基于SOLIDWORKS减速器的模拟仿真设计

1、目 录 1 绪论.1 2 solidworks 概述.2 3.基于 solidworks 减速器零件的绘制.2 3.1.减速器底座的三维实体建模的过程.2 3.1.1 箱体底座 .2 3.1.2 油针孔与放油孔.4 3.1.3 箱体凸缘 .8 3.1.4 底板 .11 3.1.5 盖槽和油槽.14 3.2 减速器盖三维实体建模的过程.16 3.3 减速器的其他零件.19 4.零件装配.20 5.动画模拟生成.21 5.1 爆炸视图的生成.21 5.2 动画模拟仿真 .23 6 结论.23 致谢.24 参考文献.24 1 1 绪论绪论 计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软

2、件为 工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术。计算机仿真 (模拟)早期称为蒙特卡罗方法，是一门利用随机数实验求解随机问题的方法。 现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经 济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用。对一个 工程技术系统进行模拟仿真，包括了建立模型、实验求解和结果分析三个主要 步骤。 【16】 （1）.建立系统数学模型 模拟仿真是一基于模型的活动，是用模型模拟来代替真实系统进行实验和研究。 因此，首先就要对待仿真的问题进行定量描述，这就是建立系统的数学模型。 模型是对真实世界的模仿，真实世界是五彩缤纷的，因此模型也

3、是千姿百态的； （2）.仿真计算 仿 真计算是对所建立的仿真模型进行数值实验和求解的过程，不同的模型有不 同的求解方法。例如：对于连续系统，通常用常微分方程、传递函数，甚至偏 微分方程对 其进行描述。 （3）.仿真结果的分析 要 想通过模拟仿真得出正确、有效地结论，必须对仿真结果进行科学的分析。 早期的仿真软件都是以大量数据的形式输出仿真的结果，因此有必要对仿真结 果数据进行 整理，进行各种统计分析，以得到科学的结论。现代仿真软件广泛 采用了可视化技术，通过图形、图表，甚至动画生动逼真地显示出被仿真对象 的各种状态，使模拟 仿真的输出信息更加丰富、更加详尽、更加有利于对仿真 结果的科学分析。

4、机械加工过程，是机械行业进行生产的基础。利用计算机仿真，有助于发 现其机理，为提高机械加工性能提供理论支持。 【14】 虚拟现实技术在 cad 中已开始应用,设计人员在虚拟世界中创造新产品,可 以从人机工程学角度检查设计效果,可直接操作模拟对象,检验操作是否舒适、方 便,及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题,及早看到新产 品的外形,从多方面评价所设计的产品.虚拟产品建模就是指建立产品虚拟原理或 虚拟样机的过程.虚拟制造用虚拟原型取代物理原型进行加工、测试、仿真和分 析,以评价其性能,可制造性、可装配性、可维护性和成本、外观等,基于虚拟样 机的试验仿真分析,可以在真实产品制造之

5、前发现并解决问题,从而降低产品成本.虚 拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为 cad 技术在电子商务时代继续发展的 一个重要方向.另外,随着协同技术、网络技术、概念设计面向产品的整个生命周 期设计理论和技术的成熟和发展,利用基于网络的 cad/capp/cam/pdm/erp 集成技术,实现真正的全数字化设计和制造,已成为机械设计制造业的发展趋势。 其中有如 autocad，solidworks 等许多绘图软件。 【8】 solidworks 以其优异的三维设计功能 ,操作简单等一系列的优点 ,极大地提 高了设计效率。利用 solidworks 不仅可以生成二维工程图，而且可以生成三维 零件，

6、实现零件的三维实体建模。用户还可以利用其配置功能，通过改变原零 件模型的尺寸，生成一系列新的零件模型。 2 2 solidworkssolidworks 概述概述 solidworks 是世界上第一款完全基于 windows 的 3d cad 软件 ,自 1995 年问世以来 ,以其优异的三维设计功能 ,操作简单等一系列的优点 ,极大地提高 了设计效率 ,在与同类软件的激烈竞争中已经确立了它的市场地位 ,已经成为三 维机械设计软件的标准。利用 solidworks 不仅可以生成二维工程图，而且可以 生成三维零件，用户可以利用这些三维零件来建立二维工程图及三维装配体。 solidworks 采用

7、双向关联尺寸驱动机制，设计者可以指定尺寸和各实体间的几 何关系，改变尺寸会改变零件的尺寸与形状，并保留设计意图。 【2】 3.3.基于基于 solidworkssolidworks 减速器零件的绘制减速器零件的绘制 3.1.3.1.减速器底座的三维实体建模的过程减速器底座的三维实体建模的过程 一个零件的建模过程，实际上就是许多个简单特征相互之间叠加、切 割或相交的操作过程。按照特征的创建顺序，构成零件的特征可分为基本特征 和构造特征，因此一个零件的实体建模的基本过程可以由如下几个步骤组成： 【6】 （1）进入零件设计模式。 （2）分析零件特征，并确定特征创建顺序。 （3）创建与修改基本特征。

8、（4）创建与修改其他构造特征。 （5）所有特征完成之后，存储零件模型。 3.1.13.1.1 箱体底座箱体底座 减速器底座的绘制是绘制过程中最为繁琐的部分，将它拆分成底座箱 体，油针孔与放油孔，箱体凸缘，底板，盖槽与油槽五部分绘制。 绘制步骤如下： （1）单机标准工具栏的（新建）工具，新建一个零件文件。 （2）在特征管理器设计树中选择“前视基准面”，单击（草图绘制）工 具进行草图 1 的绘制。 （3）单机草图工具栏中的（直线）工具，以草图远点为起点进行连续 线段的绘制，然后通过（智能尺寸）工具对线段进行完全定义。 图图 1 1 草图草图 1 1 （4）单机草图区域右上角的图标结束草图 1 的绘

9、制。单机特征工具栏 的（拉伸凸台/基体）工具，在“终止条件”选项框中选择“俩侧对称”，设置如 图，单击（确定）按钮完成拉伸 1 特征的绘制。 图图 2 2 特征拉伸特征拉伸 1 1 （5）单机特征工具栏中的（抽壳）工具，在图形区域中选择拉伸 1 特 征的上下端面作为移除的面，并设置厚度为 10mm，单击（确定）完成特征 实体的绘制。 （6）单机标准工具栏中的（保存）工具，文件取名为“底座箱体.sldprt”。 3.1.23.1.2 油针孔与放油孔油针孔与放油孔 ( 1) 接着上面的步骤，在特征管理设计树中选择“前视基准面”，单击 （草图绘制）工具进行草图 2 的绘制。 （2）选择特征实体的唯一

10、斜边，单机草图工具栏中的（转换实体引用） 工具，复制实体边为草图 2 的几何形体。接下来，使用（显示、删除几何 关系）工具将线段的几何关系“在边线上”删除，保持线段与实体边线的选择， 在属性管理器中为他们添加“共线”几何关系。 （3）单击（智能尺寸）工具，移动鼠标指针到图形区域选择如图所示 的点与直线，并确定距离为 85mm，继续使用（直线）工具完成如图所示的 形体绘制，注意线 a 和线 b 的垂直关系。 图图 3 3 草图草图 2 2 （4）单击图标结束草图 2 的绘制。 （5） 按住ctrl键选择线 a 与线 b 的上端点，单击参考几何体工具栏中 （基准面）工具，单击（确定）建立基准面 1

11、。 （6）在特征管理器设计树中保持“基准面 1”的选择，单击（草图绘制） 进行草图 3 的绘制。 （7）单击工具栏中的（圆） ，以草图原点为圆心绘制一个直径为 24mm 的圆。然后单击（直线） ，绘制出一系列的线段，单击（剪裁实体） 剪除多余圆弧；按住选择水平线段与圆，在“添加几何关系”中选择“相 切”；选择线 c 与草图 2 线 b 的端点，在“天价几何关系”中选“重合”。 图图 4 4 草图草图 3 3 图图 5 5 特征拉伸特征拉伸 2 2 （8）单机图标结束草图 3 绘制。单击特征中的（拉伸凸台/基体） ，在 “终止条件”选“成形到下一面”。单击（确定）完成拉伸 2 特征的绘制。 （9

12、）选择面一，绘制完全贯穿的孔，直径为 12mm。孔与圆弧的几何关系 为同心。 图图 6 6 拉伸切除拉伸切除 （10）接下来为放油孔。选“前视基准面”，单击（草图绘制）进行草 图 5 的绘制。 （11）使用（直线）和（智能尺寸）绘制如图 7 像垂直的俩直线并 定义后结束草图 5 绘制。注意俩直线的端点与实体边线重合。 图图 7 7 草图草图 5 5 图图 8 8 草图草图 6 6 （12）选右视基准面和线段 e 的左端点，单击（基准面） ，建立基准面 2 绘制草图 6. （13）利用（直线） ，（切线弧）,(智能尺寸)绘制如图 8 所示， 注意线 f 与线 d 上端点重合关系。 （14） 后结

13、束草图 6 绘制。单击（拉伸凸台/基体） ，在“终止条件”选 “成形到下一面”单击（确定）完成拉伸特征 3 绘制。 图图 9 9 拉伸特征拉伸特征 3 3 图图 1010 草图草图 7 7 (15)选“基准面 2”，单击（草图绘制）绘制如图 10 草图 7。使用 （圆）绘制如图所示圆，圆与圆弧同心。 (16)结束草图 7 绘制，单击（拉伸切除） ，设置深度为 30mm，单击 （确定）完成切除拉伸 2 绘制。 图图 1111 拉伸切除特征拉伸切除特征 2 2 （17）单击（保存） ，文件名“油针孔.sldprt”。 3.1.33.1.3 箱体凸缘箱体凸缘 （1）选择箱体上端面，单击（草图绘制）进

14、行草图 8 绘制。 （2）单击（转换实体引用） ，将箱体的内边线复制转换到草图 8，使用 （中心线） ，（直线） ，（绘制圆角）等绘制如图 12 所示草图及尺寸 定义。 （3）单击结束草图 8 的绘制。单击（拉伸凸台/基体） ，设置深度为 15mm，单击确定完成拉伸 4 的绘制。 图图 1212 草图草图 8 8 图图 1313 拉伸特征拉伸特征 4 4 （4）选“前视基准面”,单击（基准面） ，新建与前视基准面平行且等距 95mm 的基准面 3. （5）在基准面 3 中绘制如图 14 所示草图。 图图 1414 草图草图 9 9 （6）结束草图 9 绘制，单击（拉伸凸台基体） ， “终止条件

15、“为成形到下 一面，单击完成拉伸 5 特征的绘制。 图图 1515 拉伸特征拉伸特征 5 5 （7）按住ctrl,在特征管理设计树中选“前视基准面”与“拉伸 5”，单击 （镜像） ，复制出与拉伸 5 相对称的镜像 1 特征。 （8）选“前视基准面”绘制如图 16 所示草图，圆与圆弧同心。 图图 1616 草图圆草图圆 （9）结束草图，单击（拉伸切除） 图图 1717 拉伸切除特征拉伸切除特征 （10）选择连接板上端面单击（草图绘制） ，绘制如图 18。 图图 1818 草图草图 1111 （11）结束草图 11 绘制，单击（拉伸凸台基体） ，深度为 50mm，单 击（确定）完成拉伸 6 特征的

16、绘制。 （12）同时选择“拉伸 6”与“前视基准面”，单击（镜像） 。 图图 1919 镜像镜像- -拉伸特征拉伸特征 6 6 （13）选连接板上端面，单击（草图绘制） ，绘制如图 20（a）所示草 图，并拉伸切除成孔，再选择（线性列阵）设置如图单击完成。 图图 2020 草图（草图（a a） 拉伸特征（拉伸特征（b b） （14）单击（保存） ，文件名“凸缘.sldprt”。 3.1.43.1.4 底板底板 （1）选箱体的下端面，单击（草图绘制）进行草图 13 的绘制。 （2）绘制如图 21 所示草图，注意直线 1 与箱体边线共线。 图图 2121 草图草图 1313 （3）结束草图 13

17、绘制，单击（拉伸凸台基体） ，设置深度为 20mm， 单击（确定） ，完成拉伸 7 特征绘制。 （4）下面操作分别以实体面 1 为基准面绘制草图 15 和草图 16，以面 2 为基准绘制草图 17，接着应用（拉伸凸台基体）和（拉伸切除）进行操 作如图。 图图 2222 草图草图 1515 图图 2323 草图草图 1616 图图 2424 草图草图 1717 （5）选择地板侧边为基准面绘制草图 18，并应用（筋）绘制如图 25 所示设置“厚度”类型为“俩侧”， “拉伸方向”类型为“垂直于草图”，厚度为 10mm， 并用同样方法在另一面绘制。 图图 2525 草图草图 1818 图图 2626

18、筋特征筋特征 （6）选择底板上端面，单击（异型孔导向）设置参数如图单击 （确定） ，完成沉头孔 2 特征的初步绘制，接着在特征管理设计树里选择“草 图 21”右击选择“编辑草图”，使用（智能尺寸）对孔点进行标注之后点击结 束草图绘制。 图图 2727 （a a） 草图草图 2121 （b b） 沉头孔特征沉头孔特征 2 2 （7）接着利用（线性阵列）对沉头孔完成阵列复制。 图图 2828 沉头孔线性阵列沉头孔线性阵列 (8)单击（保存） ，文件名为“底板.sldprt”。 3.1.53.1.5 盖槽和油槽盖槽和油槽 （1）选择箱体上端面单击（草图绘制） 。 （2）利用（中心线）,（动态镜像实体

19、） ，（矩形）绘制如图 29 所示草图 22。 图图 2929 草图草图 2222 （3）结束草图 22 的绘制，应用（中心线）绘制出凸缘的中心线，单击 中心线选择，单机特征工具栏中的（旋转切除） ，定义角度为 360，单击完 成旋转-旋转 1 特征的绘制。 图图 3030 旋转特征旋转特征 1 1 （4）用同样方法绘制另一个盖槽实体特征。 图图 3131 (a)(a) 草图草图 （b b） 旋转切除旋转切除 特征特征 2 2 （5）接下来绘制油槽特征。选箱体上端单击（草图绘制）绘制草图 24。 图图 3232 草图草图 2424 （6）结束草图 24 绘制完成如图所示特征绘制。 图图 333

20、3 拉伸特征拉伸特征 （7）单机标准工具栏中的（保存） ，文件名“底座.sldprt”。 3.23.2 减速器盖三维实体建模的过程减速器盖三维实体建模的过程 （1）单击工具栏中（打开） ，调出“底座.sldprt”文件。 （2）在特征管理器设计书树选择“底板与筋”，并删除后如图 34。 图图 3434 删除删除“ “底板与筋底板与筋” ”特征后实体特征后实体 （3）选择“前视基准面”绘制如图 35 所示草图。 图图 3535 草图草图 （4）结束草图绘制，单击（拉伸切除）勾选“方向 2”选择“完全贯穿”， 单击完成。 图图 3636 拉伸切除特征拉伸切除特征 （5）选前视基准面绘制如图 37

21、所示草图后，结束草图，单击（拉伸 凸台基体）制定双向拉伸，深度为 50mm 并单击确定。 图图 3737 草图草图 图图 3838 拉伸特征拉伸特征 （10）选择前视基准面，绘制如图 39 所示草图完成筋的特征绘制。 图图 3939 筋特征筋特征 （11）应用同样方法绘制如图 40 所示筋特征。 图图 4040 筋特征筋特征 （12）单击（保存） ，文件名为“减速器盖.sldprt”。 图图 4141 减速器盖减速器盖 3.33.3 减速器的其他零件减速器的其他零件 减速器中的大直齿轮，直齿轮轴及从动轴由同组中的柴红梅同学绘制。 如图 42，图 43，图 44。 图图 4242 大直齿轮大直齿

22、轮 图图 4343 直尺齿轮轴直尺齿轮轴 图图 4444 从动轴从动轴 4.4.零件装配零件装配 将上述绘制所有零件组合起来，形成一个完整的装配产品。单击标准工具 栏中的新建工具，在“新建 soildworks 文件”对话框中选择“装配体”模板，单击 “确定”按钮。 （1）单击“插入零部件”先选择“底座.sldprt”，单击鼠标任意处，同样方法选 择出“从动轴.sldprt”。配合如图 45 所示。 图图 4545 从动轴与底箱配合从动轴与底箱配合 图图 4646 大直齿齿轮与从动轴配合大直齿齿轮与从动轴配合 （2）再插入大直齿轮，配合如图 46 所示。 （3）选择如图 47.48.49 所示

23、面进行如图所示配合关系。 图图 4747 键槽的平行配合关系键槽的平行配合关系 图图 4848 面间的重合面间的重合 图图 4949 面间的距离配合关系面间的距离配合关系 （4）在选择插入“齿轮轴.sldprt”文件。配合关系如图 50.51 所示。 图图 5050 面的同心关系面的同心关系 图图 5151 面间的距离配合关系面间的距离配合关系 （5）在选择插入“减速器盖.sldprt”文件。配合关系如图 52.53.54。 图图 5252 面间的重合面间的重合 图图 5353 面间的重合面间的重合 图图 5454 面间的重合面间的重合 （6）装配后如图 55 所示 图图 5555 装配图装配

24、图 5.5.动画模拟生成动画模拟生成 5.15.1 爆炸视图的生成爆炸视图的生成 单击装配体工具栏中的爆炸视图工具，显示“爆炸”属性管理器。制作减 速器爆炸视图。 （1）先选择减速器盖。选择 y 轴参数如图 56。 图图 5656 爆炸图第一步爆炸图第一步 （2）在选择大齿轮，从动轴，齿轮轴，在选择 z 轴参数如图 57. 图图 5757 爆炸图第二步爆炸图第二步 （3）再选择从动轴，y 轴反向参数如图 58。 图图 5858 爆炸图第三步爆炸图第三步 5.25.2 动画模拟仿真动画模拟仿真 接下来制作齿轮啮合转动的模拟仿真。利用 solidworks 软件中的插件如下 图 59。 图图 59

25、59 动画模拟仿真动画模拟仿真 6 结论结论 计算机仿真技术发展的另一大方向就是在虚拟制造技术领域的深入应用。 虚拟制造技术是 20 世纪 90 年代发展起来的一种先进制造技术。 【17】它利用计 算机仿真技术与虚拟现实技术，在计算机上实现从产品设计到产品出厂以及企 业各级过程的管理与控制等制造的本质。这使得制造技术不再主要依靠经验， 并可以实现对制造的全方位预测，为机械制造领域开辟了一个广阔的新天地。 本文是 solidworks 软件绘制减速器。在整个毕业设计阶段，solidworks 软件等 知识的学习。并利用 solidworks 软件绘制了减速器的底箱和减速器的盖。虽能 够运用 so

26、lidworks 软件对某些零件进行了三维实体建模，并进行了零件之间的 装配和模拟仿真。但是对于 solidworks 软件的研究不太深入，并且在绘制过程 中对 solidworks 软件的应用也不是很熟练，制作的减速器图有很多不足，需要 更加努力地学习。 致谢致谢 本文是在我的指导老师的精心指导下完成的。衷心感谢我的指导老师，在 整个毕业设计阶段，我得到了指导老师的精心指导，在思想上、生活上也受到 的真挚的关心和热心的帮助。她严谨的治学态度、渊博的学识、精湛的学术造 诣、诲人不倦的精神以及虚怀若谷的气度给我留下了深刻的印象，使我受益匪 浅，将永远激励我在将来的学习和工作中不懈努力，不断进步！ 在此我也非常感谢同学们在这段时间对我学习软件的帮助！ 在论文完成之际，谨向我的导师和同学表示诚挚的谢意！ 参考文献参考文献 1祁国宁.大批量定制技术及其应用m.机械工业出版社，2003.10 2崔海萍，闫军，张琪.solidworks 2006 中文版标准实例教程m