虛擬制造技術是產(chǎn)品制造的重要環(huán)節(jié)，對產(chǎn)品的成本、質(zhì)量以及制造周期有著重大影響。本文研究圓柱齒輪減速器的虛擬裝配技術，對虛擬制造技術具有極其廣泛的應用推廣價值。

　　摘要：文章基于虛擬裝配技術，對齒輪減速器進行了虛擬裝配。采用CATIA三維繪圖軟件實現(xiàn)了對減速器的虛擬裝配，采用SolidWorks運用零件庫對軸承等零部件進行參數(shù)化設計。

　　關鍵詞：機電類畢業(yè)論文,虛擬裝配,虛擬制造,參數(shù)化設計,齒輪減速器

　　1虛擬裝配的一般方法和步驟

　　本文以齒輪減速器為基本模型，討論虛擬裝配的有關技術方法，包括箱體類零件的創(chuàng)建方法、齒輪的參數(shù)化設計方法、軸承的裝配方法、大型組件的裝配方法、裝配時各個元件間的體積干涉檢驗方法等，基本涵蓋了機械產(chǎn)品設計的全過程。

　　1.1減速器零部件實體建模

　　圖1和圖2表示出了箱座、箱蓋、軸系、端蓋等的配合關系，圖1中箱座、箱蓋部分采用半透明化處理，圖2隱藏箱蓋、軸承座孔連接螺栓、箱體連接螺栓，這兩種方法都能夠表達清楚內(nèi)部結(jié)構(gòu)。模擬裝配的第一步是進行零件的實體建模，或者利用已有的實體零件庫，本文從零件的實體建模開始討論，減速器零件的三維實體建模首先進行箱體、箱蓋、兩對齒輪傳動副、三根傳動軸和三對軸承設計。

　　1.2減速器零部件實體建模

　　箱蓋和箱座是減速器裝配的兩個大部件，在這兩部分的實體造型完成后，可以先進行一次裝配，檢查是否有不合理或者是漏創(chuàng)建的部分。減速器箱座和箱座三維模型分別如圖3和圖4所示。

　　高速軸為齒輪軸，齒輪的建模過程包括繪制草圖、拉伸、旋轉(zhuǎn)、切除、挖槽、倒角，考慮到小齒輪尺寸與該軸段尺寸相差不多，所以將小齒輪與軸制成一體，成型后的高速軸見圖5。

　　低速軸部分：由于是回轉(zhuǎn)體，未切鍵槽時是軸對稱圖形，在草圖繪制平面上繪制對稱圖形的一半，標注尺寸（添加約束）通過旋轉(zhuǎn)即可生成模型。至于鍵槽部分：通過建立兩個參考平面，在參考平面上繪制鍵槽孔草圖，再拉伸切除即可。草圖→旋轉(zhuǎn)體→平面→開槽腔→倒棱→邊倒角，成型后的高速軸見圖6。

　　中間軸同高速軸的造型方法相同，也是齒輪軸，創(chuàng)建過程同高速軸。齒輪是一種參數(shù)化的零件，一個齒輪的形狀，可以由它的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)以及齒寬完全確定，只要修改這些參數(shù)的數(shù)值，就可以改變齒輪的形狀。根據(jù)斜齒輪特征，建立模型的關鍵在于確定螺旋線、漸開線、齒根過渡曲線和齒厚。

　　1.3軸承實體的參數(shù)化設計

　　本研究中參數(shù)化設計選擇標準件類型為圓錐滾子軸承30000，公稱直徑30208，（30210同30208只是參數(shù)不同）。按照所需的軸承代號，選擇好類型及參數(shù)，點擊確定按鈕后，即可得到減速器所需的軸承型號的三維模型，添加到裝配模型中，如圖7所示。

　　2減速器的虛擬裝配

　　作為虛擬制造技術的重要部分，虛擬裝配是在計算機上的產(chǎn)品仿真過程。用戶根據(jù)需要能進行下述工作：裝配工藝的規(guī)劃與設計；在屏幕上實現(xiàn)零件到產(chǎn)品的預裝配；裝配過程的碰撞、干涉檢查：可裝配性評估；裝配過程的優(yōu)化分析：裝配經(jīng)濟指標評價；裝配可靠性評估。

　　齒輪軸、齒輪、鍵裝配完成后的實體模型，如圖8和9所示。

　　三根齒輪軸、齒輪等主要零部件完成虛擬裝配后的三維圖如圖10所示：裝配是對幾何體的集合進行管理，而不是生成新幾何體。如果組成裝配的零件發(fā)生改變，裝配中會自動更新。利用虛擬裝配技術，在計算機上完成零部件的實體造型、裝配、檢查。為新產(chǎn)品研制提供了一種新的設計方法和實施途徑。

　　3零部件參數(shù)化設計

　　參數(shù)化設計是指在構(gòu)造產(chǎn)品模型時，模型結(jié)構(gòu)在保持模型拓撲關系不變的前提下，可隨尺寸參數(shù)或改成參數(shù)的具體數(shù)值變化而自動改變，形成新的產(chǎn)品模型。參數(shù)化設計師使用約束來實現(xiàn)設計與修改產(chǎn)品的一種方法，約束可以理解為若干個對象之間的相互關系，即限制一個或多個對象滿足一定得關系、條件。

　　減速器參數(shù)化設計系統(tǒng)由常用件設計、附件設計、標準件庫、減速器設計、系統(tǒng)幫助五大模塊組成。減速器零件很多，下面就以減速器的代表性零件軸承為例，演示一下系統(tǒng)中常用的標準件調(diào)用過程。通過參數(shù)化設計減速器各個零部件，最后參數(shù)化生成圓柱齒輪減速器三維實體模型，從而大大提高了減速器的設計效率。

　　系統(tǒng)中標準件的調(diào)用過程：選擇標準件類型為圓錐滾子軸承30000，公稱直徑30208，（30210同30208只是參數(shù)不同）。按照所需的軸承代號，選擇好類型及參數(shù)，點擊確定按鈕后，即可得到減速器所需的軸承型號的三維模型，添加到裝配模型中。單從對軸承的調(diào)用，足以見得參數(shù)化設計的便捷優(yōu)勢，用戶不僅可以享受到個性化的界面，還可以拋開厚厚的手冊，將建模由幾個小時縮短了幾秒鐘，設計的過程簡化了，設計的效率也大大提高了。

　　4結(jié)語

　　本文對虛擬裝配系統(tǒng)的若干理論和關鍵技術進行了研究和探討，先運用CATIA對每個零部件進行三維實體造型，再利用CATIA的裝配模塊，完成減速器的虛擬裝配。通過齒輪減速器零件的參數(shù)化設計和虛擬裝配完成了減速器總成的快速虛擬制造過程，虛擬裝配過程發(fā)現(xiàn)的問題，在設計階段就及時發(fā)現(xiàn)并進行了修改，大大縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期。

　　參考文獻：

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