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 __ 机电工程学院______ 专业班级机械设计制造及其自动化(微电子方向)2008级1班学号 3108000600 学生姓名陈宇指导教师 _______卜研___________ 成绩评定教师签名2011年 6 月30 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/(或CAE)综合设计分析学生学院机电工程学院专业班级机械设计制造及其自动化（微电子方向）2008级1班姓名陈宇学号3108000600一、课程设计的内容1．设计蜗轮蜗杆机构结构模型；2．在Unigraphics NX 6.0平台上建立蜗轮蜗杆机构结构的三维参数化、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Unigraphics NX 6.0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Associative Curve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)、WA VE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，UG NX 6.0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，UG NX 6.0中文版入门与提高，北京：化学工业出版社，2009；[4] 胡仁喜等，UG NX 6.0中文版从入门到精通，北京：机械工业出版社，2009；[5] UGS公司，UG NX 4.0 CAST，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：（一）蜗轮蜗杆机构结构分析蜗轮蜗杆机构由蜗轮、蜗杆、装配箱、轴承、链轮等组件构成，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。

蜗轮及蜗杆机构常用于两轴交错、传动比大、传动功率不大或间歇工作的场合。

蜗轮蜗杆机构基本参数有模数m、压力角、蜗杆直径系数q、导程角、蜗杆头数、蜗轮齿数、齿顶高系数（取1）及顶隙系数（取2）.其中，模数m和压力角是指蜗杆轴面的模数和压力角，亦即蜗轮端面的模数和压力角，且均为标准值。

蜗杆直径系数q为蜗杆分度圆直径与其模数m的比值。

（二）建立模型一、建立蜗轮模型1.创建圆柱体，直径74.14，高度13.542.坡口焊3.倒斜角4.创建螺旋线5.创建扫掠体6.变换复制7.求差8.创建矩形键槽9.替换面，完成蜗轮二、建立蜗杆模型1.创建螺旋线2.设置基准平面3.创建另外一个基准平面4.完成创建的扫掠体5.进行两次复制6.创建一个圆柱体7.求差8.创建圆柱体9.坡口焊10.完成蜗杆三、建立装配箱模型1.创建草图并拉伸2.创建圆柱体并用布尔求和3.边倒园4.抽壳5.创建凸台6.设置腔体参数7.完成腔体8.创建底部长方体9.创建四个矩形并用矩形阵列10.加上两块肋板11.做孔并用矩形阵列12.完成装配箱四、其他组件建模1.建立轴承模型2.建立顶盖模型3.建立链轮模型（三）建立装配模型一、装配外箱1.创建装配模型2.设置透明度二、装配蜗轮四、装配轴承六、装配链轮七、完成装配模型八、创建爆炸图（四）创建工程图一、创建蜗轮零件工程图二、创建蜗杆零件工程图（五）蜗轮蜗杆机构的运动分析一、定义连杆1.点击“开始”，进入运动仿真2.定义两轴承为连杆1，设置为固定3.定义蜗杆为连杆2，设置为不固定4.定义蜗轮、链轮及顶盖中间轴为连杆3，设置为不固定5.定义顶盖为连杆4，设置为固定二、定义运动副三、设置解算方案四、播放动画并导出视频(六)蜗轮蜗杆机构模型的渲染（七）设计总结UG NX（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。

NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。

NX 具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。

NX 优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。

Unigraphics NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。

通过连续两个学期对UG6.0软件的学习，我对这个软件的很多操作有了比较好的了解，例如加工、建模、装配、制图、运动仿真、渲染等。

同时，在学习UG6.0各种操作的过程，也让我对CAD/CAM有了更为真实和深刻的认识，对于我学习机械设计、机械制造等本专业等其他专业知识有很大的帮助（八）思考题一、草图中的约束是什么？约束一般有哪些类型？答：1.草图中的约束指的是将几何约束添加到草图几何图形中，这些指定并保持用于草图几何图形或草图几何图形之间的条件，称为约束。

2.约束一般有固定、完全固定、同心、相切、等半径、水平、垂直、平行、恒定长度、恒定角度等。

二、简要说明装配约束的类型及其含义。

答：装配约束的类型包括：配对、对齐、角度、平行、垂直、中心、距离和相切。

配对方式：该配对方式是指定位两个相同类型的对象相对贴合在一起。

对于平面对象而言，配对方式表示两平面贴合但法向相反；对于圆柱而言，配对方式要求圆柱面直径相同，按两圆柱面共轴线的方式定位。

对齐方式：该配对类型是批对齐相配的对象。

对于平面对象而言，对齐方式要求两平面共面且法向相同；对于圆柱面等对称组件而言，则要求对象的轴线重合。

角度方式：该配对类型是定义配对约束组件之间的角度尺寸。

平行方式：该配对类型是配对约束组件的方向矢量平行。

垂直方式：该配对类型是配对约束组件的方向矢量垂直。

中心方式：该配对类型是配对约束组件中心对齐。

距离方式：该配对类型是配对约束组件对象之间的最小距离。

参考文献[1]张云杰。

UG NX6中文版基础教程。

北京：清华大学出版社，2009.10.[2]何雪明、吴晓光、王宗才。

机械CAD/CAM基础。

武汉：华中科技大学出版社，2008.8.。