1. 前言
MiH}VfI ?Wg{oB@( 隨著市場的開放性和全球化，用戶在追求高質(zhì)量低價(jià)格和短交貨期的同時(shí)，會縮短產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期，這就要求設(shè)計(jì)人員去改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，最大限度地利用虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)。設(shè)計(jì)者通過虛擬裝配檢查各零部件尺寸以及可裝配性，即時(shí)修改錯(cuò)誤；通過虛擬原型進(jìn)行虛擬試驗(yàn)，而不用再去做更多的實(shí)物試驗(yàn)。這樣，既節(jié)省了時(shí)間又節(jié)約了費(fèi)用。
HXfXb ^~ n<<=sj$\! 虛擬設(shè)計(jì)（Virtual Design）是將VR技術(shù)和
CAD技術(shù)相結(jié)合的一個(gè)應(yīng)用于多領(lǐng)域的新技術(shù)。近年來，商業(yè)CAD軟件及工具的興起，例如：
PTC公司的產(chǎn)品
SolidWorks，Pro/Engineer，SDRC的產(chǎn)品I-DEAS Master Series、UGS公司的產(chǎn)品Unigraphics等，推動(dòng)了虛擬設(shè)計(jì)的發(fā)展。本文基于SolidWorks三維軟件完成的雙級
減速箱的虛擬設(shè)計(jì)。
c|}K _~l_ = Y /fF 2. 減速箱虛擬設(shè)計(jì)軟件的選用
[Z5[~gP3 0vu KGjK 減速器是一種用途十分廣泛的機(jī)械裝置。圓錐圓柱
齒輪雙級
減速器的可分為DBYK硬齒面、DCYK硬齒面、DBY硬齒面、DFY硬齒面、DCY硬齒面等多種類型。它主要適用于輸出輸入軸呈垂直方向布置的傳動(dòng)裝置，如帶式輸送機(jī)等各種運(yùn)輸機(jī)械，在冶金、礦山、建筑、水泥、能源等通用機(jī)械中也得到應(yīng)用[2]。
Kka8cG QhX C>)PW 本次所設(shè)計(jì)生產(chǎn)的雙級減速器的基本要求是用于碼頭運(yùn)型砂，單班制工作，有輕微振動(dòng)，使用年限為10年，基本數(shù)據(jù)為輸送帶拉力為2060N，運(yùn)輸帶速為1.2m/s，卷筒直徑為300mm。由于SolidWorks三維設(shè)計(jì)軟件含有豐富的方便快捷的設(shè)計(jì)資源和Toolbox、cosmos等插件，功能強(qiáng)大，設(shè)計(jì)十分直觀快捷，設(shè)計(jì)效率很高。因此，本設(shè)計(jì)選用SolidWorks作為三維設(shè)計(jì)平臺。
.3&a{IxM] F|?+>c1} 3. 基于SolidWorks的齒輪的二次開發(fā)
A ,-V$[;~D S6T!qH{6 齒輪齒形具有復(fù)雜的曲面特征，當(dāng)齒輪
參數(shù)和尺寸不相同時(shí)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)的齒輪零件的結(jié)構(gòu)也不相同，為了減少建模的工作量，減少同一零件的重復(fù)性工作，有必要進(jìn)行基于SolidWorks的齒輪二次開發(fā)，進(jìn)行相似零件的參數(shù)化建模。
3p3WDL7 O5 qW*r' 在SolidWorks可以利用其內(nèi)部強(qiáng)大的宏功能來進(jìn)行實(shí)體建模，通過VB語言編寫程序來實(shí)現(xiàn)齒輪的二次開發(fā)。圖1為基于二次開發(fā)技術(shù)得到的直齒輪，并對其進(jìn)行了材質(zhì)處理。它的實(shí)現(xiàn)主要過程如下：
^0~c 7`k`V 6b ]1d04hT （1）點(diǎn)擊工具中的錄制宏命令，開始創(chuàng)建漸開線齒輪三維實(shí)體模型，這樣就可以把齒輪建模的全過程錄制成宏文件。找出宏文件中與模型生成有關(guān)的關(guān)鍵函數(shù)，理解并確定其中的關(guān)鍵參數(shù)，把關(guān)鍵常數(shù)用變量來代替，這樣就完成了漸開線齒輪的三維參數(shù)化建模程序；
y=9Dxst"V inPE/Ux （2）使用VB語言編制應(yīng)用程序界面，如圖2所示。設(shè)計(jì)者通過應(yīng)用程序界面錄入初始參數(shù)，程序會自動(dòng)計(jì)算出上述宏文件中所需要的相關(guān)參數(shù)、編譯程序并生成可執(zhí)行程序供SolidWorks程序調(diào)用；
,9Z2cgXwJ q11QAx4p （3）完成可執(zhí)行應(yīng)用程序后,使用SolidWorks中的"宏"操作命令將應(yīng)用程序嵌入SolidWorks中,實(shí)現(xiàn)二者的鏈接。
yS)- &t!; slge+xq\J 4. 基于SolidWorks的減速箱虛擬設(shè)計(jì)
-jxWlO B)r r7B SolidWorks軟件在產(chǎn)品性能優(yōu)化和仿真（運(yùn)動(dòng)和干涉檢查、整機(jī)運(yùn)動(dòng)分析、零部件設(shè)計(jì)優(yōu)化等）、結(jié)構(gòu)特征建模、分析評價(jià)等方面具有獨(dú)到的優(yōu)勢。
Wm)-zvNY; p ,w|=@= 4.1 SolidWorks中的齒輪軸的建模
B6ed,($& 6h2x~@ 在減速箱設(shè)計(jì)中，由于齒輪的尺寸較小，近似接近于軸段的尺寸，為保證軸和齒輪二者的強(qiáng)度和剛度，此軸段將齒輪和軸設(shè)計(jì)成一體，即所謂的齒輪軸，這種設(shè)計(jì)方法在實(shí)際設(shè)計(jì)中比較常見。
,2,SG/BB @P_C%}(< 在SolidWorks環(huán)境下建立的直齒輪軸和錐齒輪三維模型。在設(shè)計(jì)過程中，我們采用了齒輪的二次開發(fā)技術(shù)，先生成齒輪，然后在通過拉伸命令完成相應(yīng)的階梯軸。
D d0Qp-:2 CZJHE> 4.2 減速箱內(nèi)部傳動(dòng)結(jié)構(gòu)
T9z4W]T .]j#y9>&w% 為了清晰地呈現(xiàn)雙級圓錐圓柱減速箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將上下箱體和一些附屬部件在SolidWorks中隱藏后，得到了雙級圓錐圓柱減速箱內(nèi)部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖（如圖4）。從圖中可以清晰的看出雙級圓錐圓柱減速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)的組成和工作過程。該減速箱一級傳動(dòng)系統(tǒng)由圓錐齒輪組成，它具有傳動(dòng)平穩(wěn)、輸入軸與輸出軸垂直傳動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，二級傳動(dòng)系統(tǒng)采用圓柱齒輪傳動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比。
LG=X)w)W4S M|UxE/ 5 減速箱的高效虛擬裝配
3w/( /|0 @ /UOS U SolidWorks中的高效虛擬裝配一般分為對裝配體進(jìn)行簡化、分析、顯示、爆炸、干涉檢查、碰撞檢查、智能扣件、Animator插件虛擬現(xiàn)實(shí)等處理[3]。在實(shí)現(xiàn)過程中，先將雙級圓錐圓柱減速箱進(jìn)行虛擬裝配，然后進(jìn)行爆破、材質(zhì)、渲染、干涉檢查等完成減速箱的高效虛擬裝配。
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