CAXA軟件在減速器虛擬裝配設計中的應用研究

摘要:減速器在機械設備中占有非常重要的位置它的方案需要經過多次的樣機實驗與修改，導致新減速器的設計周期長，研制費用高。CAXA實體設計是一個全功能的三維設計CAD軟件，通過應用CAXA軟件進行減速器零件的實體設計、虛擬裝配與運動仿真技術，可以大大提高產品的設計速度和效率，從而有效的縮短研發周期。

關鍵詞:CAXA實體設計;減速器;虛擬裝配 ;干涉檢查

中圖分類號:TH12 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3198(2010)02-0270-01

1 引言

隨著全球市場的激烈競爭，加快產品開發速度已成為競爭的重要手段之一，同時也是制造商把握先機求得生存的重要保障。傳統意義上的部件裝配要反復修改，進行多次試裝配，因而周期長，成本高，不能適應當前敏捷制造的需要。利用虛擬裝配技術，采用虛擬產品模型，可以在不需要制造真實產品的條件下，模擬工廠裝配環境，對部件進行預裝配，早期解決實際裝配中所出現的問題，因而減少了開發成本，縮短了新產品開發周期，提高了企業競爭力。

2 虛擬裝配技術

2.1 技術定義

虛擬裝配是實際裝配過程在計算機上的本質體現，即采用計算機仿真與虛擬現實技術，通過仿真模型，在計算機上仿真裝配全過程，實現產品的工藝規劃、加工制造、裝配和調試。從本質上說，虛擬裝配是一種將可視化技術、仿真技術、虛擬現實技術、決策理論以及裝配和制造過程的研究成果加以綜合運用的CAD技術。

2.2 設計流程

在進行虛擬裝配過程中，首先在虛擬裝配環境VADE(virtual assembly design environment)中對產品的裝配過程進行預規劃，即需要考慮產品零部件之間的層次關系、裝配關系和約束關系，對裝配的可能性和通暢性進行判斷，確定各對象間的公差分配、選擇好裝配順序和裝配路徑。同時在對產品進行虛擬裝配時，將其各部件在空間的運動路徑記錄下來，并在將這些路徑送往CAD系統之前，對其整理優化。

3 減速器的虛擬裝配

減速器包括若干個機械零件，在進行裝配時，首先將各個零部件調入到設計環境中，然后利用CAXA實體設計軟件系統的裝配工具和裝配方法，依次進行裝配，將其組成一個完整的裝配體。減速器的主要裝配步驟如下:

3.1 將所需零件插入到設計環境中

拖入零件:單擊“顯示設計樹”按鈕，打開設計樹，在設計樹中顯示出所有零件。單擊設計樹中零件“減速箱”，再單擊工具條上的“裝配”按鈕，設計樹中出現一個“”的裝配件。雙擊此裝配件更改其名稱為:“減速器裝配”。在設計樹中，單擊其他零件將其拖入“減速器裝配”件中。

3.2 軸承的裝配和約束

調入設計元素庫中的“工具”選項中的“軸承”圖素，將其拖放入設計環境中，在軸承對話框中選擇“球軸承”，鍵入軸徑、外徑和高度的適當參數，單擊確定按鈕;重復上述操作，再調入一個相同的軸承，作為齒輪軸上的軸承使用。調入傳動軸上的兩個軸承，鍵入適當參數。在設計樹中，將各個軸承拖入“減速箱裝配”件中。

安裝軸承:在設計環境中，拾取齒輪軸上的軸承，然后激活其三維球，在三維球中，選擇其中間的定位手柄，這時，該控制手柄呈黃色高亮顯示。單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“與軸平行”。單擊齒輪軸上的圓柱面，將使軸承與齒輪軸平行。

定為軸承:在軸承三維球被激活狀態下，單擊三維球中心點，然后單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“到中心點”，然后單擊齒輪軸的軸肩外圓處，軸承將被定位到齒輪軸上。

重復上述操作，將另外一個軸承和定為環在齒輪軸上進行定位。

調整位置:通過拖動各個零件的三維球，將各個零件拖動到合適的位置，便于下面的裝配操作。單擊所示軸承，使其處于零件裝配狀態，單擊“標準”工具條中的“約束裝配”

按鈕，此時光標右側出現一個打開的 “鎖形”標志。將光標移動到軸承內孔上，智能捕捉會高亮顯示被選擇的圖素，移動光標選定軸承的軸線，此時鎖形標志顯示于軸線上。單擊鼠標右鍵彈出快捷菜單，選擇“共軸”。

約束軸承:移動光標到傳動軸承上，傳動軸的軸線將高亮顯示，并且系統將自動將軸承套到傳動軸上，單擊傳動軸的軸線，軸承將與傳動軸同軸，這時，在設計樹中將添加一個“約束”項。

繼續進行約束裝配:在軸承處于“零件裝配”編輯下，繼續進行約束裝配。單擊軸承面，單擊鼠標右鍵，選擇“貼合”。然后，旋轉傳動軸，拾取傳動軸的軸肩端面，單擊鼠標，將軸承端面與軸肩端面貼合。軸承的裝配和約束結果3.3 鍵的裝配和約束

裝配鍵:拾取平鍵零件，使其處于零件編輯狀態下，單擊“無約束裝配”按鈕，拾取平鍵的一個平面，移動光標到傳動軸鍵槽底面上，出現定位符號，按空格鍵〈Tab〉，可以切換不同定位符號，選擇恰當符號后，單擊鼠標，平鍵將與鍵槽貼合。

約束鍵:使用約束裝配方法，使平鍵端面與傳動軸槽底面貼合。繼續進行約束裝配，使平鍵側面與鍵槽側面平行。最后，使平鍵圓弧與鍵槽圓弧同軸。

3.4 齒輪的裝配和約束

移動大齒輪:激活直齒圓柱大齒輪的三維球，通過三維球工具控制手柄操作，將直齒圓柱大齒輪移動到傳動軸的左側，以便于下一步裝配。

約束零件:使用約束裝配，使直齒圓柱大齒輪與傳動軸同軸。同理，使用裝配約束命令，拾取大齒輪鍵槽側面，選擇“貼合”約束。鼠標拾取傳動軸上平鍵的側面，使大齒輪與傳動軸通過平鍵定位，然后將大齒輪進行軸向定位。

3.5 其他零件的裝配和約束

定距環裝配:使用上述約束裝配方法，將傳動軸上的定距環和其他軸承進行裝配。

齒輪軸上的零件約束裝配:在前面的操作中，對于齒輪軸上的零件沒有使用約束裝配，在將齒輪軸向減速器中裝配時，其他零件相對齒輪軸的位置將會發生變化。為了裝配，這里將齒輪軸上的零件也進行約束裝配。

約束齒輪軸與傳動軸。利用齒輪軸圓柱面與減速器箱體軸承孔，使用約束裝配“共軸”來約束齒輪軸在減速器中的徑向位置。同理，定位傳動軸在減速器箱體軸承孔中的徑向位置。

裝配定位:為了便于裝配，在設計樹中建立兩個裝配件，分別是傳動軸裝配體和齒輪軸裝配體，分別包括其裝配零件，如圖所示。使用裝配中的“共軸”和“貼合” 操作，將軸承端蓋裝配到減速器箱體上，通過軸承端蓋將傳動軸裝配體和齒輪軸裝配體進行軸向定位。

完成裝配:最后裝配油標尺，減速器裝配設計完畢，結果如圖2所示，將裝配體保存為文件“減速箱裝配.ics”。

4 結論

虛擬裝配技術從根本上改變了傳統的產品設計、制造模式，在實際產品生產之前，首先在虛擬制造環境中完成虛擬產品原型代替實際產品進行試驗，對其性能和可裝配性等進行評價，從而達到全局最優，縮短產品設計與制造周期，降低產品開發成本，提高產品快速響應市場變化的能力。

參考文獻

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