基于Pro/E的WPA型蝸輪蝸桿減速器建模和仿真

杜曉勇　李艷聰　孫立城　柴磊　王瑞鑫

摘 要：以WPA蝸輪蝸桿減速器為建模原型，對其中每個(gè)零件進(jìn)行測繪建模，后進(jìn)行組裝，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。在此基礎(chǔ)上對蝸桿蝸輪精確三維實(shí)體造型的方法進(jìn)行歸納總結(jié)；通過測繪建模，同學(xué)們對已學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用，加深了對課程的理解，也提高了自主學(xué)習(xí)的能力。

關(guān)鍵詞：蝸輪蝸桿減速器；三維建模；仿真

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）25-0023-02

1 概述

蝸輪蝸桿減速器是實(shí)現(xiàn)空間相交兩軸之間動(dòng)力傳遞，同時(shí)改變運(yùn)動(dòng)速度、方向的動(dòng)力傳動(dòng)重要部件，在各類機(jī)械中都廣泛應(yīng)用。以Pro/E軟件的三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真功能可直觀實(shí)現(xiàn)蝸輪蝸桿兩級(jí)減速器建模和仿真[1-4]。為了更好地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，將知識(shí)融會(huì)貫通，以蝸輪蝸桿減速器為載體，在Pro/E環(huán)境下進(jìn)行測繪、建模和仿真，通過過程實(shí)施達(dá)到了很好效果，也對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)方式和方法有一定的借鑒作用。

2 減速器三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真

利用Pro/E進(jìn)行三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真的一般步驟：（1）零部件測繪：這階段要選擇一定量程的游標(biāo)卡尺為測量工具，準(zhǔn)備查閱知識(shí)點(diǎn)的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊；（2）零部件幾何造型：利用草繪、拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等功能進(jìn)行三維建模；（3）裝配分析：利用Pro/E中的裝配模塊進(jìn)行設(shè)備的總體裝配；（4）運(yùn)動(dòng)仿真：裝配時(shí)，添加運(yùn)動(dòng)學(xué)約束。進(jìn)入“機(jī)構(gòu)”模塊運(yùn)動(dòng)仿真。

2.1 基于Pro/E 的WPA減速器主零件繪制

2.1.1 蝸輪蝸桿

WPA為減速器型號(hào)。減速器蝸輪蝸桿有關(guān)參數(shù)有模數(shù)m=1.5，蝸桿頭數(shù)Z1=1，蝸輪齒數(shù)Z2=40，齒形角α=20°，傳動(dòng)比i=40，等，在標(biāo)準(zhǔn)零件庫中鍵入上述參數(shù)，生成相應(yīng)蝸輪蝸桿，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)移除、拉伸等命令形成最后符合要求的蝸輪和蝸桿（圖1、圖2）。

2.1.2 箱體的繪制

箱體繪制比較繁復(fù)，必須不停的建立工作平面，草圖繪制和進(jìn)行拉伸操作。

2.1.3 其他零件的繪制

采用建立工作平面，草圖繪制和進(jìn)行拉伸陣列操作，完成圖4中各零件的繪制。蝸桿軸匹配6202型號(hào)深溝球軸承；蝸輪軸后端蓋；其他零件繪制在此略去。

2.2 減速器的裝配

蝸輪軸部分的裝配（圖5），將蝸輪、軸承6203、連接鍵、蝸輪軸采用“缺省”裝配方式進(jìn)行裝配，采用剛性連接，約束條件為軸對齊和面對齊。蝸桿軸部分的裝配（圖6），將蝸桿軸、軸承6202采用“缺省”裝配方式進(jìn)行裝配，采用剛性連接，約束條件為軸對齊和面對齊。

2.2.1 后續(xù)零部件裝配

依次完成蝸桿軸與箱體的裝配，蝸桿軸端蓋與箱體的裝配，蝸輪軸端蓋與箱體的裝配，通氣孔螺栓與箱體的裝配。

2.2.2 減速器爆炸圖

為了更好觀察裝配體上每個(gè)零件之間的裝配關(guān)系，選擇合理的爆炸方向，將減速器打散如圖所示（圖7）。

2.2.3 減速器運(yùn)動(dòng)仿真

點(diǎn)擊Pro/E中應(yīng)用程序的機(jī)構(gòu)命令，開始運(yùn)動(dòng)仿真。定義齒輪副，伺服電動(dòng)機(jī)的定義；分析定義；利用Pro/E運(yùn)動(dòng)仿真模塊，機(jī)構(gòu)分析后點(diǎn)擊回放開始仿真運(yùn)動(dòng)（圖8）。

3 結(jié)束語

主要繪制蝸輪減速器的各零件并對其進(jìn)行工程圖分析與組裝減速器運(yùn)行仿真并產(chǎn)生爆炸圖。通過建模仿真，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，提高了自主學(xué)習(xí)能力，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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