基于UG輔助建模的二級直齒圓柱齒輪減速器的設計

魏義濱 丁波

沈陽工學院機械與運載學院

基于UG輔助建模的二級直齒圓柱齒輪減速器的設計

魏義濱 丁波

沈陽工學院機械與運載學院

本文利用集交互式計算機輔助設計、計算機輔助制造和計算機輔助工程（CAD/CAM/CAE）于一身的UG軟件，對齒輪減速器進行分析。利用UG軟件對其進行三維參數化建模和裝配，并對其工作情況進行模擬，驗證其工作性能以及可靠性。

二級直齒圓柱齒輪減速器 三維建模 UG 運動仿真

減速器是指原動機與工作機之間的獨立封閉式傳動裝置，用來降低轉速并相應地增大轉矩。在現代工業中運用極為廣泛。二級直齒圓柱齒輪減速器具有體積小、質量輕、承載能力大、傳動平穩等特點，可以廣泛運用在現代工業中需要減速的各種設備上。二級直齒圓柱齒輪減速器一般可以分為展開式、分流式和同軸式三種見下圖1所示。

圖1 齒輪減速器系統傳動圖

展開式由于齒輪相對于軸承為不均勻分布所以對軸的剛度有很大要求，分流式齒輪對于軸屬于對稱式布置，常用于較大的功率、變載荷場合。同軸式減速器長度方向尺寸較小，但軸向尺寸較大，中間軸較長所以剛性較差兩級大齒輪直徑接近，有利于潤滑。本文以展開式齒輪減速器為例進行設計。

齒輪傳動是目前機械行業中應用最為廣泛的一種傳動形式。計算機輔助設計、計算機輔助制造計算機輔助工程即CAD/CAM/ CAE技術在我國也已進入廣泛普及階段。

2 傳動裝置的總體設計

減速器的工作條件如表1所示。

表1.直齒圓柱齒輪減速器輸出數據

工作條件見下表2所示。

表2.工作條件

（三線表中間線是細線 上下兩根是粗線）

傳動裝置的總體設計如圖2所示。

電動機1通過聯軸器4將I軸的動力傳遞到帶傳動2，帶傳動把動力通過Ⅱ軸傳遞給了減速器，通過兩對齒輪的嚙合傳動，動力從Ⅱ軸傳遞到了Ⅲ軸，又從Ⅲ軸傳遞到了Ⅳ軸，最后動力通過聯軸器4傳遞給了輸送帶5。（標號方式錯誤，引起誤解）

1.電動機 2.帶傳送傳送帶 3.齒輪 4.聯軸器 5.輸送帶6.軸承（還有6個減速器自帶軸承）

3 UG三維參數化建模

在零件的建模過程之中，絕大多數的零件都是通過創建草圖、拉伸、打孔、添加螺紋、回轉加筋板等命令，按照先前計算的參數進行設計。而在減速器設計中最為重要的零件——齒輪卻無法通過以上的命令設計出。因為漸開線齒輪是一個復雜的零件，UG 9.0中有一個專門的功能設計。下面簡單的把齒輪設計的步驟加以說明。

3.1 打開創建齒輪命令

在UG 9.0的【菜單】選項卡中選擇【GC工具箱】，選擇齒輪【建模】，選擇【圓柱齒輪】如圖3所示。

圖2 齒輪減速器系統傳動圖

圖3

3.2 創建圓柱齒輪

在漸開線圓柱齒輪建模中選擇【創建齒輪】，選擇默認的【直齒齒輪】、【外嚙合齒輪】、【滾齒法】。因為設計的是二級減速器是一般機器，所以選擇標準齒輪即可。

根據計算的數據填寫漸開線圓柱齒輪參數如圖4所示。

3.3 放置齒輪

在矢量中選擇默認的【自動判斷的矢量】，選擇齒輪的軸線。如圖5選擇Y軸為齒輪的軸線。

圖4

圖5

選擇點——齒輪的中點。如圖6將原點為齒輪中點。

這樣齒輪的基本設計就完成了，如圖7所示。

圖6

圖7

3.4 創建齒輪的輔助特征

其中創建齒輪的輔助特征包括腹板及齒輪軸孔等。可以通過“繪制草圖”、“拉伸”、“布爾求差”運算、“倒角”命令、“陣列”命令等即可完成。

4 減速器的裝配

裝配的過程就是在裝配中建立各部件之間的鏈接關系。在裝配中可以采用自頂向下或者自底向上的裝配方法或者混合使用上述的兩種方法（參考文獻不用反復多次強調，第一次引用時指出就行）。通過裝配可以形成產品的結構以及繪制其裝配圖并通過運動仿真檢查零件間是否發生了相互干涉，從而及早發現問題并糾正。

在UG中采用單一數據庫的設計，因此在零件設計完成后可利用UG的裝配模塊對零件進行組裝，然后對該組件進行修改、分析或者重新定向。

減速器中的零件有箱體、軸承、齒輪、齒輪軸等主要的零件以及螺栓、螺母等標準件。為了裝配的方便，建議進行先主后次的順序，即先裝配箱體、齒輪、齒輪軸等主要零件，之后再去裝配螺栓、螺母等標準件。這樣便于整個裝配的定位。

二級直齒圓柱齒輪減速器的裝配過程較為簡單，其重點在于齒輪的準確裝配，即向嚙合的兩個齒輪的兩個齒面在節圓位置處嚙合。解決方法是先設定兩齒輪的中心距，兩齒輪齒面接觸對齊，最后設定任意兩齒之間的接觸對齊即可。

5 結論

本文簡單的講解了基于UG軟件的二級直齒圓柱齒輪減速器的設計的總體思路，緊接著以齒輪的三維建模為例對UG的參數化建模進行了簡單介紹，并對UG裝配過程進行了簡明的敘述。

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魏義濱（1994-）,男，漢族，沈陽工學院機械與運載學院機械設計制造及其自動化專業。丁波（1996-），男，漢族，沈陽工學院機械與運載學院機械設計制造及其自動化專業。

曲姣（1987,6），女，漢族，沈陽工學院機械與運載學院機械基礎教研室，研究方向：機械設計及理論。