虛擬制造技術是產品制造的重要環節，對產品的成本、質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化設計。

　　關鍵詞：機電類畢業論文,虛擬裝配,虛擬制造,參數化設計,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建方法、齒輪的參數化設計方法、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部結構。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、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，創建過程同高速軸。齒輪是一種參數化的零件，一個齒輪的形狀，可以由它的模數、齒數、壓力角、齒頂高系數、頂隙系數以及齒寬完全確定，只要修改這些參數的數值，就可以改變齒輪的形狀。根據斜齒輪特征，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軸承實體的參數化設計

　　本研究中參數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只是參數不同）。按照所需的軸承代號，選擇好類型及參數，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品仿真過程。用戶根據需要能進行下述工作：裝配工藝的規劃與設計；在屏幕上實現零件到產品的預裝配；裝配過程的碰撞、干涉檢查：可裝配性評估；裝配過程的優化分析：裝配經濟指標評價；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。

　　3零部件參數化設計

　　參數化設計是指在構造產品模型時，模型結構在保持模型拓撲關系不變的前提下，可隨尺寸參數或改成參數的具體數值變化而自動改變，形成新的產品模型。參數化設計師使用約束來實現設計與修改產品的一種方法，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。

　　減速器參數化設計系統由常用件設計、附件設計、標準件庫、減速器設計、系統幫助五大模塊組成。減速器零件很多，下面就以減速器的代表性零件軸承為例，演示一下系統中常用的標準件調用過程。通過參數化設計減速器各個零部件，最后參數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。

　　系統中標準件的調用過程：選擇標準件類型為圓錐滾子軸承30000，公稱直徑30208，（30210同30208只是參數不同）。按照所需的軸承代號，選擇好類型及參數，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。單從對軸承的調用，足以見得參數化設計的便捷優勢，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結語

　　本文對虛擬裝配系統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，虛擬裝配過程發現的問題，在設計階段就及時發現并進行了修改，大大縮短了產品的研發周期。

　　參考文獻：

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　　[2]張建平.基于VRML的減速器虛擬裝配技術研究[D].西安：西北工業大學，2003.