基于SolidWorks的鼓盤切削機減速器的設計分析

張彤陽

（遼寧省核工業地質局機械研究所，沈陽 110122）

1 引言

SolidWorks 軟件是當今機械行業比較流行的三維設計軟件，其特點是操作簡單，容易上手，在草圖完全定義的情況下可以通過各種特征來生成零件。其強大直觀的裝配功能便于設計者在設計初期就可以考慮到零件設計的合理性，大大提高了設計效率，避免了損失。

齒輪減速器在原動機和工作機之間起匹配轉速和傳遞轉矩的作用，在現代機械中應用極為廣泛，按用途分類可以分為專用減速器和通用減速器。本文以鼓盤切削機專用減速器為例，運用SolidWorks 強大的建模裝配功能，對減速器進行虛擬建模，運用干涉檢查和質量檢查功能對其結構進行分析，SolidWorks的爆炸視圖還可以簡單直觀地了解其裝配工藝的合理性。

2 運用SolidWorks 創建減速器裝配體模型

創建減速器裝配體模型，通過SolidWorks 自帶的干涉檢查功能，可以檢查零部件之間的任何干涉，這樣可以在產品投產之前，對產品外形尺寸和內部型腔尺寸進行修改調整，也可以對齒輪、標準件等的參數進行更改，這樣可減少損失，尤其可以縮短新產品的試制周期。

2.1 箱體建模

單擊草圖命令，選取上視平面作為基準面，給出具體尺寸完全定義草圖，再通過“拉伸”、“切除”、“旋轉”、“倒角”等命令對箱體進行建模（如圖1）。這里特別提示的是需對零件進行材質編輯，以便對零件組成的裝配體進行質量屬性評估。

2.2 齒輪零件建模

圖1

齒輪是整個減速器中最重要的零件，如果不經過嚴密的計算與設計，參數選擇不正確時很容易出現干涉、中心距不準甚至失效等問題。SolidWorks 自帶的Toolbox 插件可以很方便地創建齒輪模型，通過輸入電機轉速和輸出轉速，確定設計齒輪的基本參數。單擊設計庫-Toolbox-GB-動力傳動，在左面窗口里輸入模數、齒數、壓力角等參數即可生成齒輪，如圖2。

圖2

2.3 其他零部件的創建

其他零部件與箱體的創建方法類似，對于標準件也可以通過Toolbox，如輸入參數如螺栓的公稱直徑、長度等直接產生。

3 裝配、爆炸及動畫演示

3.1 裝配

當減速器所有零件建模完成之后，就可以對其進行虛擬裝配。依次單擊“文件”-“新建”-“裝配體”，然后逐一插入零部件，一般的裝配步驟是由大到小，由里到外，有主到次。先把主要箱體固定，然后通過配合工具，如“同心”、“重合”、“平行”、“距離”、“角度”等約束完成齒輪等零件的裝配，最后通過裝配體特征“陣列零部件”等插入標準件，完成裝配（如圖3）。

圖3

3.2 爆炸視圖的建立

爆炸視圖可以使設計者直觀地看到各個零部件之間的裝配順序，這樣可以及時改進裝配工藝，提高生產效率。

在SolidWorks 2011 裝配體窗口的工具欄上，有“爆炸視圖”選項，單擊，選擇第一個分離開的零件-變速箱蓋。單擊一下，零件會馬上變顏色，并且在它附近出現一個“三向坐標軸”。這個坐標軸的三個方向X、Y、Z，就是它被爆炸開后的三個走向，即它可以沿著X、Y、Z 軸中的任意一個方向移動。這個例子中，沿X 軸方向炸開會比較好看，這里讓它沿X 軸炸開，然后開始拖動鼠標，它就自動沿著X 軸離開了，直到拖動到你滿意的一個距離，運用相同方法炸開所有零件，最終效果如圖4。

圖4

4 對減速器進行虛擬評估

裝配體完成后要對其進行評估，以防止零件投產后，在裝配時發生干涉現象，盡量在設計初期把問題解決掉，以避免損失。

4.1 干涉檢查

在裝配體狀態下單擊“評估”-“干涉檢查”-“計算”，可以看到所有存在干涉產生的零部件，如圖5。或者立即修改干涉零部件的尺寸，這樣可以在制造前及時把零部件修改。

圖5

4.2 質量屬性

在裝配體狀態下單擊“評估”-“質量屬性”，在彈出的“質量特性”窗口中給出了質量、面積、表面積、重心，慣性主軸和慣性主力矩等參數，如圖6。

圖6

5 結語

本文以鼓盤切削機專用減速器為例，闡述了用SolidWorks 進行虛擬設計分析的基本思路和主要流程。此方法可以運用到任何機器產品中，大大縮短了產品的研發試制周期，提高了設計效率。

［1］張曉娟，牟桂玲.SolidWorks2011 實例教程［M］.北京：機械工業出版社，2011.

［2］機械設計手冊編委會.機械設計手冊（第6 卷）［M］.北京：機械工業出版社，2005.

［3］張展.機械設計通用手冊［M］.北京：機械工業出版社，2008.