普通车床变速箱的三维虚拟设计及运动仿真

一、题目

普通车床变速箱的三维虚拟设计及运动仿真

二、指导思想和目的要求

本课题研究了普通车床变速箱的变速原理以及虚拟仿真系统的设计方法，构建了一个能够显示变速机构工作原理的三维仿真机构。课题的目的是用Pro/E建立三维模型及模型库，进行虚拟装配、动画演示、仿真运动分析，将三维技术融入机械类等课程，从而实现用现代化教学手段达到降低教学成本，提高教学质量的目的。并探索Pro/E在三维动态方面的应用价值，以及Pro/E软件在当今生产加工行业的应用。

Pro/E软件作为计算机辅助设计系统中非常重要的一款三维设计软件，它所具有的功能是计算机发挥辅助设计功能、提高设计效率的重要基础。建立在统一基层上的数据库上的特点令数据结构与工程设计结合，使得一件产品的设计能够在各个阶段称为一个完整一体的过程。本课题应用Pro/E软件完成各轴、齿轮、键的三维实体建模、结构参数化设计，在完成各个零部件的绘制后，开始装配轴和齿轮，装配完成后，进行仿真。目的是通过对普通车床变速箱的设计仿真，了解一般产品设计的基本过程。探索Pro/E在三维动态方面的应用价值，以及Pro/E软件在当今工业生产中的应用价值。长远的观点看，三维CAD技术必然会替代二维绘图。随着计算机性能的提高，CAD三维技术正向着开放、集成、智能和标准化的方向发展。正确把握CAD三维技术的发展趋势，对我国机械行业的企业正确的规划自身设计系统，有着深远的意义。

三、主要技术指标

1、CAD零件图二张；

2、Pro/E三维实体模型若干；

3、模拟仿真视频一个；

四、进度和要求

   2014.3—2014.4：翻译外文文献、完成开题报告， 

2014.4.5—2014.4.13：熟悉作图软件复习所需的专业知识搜集资料做好准备工作；

   2014.4.15—2014.5：进行典型零件仿真加工及优化方案；

2014.5—2014.6：撰写毕业设计论文；

2014.6：准备并完成答辩。

五、主要参考书及参考资料

[1] 单泉.《Pro/E 4.0参数化设计从入门到精通》，北京-机械工业出版社，2008.

[2] 曹金榜.《机床主轴变速箱设计指导》，北京-机械工业出版社，1987.

[3] 威克.《机床》，北京-机械工业出版社，1987.

[4] (德)斯推番.E.《机床齿轮变速箱最佳传动方案》，上海-上海科学技术出版社，1965.

[5] 梁玲， 赵春章. 《中文版Pro/ENGINEER Wildfire 4.0实用教程，北京- 清华大学出版社，2008.

[6] 钟日铭.《Pro/ENGINEER Wildfire3.0中文版装配设计与产品实例》，北京-机械设计出版社，2007：6-11，82-84，190-194.

[7] 韩秋实.《机械制造技术基础》，北京-机械工业出版社，2010.

[8] 侯先勤.《Pro/E 4.0 产品设计实例精讲》，西安-西安交通大学出版社, 2009：179-185.

[9] 刘传紹.《机械制造工艺学》，北京-电子工艺出版社，2011.

[10] 纪名刚.《机械设计》， 北京-高等教育出版社，2006.5

[11] 杨雪宝.《机械制造装备与设计》.西北工业大学出版社.2010. 

[12] 李国斌.《机械设计基础》.机械工业出版社出版.2010

[13] 张萌克.《机械制图》.机械工业出版社.2010

     学生    白 洋     指导教师  李 郁   系主任   魏生民   

摘  要

车床变速箱是车床上重要的传动装置，面对这种体型笨重、昂贵的机电设备，要学习其内部的特殊构造，传统的学习方式是采用二维的书面信息和简单的等比食物模型相结合的方法对学习者进行讲解，使他们了解和学习变速机构的工作原理。当利用实物模型会受到模型的数量、环境等因素的限制，降低了学习效率。

本课题研究了普通车床变速箱的变速原理以及虚拟仿真系统的设计方法，构建了一个能够显示变速机构工作原理的三维仿真机构。课题的目的是用Pro/E建立三维模型及模型库，进行虚拟装配、动画演示、仿真运动分析，将三维技术融入机械类等课程，从而实现用现代化教学手段达到降低教学成本，提高教学质量的目的。并探索Pro/E在三维动态方面的应用价值，以及Pro/E软件在当今生产加工行业的应用。

关键字：变速箱，仿真系统，Pro/E，运动特性分析 

普通车床变速箱的三维虚拟设计及运动仿真

ABSTRACT

Lathe gearbox is important gear on a lathe, in the face of this kind of bodily form bulky and expensive mechanical and electrical equipment, to study its internal structure, the special traditional way of learning is to use 2 d written information and simple geometric model method of combining the food to interpretation of learners, to make them understand and study the working principle of variable speed mechanism. By using physical model will be affected by the number of models, environmental factors such as limit, reduce the learning efficiency.

This topic research the engine lathe gearbox transmission principle and design method of virtual simulation system, builds a able to display the 3 d simulation of shift gear working principle. Subject is the purpose of using Pro/E 3 d model is set up and model library, virtual assembly, animation, motion characteristics.

Key words: Transmission, the simulation system, Pro/E, movement characteristics                                   

         analysis

普通车床变速箱的三维虚拟设计及运动仿真

目   录

第一章 绪 论1

1.1 Pro/E的应用及车床的发展1

1.1.1 Pro/E在工业中的应用1

1.1.2 国内外机床发展状况2

1.2 Pro/ENGINEER软件的简介2

1.2.1 Pro/ENGINEER的发展历程2

1.2.3 Pro/ENGINEER主要模块及应用领域4

1.3本课题主要研究内容6

第二章 车床变速箱的概况8

2.1变速箱组成及特点8

2.2变速箱的主要传动系统构成8

2.3主轴箱的主要参数9

2.4传动系统及传动方案的确定9

2.5轴在箱体的定位12

第三章 变速箱的三维实体建模13

3.1齿轮参数化建立13

3.2 齿轮的建模过程35

3.3 轴的建模过程38

3.4 变速箱的装配过程43

3.4.1 轴的装配过程43

3.4.2 轴之间的定位装配过程44

3.4.3 传动系统的装配48

第四章 仿真运动50

4.1仿真运动的参数设置50

4.2模拟仿真运动效果53

第五章 全文总结57

致  谢58

参 考 文 献59

毕业设计小结60