基于Solidworks的减速器的虚拟设计

1、第三章 基于SolidWorks 的三维建模3.1 SolidWorks 软件介绍SolidWoorks 软软件是由SoolidWoorks 公公司开发的，SolidWorks 公司是一家专门从事开发三维机械设计软件的高科技公司，从1993 年，PTC 公司与CV 公司成立SolidWorks 公司，并于1995 年推出该软件，引起设计相关领域的一片惊叹。现在SolidWorks 最新版为2009 SP0 多国语言版， 本次毕业设计用的是SolidWorks2008 SP0 版本。SolidWoorks 软软件集三维建建模、装配、工工程图于一身身，功能强大大、易学易用用和技术创新新，使得Soo

2、lidWoorks 成成为领先的、主主流的三维CCAD 解决决方案。SoolidWoorks 能能够提供不同同的设计方案案、减少设计计过程中的错错误以及提高高产品质量。具具有零件建模模、曲面建模模、钣金设计计、有限元分分析、注塑分分析、消费产产品设计工具具、模具设计计工具、焊件件设计工具和和装配设计等等功能。该软件将各个专专业领域的世世界级顶尖产产品连接到一一起，具备全全面的实体建建模功能，可可快速生成完完整的工程图图纸，还可以以进行模具制制造及计算机机辅助工程分分析、虚拟装装配、动态仿仿真等一些其其他CAD 软件无法完完成的工作。该软件本身集成成了较多的插插件，方便设设计者利用，降降低了设计

3、劳劳动，本次毕毕业设计用到到如下的插件件：GearrTrax 主要用于精精确齿轮的自自动设计和齿齿轮副的设计计，通过指定定齿轮类型、齿齿轮的模数和和齿数、压力力角以及其它它相关参数，GearTrax 可以自动生成具有精确齿形的齿轮。toolboxx 提供了如如iso、din 等多多标准的标准准件库。利用用标准件库，设设计人员不需需要对标准件件进行建模，在在装配中直接接采用拖动操操作就可以在在模型的相应应位置装配指指定类型、指指定规格的标标准件。3.1.1 对对齿轮、轴及及小齿轮轴的的三维建模、齿轮三维模模型的形成SolidWoorks 的的插件GeaarTraxx 用以生成成各种齿轮模模型，如

4、图33.1。根据据机械设计数数据，选择直直齿，输入齿齿轮的模数mm = 2，大小齿轮轮齿数88和22，点击齿齿面厚，键入入大小齿轮的的齿轮宽度bb 50mm ， 。分别点1 = b 44mm 2 =击激活大小小齿轮后，点点击完成，插插件自动将成成型的齿轮导导入SoliidWorkks 中，从从而完成齿轮轮建模,如图3.2 和图3.3。图3.1 GeearTraax20088 操作 图3.3 大齿齿轮的大体建建模 图3.3 大齿齿轮的大体建建模得到了大齿轮的的大体建模，然然后修改大齿齿轮： 通过【拉伸伸切除】命令令构造轮毂直直径为50mmm，键槽高高、宽分别为为5mm、10mm。如如图3.5。

5、修改大齿轮轮，按工程图图画减重槽和和减重孔，利利用【拉伸切切除】命令，先先画减重槽，深深度为10mmm,如图3.6，利用用基准面通过过【镜像】命命令，画出另另一侧。 通过【拉伸伸切除】命令令打一个减重重孔，孔径为为36mm,如图3.7，【插插入】-【参考几何何体】-【基准轴】命命令，选择圆圆心为基准轴轴，如图3.8，通过【圆圆周阵列】命命令，选择基基准轴和阵列列的数目，完完成多个减重重孔成型如图图3.9。 通过【倒角角】命令倒角角，最后成型型,如图3.100。图3.4 齿轮轮的工程图 图3.5 加工工轮毂和键糟糟 图3.6 加工工减重槽 图3.7 加工工减重孔 图3.8 插入入基准轴 图3.9

6、 减重重孔圆周整列列 图3.10 大齿轮的三三维建模、小齿轮轴的的三维建模在中GearrTrax 导入小齿轮轮的基础上,按照二维工工程图进行建建模，如图33.11。 依次用【拉拉伸】命令构构造小齿轮轴轴，完成小齿齿轮轴的大体体建模，如图图3.12。 然后利用【插插入】-【参考几何何体】-【基准面】命命令，在小齿齿轮轴的外伸伸端建立基准准平面1,如图3.133，再在该基基准平面上利利用【拉伸切切除】命令，按按照高速轴和和V 带轮联接接键的尺寸：高速轴和VV 带轮联接接键为：键88X28 GGB10966-79b h = 87,L = 28，绘制草草图，选择切切除厚度，完完成键槽的成成型，如图33

7、.14。 利用【倒角角】和【倒圆圆角】命令修修改小齿轮轴轴，完成建模模如图3.115。图3.11 小小齿轮轴工程程图 3.12 齿轮拉伸 图3.13 建立基准面面1 图3.14 拉拉伸键 图3.15 小齿轮轴的的三维建模、轴的三维建建模 用【拉伸】命命令，选择任任意基准平面面，按照设计计尺寸依次拉拉伸成型，如如图3.166。 通过【插入入】-【参考几何何体】-【基准面】命命令，在齿轮轮安装段和外外伸端建立两两个基础平面面，如图3.17，依次次用【拉伸切切除】命令切切出大齿轮与与轴的键槽和和低速轴（如如图3.188）和联轴器器的联接键键键槽（如图33.19）。 用【倒角】和和【倒圆角】命命令修改

8、轴，完完成建模，如如图3.200。图3.16 轴轴的工程图 图3.17 轴轴的拉伸图 33.18 建建立两个基准准面 图3.19 齿轮键拉伸 图图3.20 联轴器的的键拉伸图3.21 轴轴的三维建模模3.1.2 对对箱体、箱盖盖的三维建模模、箱体三维建建模 根据箱体的的二维图，如如图3.222，图3.233，图3.244，用【拉伸伸】命令，选选择任意基准准面，构造箱箱体大体立方方体，如图33.25 用用【圆角】命命令将立方体体四个棱边倒倒R=20mmm 的圆角角。 利用【抽壳壳】命令，选选择壁厚度88mm，选择择挖出材料面面，完成抽壳壳，如图3.26。 在抽壳选择择面使用【拉拉伸】命令，拉拉伸

9、出顶面凸凸缘，厚度为为12mm，如如图3.277，选择底面面拉伸出箱体体底板厚度为为20mm，如如图3.288，并【拉伸伸切除】底面面通槽如图33.29。在在凸缘下面【拉拉伸】轴承座座凸台（如图图3.30）和和凸台（如图图3.31），在在轴承座凸台台上用【拉伸伸切除】命令令切出轴承槽槽，如图3.32。 用【插入】-【参考几何何体】-【基准面】命命令分别在两两个轴承座建建立基准平面面1 和基准平平面2，如图3.333，用【筋筋】命令，绘绘制轴承座凸凸台的加强筋筋，如图3.34。 用【镜像】命命令选择镜像像对称平面，镜镜像凸台、轴轴承座凸台、加加强筋和轴承承槽，如图33.35。 选择中间基基准平面

10、，用用【筋】命令令构造两个吊吊耳，如图33.36。 用【扫描切切除】命令，绘绘制油沟，绘绘制扫描路线线和扫描截面面，如图3.37，用【异异形孔向导】在在轴承槽端面面上打M8 的螺纹孔，如如图3.388，【插入】-【参考几何何体】-【基准轴】命命令，分别建建立基准轴11 和2，圆周阵列列螺纹孔，等等间距，孔数数为6，如图3.339。 用【拉伸切切除】命令在在顶面凸台上上打d=133mm 起盖盖螺钉孔和销销孔，在凸台台上打d=117mm 螺螺栓孔，在底底板上打d=18mm 地脚螺钉孔孔。 用【插入】-【参考几何何体】-【基准面】命命令在箱体后后端面建立一一个45平面作为基基准，如图33.40，用用

11、【拉伸】命命令构造凸台台，如图3.41，在凸凸台上打油标标尺M12 的螺纹孔。在在后端面上拉拉伸的d=330mm 的的凸台，在凸凸台上打M220 的油塞塞孔。用【倒倒圆角】对箱箱体各处进行行R=10mmm 倒圆角角，完成建模模，如图3.42。图3.22 箱体主视图图 图3.23 箱体俯视视图图3.24 箱体左视图图图3.25 拉伸长方体体 3.26 长方体的的抽壳 图3.27 拉拉伸凸缘 图3.28 拉伸底板板 图3.29 拉拉伸切除通糟糟 图3.30 拉伸轴承承座 图3.31 拉伸凸台 图图3.32 拉伸切除轴轴承安装槽 图3.33 建立两个基基准图 33.34 轴承座加强强筋 图3.41

12、拉伸油标尺尺凸台 图3.42 箱体三维维建模、箱盖的三维维建模根据减速器箱盖盖二维工程图图进行建模，如如图3.433，图3.444,图3.45。 【拉伸】构构造箱盖的大大体轮廓，如如图3.466，【抽壳】命命令，选壁厚厚为8mm ,选择底面面为去除材料料面，如图33.47，在在去除材料面面【拉伸】凸凸缘，厚度为为12mm,如图3.488，在凸缘上上【拉伸】出出轴承座（图图3.49）和和凸台(图3.50)，【拉伸切切除】打522mm 和80mm 的轴承安装装槽,如图3.511。 【镜像】，选选择凸台、轴轴承座和轴承承安装槽为对对象，选择箱箱体对称面为为基准面，构构造另一侧，如如图3.522。 【

13、筋】命令令，构造吊耳耳，选择箱盖盖的对称面做做草图，如图图3.53。 用【插入】-【参考几何何体】-【基准轴】命命令，选择圆圆柱面，建立立基准轴1，用【异形形孔向导】选选择在轴承侧侧面打M8 的螺纹孔，【圆圆周阵列】选选择基准轴11 为旋转轴轴，螺纹孔为为阵列对象，数数目选择为66，如图3.554。 【拉伸切除除】在吊耳上上打10mmm 的孔，在在凸缘上打四四个13mmm 的起盖螺螺钉孔，在凸凸台上打六个个17mm 螺栓通孔，再再【旋转切除除】出两个88mm 销孔孔。 选择箱盖上上表面为基准准面，先【拉拉伸】出900X60 的的，厚度为44mm 的凸凸台，如图33.55，再再【拉伸切除除】出观

14、察孔孔，如图3.56，再在在观察盖凸台台上【异形孔孔向导】打四四个M6 螺纹孔孔。 【倒圆角】、【倒倒角】命令，对对箱盖进行RR5mm 和和1mm 的倒倒角，完成建建模，如图33.57。图3.43 箱箱盖的主视图图图3.44 箱箱盖的俯视图图图3.45 箱箱盖的左视图图 图3.46 构造大体轮轮廓 图3.47 抽壳 图3.48 拉伸凸缘图图 3.449 拉伸伸轴承座 图3.50 拉拉伸凸台 图3.51 拉伸轴承槽槽 图3.52 镜像凸台凸凸缘 图3.53 建立吊耳耳 图3.54 整列M8 螺纹孔孔 图图3.55 拉伸观察察盖凸台 图3.56 拉伸切除观观察 图3.57 箱盖的三三维建模3.1.

15、3 对对轴承的三维维建模.保持架： 【拉伸】选选择任意基准准面，在草图图上画一个内内径为38mmm 和外径径40mm 的圆环，对对称拉伸，拉拉伸厚度为55mm，如图图3.58。 【旋转】，对对称拉伸面作作为基准面，画画通过中心的的虚线为旋转转轴，画直径径12mm 的半圆为旋旋转截面，如如图3.599，用【插入入】-【参考几何何体】-【基准轴】命命令，选择圆圆柱面，建立立基准轴1，【圆周阵阵列】命令，选选择基准轴11 为旋转轴轴，阵列对象象为旋转、拉拉伸出的实体体，如图3.60，【旋旋转切除】，仍仍然选择对称称拉伸面为基基准面，在刚刚才旋转出的的圆体内切出出一个空心为为8mm 的球球体，如图33

16、.61，然然后再次整列列空心球体。【拉拉伸切除】切切掉圆环外多多余的材料，即即完成建模，如如图3.622。 图3.58 拉伸圆环 图3.59 旋转球体 图3.60 整列球体 图3.61 旋转切除图3.62 保持架的三三维建模.滚动体：【旋转】，选择择任意基准面面，画出虚线线旋转轴，半半径为4mmm 的半圆截截面，如图，3.63，完成建模，如图3.64。.内圈、外圈圈：【旋转】，选择择任意基准面面，画出虚线线旋转轴，画画出内圈外圈圈的截面草图图如图3.665 和图3.666，即完成建建模如图3.67 和图图3.68。 图3.63 旋转拉伸滚滚动体 图3.64 滚动体的的三维建模 图3.65 外圈

17、的草图图 图3.67 外圈的三三维建模 图3.66 内圈的草图图 图3.68 内圈的三三维建模3.1.4 油油标尺、观察察盖、油塞和和通孔器的三三维建模1.端盖： 【旋转】命命令，任意选选择基准面，建建立选线基准准轴，画出端端盖的截面草草图，旋转得得到实体，如如图3.699。 用【插入】-【参考几何何体】-【基准轴】命命令，选择圆圆柱面，建立立基准轴1，【拉伸切切除】在端盖盖上打9mmm 的孔，【圆圆周阵列】命命令，基准轴轴1 为旋转轴轴，9mm 的孔为阵列列对象，数目目为6，完成建模模，如图3.70。 图3.69 端盖的旋转转草图 图3.70 端盖的三三维建模2.油标尺： 【旋转】，任任意选

18、择基准准面，建立选选线基准轴，画画出油标尺的的截面草图，旋旋转得到实体体，如图3.71。 在螺纹面，【插插入】-【注释】-【装饰螺纹纹线】，选择择螺纹纹，完成建模模，如图3.72。 图3.71 油标尺的旋旋转草图 图3.72 油标尺的的三维建模3.观察盖： 【拉伸】厚厚度为4mmm,长X 宽为6090 的实体体，如图3.73。 【拉伸切除除】在观察盖盖4 个角切4 个7mm 的通通孔。 在观察盖上上【拉伸】凸凸台，【异形形孔向导】在在凸台上打MM12 的螺螺纹孔。 对4 条侧侧棱进行【倒倒圆角】R110mm.完完成建模，如如图3.744， 图3.73 拉伸观察盖盖 图图3.74 观察盖的的三维

19、建模4.油塞: 【拉伸】,任意选择基基准面，在草草图上画六边边形，完成拉拉伸。 用【插入】-【参考几何何体】-【基准轴】命命令，选择圆圆柱面，建立立基准轴1【旋转切除除】切出螺帽帽的形状，选选择中间对称称面画1.55X1.5 的直角三角角的旋转截面面，选择基准准轴1 为旋转轴轴，如图3.75。 【拉伸】构构造剩下的实实体，在待加加工螺纹面，【插插入】-【注释】-【装饰螺纹纹线】，完成成建模，如图图3.76。 图3.75 螺帽旋转切切除 图3.76 油塞的三三维建模5.通气器： 【拉伸】,任意选择基基准面，在草草图上画六边边形，完成拉拉伸，如图33.76。 用【插入】-【参考几何何体】-【基准轴

20、】命命令，选择圆圆柱面，建立立基准轴1【旋转切除除】切出螺帽帽的形状，选选择中间对称称面画1.55X1.5 的直角三角角的旋转截面面，选择基准准轴1 为旋转轴轴。 【拉伸】构构造剩下的实实体，在待加加工螺纹面，【插插入】-【注释】-【装饰螺纹纹线】。 【拉伸切除除】打两个交交叉的4mmm 的通孔，完完成建模，如如图3.777。 图3.76 螺帽拉伸 图3.77 通气器三三维建模第四章减速器的的装配和仿真真4.1 减速器器的装配装配是将各种零零件模型插入入到装配体文文件中，利用用零件的相应应结构来限制制各零件的相相对位置，使使构成机构的的某部分，或或者是一个完完整的机构或或机器。Soolidwo

21、orks 允允许用户在装装配体文件中中插入数目众众多的零件进进行组装配合合。4.1.1 轴轴承的装配首先组装轴承，【新新建装配体】。【插入】：内圈圈，外圈，保保持架，滚动动体，如图44.1。【配合】：选择择滚动体和保保持架的小圈圈内圈，同心心约束，【插插入】-【参考几何体体】-【基准轴】命命令，选择圆圆柱面，建立立基准轴1，【圆周整整列】，选择择基准轴1 为旋转轴，滚滚动体为阵列列对象，数目目为12个。【配配合】内圈与与保持架同心心、对称面重重合约束，外外圈与保持架架同心、对称称面重合约束束，完成轴承承的装配，如如图4.2。 图4.1 轴轴承的爆炸视视图 图4.2 轴承的装配配体4.1.2 小

22、小齿轮轴的装装配接着装配小齿轮轮轴，在完成成轴承的装配配基础上。【插入】：小齿齿轮轴，V 带轮和减速速器联接键，套套筒，如图44.3。【配合】：小齿轮轴和套筒筒同心、面重重合约束。 轴承和小小齿轮轴同心心约束，与套套筒面重合约约束。利用小小齿轮的对称称面【镜像】第第二轴承。 V 带轮和和减速器联接接键和键槽面面重合、同心心、对称面重重合约束。图4.3 小小齿轮轴的爆爆炸视图4.1.3 齿齿轮轴的装配配装配完小齿轮轴轴，装配齿轮轮轴。【插入】：齿轮轮轴的轴承的的保持架、内内圈、外圈、滚滚动体，完成成轴承的装配配，再插入轴轴、齿轮、齿齿轮和轴联接接键、轴和联联轴器联接键键、套筒，如如图4.4。【配

23、合】：轴和联轴器联联接键、齿轮轮和轴联接键键和轴的键槽槽面重合、同同心、对称面面重合约束。齿轮键槽与齿齿轮和轴联接接键面平行约约束，轮毂与与轴同心约束束，齿轮侧面面与轴肩面重重合约束。套筒和轴同心心重合，与齿齿轮面重合约约束。轴承与轴同心心重合，与套套筒面重合约约束，利用大大齿轮的对称称面为基准，【镜像】轴承，完完成装配。 图4.4 齿轮轴的爆爆炸视图4.1.4 齿齿轮轴与箱体体的装配完成两个轴的装装配，把轴安安装进齿轮箱箱体内。【插入】：箱体体如图4.55。【配合】：小齿轮轴上的轴轴承与轴承安安装槽同心重重合，大齿轮轮和箱体的对对称面重合约约束。大齿轮轴上的轴轴承与轴承安安装槽同心重重合，大

24、齿轮轮和箱的对称称面重合约束束。图4.5 轴轴和箱体的装装配图4.1.5 箱箱盖、端盖、观观察盖等的装装配盖上箱盖，安装装上一系列的的附件，完成成齿轮箱大体体装配。【插入】：箱盖盖、端盖、观观察盖、通孔孔器、油塞、油油标尺，如图图4.6。【配合】： 箱盖与箱体体对称面重合合、接触面面面重合、同心心约束。 端盖与箱体体同心约束，与与轴承座的对对称面重合，与与箱体接触面面重合约束。 观察盖和箱盖盖接触面重合合、对称面重重合约束。 通孔器于观察察盖面重合、同同心约束。油塞和油标分别别与箱体面重重合、同心约约束。 图4.6 箱盖、端盖盖、观察盖等等的爆炸视图图4.1.6 M6、M8 螺钉的的装配完成箱

25、体大体装装配，装上螺螺钉固定。【插入】： MM6 螺钉，M8 螺钉，如图图4.7。【装配】： M6 螺钉与与观察盖接触触面重合、同同心约束。 M8 螺钉钉与轴承端盖盖接触面重合合、同心约束束，【镜像】，利利用箱体对称称面分别镜像像大小轴承端端盖上的螺钉钉，【插入】-【参考几何体】-【基准轴】命令，选择圆柱面，建立基准轴1，在每个端盖上分别用【圆周整列】，选择每个轴的基准轴为旋转轴，数目为6，完成M8 螺钉的装配。 图4.7 M6、M8 螺钉的的爆炸视图4.1.7 销销、螺栓和起起盖螺钉的装装配装好端盖螺钉，开开始安装销和和螺栓。【插入】：销、M16（螺栓、螺母、垫片）、M12（螺栓、螺母、垫片

26、），如图4.8。【装配】： 销和销孔同心心约束，销基基准面和箱体体凸缘底面重重合约束。 M12 螺螺钉与箱盖接接触面重合，螺螺钉与螺纹孔孔同心约束；垫片与螺钉钉同心约束，与与箱体凸缘下下底面面接触触；螺母与螺螺钉的同心约约束，与垫片片面重合约束束。 M16 螺螺钉与箱盖接接触面重合，螺螺钉与螺纹孔孔同心约束；垫片与螺钉钉同心约束，与与箱体凸缘下下底面面接触触；螺母与螺螺钉的同心约约束，与垫片片面重合约束束。 将M12 和M16 装配配好箱盖的一一半，用【镜镜像】命令，选选择箱盖的对对称面为基准准面，镜像所所选螺钉和螺螺栓等，完成成装配，如图图4.9。 图4.8 螺栓和销的的爆炸视图 图4.9

27、减速器的装装配体4.2 干涉检检查装配完成后，进进行零部件之之间的干涉检检查，以检查查装配体有无无干涉及干涉涉位置。步骤骤：（1）单击装配配体工具栏上上的【干涉检检查】。（2）选择需要要干涉检查的的零部件。（3）单击【计计算】，在结结果中即会显显示干涉的位位置及大小。（4）存在干涉涉，使用零部部件中的碰撞撞检查，对干干涉的位置进进行调整，对对干涉零件的的尺寸或者位位置进行调整整，完后再进进行（1）的步骤，直直到干涉检查查结果显示无无即可。通过干涉检查，发发现减速器存存在的干涉主主要是螺纹干干涉和齿轮干干涉，螺纹干干涉，螺纹是是固定的，不不参与减速器器运动，螺纹纹干涉被忽略略不计，齿轮轮干涉通过

28、碰碰撞干涉旋转转齿轮的位置置进行调整，直直至消除齿轮轮干涉，如图图4.10。 图4.10 干涉检查4.3 Cossmosmootion 插件介绍Cosmosmmotionn 三维运动动仿真软件，如如图4.111，它可以对对复杂机构进进行完整的运运动学和动力力学仿真，得得到系统中各各个零部件的的运动情况，包包块能量、动动量、位移、速速度、加速度度、作用力和和反作用力等等结果，并能能以动画、图图表、曲线等等形式输出；还可以将零零部件在复杂杂运动情况下下的载荷情况况直接输出到到主流有限元元分析软件中中，从而进行行正确的强度度分析。允许工程师通过过虚拟的产品品模型很容易易地模拟装配配体的复杂运运动，保

29、证准准确的设计，排排队产品设计计错误。 图4.11 Cosmmosmottion 插插件界面4.3.1 CCosmossmotioon 运动仿仿真1) 加载Coosmosmmotionn:【工具】【插件】【COSMMOSMottion 22008】，运运行插件。2) 【打开】减减速器装配体体，点击箱盖盖，选择【隐隐藏零部件】，点点击【旋转零零部件】命令令，选择【碰碰撞检查】，检检查范围选择择为【这些零零部件之间】：大齿轮和小小齿轮轴，选选上【碰撞时时停止】，旋旋转小齿轮轴轴，直至小齿齿轮轴不与大大齿轮发生齿齿面重合为止止，选择确定定，如图4.12。3) 单击齿轮轮轴，选择【隐隐藏零部件】，单单击【配合】-【机械配合】，选择齿轮轮毂和小齿轮轴，点击【齿轮】，比率选为4：1，反转，确定即可，如图4.13。 图4.12 旋旋转零部件界界面 图4.13 齿轮配合界界面4）自由旋转小小齿轮轴，大大齿轮随即啮啮合运动，【新新建运动算例例】-【COSMOOSMotiion】-【马达】-【旋转马达达】，对高速速轴添加旋转转方向，以及及转速为3882.4RPPM,点击确确定后，选定定运动时间为为8