UG课程设计

课程设计课程名称CAD/CAE综合训练题目名称_蜗轮蜗杆机构CAD/CAE综合设计分析学生学院_________专业班级学号学生姓名指导教师________________成绩评定教师签名2011年6月28日广东工业大学课程设计任务书题目名称蜗轮蜗杆机构CAD/CAE综合设计分析学生学院专业班级姓名学号一、课程设计的内容1．设计蜗轮蜗杆机构零件结构模型；2．在UnigraphicsNX6.0平台上建立蜗轮蜗杆机构零件/产品结构的三维参数化、变量化实体模型。3.根据产品的功能及设计要求建立组件的装配模型；4．在UnigraphicsNX6.0平台上按国家制图标准绘制工程图。可以适当补充完成下列设计内容：1.对所设计的模型设置光照、背景、材料纹理等条件，完成模型渲染，输出模型高质量的视觉效果图；2．1).根据有限单元分析法的基本原理和思想，对所设计的机构进行静力学分析，包括设计分析模型简化、单元网格划分、材料特性定义、约束定义、载荷及边界条件定义、模型分析解算等；2).根据机构运动学的基本原理和方法，在产品三维参数化实体装配模型的基础上，定义机构的运动副、运动驱动、运动关系，创建运动分析模型，利用ADAMS解算器完成运动分析求解；3．后处理及仿真，输出有限单元分析(或机构运动分析)结果(包括：应力、应变云图，变形过程动画仿真；或机构运动仿真动画，运动件轨迹，主要运动件位移、速度、加速度、加加速度曲线图)，根据分析结果提出修改意见或方案。二、课程设计的要求与数据1．采用参数化实体建模技术，进行产品结构的三维参数化、变量化实体(装配)模型的设计；2．通过变量、表达式和AssociativeCurve等建立图素间的关联关系，修改表达式的值能实现零件的关联变化；3．要求使用1～2个Sketch建立轮廓截面；4．建模过程中应包含总数不少于15个特征操作（包括扫描特征、成型特征、参考特征以及特征编辑的操作）；4．要求零件工程图纸严格按照国家标准绘制，标注尺寸、公差、粗糙度、技术要求等；5．工程图应具有符合标准的边框、标题栏，要求单独建立标准的带标题栏的图框，通过插入图样的形式将图框插入到零件的工程图中；6．说明书要求描述建模和绘图工作的主要过程与操作步骤，最后进行设计总结分析和回答思考题。成绩优秀者必须补充达到下列设计要求：（下列要求四选一）1．建模过程中应包含总数不少于25个特征操作，其中包括网格曲面特征、扫描特征、联合体特征、面倒角等细节特征、参考特征、装配(Top-Down或Bottom-Up)、WAVE几何链接等操作；2．生成输出产品(或零件)模型高质量的视觉效果彩图。3．1).根据产品(零件)的结构和工作条件，定义模型的材料特性、边界条件和载荷的性质及大小；2).根据产品(零件)的结构和工作条件，定义模型的运动副、边界条件和驱动的类型及具体数值；4．1).分析结果要以表格、图线的形式提交；2).运动仿真要提供仿真动画文件。三、课程设计应完成的工作1．设计蜗轮蜗杆机构零件结构；2．建立蜗轮蜗杆机构零件三维参数化、变量化实体模型；3．基于零件主模型，按国家标准绘制零件工程图；4．编写设计说明书。（按设计说明书的格式书写）成绩优秀者必须补充完成下列设计工作：1．对模型进行渲染，输出模型高质量的视觉效果图；2．1).对产品(零件)进行结构的有限单元分析、仿真，输出分析结果，提出改进方案；2).对产品的运动机构进行运动分析、仿真，输出分析结果，提出改进方案。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1收集、整理资料，拟订蜗轮蜗杆机构三维结构方案大学城校区6.3~6.52蜗轮蜗杆机构三维参数化实体建模大学城校区6.6~6.133修改、完善零件3D产品(零件)三维参数化实体模型大学城校区6.14~6.1541).对三维模型进行结构力学有限单元分析，仿真，输出分析和仿真结果；2).对三维模型进行运动分析，仿真，输出运动分析和仿真结果；大学城校区6.16~6.2151).根据结构分析仿真结果，修改、完善产品(零件)结构三维模型；2).根据运动分析仿真结果，修改、完善产品(零件)结构三维模型；大学城校区6.16~6.216编写设计/分析说明书大学城校区6.22~6.277修改、完善设计内容和说明书，整理、打印资料大学城校区6.28~6.30五、应收集的资料及主要参考文献[1]云杰漫步多媒体科技CAX设计教研室，UGNX6.0中文版基础教程，北京：清华大学出版社，2009；[2]中国机械工程学会，机械设计手册(电子版)(含光盘1张)，北京：电子工业出版社，2007；[3]胡仁喜等，UGNX6.0中文版入门与提高，北京：化学工业出版社，2009；[4]胡仁喜等，UGNX6.0中文版从入门到精通，北京：机械工业出版社，2009；[5]UGS公司，UGNX4.0CAST，美国，2006。发出任务书日期：2011年6月3日指导教师签名：计划完成日期：2011年7月1日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：摘要本课程设计说明书首先对涡轮蜗杆机构进行了简要说明和特征分析，接着详细说明了在UG中，该机构各子零件（蜗轮、蜗杆、装配箱、顶盖、链轮和轴承）的建模过程，并将零件进行整体装配。接着对活塞零件进行工程图绘制。最后利用UG对该机构进行渲染处理，生成高质量图像。关键词：涡轮蜗杆机构，建模，装配，工程图，渲染目录一、蜗轮蜗杆机构的结构分析…………………………………………1二、蜗轮蜗杆机构零件的三维建模……………………………………12.1、蜗轮的建模过程………………………………………………12.2、蜗杆的建模过程………………………………………………62.3、蜗轮和蜗杆机构的装配箱的建模过程………………………102.4、顶盖的建模过程………………………………………………162.5链轮的建模过程………………………………………………192.6、轴承建模过…………………………………………………22三、建立装配模型………………………………………………………243.1、装配外箱过程…………………………………………………243.2装配蜗轮过程…………………………………………………243.3装配蜗杆过程…………………………………………………253.4装配轴承过程…………………………………………………263.5装配顶盖过程…………………………………………………273.6、装配链轮的过程………………………………………………283.7、创建爆炸图…………………………………………………29四、绘制零件工程图…………………………………………………304.1装配箱工程图绘制过程………………………………………304.2、轴承工程图绘制过程………………………………………33五、涡轮蜗杆机构宣染…………………………………………………365.1渲染过程………………………………………………………365.2完成涡轮蜗杆机构渲染，输出图片…………………………37六、设计总结…………………………………………………………38七、思考题……………………………………………………………39八、参考文献…………………………………………………………41一蜗轮蜗杆机构的分析蜗轮蜗杆机构常用来传递两交错轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条，蜗杆与螺杆形状相类似。蜗轮与蜗杆机构常被用于两周交错、传动比大、传动功率不大或间歇工作的场合。本次课程设计通过对涡轮蜗杆机构的建模与装配、零件工程图，掌握了运用UG6.0软件进行运动机构设计和模拟的一般方法，建立仿真设计的理念。本次课程设计将建立多个文件：6个零件，1个装配，2个零件工程图，1个渲染图片。在建模过程中涉及到多种操作及特征，特征操作有：边倒圆、倒角、实例、抽壳；设计特征有：孔、圆台、腔、键槽、坡口焊；扫描特征有：拉伸体、扫掠，体素特征有：圆柱体、长方体；布尔运算有：求和、求差、求交；参考特征有：基准平面、基准轴；WCS操作有：原点、旋转、显示。二蜗轮蜗杆机构的建模2.1、蜗轮的建模过程1、创建圆柱体，直径74.14，高13.542、创建破口焊，槽直径70，球直径123、倒斜角，非对称，在距离1、2分别为0.3和0.54、WCS操作：移动WCS坐标系原点至图示位置5、建立如下草图6、旋转WCS,选择【-XC轴:ZC-YC】,角度90°7、创建螺旋线，圈数为0.7，螺距为13.31，半径为5.835，右旋8、创建扫掠体9、移动扫掠体，创建33个扫掠体10、求差运算，选择圆柱体为目标体，所有扫掠体位刀具体11、旋转【WCS】，选择【+XC轴：YC-ZC】,角度为90°12、WCS操作：移动WCS坐标系原点至图示位置，进行体素特征：圆柱体，直径38，高度12，同时进行求和运算13、打孔，直径为28，贯通体14、创建基准平面15、插入键槽，长度为10，宽度为4，深度为416、替换面操作，完成蜗轮模型2.2、蜗杆的建模过程1、旋转WCS,选择【-XC轴:ZC-YC】,角度90°2、创建螺旋线，圈数为6，螺距为13.31，半径为5.83863、创建一个与XZ平面距离为3.3275的基准平面4、创建另一基准平面2与基准平面1相交，其夹角为20°5、建立如下草图6、创建扫掠体7、复制几何体复制的几何体1复制的几何体28、创建圆柱，点坐标为（0，0，10）直径为11.9652，高为609、求差操作，圆柱体为目标体，以扫掠体和复制几何体2为刀具体，并隐藏复制几何体110、创建圆柱1，点坐标为（0，0，70），直径为8，高度为48，进行求和运算圆柱体2，指定矢量为ZC轴，点坐标为（0，0，-22），直径为8，高度为32，求和运算再建立圆柱体3和4，直径为12，高度为411、创建坡口焊，槽直径为6.5，宽度为0.5，距端面距离为0.5，完成蜗杆的模型2.3、蜗轮和蜗杆机构的装配箱的建模过程1、以XZ平面建立如下草图2、拉伸操作，对称拉伸，距离为603、创建圆柱体，点坐标为（0，0，0），直径为120，高度为45，进行求和运算4、细节特征，边倒圆，半径为55、抽壳操作，厚度为46、设计特征，凸台操作，直径为110，高度为11，锥角为07、设计特征，腔体操作，腔体直径为90，深度为15，底面直径为0，锥角为08、细节特征，边倒圆，半径为29、创建长方体1，原点坐标（-85，-74，-5），长度为215，宽度为148，高度为5，进行求和运算创建长方体2，原点坐标（-85，-74，-8），长度为30，宽度为30，高度为3，进行求和运算10、特征操作，实例特征长方体2，矩形阵列11、画圆，圆心绝对坐标为（80，0，48.5），直径为15，然后进行拉伸操作，拉伸方向为负ZC轴，【结束】为【直到被延伸】，求和运算12、设计特征，插入【三角形加强筋】特征，【%圆弧长】为25，【角度】为15°，【深度】为15，【半径】为313、创建圆柱体1，点坐标为（0，0，0），直径为28，高度为10，指定矢量为”正ZC轴”,进行求和运算创建圆柱体2，点坐标为（0，0，0），直径为38，高度为5，指定矢量为”正ZC轴”,进行求和运算创建圆柱体3，点坐标为（39.9826，56，16.77），直径为29，高度为9，指定矢量为”正YC轴”,进行求和运算创建圆柱体4，点坐标为（39.9826，-58，16.77），直径为20，高度为130，指定矢量为”正YC轴”,进行求差运算14、打孔，直径为10，深度为10，尖角为015、设计特征，创建孔，其输入坐标为（-70，-59，0），矢量为”负ZC轴”，直径为9，贯通体16、对直径为9的孔进行矩形阵列操作17、细节特征，边倒圆，半径分别为1、2和5，完成装配箱的模型2.4、顶盖的建模过程1、创建圆柱体，直径为110，高为52、WCS操作：移动WCS坐标系原点至图示位置，进行体素特征：圆柱体，直径28，高度38，同时进行求和运算3、创建一圆柱体，点坐标为（0，0，0），矢量为“负ZC轴”，直径为34，高危3.5，进行求和运算创建另一圆柱体，点坐标为