Pro/E的“分析/測量”功能在減速器設計上的應用

曹雪玉

（南通航運職業技術學院機電系，江蘇南通226010）

Pro/E的“分析/測量”功能在減速器設計上的應用

曹雪玉

（南通航運職業技術學院機電系，江蘇南通226010）

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

減速器；設計；分析/測量

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

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

1　確定軸的軸向尺寸

傳統的設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的拆裝要求都有關系，因此，這個軸段長度的確定對于學生來說比較困難的。實際上，該軸段長通常不在跨距之內，沒有必要先確定。而如果使用Pro/E輔助設計，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，只需隨意輸個整數值為拉伸深度，當然這個數值最好大些，這樣在組件中創建軸承蓋零件，激活軸承蓋零件，再用旋轉特征進行造型時，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。最后再根據軸承端蓋至箱體外傳動件間的距離應該大于15~20 mm這個設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，座孔兩側的連接螺栓應盡量靠近，所以在軸承座附近做出凸臺，凸臺一般設計成上下對稱，而且軸承座和凸臺都有拔模斜度。用傳統自下向上的方法，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構上的特點是很麻煩的，而且一旦設計改變，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，所以應該在座孔兩側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.首先創建切于軸承座外圓的基準面DTM1、DTM2，如圖4所示，此基準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。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成比例增加。傳動件的浸油深度一般為1個齒高，但不應小于10 mm.為避免攪油損失過大，傳動件的浸油深度不應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，大齒輪齒頂到油池底面的距離應大于30~50 mm[4]。故傳統設計用）估算中心高，其中δ為壁厚，再按標準中心高進位圓整。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，則需重新調整油池長度或是中心高（因為調整油池寬度通常會影響跨距，則從軸的設計開始都需要修改，所以油池寬度一般不變）。這樣需要反復試算，所以中心高和油池深度的確定對于學生來說是比較麻煩的。

用Pro/E輔助設計，開始時主控件上的中心高是任取的整數值。在完成齒輪、軸與箱座的裝配后，調整主控件的相關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的組件環境下創建基準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到油池底部和油面的距離，結合標準值確定中心高需要調整的大小，最后修改主控件上相關尺寸保證中心高即可。

圖7　油面高度

3　結束語

Pro/E是設計軟件，功能強大，作為設計人員，不應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，更應該在Pro/E的本身使用過程中，靈活使用其功能，使設計更加合理、高效，從而實現其設計意義上的應用。

[1]曹雪玉.基于骨架模型的運動機構的精確設計[J].企業技術開發，2013，32（28）：16-17．

[2]陳立德.機械設計基礎[M].北京：高等教育出版社，2012.

[3]郭洋.Pro/Engineer企業實施與應用[M].北京：清華大學出版社，2008.

[4]陳立德.機械設計基礎課程設計指導書[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，工學碩士，副教授，主要研究方向：CAD/CAM。