基于UG辅助建模的二级直齿圆柱齿轮减速器的设计

魏义滨 丁波

沈阳工学院机械与运载学院

基于UG辅助建模的二级直齿圆柱齿轮减速器的设计

魏义滨 丁波

沈阳工学院机械与运载学院

本文利用集交互式计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机辅助工程（CAD/CAM/CAE）于一身的UG软件，对齿轮减速器进行分析。利用UG软件对其进行三维参数化建模和装配，并对其工作情况进行模拟，验证其工作性能以及可靠性。

二级直齿圆柱齿轮减速器 三维建模 UG 运动仿真

减速器是指原动机与工作机之间的独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩。在现代工业中运用极为广泛。二级直齿圆柱齿轮减速器具有体积小、质量轻、承载能力大、传动平稳等特点，可以广泛运用在现代工业中需要减速的各种设备上。二级直齿圆柱齿轮减速器一般可以分为展开式、分流式和同轴式三种见下图1所示。

图1 齿轮减速器系统传动图

展开式由于齿轮相对于轴承为不均匀分布所以对轴的刚度有很大要求，分流式齿轮对于轴属于对称式布置，常用于较大的功率、变载荷场合。同轴式减速器长度方向尺寸较小，但轴向尺寸较大，中间轴较长所以刚性较差两级大齿轮直径接近，有利于润滑。本文以展开式齿轮减速器为例进行设计。

齿轮传动是目前机械行业中应用最为广泛的一种传动形式。计算机辅助设计、计算机辅助制造计算机辅助工程即CAD/CAM/ CAE技术在我国也已进入广泛普及阶段。

2 传动装置的总体设计

减速器的工作条件如表1所示。

表1.直齿圆柱齿轮减速器输出数据

工作条件见下表2所示。

表2.工作条件

（三线表中间线是细线 上下两根是粗线）

传动装置的总体设计如图2所示。

电动机1通过联轴器4将I轴的动力传递到带传动2，带传动把动力通过Ⅱ轴传递给了减速器，通过两对齿轮的啮合传动，动力从Ⅱ轴传递到了Ⅲ轴，又从Ⅲ轴传递到了Ⅳ轴，最后动力通过联轴器4传递给了输送带5。（标号方式错误，引起误解）

1.电动机 2.带传送传送带 3.齿轮 4.联轴器 5.输送带6.轴承（还有6个减速器自带轴承）

3 UG三维参数化建模

在零件的建模过程之中，绝大多数的零件都是通过创建草图、拉伸、打孔、添加螺纹、回转加筋板等命令，按照先前计算的参数进行设计。而在减速器设计中最为重要的零件——齿轮却无法通过以上的命令设计出。因为渐开线齿轮是一个复杂的零件，UG 9.0中有一个专门的功能设计。下面简单的把齿轮设计的步骤加以说明。

3.1 打开创建齿轮命令

在UG 9.0的【菜单】选项卡中选择【GC工具箱】，选择齿轮【建模】，选择【圆柱齿轮】如图3所示。

图2 齿轮减速器系统传动图

图3

3.2 创建圆柱齿轮

在渐开线圆柱齿轮建模中选择【创建齿轮】，选择默认的【直齿齿轮】、【外啮合齿轮】、【滚齿法】。因为设计的是二级减速器是一般机器，所以选择标准齿轮即可。

根据计算的数据填写渐开线圆柱齿轮参数如图4所示。

3.3 放置齿轮

在矢量中选择默认的【自动判断的矢量】，选择齿轮的轴线。如图5选择Y轴为齿轮的轴线。

图4

图5

选择点——齿轮的中点。如图6将原点为齿轮中点。

这样齿轮的基本设计就完成了，如图7所示。

图6

图7

3.4 创建齿轮的辅助特征

其中创建齿轮的辅助特征包括腹板及齿轮轴孔等。可以通过“绘制草图”、“拉伸”、“布尔求差”运算、“倒角”命令、“阵列”命令等即可完成。

4 减速器的装配

装配的过程就是在装配中建立各部件之间的链接关系。在装配中可以采用自顶向下或者自底向上的装配方法或者混合使用上述的两种方法（参考文献不用反复多次强调，第一次引用时指出就行）。通过装配可以形成产品的结构以及绘制其装配图并通过运动仿真检查零件间是否发生了相互干涉，从而及早发现问题并纠正。

在UG中采用单一数据库的设计，因此在零件设计完成后可利用UG的装配模块对零件进行组装，然后对该组件进行修改、分析或者重新定向。

减速器中的零件有箱体、轴承、齿轮、齿轮轴等主要的零件以及螺栓、螺母等标准件。为了装配的方便，建议进行先主后次的顺序，即先装配箱体、齿轮、齿轮轴等主要零件，之后再去装配螺栓、螺母等标准件。这样便于整个装配的定位。

二级直齿圆柱齿轮减速器的装配过程较为简单，其重点在于齿轮的准确装配，即向啮合的两个齿轮的两个齿面在节圆位置处啮合。解决方法是先设定两齿轮的中心距，两齿轮齿面接触对齐，最后设定任意两齿之间的接触对齐即可。

5 结论

本文简单的讲解了基于UG软件的二级直齿圆柱齿轮减速器的设计的总体思路，紧接着以齿轮的三维建模为例对UG的参数化建模进行了简单介绍，并对UG装配过程进行了简明的叙述。

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[4]陈立德.机械设计基础课程设计指导书（第三版）[M].北京.高等教育出版社2013.12

魏义滨（1994-）,男，汉族，沈阳工学院机械与运载学院机械设计制造及其自动化专业。丁波（1996-），男，汉族，沈阳工学院机械与运载学院机械设计制造及其自动化专业。

曲姣（1987,6），女，汉族，沈阳工学院机械与运载学院机械基础教研室，研究方向：机械设计及理论。