/E/ug软件中的曲线曲面建构功能做出三维实体，做出其模具，在雕铣机做出模型。 该实验过程包括了逆向工程、点云处理、曲线建构和实体生成以及雕铣机操作，也是新产品开发的一个典型的设计开发流程，使我们对先进制造技术有了全面的理解和认识，增加了我们对先进制造技术的研究兴趣。 1 点云数据的获取 首先对产品原形进行3D点的数据测量，获取其点云数据资料，这是逆向工程技术最为关键的一步。因为只有获取到正确的测量数据，才能进行下阶段的点云数据处理和曲面重构等等工作。 目前有很多不同的数据测量方法可获得所需产品3D的数据，基本上可以分为接触式测量与非接触式测量2大类:1)接触式测量(最典型的接触式测量系统为三坐标测量机)，是用机械探头沿被测物表面经过编程的路径逐点捕捉表面数据。用该方法测得的3D数据伪劣点少、精度高，但测量速度慢，且不适用于对软质或薄形产品的测量;2)非接触式测量(最典型的非接触式测量系统为3D激光扫描仪)，扫描仪由激光探头、工作台和控制柜3部分组成，控制系统采用开放式结构，工控机内插有图像采集卡，利用激光刀对物体表面进行扫描，由CCD(光电偶合)摄像机采集被测表面的光刀曲线，然后计算机根据空间三角法测量原理，最终计算出物体表面的三维几何数据。扫描测得的点云数据可存储成ASC的文件格式，供逆向工程后处理软件进行处理。 1.1三维扫描仪的调试和使用 首先打开电源，打开界面，先点击（归零）使其归零，此时菜单还未激活，单击，弹出对话框如图1-1所示，然后单击钥匙，出现输入密码对话框，输入密码并确认，此时所有菜单激活，如图1-2 图1-1 打开对话框所示，单击打开激光，用打开镜头，用显示网格，图1-2所示为镜头和激光控制对话框，调节各坐标的运动，为各轴向负向运动，为向正向运动，为位置或角度清零， 后面输入的为每次移动的距离，在离镜头较近位置时距离应该给较小的值，以免撞到镜头。在进行扫描时，当需要角度旋转时，还需要调节T轴圆心，这是由于在每次关机后再次开机的话，T轴圆心都会有误差，所以每次开机都先要校正圆心，其具体步骤为：1、将圆棒放于圆台之上，调节y，使激光照在圆棒上，然后调节x使激光位于网格的左边第四格左右，此时焦距最佳，然后使y向正方向运动，当激光线刚好消失时，在 图1-2 镜头和激光控制图1-3扫描边界对话框中按下确认右边界，然后使y向负向运动，当激光刚好消失时，按下确认左边界，Y Step后面为扫描时Y方向的步距，一般为0.5cm（如果需要扫描更细，可将步距调更小）然后调节z方向，并确认下边界。2 、按下后弹出的对话框如图1-4所示，在对话框中勾选最后一项，并选择镜头，此若不勾选，则认为两镜头同时扫描， 图1-3 扫描边界对话框一般扫描时不用，而只用单镜头。选完后按下便开始扫描。 3、当第一次扫描完后，在surfacer中打开object0（每次扫描所得点云数据的文件名都默认为object0.imw,所以每次扫描完成后都应将点云换名保存）即为此次扫描的点云，如下页图1-5所示。然后 图 图1-4 扫描对话框 图1-5 第一次扫描结果将转台旋转120度，但这次角度 不需要记忆，旋转完后需用将角度清零，与第一次扫描相同，定出左右边界和下边界，然后开始扫描。扫描完后在surfacer中将图打开。然后旋转120度进行第三次扫描，并将其也在surfacer打开（此时是将三次扫描的点云再同一个窗口打开），如下页图1-6所示。 4、在surfacer中使用（拟合圆柱体）指令，使三次扫描的点云拟和成圆 图1-6 三次扫描结果柱，如图1-7所示。然后找出各圆柱的中心轴，利用surfacer中的Construct(造) 图1-7 拟合圆柱Curve From Surface（曲线来自曲面） Line From Cylinder/Cone Axis（线来自于或中心线）指令（如图1-8所示），并利用各中心轴的中点做一圆，然后找出圆心坐标，在surfacer CreateArc/CircleCircle w/3 Point指令（如图1-9所示）此时弹出如图1-10所示的 图1-8 画线对话框，单击最下面的Interaction Tools,弹出一菜单，选则（选择线的中心点）使三条中心线选中，单击应用，会在Circle Info下面显示出所做圆的圆心坐 图1-9 画圆标，然后查看图中的坐标，并和画图所得的圆心坐标值进行运算，具体为X带符号相加，Y带符号相减将运算所得的X,Y值填入上表中，然后在图1-11所示菜单中单击即可保存此数据，此时转台的误差便消除， 图1-10 选择对话框在扫描时可以任意旋转一个角度后扫描，并且不同角度扫描的点云会自动拼合。 图1-11所示各项一般不要进行改动。图1-12为激光的功率，亮度等的调节，一般也不动。 进行完上面的调节之后，便可以扫描物体了，扫描之前要在物体上喷上反差剂，这样物体表面的反射度姣好扫描出的点云质量好，而且在扫描时最好使周围光线不要太亮。这样扫描出的点云杂点会较少。1.2 点云扫描1、平面扫描 在扫描之前先扫描圆棒看拼接效果，这样可以验证一下前面找的转盘中心是否准确。假如拼接不好。须重新测定转盘中心在进行攻坚扫描。在扫描时，由于图形复杂，激光照不到或者镜头接收不到反射，有可能一个角度扫描不完整，这时需要旋转一定角度之后再次进行扫描，（应该以最少的旋转次数，测出最完整的点云）旋转方法和上面校正中心的相同，但是要注意旋转角度后角度位置一定不能清零，而且在开始扫描时，需点击图1-4中的先确认角度，否则在开始扫描后将旋转至第一次扫描的位置（角度是以负方向即逆时针旋转使角度归零）。 图 图1-11 处理 图1-12 左镜头和激光控制 2旋转扫描 旋转扫描适用于圆柱类左右对称的物体，旋转扫描时，测头不移动，而是转盘进行旋转。旋转扫描的另一个作用是可以修正转盘中心的X 坐标。 将均匀喷涂反差剂的圆棒固定于转盘中心。在Scanning Mode中选择Rotation Scan。单击 将转盘的角度清零。 在扫描时Z轴方向每次只能扫描50cm的高度，但有的工件高度很高，一次扫描不完，这时可以在图1-3中确定下边界时在Band No处输入需要扫描的次数则可自动使Z在扫描完第一次后，以后每次提升50cm自动扫描（如输入二，则在Z方向扫描100cm的范围）。扫描角度输入0.5。在扫描时，有可能部分地方会扫描不完整，这时可以对这些局部进行补充，即对这些部分进行局部扫描，将点云补充完整。2.电机选择2.1电动机选择（倒数第三页里有东东）2.1.1选择电动机类型2.1.2选择电动机容量电动机所需工作功率为：；工作机所需功率为：；传动装置的总效率为：；传动滚筒 滚动轴承效率 闭式齿轮传动效率 联轴器效率 代入数值得：所需电动机功率为：略大于 即可。选用同步转速1460r/min ；4级 ；型号 Y160M-4.功率为11kW2.1.3确定电动机转速取滚筒直径1.分配传动比（1）总传动比(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比则低速级的传动比2.2 运动和动力参数计算2.2.1电动机轴 2.2.2高速轴2.2.3中间轴2.2.4低速轴2.2.5滚筒轴3.齿轮计算3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。3材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240 HBS，二者材料硬度差为40 HBS。4选小齿轮齿数，大齿轮齿数。取5初选螺旋角。初选螺旋角3.2按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-21）进行试算，即3.2.1确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数1。（2）由机械设计第八版图10-30选取区域系数。（3）由机械设计第八版图10-26查得，则。（4）计算小齿轮传递的转矩。（5）由机械设计第八版表10-7 选取齿宽系数（6）由机械设计第八版表10-6查得材料的弹性影响系数（7）由机械设计第八版图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。13计算应力循环次数。（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数; 。（10）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由机械设计第八版式（10-12）得（11）许用接触应力3.2.2计算（1）试算小齿轮分度圆直径=49.56mm（2）计算圆周速度（3）计算齿宽及模数 =2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01（4）计算纵向重合度0.318124tan=20.73（5）计算载荷系数K。已知使用系数根据v= 7.6 m/s,7级精度，由机械设计第八版图10-8查得动载系数由机械设计第八版表10-4查得的值与齿轮的相同，故由机械设计第八版图 10-13查得由机械设计第八版表10-3查得.故载荷系数11.111.41.42=2.2（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得（7）计算模数 3.3按齿根弯曲强度设计由式（10-17）3.3.1确定计算参数（1）计算载荷系数。 =2.09（2）根据纵向重合度 ，从机械设计第八版图10-28查得螺旋角影响系数（3）计算当量齿数。（4）查齿形系数。由表10-5查得（5）查取应力校正系数。由机械设计第八版表10-5查得（6）由机械设计第八版图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲强度极限 ；（7）由机械设计第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ，；（8）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S1.4,由机械设计第八版式（10-12）得（9）计算大、小齿轮的 并加以比较。=由此可知大齿轮的数值大。3.3.2设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲劳强度计算 的法面模数，取2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径100.677mm 来计算应有的齿数。于是由取 ，则 取 3.4几何尺寸计算3.4.1计算中心距a=将中以距圆整为141mm.3.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。3.4.3计算大、小齿轮的分度圆直径3.4.4计算齿轮宽度圆整后取.低速级取m=3;由 取圆整后取表 1高速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m22压力角2020分度圆直径d=227=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径表 2低速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m33压力角2020分度圆直径d=327=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径4.轴的设计4.1低速轴4.1.1求输出轴上的功率转速和转矩 若取每级齿轮的传动的效率,则4.1.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为圆周力 ,径向力 及轴向力 的4.1.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据机械设计第八版表15-3,取 ,于是得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩, 查表考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003或手册,选用LX4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为2500000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.1.4轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案 图4-1（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)根据联轴器为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313。其尺寸为dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。3）取安装齿轮处的轴段4-5段的直径 ；齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度 ，故取h=6mm ，则轴环处的直径 。轴环宽度 ，取。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取 低速轴的相关参数：表4-1功率转速转矩1-2段轴长84mm1-2段直径50mm2-3段轴长40.57mm2-3段直径62mm3-4段轴长49.5mm3-4段直径65mm4-5段轴长85mm4-5段直径70mm5-6段轴长60.5mm5-6段直径82mm6-7段轴长54.5mm6-7段直径65mm（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=20mm12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为L=63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。4.2中间轴4.2.1求输出轴上的功率转速和转矩4.2.2求作用在齿轮上的力（1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为：（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为：4.2.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径。图 4-24.2.4初步选择滚动轴承.（1）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为dD*T=35mm72mm18.25mm，故，；（2）取安装低速级小齿轮处的轴段2-3段的直径 ；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为95mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度，取。（3）取安装高速级大齿轮的轴段4-5段的直径齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为56mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。 4.2.5轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=22mm14mm。键槽用键槽铣刀加工，长为63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。中间轴的参数：表4-2功率10.10kw转速362.2r/min转矩263.61-2段轴长29.3mm1-2段直径25mm2-3段轴长90mm2-3段直径45mm3-4段轴长12mm3-4段直径57mm4-5段轴长51mm4-5段直径45mm4.3高速轴4.3.1求输出轴上的功率转速和转矩若取每级齿轮的传动的效率,则4.3.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为4.3.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表 ,考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003 或手册,选用LX2型弹性柱销联轴器,其公称转矩为560000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=82mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.4轴的结构设计4.4.1拟定轴上零件的装配方案图4-34.4.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联 轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=45mm .半联轴器与轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴的端面上,故 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故 ；而 ，mm。3）取安装齿轮处的轴段4-5段,做成齿轮轴；已知齿轮轴轮毂的宽度为61mm，齿轮轴的直径为62.29mm。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取。 5）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面b*h=14mm*9mm ，键槽用键槽铣刀加工，长为L=45mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。高速轴的参数：表4-3功率10.41kw转速1460r/min转矩1-2段轴长80mm1-2段直径30mm2-3段轴长45.81mm2-3段直径42mm3-4段轴长45mm3-4段直径31.75mm4-5段轴长99.5mm4-5段直径48.86mm5-6段轴长61mm5-6段直径62.29mm6-7段轴长26.75mm6-7段直径45mm5.齿轮的参数化建模5.1齿轮的建模（1）在上工具箱中单击按钮，打开“新建”对话框，在“类型”列表框中选择“零件”选项，在“子类型”列表框中选择“实体”选项，在“名称”文本框中输入“dachilun_gear”，如图5-1所示。图5-1“新建”对话框2取消选中“使用默认模板”复选项。单击“确定”按钮，打开“新文件选项”对话框，选中其中“mmns_part_solid”选项，如图5-2所示，最后单击”确定“按钮，进入三维实体建模环境。图5-2“新文件选项”对话框（2）设置齿轮参数1在主菜单中依次选择“工具”“关系”选项，系统将自动弹出“关系”对话框。2在对话框中单击按钮，然后将齿轮的各参数依次添加到参数列表框中，具体内容如图5-4所示，完成齿轮参数添加后，单击“确定”按钮，关闭对话框。图5-3输入齿轮参数（3）绘制齿轮基本圆在右工具箱单击，弹出“草绘”对话框。选择FRONT 基准平面作为草绘平面，绘制如图5-4所示的任意尺寸的四个圆。（4）设置齿轮关系式，确定其尺寸参数1按照如图5-5所示，在“关系”对话框中分别添加确定齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径的关系式。2双击草绘基本圆的直径尺寸，将它的尺寸分别修改为、修改的结果如图5-6所示。 图5-4草绘同心圆 图5-5“关系”对话框 图5-6修改同心圆尺寸 图5-7“曲线：从方程”对话框（5）创建齿轮齿廓线1在右工具箱中单击按钮打开“菜单管理器”菜单，在该菜单中依次选择“曲线选项” “从方程” “完成”选项，打开“曲线：从方程”对话框，如图5-7所示。2在模型树窗口中选择坐标系，然后再从“设置坐标类型”菜单中选择“笛卡尔”选项，如图5-8所示，打开记事本窗口。3在记事本文件中添加渐开线方程式，如图5-9所示。然后在记事本窗中选取“文件” “保存”选项保存设置。图5-8“菜单管理器”对话框 图5-9添加渐开线方程4选择图5-11中的曲线1、曲线2作为放置参照，创建过两曲线交点的基准点PNTO。参照设置如图5-10所示。曲 线1曲 线 2图5-11基准点参照曲线的选择 图5-10“基准点”对话框5如图5-12所示，单击“确定”按钮，选取基准平面TOP和RIGHT作为放置参照，创建过两平面交线的基准轴A_1，如图6-13所示。图5-12“基准轴”对话框 图5-13基准轴A_16如图5-13所示，单击“确定”按钮，创建经过基准点PNTO和基准轴A_1的基准平面DTM1,如图5-14所示。5 5-15基准平面对话框 5-15基准平面DTM17如图5-16所示，单击“确定”按钮，创建经过基准轴A_1，并由基准平面DTM1转过“-90/z”的基准平面DTM2，如图5-17所示。图5-16“基准平面”对话框 图5-17基准平面DTM28镜像渐开线。使用基准平面DTM2作为镜像平面基准曲线，结果如图5-18所示。图5-18镜像齿廓曲线（6）创建齿根圆实体特征1在右工具箱中单击按钮打开设计图标版。选择基准平面FRONT作为草绘平面，接收系统默认选项放置草绘平面。2在右工具箱中单击按钮打开“类型”对话框，选择其中的“环”单选按钮，然后在工作区中选择图5-19中的曲线1作为草绘剖面。再图标中输入拉伸深度为“b”，完成齿根圆实体的创建，创建后的结果如图5-20所示。图5-19草绘的图形 5-20拉伸的结果（7）创建一条齿廓曲线1在右工具箱中单击按钮，系统弹出“草绘”对话框，选取基准平面FRONT作为草绘平面后进入二维草绘平面。2在右工具箱单击按钮打开“类型”对话框，选择“单个”单选按钮，使用和并结合绘图工具绘制如图5-21所示的二维图形。图 5-21 草绘曲线图 5-22显示倒角半径3打开“关系”对话框，如图5-22所示，圆角半径尺寸显示为“sd0”，在对话框中输入如图5-23所示的关系式。图5-23“关系“对话框（8）复制齿廓曲线1在主菜单中依次选择“编辑” “特征操作”选项，打开“菜单管理器”菜单，选择其中的“复制”选项，选取“移动”复制方法，选取上一步刚创建的齿廓曲线作为复制对象。图5-24依次选取的 菜单2选取“平移”方式，并选取基准平面FRONT作为平移参照，设置平移距离为“B”，将曲线平移到齿坯的另一侧。图5-25输入旋转角度3继续在“移动特征”菜单中选取“旋转”方式，并选取轴A_1作为旋转复制参照，设置旋转角度为“asin(2*b*tan(beta/d)”，再将前一步平移复制的齿廓曲线旋转相应角度。最后生成如图5-26所示的另一端齿廓曲线。图5-26创建另一端齿廓曲线（9）创建投影曲线1在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框。选取“RIGUT”面作为草绘平面，选取“TOP”面作为参照平面，参照方向为“右”，单击“草绘”按钮进入草绘环境。2绘制如图5-27所示的二维草图，在工具栏内单击按钮完成草绘的绘制。图5-27绘制二维草图3主菜单中依次选择“编辑” “投影”选项，选取拉伸的齿根圆曲面为投影表面，投影结果如下图5-28所示。图5-28投影结果（10）创建第一个轮齿特征1在主菜单上依次单击“插入” “扫描混合”命令，系统弹出“扫描混合”操控面板，如图5-29所示。2在“扫描混合”操控面板内单击“参照”按钮，系统弹出“参照”上滑面板，如图6-30所示。图5-29 “扫描混合”操作面板 图5-30“参照”上滑面板3在“参照”上滑面板的“剖面控制”下拉列表框内选择“垂直于轨迹”选项，在“水平/垂直控制”下拉列表框内选择“垂直于曲面”选项，如图5-30示。4在绘图区单击选取分度圆上的投影线作为扫描混合的扫引线，如图5-31示。扫描引线图5-31选取扫描引线5在“扫描混合”操作面板中单击“剖面”按钮，系统弹出“剖面”上滑面板，在上方下拉列表框中选择“所选截面”选项，如图5-32所示。图5-32“剖面”上滑面板 图5-33 选取截面6在绘图区单击选取“扫描混合”截面，如图5-33所示。7在“扫描混合”操控面板内单击按钮完成第一个齿的创建，完成后的特征如图5-34所示。图5-34完成后的轮齿特征 图5-35“选择性粘贴“对话框(11)阵列轮齿1单击上一步创建的轮齿特征，在主工具栏中单击按钮，然后单击按钮，随即弹出“选择性粘贴”对话框，如图5-35所示。在该对话框中勾选“对副本应用移动/旋转变换”，然后单击“确定”按钮。图5-36 旋转角度设置 图5-37复制生成的第二个轮齿2单击复制特征工具栏中的“变换”，在“设置”下拉菜单中选取“旋转”选项，“方向参照”选取轴A_1，可在模型数中选取，也可以直接单击选择。输入旋转角度“360/z”,如图6-36所示。最后单击按钮，完成轮齿的复制，生成如图6-37所示的第2个轮齿。3在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征，在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单中单击“编辑” “阵列”命令，系统弹出“阵列”操控面板，如图6-38所示。图5-38 “阵列”操控面板图5-39 完成后的轮齿 图5-40齿轮的最终结构4在“阵列”操控面板内选择“轴”阵列，在绘图区单击选取齿根园的中心轴作为阵列参照，输入阵列数为“88”偏移角度为“360/z”。在“阵列”操控面板内单击按钮，完成阵列特征的创建，如图5-39所示。5最后“拉伸”、“阵列”轮齿的结构，如图5-40所示 ee致谢本论文是在ee老师的悉心指导下完成的。e老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注