运用UG进行减速器设计的探讨

研究与探索ＲＥＳＥＡＲＣＨＰＥｘＬＲ编辑ｌ姜菁ｌ　：　Ｅ实践与探Ｉ索　Ｅ－－ｍａｉＩ　ｚｈｉｙｅｚａｚｈｉ＠编辑．姜菁．１６　３　ｃｏｒｎ．　一一，’　’－，１－　月’　运用ＵＧｒ进行减速器设计的探讨　文／王运峰　一、减速器设计的一般方法与步骤　础，运用力学和数学或实验而形成的经验、公式、图表、　设计手册等作为设计依据，通过经验公式、简化模型或类　减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装　比改造等方法进行设计。具有很大的局限性，主要表现　置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些　在：一是方案的拟定很大程度上取决于设计者的个人经　场合也用来增速，称为增速器。　验，难以获得最佳方案。二是设计与制造过程不并行、在　减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减速　装配过程中，当一个零部件与另一个零部件装配失败后，　器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们互相组合起来的减　只能返回装配结果重新设计，重新生产样品，重新用真实　速器：按照传动的级数可分为单级和多级减速器：按照齿　装配来检验。三是产品开发周期长、成本高、市场投放评　轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减器和圆锥——　估困难。　圆柱齿轮减速器ｉ按照传动的布置形式又可分为展开式、　近些年以来，随着科技发展，使机械设计跨入了现　分流式和同轴式减速器。　减速器设计步骤如下：电动机的选择与运动参数计　代设计阶段。目前，采用较多的现代设计方法有：优化设　计、可靠性设计、计算机辅助设计、动态设计、虚拟设计　算；齿轮等传动零件设计计算；轴的设计；滚动轴承的选　等。现代设计方法充分利用快速发展的计算机技术，可以　择；键和连轴器的选择与校核ｉ箱体零件的设计；附件零　提高产品的信息技术含量和创新能力，使产品越来越多样　件的设计；装配图、零件图的绘制；设计计算说明书的编　化、柔性化和个性化，最终提高企业的竞争力。在机械制　写。　传统设计方法在设计机械产品时，以经验总结为基　造领域中，零部件如何装配、加工、各零部件是否发生干　会学。现代教育资源和科技力量具备了以学为主的条件，　度方法完成，进而产生学习多种技术技能，提高产品的加　学生教育思维方式的发展转变是个主观因素，是个过程。　工效率质量的愿望。　基于这样的教育观念，职业技术教育要因地制宜，运用一　５．养成降低加工成本的经济意识　切可以运用的资源和条件。不论是教学结合还是学教结　学生看到不同材料（木质、铝、钢、塑料等）做成的　合，都要求职教工作者研究并科学设置实训课题。好奇、　鲁班球时，会产生许多疑问和联想，这时可以问哪种材料　玩心重是青春成长期学生的共性，教师可以抓住学生这样　和制作成本最低，最后归结到塑料、模具制造技术最为经　的心理特点，设置一些趣味、实用的实训课题。把有趣益　济。　智玩具鲁班球、实用的核桃榛子松子干果钳子，作为数控　６．树立保护环境与发展经济的协调意识　线切割、数控铣床、普通铣床、钳工基本功训练以及模具　让学生分析用哪种材料和加工技术最环保，最后也会　制作技术的实训课题。以设置制作鲁班球课题为例，需要　归结为塑料模具。塑料可以反复循环利用，花最少的成本　考虑以下问题：　减少环境污染，培养他们形成科学发展经济的思维惯性意　１．激发强烈的学习欲望　识。　当学生拿到鲁班球的实物和制作图样后，觉得很新　经过综合分析，培养学生的创新意识，离不开兴趣、　奇、有趣，自然就产生了积极学习相关知识，加工技术工　经济生存环境，需要驱动，学习愿望，专业与综合知识，　艺和操控机床等工具加工完成该课题产品的强烈欲望。　多角度观察问题、多种方法求解的能力，团队合作意识，　２．产生认真做事和强烈的产品质量意识　持之以恒认真做事的学习工作态度，贴近生活的学习运用　让学生自然产生保证产品质量，认真完成课题的积　知识的能力等等。因此，实训课题设置应满足上述要求，　极心态，必须考虑怎样才能保证组成鲁班球六个单件的尺　把握由调动学生学习兴趣到激发其克服困难认真地完成每　寸、位置公差及粗糙度，否则会产生不能组装的后果。　一个课题。　３．培养团队合作意识　把培养学生的创新意识融入一系列精心设计的课题　组成鲁班球的六个单件，可以分别交给六个学生小组　之中，对每个课题问的衔接都要巧妙过度，把握由浅入　完成。每个小组成员有分工合作地承担六分之一课题，小　深、由基础到专题再到强化学习训练的层次递进原则，注　组间合作完成整个课题。树立单个零件加工质量影Ⅱ向整个　意学生的情绪变化，适时调整课题内容和训练目标，课题　产品质量的责任意识，让学生建立个人与大小团队问的作　训练遇到关键难点时精讲精解示范，教师注意和学生交流　用关系意识。　互动引导其积极思考，适当运用如奖惩激励等一切“教”　４．形成多角度多方法看待和解决问题的能力　“学”方法，把学生培养成会学习，有潜在创新意识的新　教师可以把不同工种或者不同￣Ｄ－ｒ－技术制作的鲁班球　代综合技术技能型人才。有了综合专业技术人才的培养　给同学看，让同学了解制作鲁班球实训课题可以用多种角　基础，才能成长起来更多有创新能力的专业技术人才。　（作者单位：黑龙江技师学院）　ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ　２Ｏ１１　１　回　实践与探索　ＲＥ编辑ｌＳ姜Ｅ菁ＩＡＲ　ＥＣ－ｍＨ＆ＥａｉＩ：ｚｈｉｙｅｚａＸＰｚｈｉ＠Ｌｌ６ＯＲＥ研究与探索　３．ｃｏｎｒ　涉等都能在虚拟装配环境中实现。同时，借助虚拟装配技　术，在产品设计阶段就能了解设计结果的装配性。　ＵＧ软件是目前国际、国内应用最为广泛的大型ＣＡＤ／　ＣＡ　Ｅ／ＣＡＭ集成化软件之一，其功能强大，内容丰富，涵　为缩短，使企业的产品能够尽早占领市场。因此，虚拟装　配技术正得到越来越广泛的应用。　２．虚拟装配建模的过程　产品的设计过程可分为产品初步设计、装配建模及　运动分析三个阶段。产品研制的初级阶段完成初步的总体　布局；产品开发的主要阶段完成产品所有零部件的模型设　计；产品的完善阶段完成产品模型的最终设计，进行产　品的虚拟装配，装配的仿真，对产品进行静、动态干涉检　查，也可根据需要进行运动分析及优化处理。　盖了设计、分析、加工、管理等各个领域。是当今世界最　先进的计算机辅助设计、分析和制造软件，广泛应用于航　空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等工业领域。　基于ＵＧ的减速器设计，根据装配体与零件之间的引用　关系，可以有３种创建装配体的方法，即自顶向下装配、自　底向上装配。对于减速器的造型设计，既可以采用“自底　向上”方式，又可以采取“自底向下”方式，还可以采用　“混合”模式。在实际应用设计过程中，大多采用的都是　“混合”模式。　二、减速器的参数化设计　参数化设计也称为尺寸驱动设计，通过对设计对象的　实际尺寸的局部驱动来实现对象的柔性设计，是机械零件　设计的一个重要方法。与传统的造型设计相比，参数化设　计是将产品的设计要求、设计方法、设计原则等用灵活可　变的参数来表示，通过参数来描述零件的几何信息，建立　起几何图形与尺寸数据之间的密切关联，通过尺寸驱动就　可以实现几何模型的变化。　在产品设计的初始阶段或设计系列产品时，产品的结　构形状和尺寸不可避免地要反复修改、协调和优化，可以　考虑进行参数化设计。用一组参数约束几何图形的一组尺　寸序列，当赋予不同的参数序列时，就可驱动原有几何模　型更新，完成模型的修改，从而提高产品设计效率，减轻　设计人员的工作强度，有效保证产品模型的可靠性。创建　相关参数化模型时，关键在于要将设计意图反应在模型的　创建与修改过程中，从而减少对模型编辑所需的时间。大　项目的设计往往是集体协作完成的，而且周期比较长。将　设计意图规范、准确地存储在模型中，对于规范企业的虚　拟并行开发环境、团队协同工作、电子图档管理、共享数　字化工程具有重要意义。　利用ＵＧ的参数化建模功能，建立一级圆柱齿轮减速　器关键零部件的三维模型。（过程略）　三、虚拟装配技术的内涵及设计流程　１．虚拟装配技术　虚拟装配技术是在虚拟设计环境下，完成对产品的总　体设计进程控制并进行具体模型定义与分析的过程。它可　有效支持自顶向下的并行产品设计以缩短产品开发周期。　使用ＵＧ软件对减速器进行仿真能够模拟真实环境中的工作　状况。通过ＵＧ提供的零件功能可以装配出机械系统。可以　在产品的设计阶段直接检查机械系统中各个零部件在空间　的装配和干涉情况，最终实现可视化的设计。虚拟装配技　术在机械设计中的应用，由于没有制造真实的产品，大大　减少开发成本，并且在虚拟装配时可以尽可能地解决大部　分生产、装配及优化等问题，这就使新产品开发的周期大　圜　Ｏ２ＣＯＣ１Ｕ１Ｐ　１ＡＴｌＯ　Ｎ　三、虚拟装配技术在一级圆柱齿轮减速器　设计中的应用　ＵＧ的装配功能能使部件之间建立链接功能，通过关　联条件在部件之间建立约束关系来确定部件在装配中的位　置。在虚拟装配中，零部件是被装配利用的，而不是被复　制到装配中。不管是在零件设计模块还是在装配模块中修　改零件的几何参数，整个装配模型中的零部件都保持着关　联性，比如修改了零件的几何参数，引用它的装配件也自　动更新相应的参数，反之亦然。在ＵＧ环境下，零件装配　的主要操作是对零部件进行配对。对组件的面、边、点等　几何对象建立配对关系，约束组件的自由度，并确定组件　在装配体中的相对位置。配对约束可以是一个也可以有多　个，约束结果可以是欠约束也可以是完全约束。　四、静态干涉检验　在装配过程中，由于零件的设计尺寸问题，在装配后　很可能发生干涉。而齿轮安装存在啮合问题，在以上的装　配方式中比较容易出现干涉现象，所以需进行干涉检验。　大致操作方法如下：在ＵＧ工作界面中，点击“装配导航　器”，隐藏在减速器装配体　中干涉检验不涉及到的部　件，再点击“分析”到“简　单干涉”对话框。对于齿轮　的干涉问题，可通过对齿轮　组件进行反复微调，直到消　除干涉现象。本例中选择大　直齿轮和小直齿轮。如图１　所示　图１直齿轮啮合干涉检验　通过运用ＵＧ对减速器进行参数化设计，从而提高产　品设计效率，减轻设计人员的工作强度，有效保证产品模　型的可靠性。通过运用ＵＧ对减速器进行虚拟装配，可以　实现在减速器的设计阶段可视化地对减速器进行干涉检测　以及各部件之间的间隙调整。采用这种虚拟装配的方法，　可以在产品的设计阶段就可直接检查机械系统各个零部件　在空间的装配情况并能及时发现是否发生干涉。这种可视　化设计和分析，不但减少了设计成本，而且提高了设计质　量。　（作者单位：江苏省盐城技师学院）