1、毕 业 论 文 （ 设 计 ） 任 务 书院（系） 机械工程学院 专业班级 学生姓名 一、毕业论文（设计）题目 锥齿轮轴的实体造型与仿真加工设计 二、毕业论文（设计）工作自 年 月 日 起至 年 月 日三、毕业论文（设计）进行地点： 校 内 四、毕业论文（设计）的内容要求1、绘制锥齿轮轴的零件图（dwg 格式并打印） 2、编制锥齿轮轴的加工工艺，并编制加工工艺过程卡 a、拟定的合理的工艺路线； b、合理确定各工序的定位基准和夹紧方式，并在工序图上注出定位、夹紧部位；c、各工序的加工余量要基本合理； d、各工序的工序尺寸要经过计算； e、确定各工序的设备、夹具、刀具、量具； 3、在相关软件中进行
2、仿真加工 用 pro/e、Master CAM 或 Solidworks 等建模软件进行实体造型； 在仿真加工软件中进行模拟仿真加工，并生成相应的数控代码； 制作模拟仿真加工的过程动画录像，并刻录成光盘； 4、书写毕业设计书明书 1 份，要求符合学院有关规定 5、外文资料的翻译（附原文） 指 导 教 师 系（教研室） 系（教研室）主任签名 批 准 日 期 接受论文（设计）任务开始执行日期 学 生 签 名 锥齿轮轴的实体造型与仿真加工设计摘要本设计主要研究的内容是锥齿轮轴的实体造型及仿真加工。首先，要分析零件的结构、尺寸、技术要求；第二，据零件的材料和零件各表面的尺寸精度，表面粗糙度设计加工工艺
3、过程;第三，拟定锥齿轮齿轮轴的工艺路线图；最后，运用 PRO/E对齿轮轴进行实体造型，并进行模拟仿真加工。关键词锥齿轮轴；实体造型；模拟加工；PRO/E;Solid modeling and simulation processing design of bevel gear shaft“Abstract” The main research of this design is modeling and simulation entity processing bevel gear shaft. First of all, analyze the structure, size, techni
4、cal requirements of parts; second, according to the dimensional accuracy of parts of the materials and parts of the surface, the surface roughness design process; third, formulate bevel gear shaft technology roadmap; finally, use PRO/E E to the gear shaft in solid modeling, and simulation processing
5、. “Keywords” bevel gear shaft; solid modeling; machining simulation; PRO/E;I目 录1.绪论 .11.1 锥齿轮及其加工相关领域的研究现状和发展趋势 .11.2 主要研究内容、途径及技术路线 .32.锥齿轮轴的工艺分析 .52.1 零件的分析 .52.1.1 零件的作用 .52.1.2 零件的工艺分析 .52.1.3 审核齿轮轴的工艺性 .52.1.4 确定生产类型 .52.2.确定毛坯并绘制毛坯简图 .62.2.1 确定毛坯种类 .62.2.2 确定毛坯的尺寸公差和加工余量 .62.3 制定工艺路线 .62.3.1 定
6、位基准的确定 .62.3.2 表面加工方法的确定 .72.3.3 工序的集中与分散 .72.3.4 工序顺序的安排 .72.3.5 确定工艺路线 .72.3.6 锥齿轮轴 .83.锥齿轮轴的实体造型 .93.1 锥齿轮轴的实体建模 .93.1.1 锥齿轮的建模 .93.1.2 轴的建模 .124锥齿轮轴的仿真加工 .174.1 锥齿轮轴的仿真加工 .174.1.1 车削端面加工 .184.1.2 车削外圆加工 .224.1.3 车削外螺纹 .234.1.4 铣键槽 .25致谢 .29参考文献 .30附录（外文翻译） .31毕业设计论文第 1 页 共 37 页1.绪论1.1 锥齿轮及其加工相关领
7、域的研究现状和发展趋势随着现代工业的不断发展和扩大，对工业机械的需求量也再迅速的增加，同时对机械设备的可靠性，维修性，安全性，经济性和燃油性也提出而来更高的要求。随着微电子工业向机械工业的渗透，现代机械日益向智能化和机电一体化方向发展。自 20世纪 90 年代以来，国外机械工业进入了一个新的发展时期，技术发展的重点在于努力完善产品的标准化实现高精度，多用途，超小型化是工业机械的发展趋势。齿轮机构是在各种机构中应用最广泛的一种传动机构。它可以用来传递空间任意两轴件的运动和动力，并具有功率范围大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作安全可靠等特点。而作为齿机构的最基本组成部分齿轮所起的作用是无
8、可代替的，所以齿轮的设计尤为重要。齿轮是应用最为广泛的通用零件，广泛用在各种传动中，如机床的传动装置，汽车的变速箱和后桥，减速器和玩具等。齿轮传动机构中很重要的应用就是减速器。减速器是原动机和工作机之间独立的闭式机械传动装置用来降低原动机转速或增大转矩，以满足工作机需要。而齿轮轴作为一种重要的动力传递装置，在机械化生产中起着不可替代的作用。纵观国内齿轮轴行业的现状，为保持行业的健康可持续发展在充分肯定行业不断发展、进步的同时，更应看到存在的问题，并积极研究对策，采取措施，力争在较短时间内能有所进展。目前，齿轮轴行业存在的比较突出的问题是，行业整体新产品开发能力弱、工艺创新及管理水平低，企业管理
9、方式较为粗放，相当比例的产品仍为中低档次、缺乏有国际影响力的产品品牌、行业整体散、乱情况依然较为严重。当今世界各国减速器及齿轮技术发展总的趋势是向六高、二低、三化方向发展。六高即指高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动率；二低，即低噪声、低成本；三化，即标准化、多样化、通用化。减速器及齿轮的设计与制造技术的发展，在一定程度上标志着一个国家的工业水平，因为其应用非常广泛，大到矿山机械中的传动装置，小到汽车变速箱等领域无不渗透着齿轮以及减速器的应用。毕业设计论文第 2 页 共 37 页当今是要求人与自然和谐发展的社会，我们的齿轮加工也逐步往绿色环保的干式、半干式加工转变，其中有高
10、速和低温冷风干式加工两个方向，从这一点上讲，传统的机加工都将迈向一个新的台阶。国际上，动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低振动、低噪声齿轮装置的研制是齿轮减速器设计方面的一些特点为达到齿轮减速器装置小型化目的，可以提高现有渐开线齿轮的承载推力。各国普遍采用硬齿面技术，提高硬度以缩小装置的尺寸；也可应用以圆弧齿轮为代表的特殊齿形。英法合作研制的舰载直升飞机主传动系统采用圆弧齿轮后，使减速器高度大为降低。随着船舶动力由中速柴油机代替的趋势，在大型船上采用大功率行星齿轮装置确有成效；现在冶金、矿山、水泥一轧机等大型传动装置中，行星齿轮以其体积小、
11、同轴性好、效率高的优点而应用愈来愈多。研究手段的现状和发展趋势随着科学技术的发展和日益增长的社会需求，机械产品的类型、规格及性能迅速地发生变化，市场要求产品的设计周期越来越短.传统的减速器设计往往是手工设计，因计算烦琐、复杂，致使手工设计的效率、可靠性、准确性大大降低，而且对于系列化产品设计需要进行反复的计算、查询和绘图，造成大量重复劳动。另外，传统的类比设计中还存在一个极大的毛病，即在设计时，大部分设计人员都是在己有产品的基础上将尺寸增大，这样的相似设计使得产品的尺寸与重量越来越大，造成财力、人力的浪费。在科学技术日益发展的今天，虽然 CAD 技术已被企业重视，但通用 CAD 支撑软件对大多
12、数用户来说，只是绘图工具，只是使所绘图便于保存，便于修改，不是真正的实现了通过计算机设计的目的，不能解决设计问题，其实质仍是手工设计，它不仅设计效率低，同时对使用者的要求也较高，因使用者要直接使用图形支撑软件的命令去构造图形，这就要求其对各种命令的功能及其使用方法十分了解，从而限制了对这些命令不熟悉但精通产品设计的人员有效地使用计算机进行辅助设计，而使硬件和软件得不到充分利用。而且，在传统绘图设计过程中，工程师们感到最别扭的、最影响设计质量的、最需要有人辅助的几个常见的问题可能有下列几项：复杂的投影线生成问题、漏标尺寸，漏画图线的问题、机构的几何关系和运动关系的分析讨论问题、设计的更新与修改问
13、毕业设计论文第 3 页 共 37 页题、设计工程管理问题、二维参数化的局限性等等，这些在我们的二维软件绘图中都不能得到很好的解决。在二维参数化软件前景不甚明确的条件，在此背景下，基于计算机的虚拟技术，虚拟产品开发就越来越显出其独特的优势。基于特征的三维参数化/变量化软件开始进入设计领域。人在设计零件时的原始冲动是三维的，是有颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置、相关零件、制造工艺等等关联概念的三维实体，甚至是带有相当复杂的运动关系的三维实体。如果能直接以三维概念开始设计，在现有的软件支持下，这个模型至少有可能表达出设计构思的全部几何参数，整个设计过程可以完全在三维模型上讨论，对设计的辅助就很容易
14、迅速扩大的全过程，设计的全部流程都能使用统一的数据。这样就有可能比较容易地建立充分而完整的设计数据库，并以此为基础，进一步进行应力应变分析、制件质量属性分析、空间运动分析、装配干涉分析、NC 控制可加工性分析、高正确率的二维工程图生成、外观色彩和造型效果评价、商业广告造型与动画生成等一系列的需求都能充分满足，是对设计全过程的有效的辅助，是有明确效益的CAD。三维设计的好处已经确实了，Inventor 或其他同类软件的实施过程中，都能体会得到。 。由三维实体造型自动生成二维工程图纸的方法，这在实际设计工作中有很大的优势，尤其是对于复杂的零部件的造型及其黑维工程图纸的设计，会得到事半功倍的效果，如
15、剖面图自动生成，空间相贯线求交、投影等。对于创成设计，三维设计模式几乎是最为合理的了。1.2 主要研究内容、途径及技术路线本设计先确定总体思路、设计总体布局，然后以 Pro/E 软件作为设计工具，使用该软件的参数化绘图功能，做出锥齿轮轴的参数化模型，在 Pro/E 环境下，按照锥齿轮轴的工艺过程，通过对锥齿轮轴模型添加刀具、定义运动轨迹和定义机床类型使其运动起来，实现锥齿轮轴的的模拟仿真加工。具体研究内容：1.工艺路线部分：根据所学的机械设计制造技术基础知识，拟定合理的工艺路线，确定各工序的加工余量，确定各工序所需要的刀具，夹具。毕业设计论文第 4 页 共 37 页2.工程仿真分析部分：本论文
16、利用三维软件 Pro/E 对锥齿轮轴进行三维建模；利用 Pro/e manufacture 对锥齿轮轴进行模拟仿真加工。主要研究途径和技术路线 1、对国内外现有锥齿轮轴的加工技术水平、生产过程等进行调研，归纳，调查国内锥齿轮轴情况和国内需求情况，采用本行业专家建议结合本课题的设计，采用 PEO/E建模成型及其仿真原理设计锥齿轮轴。 2、查阅有关齿轮轴、机械原理、PRO/E 软件功能等与设计相关方面的资料，研究国内外相关的设计手册或书籍，在保证设计方案可行性的基础上，用 PRO/E 设计出锥齿轮轴的结构并进行仿真。 3、利用计算机三维造型软件对齿轮轴进行三维造型和加工仿真，及时发现问题，及时修改
17、。毕业设计论文第 5 页 共 37 页2.锥齿轮轴的工艺分析2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用本设计的对象是齿轮轴。齿轮轴通过连接两个零件，起到连接、支撑传递动力等一系列作用，在工作中，由于受到弯曲应力和冲击载荷，因此该零件应具有足够的刚度、强度及韧性。以适应其工作环境变化。2.1.2 零件的工艺分析 零件的工艺分析就是通过对零件图纸的分析研究，判断该零件的结构和技术要求是否合理，是否符合工艺性要求。（1）审查零件图纸通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确，完整，尺寸，公差及技术要求齐全。（2）零件的结构工艺性分析该零件比较简单，没有较复杂的结构和较高的加工要求。主要的加工有各个外圆表面、端面的车削、磨削等。各个待加工表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。零件的材料为 45#，可锻铸铁生产工艺简单，铸造性能优良。该主动齿轮轴结构比较简单，属典型的轴类零件，为实现其连接与传递动力的功能，加工精度要求较高。为保证其技术要求，增加耐磨性，对零件进行调质处理，HBS179-229。2.1.3 零件的工艺性分析该零件除主要工作表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过车削的粗加工，半精加工，精加工等就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用磨削的方法加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。
