机械零件测绘与三维建模课程设计报告书.doc

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1、机械零件测绘与三维建模课程设计报告书 学生姓名 系 别 天津农学院机电工程系 专业班级 成绩评定 2012 年 6 月目 录摘 要31 引言41.1一级蜗杆减速器简介41.2一级蜗杆减速器的测绘过程41.2.1拆卸减速器41.2.2分析装配方案51.2.3分析各零件作用、结构及类型：52.蜗杆的测绘分析与建模62.1蜗杆的测绘过程62.1.1蜗杆轴的结构设计72.1.2键的选择82.2对蜗杆的认识82.3蜗杆的建模过程103 装配与运动仿真分析104 总装配图的绘制1141 装配图的作用124.2 绘制过程：125.结论13【参 考 文 献】14致 谢15摘 要这次课程设计的主要任务是通过测绘

2、一个蜗杆齿轮减速器，然后对其进行建模分析，然后手工绘制草图以及装配图，最后写说明书。本减速器属一级蜗杆减速器。该测绘的内容包括：任务设计书，零件的加工工艺工艺分析，传动装置总体分析，重要零件的测绘方法例如：蜗杆齿轮减速器的传动分析，蜗杆、蜗轮、齿轮的基本尺寸设计，减速器箱体的结构设计，减速器其他零件的选择。齿轮的一些基本参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。蜗轮蜗杆减速器的计算机辅助机械设计及辅助制造（CAD/CAM）技术是当今设计以及制造领域广泛采用的先进技术，能清楚、形象的表达减速器的外形特点。通过本课题的研究，将进一步深入地对这一技术进行了解和学习。关键词： 测绘；蜗杆设计；工艺分

3、析；绘图1 引言一级蜗杆减速器几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从各类交通工具的发动机、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的机械启动装置等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速器的应用，且在工业应用上，减速器具有减速及增加转矩的功能。因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备中，比如现在比较先进的数控机床设备都采用此装置来进行工作，可见减速器是机械领域来的重要设备之一。1.1一级蜗杆减速器简介一级蜗杆减速器是原动机和工作机之间的独立的封闭传动装置，它在降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要

4、注意不能超出减速机额定扭矩，也可在减速同时降低了负载的惯量。由于减速器具有结构紧凑、传动效率高、传动准确可靠、使用维护方便等特点，故在各种机械设备中应用甚广。减速器的种类很多，各具特点，用以满足各种机械传动的不同要求。本次测绘的减速器为一级蜗杆减速器，其具备以下特点：1、若齿轮传动在高速级，则结构紧凑。2、机械结构紧凑，体积外形轻巧、小型高效。3、热交换性能好，散热快若蜗杆传动在高速级，则效率较高。4、安装简易，灵活轻捷、性能优越、易于维护检修。5、传动平稳，噪音小，经久耐用。6、输出扭矩大。7、适用性强，安全可靠性大。1.2一级蜗杆减速器的测绘过程 1.2.1拆卸减速器按拆卸的顺序给所有零、

5、部件编号，并登记名称和数量，然后分类、分组保管，避免产生混乱和丢失；拆卸时避免随意敲打造成破坏，并防止碰伤、变形等，以使再装配时仍能保证减速器正常运转。拆卸顺序：、拆卸观察孔盖。、拆卸箱体与箱盖联接螺栓，卸下箱盖。、拆卸各轴两边的轴承盖、端盖。、一边转动轴顺着轴旋转方向将高速轴轴系拆下，再用橡胶榔头轻敲轴将低速轴系拆卸下来。、最后拆卸其它附件如油标、放油螺塞等。1.2.2分析装配方案按照先拆后装的原则将原来拆卸下来的零件按编好的顺序返装回去。、检查箱体内有无零件及其他杂物留在箱体内后，擦净箱体内部。将各传动轴部件装入箱体内；、将嵌入式端盖装入轴承压槽内，并用调整垫圈调整好轴承的工作间隙。、将箱

6、内各零件，用棉纱擦净，并塗上机油防锈。再用手转动高速轴，观察有无零件干涉。经检查无误后，合上箱盖。、松开起盖螺钉，装上定位销，并打紧。装上螺栓、螺母用手逐一拧紧后，再用扳手分多次均匀拧紧。、装好轴承小盖，观察所有附件是否都装好。用棉纱擦净减速器外部，放回原处，摆放整齐。1.2.3分析各零件作用、结构及类型：（1）、主要零部件：、轴：主要功用是直接支承回转零件，以实现回转运动并传递动力。高速轴属于齿轮轴；低速轴为转轴，属阶梯轴。、轴承：用来支承轴或轴上回转零件、保持轴的旋转精度、减小磨擦和磨损。高、低速轴的轴承都为GB/T2761994深沟球轴承6203。、齿轮：用来传递任意轴间的运动和动力，在

7、此起传动及减速作用，齿数为z=30，为斜齿圆柱齿轮。、联轴器：主要用于联接两轴，使他们一起转动以传递运动和转矩。（2）、附件：、窥视孔：窥视孔用于检查传动零件的啮合、润滑及轮齿损坏情况，并兼作注油孔，可向减速器箱体内注入润滑油。、通气器：使箱体内受热膨胀的气体自由排出，以保持箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件处向外渗漏。、放油孔及放油螺塞：为排放减速器箱体内污油和便于清洗箱体内部，在箱座油池的最低处设置放油孔，箱体内底面做成斜面，向放油孔方向倾斜1 2 度使油易于流出。2.蜗杆的测绘分析与建模2.1蜗杆的测绘过程蜗杆的测绘比较复杂，要想获得准确的测绘数据，就必须具备较全面的蜗杆

8、传动方面的知识。同时应合理选择测量工具及必要的检测仪器，掌握正确的测量方法，并对所测量的数据进行合理的分析处理，提出接近或替代原设计的方案，直接为生产服务。测绘蜗杆时，主要是确定蜗杆轴向模数ma（即蜗轮端面模数mt），蜗杆的直径系数q和导程角(即蜗轮的螺旋角)。下面以普通圆柱蜗杆测绘为例，说明标准蜗杆的基本测绘步骤。（1）. 首先对要测绘的蜗杆进行结构和工艺分析。（2）. 画出蜗杆的结构草图和必须的参数表，并画出所需标注尺寸的尺寸界线及尺寸线。（3）. 数出蜗杆头数z1。 （4）. 测量出蜗杆齿顶圆直径dal。（5）. 在箱体上测量出中心距a。 （6）. 确定蜗杆轴向模数ma (即涡轮端面模数

9、mt) （7）. 确定蜗杆的导程角(蜗轮的螺旋角)，并判定及的方向。根据计算公式 tg= z1ma / d1，因 d1 = da1-2ma 则= tg -1 z1ma / (da1-2ma)（8）. 确定蜗杆直径系数q根据计算公式q = d1 / ma或q = z1 / tg计算出q值，且应按标准系列选取与其相近的标准数值。（9）. 根据计算公式，计算出其它各基本尺寸，如齿根圆直径df1、df2，齿顶高ha1、ha2，齿根高hf1、hf2等。（10）. 所得尺寸必须与实测中心距a核对，且符合计算公式： a = ma / 2 (q+z2)（11）. 测量其它各部分尺寸，如毂孔直径、键槽尺寸等。（

10、12）. 根据使用要求，确定蜗杆的精度，一般为79级。（13）. 用类比法或查资料确定配合处的尺寸公差和形位公差。（14）. 用粗糙度量块对比或根据各部分的配合性质确定表面粗糙度。（15）. 尺寸结构核对无误后，绘制零件图。几何参数的测量（1）蜗杆头数z1 , 目测确定z1（2）蜗杆齿顶圆直径da1 可用高精度游标卡尺或千分尺直接测量，也可用游标卡尺测量（3）蜗杆齿高h l 蜗杆齿高hl可按以下方法测量： 用高精度游标卡尺的深度尺或其他深度测量工具直接测量蜗杆齿高，如图2-1所示。图1蜗杆齿高h l的测量 用游标卡尺测量蜗杆的齿顶圆直径da1和蜗杆齿根圆直径df1，并按下式计算： （4）蜗杆轴

11、向齿距pz 测量蜗杆轴向齿距pz 可以用直尺或游标卡尺在蜗杆的齿顶圆柱上沿轴向直接测量，如图8-18所示。为了精确起见，最好多跨几个轴向齿距，然后将所测得的数除以跨齿数，就是蜗杆的轴向齿距。（5）蜗杆齿形角 图2蜗杆轴向齿距的测量蜗杆齿形角可用角度尺或齿形样板在蜗杆的轴向剖面和法向剖面内测量，将两个剖面的数值都记录下来，作确定参数时的参考。也可以用不同齿形角的蜗轮滚刀插入齿部作比较来判断。2.1.1蜗杆轴的结构设计1. 轴材料的选择 根据轴的受力分析查表选择45钢，正火处理2. 轴的结构设计蜗杆轴拟订轴上的零件装配方案，根据受力分析选择深沟球轴承，根据最小直径和安装轴承盖和齿轮的要求，初步定轴

12、长和轴肩，轴端倒角为245,各轴间处的倒角半径为R2。选择深沟球轴承 6203 d = 17 mm D = 40mm B = 12 mm分度圆 d =20mm 。 由于D1和D5出需要装配轴承，所以D1=D5=17 mm ,与轴承内壁配合。根据轴的最小直径所以D5=17mm 与链轮配合。根据轴肩的要求D2=20 mm。根据齿宽B和轴承标准件的宽度以及箱座的的结构，定L1=26 mm;L2=30mm ;L3=15 mm; L4=15 mm ；L5=12mm，总长L = 130mm ；轴的公差:根据表得，D2=20 H7/js6 D1=D5=17H7/h6 D6=17H7/h6 ；以上配合都选用7

13、级精度标准。即IT7。2.1.2键的选择1.蜗杆轴上用于和联轴器相配合的键轴径d1=14mm,L1=26mm查机械设计书选用C型平键，得：键C 5522 GB/T1096-1979 h=5mm l=22mm2.2对蜗杆的认识蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，用于传递空间交错两轴之间的运动和动力。交错角一般为90。传动中一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。1.蜗杆传动的特点：（1） 传动比大，一般 i =1080，最大可达1000；（2） 重合度大，传动平稳，噪声低；（3） 结构紧凑，可实现反行程自锁；（4） 蜗杆传动的主要缺点齿面的相对滑动速度大，效率低；2.用途（1） 主要用于中小功率，间断工作的场

14、合。（2） 广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。蜗杆的类型 圆柱蜗杆传动：右旋2.3蜗杆的建模过程随着计算机技术、现代设计理论与方法的迅速发展，三维参数化设计软件如UG、PRO-E、SolidWorks等的应用越来越广泛，根据各个软件的特点与功能，都可以建立复杂曲面的齿轮二维模型。并且大多数情况下都采用自上而下的设计方法，直接在装配环境下进行零件建模与修改，以提高设计的相关性。依据某个蜗轮蜗杆啮合副的基本参数与结构尺寸(见表，生成精确的渐开线圆柱蜗杆以及蜗轮模型，并实现齿轮的正确装配，表 （ 1 ）主要参数 蜗 杆头数 1螺旋角 3.38度分度圆直径/mm 20齿顶圆直径/mm 24齿根圆直

15、径/mm 17中心距/mm 33法面模数 1.63 装配与运动仿真分析样条曲线拟合是对于大多数三维参数化辅助设计软件都适用的建模方法，它是采用多点拟合的方法，可以采用手工绘制或者通过建模软件的表达式功能生成齿廓线,由表1中，蜗轮法面参数和螺旋角可以确定蜗轮端截形上的渐开线曲线建模分析绘制基圆、分度圆、齿顶圆与相应的角，得到三个特征点。为提高样条曲线拟合精度更好地逼近于渐开线，应再附加3至5个点。由于齿顶高上的渐开线展角大于齿根高上的展角，因此再附加一点于齿根高渐开线，附加两点于齿顶高渐开线。 当基圆大于齿根圆时齿廓线由渐开线和一过渡线组成； 当基圆小于齿根圆时齿廓线在理论上是一条渐开线。实际上

16、，由于刀具齿顶圆弧的存在，齿根部分仍然存在过渡曲线。用过渡曲线使齿根圆与渐开线实现光滑连接。最后通过（特征操作）与混合扫描形成一个完整的齿形。4 总装配图的绘制（1）、视图布局：、选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。、选择俯视图作为基本视图，主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。布置视图时应注意：a、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置。b、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。（2）、尺寸的标注：、特性尺寸：用于表明减速器的性能、规格和特征。如传动零件的中心距及

17、其极限偏差等。、配合尺寸：减速器中有配合要求的零件应标注配合尺寸。如：轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质及精度等级。、外形尺寸：减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。、安装尺寸：减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。（3）、标题栏、序号和明细表：、说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。、装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。（4）、技术特性表和技术要求：、技术特性表说明减速器的主要性能参数、精度等级。、技术

18、要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。41 装配图的作用装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及减速器的调整和使用方法。4.2 绘制过程：画三视图：、绘制装配图时注意问题： a先画中心线，然后由中心向外依次画出轴、传动零件、轴承、箱体及其附件。b、先画轮廓，后画细节，先用淡线最后加深。c、3个视图中以俯视图作基本视图为主。d、剖视图的剖面线间距应与零件的大小相

19、协调，相邻零件剖面线尽可能取不同。e、对零件剖面宽度的剖视图，剖面允许涂黑表示。f、同一零件在各视图上的剖面线方向和间距要一致。5.结论两周辛苦的课程设计终于结束了，这两周说长不长，说短不短，回头想想经历的这两周时间，心中有太多的感触，太多的体会，纵有千言万语也说不完。下面我就简单说一下自己最重要的收获以及感受。说实话课程设计有点累，但是，当我最后整理我的设计成果的时候，顿时有一种少有的成功喜悦，我深深体会到这两周课程设计的不易。在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学

20、习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础通过这次建模设计，我在多方面都有所提高。最突出的是提高了绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜

21、悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。最后我相信经历过这次课程设计之后，我们不论是在今后的学习中还是工作中，必定会全心全意、脚踏实地地去干好每一件事。【参 考 文 献】1 李秀珍.机械设计基础（少学时 第四版）.北京：机械工业出版社，2005.12 成大先.机械设计手册（第二卷）.北京：化学工业出版社3 叶伟昌.机械工程及自动化简明设计手册（上册）.北京：机械工业出版社，20014 徐锦康.机械设计.北京：机械工业出版社，20015 成大先.机械设计手册（第四版 第四卷）.北京：化学工业出版社，20026 葛常清.机械制图（第二版）.北京：中国建材工业出版社，20007

22、刘鸿之.材料力学（第三版 上、下册）.北京：高等教育出版社，20018 吕广庶，张远明.工程材料及成型技术.北京：高等教育出版社，20019 曾正明.机械工程材料手册.北京：机械工业出版社，200310 王大康，卢颂峰，吴宗泽.机械设计课程设计（第2版）北京：北京工业大学出版社，2010.12致 谢在本次课程设计中我要感谢我们的各位指导老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次课程设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。 14