Pro/E的“分析/测量”功能在减速器设计上的应用

曹雪玉

（南通航运职业技术学院机电系，江苏南通226010）

Pro/E的“分析/测量”功能在减速器设计上的应用

曹雪玉

（南通航运职业技术学院机电系，江苏南通226010）

在减速器的设计过程中，灵活使用Pro/E中的“分析/测量”功能，能提高减速器设计的合理性及设计效率，从而实现Pro/E在减速器设计意义上的应用。

减速器；设计；分析/测量

在计算机技术迅速发展和软硬件支撑技术不断提高的今天，产品设计的手段和方法发生着巨大的变化，CAD/CAM/CAE在工程实际中的应用和作用日益显著。Pro/E是现今主流设计软件之一，利用Pro/E制造虚拟样机，不仅可以节省物理样机的制造成本，更可以节省循环改进设计的时间，缩短产品的研发周期，并大大提高产品的综合性能[1]。

齿轮减速器涵盖了机械设计课程的大部分内容[2]，大多机械设计课程设计指导书也是以减速器为例编写的，所以很多学校把减速器设计作为大作业的任务，不少学校已经要求学生将三维软件用于大作业了，但大多仅限于在所有的设计计算完成后用三维设计软件进行产品的三维建模和运动仿真，未充分利用三维设计软件的设计用途，故本文仍以减速器为设计对象，介绍使用Pro/E中的“分析/测量”功能，实现Pro/E在减速器设计意义上的应用。

1　确定轴的轴向尺寸

传统的设计是将每一轴段长度确定后再按弯扭合成进行轴的强度校核，而靠近外伸端的轴段长度和轴承位置、轴承座及轴承盖尺寸、箱体外零件及固定端盖螺钉的拆装要求都有关系，因此，这个轴段长度的确定对于学生来说比较困难的。实际上，该轴段长通常不在跨距之内，没有必要先确定。而如果使用Pro/E辅助设计，这个轴段长度无需计算确定。在用拉伸特征建立该轴段的模型时，只需随意输个整数值为拉伸深度，当然这个数值最好大些，这样在组件中创建轴承盖零件，激活轴承盖零件，再用旋转特征进行造型时，以此轴段圆柱的最上方素线作为参照，则轴与轴承盖孔间的距离清晰可见，如图1所示，而且在轴承盖完成之后，此轴段在轴承盖外侧可见，这样便于选择该轴段并修改其长度。接着，通过菜单“分析/测量/距离”测量轴承端盖至该轴段端面间的距离，如图2所示。最后再根据轴承端盖至箱体外传动件间的距离应该大于15~20 mm这个设计要求修改轴段的拉伸深度即可。

图1　轴承盖造型

图2　轴承端盖至轴段端面间的距离

2　确定箱体的尺寸

减速器的箱体通常采用剖分式，即由箱盖和箱座组成，因为箱盖和箱座的接触面、内腔、轴承座都相吻合。为了提高轴承座处的连接刚度，座孔两侧的连接螺栓应尽量靠近，所以在轴承座附近做出凸台，凸台一般设计成上下对称，而且轴承座和凸台都有拔模斜度。用传统自下向上的方法，即分别完成箱盖和箱座、再进行装配，这样要保证上述箱盖和箱座结构上的特点是很麻烦的，而且一旦设计改变，修改工作量会很大，所以用主控件来控制箱盖和箱座[3]。主控件如图3所示。

2.1确定凸台高度

图3　主控件

凸台的高度必须保证给拧螺母留出足够的扳手空间，但高度过大又使箱体变得笨重，所以应该在座孔两侧螺栓尽量靠近且保证扳手空间的前提下取尽可能小的凸台高度。若轴承旁连接螺栓取M12的话，螺栓轴线至外箱壁的最小距离C1min=18 mm，螺栓轴线至凸缘边缘距离C2min=16 mm.首先创建切于轴承座外圆的基准面DTM1、DTM2，如图4所示，此基准面即为螺栓轴线所在的面。再以主控件凸缘上表面为草绘面，通过拉伸特征创建凸台，截面如图5所示，拉伸深度暂任取一小于轴承座外径的整数。然后分析测量螺栓孔轴线到轴承座外壁的距离，修改拉伸深度，保证最终分析测量的该距离略大于C1min，如图6所示，则此时的拉伸深度为较合适的凸台高度。

图4　基准面

图5　凸台截面

图6　螺栓孔轴线到轴承座外壁的距离

2.2确定轴中心高

一般情况下，单级传动每传递1 kW的功率，需要油量Q0=（0.35~0.7）dm3，多级传动所需油量按级数成比例增加。传动件的浸油深度一般为1个齿高，但不应小于10 mm.为避免搅油损失过大，传动件的浸油深度不应超过其分度圆半径的1/3.为避免搅油时将油池底部的脏油撩起来，大齿轮齿顶到油池底面的距离应大于30~50 mm[4]。故传统设计用）估算中心高，其中δ为壁厚，再按标准中心高进位圆整。然后算出油池深度，计算出Q0，若Q0符合要求，则中心高合适；否则，则需重新调整油池长度或是中心高（因为调整油池宽度通常会影响跨距，则从轴的设计开始都需要修改，所以油池宽度一般不变）。这样需要反复试算，所以中心高和油池深度的确定对于学生来说是比较麻烦的。

用Pro/E辅助设计，开始时主控件上的中心高是任取的整数值。在完成齿轮、轴与箱座的装配后，调整主控件的相关尺寸使油池长度至合适。此时取个合适的Q0，先计算出所需油面高度，在Pro/E的组件环境下创建基准面表示油池底部和油面，如图7所示，ADTM1代表油池底部，ADTM2代表油面。再分析测量大齿轮的齿顶到油池底部和油面的距离，结合标准值确定中心高需要调整的大小，最后修改主控件上相关尺寸保证中心高即可。

图7　油面高度

3　结束语

Pro/E是设计软件，功能强大，作为设计人员，不应该只局限于用它进行造型和运动仿真，为进一步ANSYS有限元分析或是ADAMS虚拟样机仿真奠定基础，更应该在Pro/E的本身使用过程中，灵活使用其功能，使设计更加合理、高效，从而实现其设计意义上的应用。

[1]曹雪玉.基于骨架模型的运动机构的精确设计[J].企业技术开发，2013，32（28）：16-17．

[2]陈立德.机械设计基础[M].北京：高等教育出版社，2012.

[3]郭洋.Pro/Engineer企业实施与应用[M].北京：清华大学出版社，2008.

[4]陈立德.机械设计基础课程设计指导书[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，江苏南通人，工学硕士，副教授，主要研究方向：CAD/CAM。