齿轮减速器在化工设备中应用广泛，它是通过箱体内啮合齿轮的转动使动力从一轴传至另一轴而实现减速的。其内部各零件结构设计的计算过程比较复杂，如果设计条件更改或尺寸发生变化须重新计算与绘制，耗费人力物力，效率较低。而NX具有强大的三维造型功能和建模的灵活性、参数化设计、协同化的装配设计等特点，使减速器的设计与仿真变得较为容易，提高了设计质量和效率。
减速器的传统机械设计都是运用二维设计图。二维图虽可以直观地展现机械设计的内在结构及设计者的设计思维，但仍存在诸多不足之处。三维设计能更好地弥补这些不足，例如能更清楚地看到产品设计中的潜在错误和不合理结构，还能分析产品的装配性能、结构性能和动力学性能等，缩短设计周期。
1 减速器的原理及结构
常用的减速器是原动机和工作机之间的独立的封闭式机械传动装置，用来降低转速和增大转矩以满足各种工作机械的需要。减速器的种类很多，由于其传递运动准确可靠、结构紧凑、效率高、寿命长，且使用维修方便，得到广泛的应用。通常根据给定的条件，参考标准系列产品的有关资料对减速器进行非标准化设计。在氯乙烯聚合釜的搅拌装置中，就是采用减速器达到减速的目的。
本文中探讨的是圆柱齿轮减速器，其结构为：箱体采用剖分式，其剖分面是通过齿轮传动的轴线，齿轮、轴、轴承等可在箱体外装配成轴系部件后再装入箱体，使拆装较为方便。上箱体和下箱体由两个圆锥销定位，并用一定的螺栓连成一体。减速器用地脚螺栓固定在机架或地基上。
轴承盖用来封闭轴承室并且固定轴承相对于箱体的位置，减速器中齿轮传动采用油池润滑，滚动轴承的润滑利用了齿轮旋转溅起的油雾以及飞溅到上箱体内壁的油液，汇集后流入箱体结合面的油沟中，经油沟导人轴承室。
上箱体顶部开的检查孑L用于检查齿轮啮合情况及箱内注油情况，平时用盖板封住。下箱体下部设有排油孔，平时用油塞封住。为防止润滑油渗漏和箱体外杂质侵人，减速器在轴的伸出处、箱体结合面以及检查孔盖、油塞和箱体的结合面均采取密封措施。
其结构简图如图1所示。
图1 圆柱齿轮减速器装配图主视图
2 NX软件三维建模
本文中引入的NX是一种CAD／CAM／CAE一体化的机械工程设计软件，是目前先进的计算机辅助设计、分析和制造软件。其内容涉及到平面制图、三维造型、装配、制造加工、机构运动分析、动画仿真等模块，功能强大，应用广泛，是航天、机械、模具等领域的首选软件。
本文中利用NX的CAD模块中的实体建模、特征建模、自由曲面建模、装配建模、产品参数化设计、工程制图以及CAE模块中的运动仿真功能对圆柱齿轮减速器进行研究。这使复杂的建模与工程制图工作变得简单明了，设计者不仅可以直接观察零件的空间结构形状，还可以通过参数的变化，观察零件间的装配发生的变化，使设计更加直观形象化。
2．1 箱体
减速器的箱体是支持和固定轴系零件，保证传动件的啮合精度、良好润滑及密封的重要零件。箱体质量约占减速器总质量的50％，因此，箱体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、质量及成本等有很大影响，设计时必须全面考虑。箱体大多经铸造而成，较易获得合理和复杂的结构形状，刚度好，易进行切削加工。但有时箱体刚度不足，在工作过程中会产生过大的变形，引起轴承中心线的歪斜，从而影响齿轮啮合质量，因此在设计箱体时，必须使箱体具有一定的壁厚，以保证箱体的整体刚度。但壁厚太厚，会使箱体质量增加，所以有效的办法是增加轴承座的壁厚和在轴承座处设加强筋。上、下箱体结构设计如图2、图3所示。
图2 上箱体的结构简图和三维立体图
由图2、图3可以看出：三维建模更加立体逼真，弥补了二维设计的不足。三维建模过程中还考虑了上下箱体间的配合，以及齿轮放置后是否会产生干涉等诸多问题，所用尺寸均按照标准进行优化设计，更加科学系统。
图3 下箱体的结构简图和三维立体图
2．2 减速器的装配
运用AutoCAD设计的减速器装配图是用来表达其零部件之间的相互位置关系、结构形状和尺寸关系，是绘制零件工作图，进行机器组装、调试、维修的技术依据。它考虑减速器的工作要求以及强度、刚度、工艺、装拆、调整、润滑、密封和效益等诸多方面的因素。其设计过程采用“边画图、边计算、边修改”的方法逐步完成，期间要协调各个传动件的结构和尺寸，进行轴的强度计算和结构设计、滚动轴承的组合设计、箱体及附件的设计，过程较为复杂。尤其设计条件更改后，须重新计算，该过程引入NX装配模块，以直接观察结构的装配情况和更改设计参数后的变化，有效地弥补了传统二维设计的不足。
图4为运用AutoCAD绘制的减速器俯视图和运用NX装配模块画出的装配图，两者共同运用到设计中，很好地表达了各零部件间的装配关系，并能发现设计中存在的不足，及时更改设计方向，提高设计质量。
通过运动仿真还能真实地模拟生产过程中减速器的工作过程，使在二维图纸难以表达和设计的运动机构更加直观，并可依据运动效果进行结构尺寸的设计及修改，直到满足生产需求。
图4 减速器俯视图
3 结语
在三维建模技术支持下，机械产品设计已从传统的原理符号设计逐步转向了三维模型设计。三维建模技术是基于特征的参数化设计方法，它同时具有参数建模和特征建模的优点，使得三维几何模型能动态地显示和修改，并且能够通过重新标注尺寸反映工程设计人员的意图，可以大大提高几何建模的效率。
核心关注：拓步ERP系统平台是覆盖了众多的业务领域、行业应用，蕴涵了丰富的ERP管理思想，集成了ERP软件业务管理理念，功能涉及供应链、成本、制造、CRM、HR等众多业务领域的管理，全面涵盖了企业关注ERP管理系统的核心领域，是众多中小企业信息化建设首选的ERP管理软件信赖品牌。
转载请注明出处：拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
相关文章
