UG设计说明书

基于UG的CAD/CAM技术课程期末考

试论文（设计）

题目：减速箱产品CAD/(或CAE)综合设计分析院（部）：机械工程学院

专业：机械设计制造及其自动化班级：2010级1班学生姓名：王洋

指导教师：赵成涛

完成日期： 2013年6月15日

潍坊科技学院

基于UG的CAD/CAM期末考试设计

任务书

减速箱产品CAD/(或CAE)

题目名称

综合设计分析

学生学院机械工程学院

专业班级

姓名

学号

一、课程设计的内容

1．设计减速箱零件结构模型；

2．在Unigraphics NX 6.0/NX 8.0平台上建立减速箱零件/产品结构的三维参数化、变量化实体(装配)模型；

3．在Unigraphics NX 6.0/NX 8.0平台上按国家制图标准绘制工程图。

成绩优秀者必须补充完成下列设计内容：

1. 对所设计的模型设置光照、背景、材料纹理等条件，完成模型渲染，输出模型高质量的视觉效果图；

2．1).根据有限单元分析法的基本原理和思想，对所设计的机构进行静力学分析，包括设计分析模型简化、单元网格划分、材料特性定义、约束定义、载荷及边界条件定义、模型分析解算等；

2). 根据机构运动学的基本原理和方法，在产品三维参数化实体装配模型的基础上，定义机构的运动副、运动驱动、运动关系，创建运动分析模型，利用ADAMS解算器完成运动分析求解；

3．后处理及仿真，输出有限单元分析(或机构运动分析) 结果(包括：应力、

应变云图，变形过程动画仿真；或机构运动仿真动画，运动件轨迹，主要运动件位移、速度、加速度、加加速度曲线图)，根据分析结果提出修改意见或方案。

二、课程设计的要求与数据

1．采用参数化实体建模技术，进行产品结构的三维参数化、变量化实体(装配)模型的设计；

2．通过变量、表达式和Associative Curve等建立图素间的关联关系，修改表达式的值能实现零件的关联变化；

3．要求使用1～2个Sketch建立轮廓截面；

4．建模过程中应包含总数不少于15个特征操作（包括扫描特征、成型特征、参考特征以及特征编辑的操作）；

4．要求零件工程图纸严格按照国家标准绘制，标注尺寸、公差、粗糙度、技术要求等；

5．工程图应具有符合标准的边框、标题栏，要求单独建立标准的带标题栏的图框，通过插入图样的形式将图框插入到零件的工程图中；

6．说明书要求描述建模和绘图工作的主要过程与操作步骤，最后进行设计总结分析和回答思考题。

成绩优秀者必须补充达到下列设计要求：

1．建模过程中应包含总数不少于25个特征操作，其中包括网格曲面特征、扫描特征、联合体特征、面倒角等细节特征、参考特征、装配(Top-Down或Bottom-Up)、WAVE几何链接等操作；

2．生成输出产品(或零件)模型高质量的视觉效果彩图。

3．1).根据产品(零件) 的结构和工作条件，定义模型的材料特性、边界条件和载荷的性质及大小；

2).根据产品(零件) 的结构和工作条件，定义模型的运动副、边界条件和驱动的类型及具体数值；

4．1).分析结果要以表格、图线的形式提交；

2).运动仿真要提供仿真动画文件；

三、课程设计应完成的工作

1．设计减速箱零件结构；

2．建立减速箱零件三维参数化、变量化实体模型；

3．基于零件主模型，按国家标准绘制零件工程图；

4．编写设计说明书。（按设计说明书的格式书写）

成绩优秀者必须补充完成下列设计工作：

1．对模型进行渲染，输出模型高质量的视觉效果图；

2．1).对产品(零件)进行结构的有限单元分析、仿真，输出分析结果，提出改进方案；

2). 对产品的运动机构进行运动分析、仿真，输出分析结果，提出改进方案；

四、课程设计进程安排

表1

五、应收集的资料及主要参考文献

[1]. 零点工作室编著. 《精通UG NX 4.0》. 北京:电子工业出版社. 2006-09；

[2]. 中国机械工程学会等主编. 机械设计手册(电子版)(含光盘1张). 北京:电子工业出版社. 2007-01；

[3]. 洪如瑾. UG NX4高级仿真培训教程. 北京:清华大学出版社. 2007-03；

[4]. 耿鲁怡，徐六飞编译. UG结构分析培训教程——UGS PLM应用指导系列丛书.北京:清华大学出版社. 2005-01；

[5]. 胡小康编译. UG NX4运行分析培训教程(含盘一张）. 北京:清华大学出版社. 2006-11；

[6]. 卫兵工作室编著. UG NX中文版数控编程入门与实例进阶(含盘). 北京: 清华大学出版社. 2007-02；

[7]. UGS公司编. UG NX 4.0 CAST. 美国. 2006。

发出任务书日期：2013年5月27日

指导教师签名：

计划完成日期：2013年6 月26 日

基层教学单位责任人签章：

主管院长签章：

目录

1. 前言 (5)

2. 设计分析及步骤 (6)

2.1减速箱零件结构分析 (6)

2.2 建立减速箱零件三维参数化、变量化实体模型 (7)

3. 装配模型的建立 (14)

3.1 装配减速箱模型 (15)

3.2生成减速箱爆炸图 (16)

3.3生成渲染效果图 (16)

3.4生成工程图 (17)

4．产品建模小结 (18)

6．思考题 (18)

6．参考文献 (18)

1.前言

减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。减速器在各行

各业中十分广泛地使用着，如冶金、运输、化工和建筑等，是一种不可缺少的机械传动装置。一般的减速器有斜齿轮减速器(包括齿轮减速器、圆柱齿轮减速器、大功率齿轮减速箱,斜齿轮减速器、平行轴斜齿轮减速器、无级变速器、蜗轮减速器、锥齿轮减速器等等)、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器等。

本次设计的模型为二级减速器中的斜齿轮减速器，主要的数据来自之前《机械设计》课程设计的参数，同时也参考图书馆UG类设计书籍中的一些数据，充分地将课程设计中的平面造型与UG中的三维造型结合起来。

本次设计充分运用平时所学知识，独立完成了减速箱模型的构造，建模过程程应用了多种多样的成形特征操作，对相似的模型采用不同的方法构造，把一个减速器完整地呈现在眼前。总共有十五个零(部)件，大概有一百来个步骤。

由于是初次设计，且受限于自身的知识结构不完善，必定有很多的不完整，希望老师在看图时多多见谅。但是，这次的设计是本人参照书本和课程设计的内容，独立思考，勤于求教同学加上自身的摸索才完成的，是自我心血的结晶。希望得到老师的肯定。

2.设计分析及步骤

2.1减速箱零件结构分析

减速器是指原动机与工作机之间独立的闭式传动装置，是一种典

型的机械基础部件，广泛用于各个行业，如冶金、运输、化工和建筑等。包括箱座、箱盖、输入轴、输出轴、传动齿轮、轴承、端盖、螺栓等多个零（部）件。本次设计通过构造实体几何法和扫描法，采用边倒角、倒圆角、打孔、拉伸、镜像等多种特征操作，实现减速箱模型的构造。

2.2 建立减速箱零件三维参数化、变量化实体模型

2.2.1 箱座

1、步骤简要说明：

A、利用草图和拉伸操作完成箱座大至尺寸的建模

图1图2

图3

B、利用腔体操作完成箱座内腔、布尔操作将箱座的组成单元求和、

求差

图4图5

图6

C、利用钻孔完成沉头孔、通孔等建模操作、拔模操作制作支撑肋

板

图7图8

D、插入关联复制—圆形阵列完成均布螺栓孔的建模、镜像操作完成两侧轴承孔和螺栓孔的建模

图9图10

E、倒圆角、倒斜角操作完善箱座建模

图11

F、用到的其他特征和操作：插入垫块，建立平面和基准

2、完成效果图

图12

2.2.2 箱盖

1、步骤和简要说明

A、建立草图、拉伸完成箱盖大至外形建模

图13图15

图16

B、插入点、利用孔完成凸台上螺栓沉头孔的建模，

图17图18

C、镜像操作，完成箱盖主体建模

图19

D、建立草图、拉伸、布尔操作，完成箱座顶部透气盖板处的建模；孔操作和矩形阵列完成透气盖板安装螺栓孔

图20图21

E、利用倒斜角、倒圆角完善箱盖建模

图22

2、完成效果图

图23

2.2.3 轴及轴上零件

1、轴的建模：

建立草图、回转（台阶轴）——草图，拉伸、布尔操作（键槽）——倒斜角

图24图25

图26

2、斜齿轮的建模

利用UG斜齿轮建模插件，输入参数，自动生成斜齿轮

图27

3、轴承的建模

轴承是标准件，利用UG软件插件获得轴承模型

图28

4、健和轴套

健选用平键，为标准件。轴套按照实际尺寸，建立草图——

回转获得

图29图30

2.2.4 其他零部件

1、轴承端盖

草图——回转——孔——倒斜角、倒圆角

图31图32

2、通气盖板

草图——拉伸——孔——矩形阵列——倒圆角

图33

3、通气塞

图34

4、螺栓和起盖螺钉

图35图36

3.装配模型的建立

3.1 装配减速箱模型

以轴为基础，将轴承、斜齿轮、健、套筒装配成三个部件——以箱座为基础，装配已装配完成的三个部件、箱盖、通气盖板、通气塞、轴承端盖、螺栓等

图37图38

图39图40

图41图42

图43图44

3.2生成减速箱爆炸图

图45 3.3生成渲染效果图

图46

3.4生成工程图

零件图包括：箱座、箱盖、三轴、二轴小齿轮（详见零件图）4．产品建模小结

在本次的CAE综合实训课程设计中，我们小组完成了二级减速箱的方案制定、三维建模、装配、零件工程图的绘制、运动仿真、有限元分析等内容，在这个过程中，我们密切合作，具体分工，学习到了很多东西。不仅将UG软件的基本用法再次强化，而且锻炼了合作和解决难题的能力。

在本次的课程设计中，我主要完成了以下的工作：箱盖、通气盖板、通气塞的三维建模、箱盖零件工程图、减速箱的装配、部分说明书的起草。

因为对UG软件的掌握还只是停留在初步了解的基础上，所以在建模和工程图的绘制过程中，经过了很多曲折的过程，效率底下，返工率高。例如我们所使用的建模参数来源于上学期《机械设计》课程的设计参数，在建模的过程中发现部分参数是不正确的，甚至出现零部件组装后的相互干涉等，因此在合理的情况下，我们又对零件尺寸进行了调整，和重新建模，最终使得运动仿真能够顺利通过。

以小组为单位完成一项课程设计，小组成员间的密切合作是至关重要的。正是因为我们小组成员间密切的配合和及时的沟通才能在段时间能完成这项课程设计任务。

虽然课程设计要求的内容都有完成，不过因为水平有限并且在所难免的无法顾及到方方面面，因此该项课程设计还存在很多不完善甚至是错误

的地方。我们希望能利用课程设计之后的时间慢慢将它完善，做到做好。5．思考题

简要回答下列思考题（任选二题）：

1.草图中的约束是什么？约束一般有哪些类型？

草图中的约束是定义所建立的草图对象的几何特性(如直线的水平和竖直)及两个或两个以上对象间的相互关系(如两直线垂直或平行、直线与圆弧相切等)；还用于定义草图对象的大小和形状。

按照约束的性质，草图约束包括3种类型，即尺寸约束、几何约束和定位约束。

2.参考特征包括哪两种？基准面的确定方法有哪些？

参考特征包括参考点和参考面。基准面的确定方法有：过两直线、过点和直线、平行面、法线和点、与面成角度、过点和曲线等。6．参考文献

1.零点工作室. 精通UG NX 4.0. 北京:电子工业出版社，2006；

2.中国机械工程学会. 机械设计手册(电子版)(含光盘1张). 北京:电子工业出版社，2007；

3.余强. UG零件设计技术与实践(NX

4.0版)(含光盘1张). 北京:电子工业出版社，2007；

4.洪如瑾. UG NX4 CAD快速入门指导. 北京:清华大学出版社，2006；

5.UGS公司. UG NX 4.0 CAST 2006；

6. 冯开平，左宗义．画法几何与机械制图．广州：华南理工大学出版社, 2001