曹雪玉

（南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系，江蘇南通226010）

Pro/E的“分析/測量”功能在減速器設(shè)計上的應(yīng)用

曹雪玉

（南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系，江蘇南通226010）

在減速器的設(shè)計過程中，靈活使用Pro/E中的“分析/測量”功能，能提高減速器設(shè)計的合理性及設(shè)計效率，從而實現(xiàn)Pro/E在減速器設(shè)計意義上的應(yīng)用。

減速器；設(shè)計；分析/測量

在計算機技術(shù)迅速發(fā)展和軟硬件支撐技術(shù)不斷提高的今天，產(chǎn)品設(shè)計的手段和方法發(fā)生著巨大的變化，CAD/CAM/CAE在工程實際中的應(yīng)用和作用日益顯著。Pro/E是現(xiàn)今主流設(shè)計軟件之一，利用Pro/E制造虛擬樣機，不僅可以節(jié)省物理樣機的制造成本，更可以節(jié)省循環(huán)改進設(shè)計的時間，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，并大大提高產(chǎn)品的綜合性能[1]。

齒輪減速器涵蓋了機械設(shè)計課程的大部分內(nèi)容[2]，大多機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書也是以減速器為例編寫的，所以很多學(xué)校把減速器設(shè)計作為大作業(yè)的任務(wù)，不少學(xué)校已經(jīng)要求學(xué)生將三維軟件用于大作業(yè)了，但大多僅限于在所有的設(shè)計計算完成后用三維設(shè)計軟件進行產(chǎn)品的三維建模和運動仿真，未充分利用三維設(shè)計軟件的設(shè)計用途，故本文仍以減速器為設(shè)計對象，介紹使用Pro/E中的“分析/測量”功能，實現(xiàn)Pro/E在減速器設(shè)計意義上的應(yīng)用。

1　確定軸的軸向尺寸

傳統(tǒng)的設(shè)計是將每一軸段長度確定后再按彎扭合成進行軸的強度校核，而靠近外伸端的軸段長度和軸承位置、軸承座及軸承蓋尺寸、箱體外零件及固定端蓋螺釘?shù)牟鹧b要求都有關(guān)系，因此，這個軸段長度的確定對于學(xué)生來說比較困難的。實際上，該軸段長通常不在跨距之內(nèi)，沒有必要先確定。而如果使用Pro/E輔助設(shè)計，這個軸段長度無需計算確定。在用拉伸特征建立該軸段的模型時，只需隨意輸個整數(shù)值為拉伸深度，當(dāng)然這個數(shù)值最好大些，這樣在組件中創(chuàng)建軸承蓋零件，激活軸承蓋零件，再用旋轉(zhuǎn)特征進行造型時，以此軸段圓柱的最上方素線作為參照，則軸與軸承蓋孔間的距離清晰可見，如圖1所示，而且在軸承蓋完成之后，此軸段在軸承蓋外側(cè)可見，這樣便于選擇該軸段并修改其長度。接著，通過菜單“分析/測量/距離”測量軸承端蓋至該軸段端面間的距離，如圖2所示。最后再根據(jù)軸承端蓋至箱體外傳動件間的距離應(yīng)該大于15~20 mm這個設(shè)計要求修改軸段的拉伸深度即可。

圖1　軸承蓋造型

圖2　軸承端蓋至軸段端面間的距離

2　確定箱體的尺寸

減速器的箱體通常采用剖分式，即由箱蓋和箱座組成，因為箱蓋和箱座的接觸面、內(nèi)腔、軸承座都相吻合。為了提高軸承座處的連接剛度，座孔兩側(cè)的連接螺栓應(yīng)盡量靠近，所以在軸承座附近做出凸臺，凸臺一般設(shè)計成上下對稱，而且軸承座和凸臺都有拔模斜度。用傳統(tǒng)自下向上的方法，即分別完成箱蓋和箱座、再進行裝配，這樣要保證上述箱蓋和箱座結(jié)構(gòu)上的特點是很麻煩的，而且一旦設(shè)計改變，修改工作量會很大，所以用主控件來控制箱蓋和箱座[3]。主控件如圖3所示。

2.1確定凸臺高度

圖3　主控件

凸臺的高度必須保證給擰螺母留出足夠的扳手空間，但高度過大又使箱體變得笨重，所以應(yīng)該在座孔兩側(cè)螺栓盡量靠近且保證扳手空間的前提下取盡可能小的凸臺高度。若軸承旁連接螺栓取M12的話，螺栓軸線至外箱壁的最小距離C1min=18 mm，螺栓軸線至凸緣邊緣距離C2min=16 mm.首先創(chuàng)建切于軸承座外圓的基準(zhǔn)面DTM1、DTM2，如圖4所示，此基準(zhǔn)面即為螺栓軸線所在的面。再以主控件凸緣上表面為草繪面，通過拉伸特征創(chuàng)建凸臺，截面如圖5所示，拉伸深度暫任取一小于軸承座外徑的整數(shù)。然后分析測量螺栓孔軸線到軸承座外壁的距離，修改拉伸深度，保證最終分析測量的該距離略大于C1min，如圖6所示，則此時的拉伸深度為較合適的凸臺高度。

圖4　基準(zhǔn)面

圖5　凸臺截面

圖6　螺栓孔軸線到軸承座外壁的距離

2.2確定軸中心高

一般情況下，單級傳動每傳遞1 kW的功率，需要油量Q0=（0.35~0.7）dm3，多級傳動所需油量按級數(shù)成比例增加。傳動件的浸油深度一般為1個齒高，但不應(yīng)小于10 mm.為避免攪油損失過大，傳動件的浸油深度不應(yīng)超過其分度圓半徑的1/3.為避免攪油時將油池底部的臟油撩起來，大齒輪齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯x應(yīng)大于30~50 mm[4]。故傳統(tǒng)設(shè)計用）估算中心高，其中δ為壁厚，再按標(biāo)準(zhǔn)中心高進位圓整。然后算出油池深度，計算出Q0，若Q0符合要求，則中心高合適；否則，則需重新調(diào)整油池長度或是中心高（因為調(diào)整油池寬度通常會影響跨距，則從軸的設(shè)計開始都需要修改，所以油池寬度一般不變）。這樣需要反復(fù)試算，所以中心高和油池深度的確定對于學(xué)生來說是比較麻煩的。

用Pro/E輔助設(shè)計，開始時主控件上的中心高是任取的整數(shù)值。在完成齒輪、軸與箱座的裝配后，調(diào)整主控件的相關(guān)尺寸使油池長度至合適。此時取個合適的Q0，先計算出所需油面高度，在Pro/E的組件環(huán)境下創(chuàng)建基準(zhǔn)面表示油池底部和油面，如圖7所示，ADTM1代表油池底部，ADTM2代表油面。再分析測量大齒輪的齒頂?shù)接统氐撞亢陀兔娴木嚯x，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)值確定中心高需要調(diào)整的大小，最后修改主控件上相關(guān)尺寸保證中心高即可。

圖7　油面高度

3　結(jié)束語

Pro/E是設(shè)計軟件，功能強大，作為設(shè)計人員，不應(yīng)該只局限于用它進行造型和運動仿真，為進一步ANSYS有限元分析或是ADAMS虛擬樣機仿真奠定基礎(chǔ)，更應(yīng)該在Pro/E的本身使用過程中，靈活使用其功能，使設(shè)計更加合理、高效，從而實現(xiàn)其設(shè)計意義上的應(yīng)用。

[1]曹雪玉.基于骨架模型的運動機構(gòu)的精確設(shè)計[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013，32（28）：16-17．

[2]陳立德.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2012.

[3]郭洋.Pro/Engineer企業(yè)實施與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[4]陳立德.機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].北京：高等教育出版社，2009．

Application of Pro/E“Analysis/Measurement”Function on the Reducer Design

CAO Xue-yu
（Nantong Vocational&Technical Shipping College，Nantong Jiangsu 226006，China）

In the design process of the reducer，the flexible use of the"analysis/measurement"function in Pro/E can improve the rationality and design efficiency of reducer design，so as to realize the application of Pro/E in the design of reducer.

reducer；design；analysis/measurement

TP399

A

1672-545X（2016）10-0226-03

2016-07-08

曹雪玉（1972-），女，江蘇南通人，工學(xué)碩士，副教授，主要研究方向：CAD/CAM。