基于SolidWorks的鼓盘切削机减速器的设计分析

张彤阳

（辽宁省核工业地质局机械研究所，沈阳 110122）

1 引言

SolidWorks 软件是当今机械行业比较流行的三维设计软件，其特点是操作简单，容易上手，在草图完全定义的情况下可以通过各种特征来生成零件。其强大直观的装配功能便于设计者在设计初期就可以考虑到零件设计的合理性，大大提高了设计效率，避免了损失。

齿轮减速器在原动机和工作机之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛，按用途分类可以分为专用减速器和通用减速器。本文以鼓盘切削机专用减速器为例，运用SolidWorks 强大的建模装配功能，对减速器进行虚拟建模，运用干涉检查和质量检查功能对其结构进行分析，SolidWorks的爆炸视图还可以简单直观地了解其装配工艺的合理性。

2 运用SolidWorks 创建减速器装配体模型

创建减速器装配体模型，通过SolidWorks 自带的干涉检查功能，可以检查零部件之间的任何干涉，这样可以在产品投产之前，对产品外形尺寸和内部型腔尺寸进行修改调整，也可以对齿轮、标准件等的参数进行更改，这样可减少损失，尤其可以缩短新产品的试制周期。

2.1 箱体建模

单击草图命令，选取上视平面作为基准面，给出具体尺寸完全定义草图，再通过“拉伸”、“切除”、“旋转”、“倒角”等命令对箱体进行建模（如图1）。这里特别提示的是需对零件进行材质编辑，以便对零件组成的装配体进行质量属性评估。

2.2 齿轮零件建模

图1

齿轮是整个减速器中最重要的零件，如果不经过严密的计算与设计，参数选择不正确时很容易出现干涉、中心距不准甚至失效等问题。SolidWorks 自带的Toolbox 插件可以很方便地创建齿轮模型，通过输入电机转速和输出转速，确定设计齿轮的基本参数。单击设计库-Toolbox-GB-动力传动，在左面窗口里输入模数、齿数、压力角等参数即可生成齿轮，如图2。

图2

2.3 其他零部件的创建

其他零部件与箱体的创建方法类似，对于标准件也可以通过Toolbox，如输入参数如螺栓的公称直径、长度等直接产生。

3 装配、爆炸及动画演示

3.1 装配

当减速器所有零件建模完成之后，就可以对其进行虚拟装配。依次单击“文件”-“新建”-“装配体”，然后逐一插入零部件，一般的装配步骤是由大到小，由里到外，有主到次。先把主要箱体固定，然后通过配合工具，如“同心”、“重合”、“平行”、“距离”、“角度”等约束完成齿轮等零件的装配，最后通过装配体特征“阵列零部件”等插入标准件，完成装配（如图3）。

图3

3.2 爆炸视图的建立

爆炸视图可以使设计者直观地看到各个零部件之间的装配顺序，这样可以及时改进装配工艺，提高生产效率。

在SolidWorks 2011 装配体窗口的工具栏上，有“爆炸视图”选项，单击，选择第一个分离开的零件-变速箱盖。单击一下，零件会马上变颜色，并且在它附近出现一个“三向坐标轴”。这个坐标轴的三个方向X、Y、Z，就是它被爆炸开后的三个走向，即它可以沿着X、Y、Z 轴中的任意一个方向移动。这个例子中，沿X 轴方向炸开会比较好看，这里让它沿X 轴炸开，然后开始拖动鼠标，它就自动沿着X 轴离开了，直到拖动到你满意的一个距离，运用相同方法炸开所有零件，最终效果如图4。

图4

4 对减速器进行虚拟评估

装配体完成后要对其进行评估，以防止零件投产后，在装配时发生干涉现象，尽量在设计初期把问题解决掉，以避免损失。

4.1 干涉检查

在装配体状态下单击“评估”-“干涉检查”-“计算”，可以看到所有存在干涉产生的零部件，如图5。或者立即修改干涉零部件的尺寸，这样可以在制造前及时把零部件修改。

图5

4.2 质量属性

在装配体状态下单击“评估”-“质量属性”，在弹出的“质量特性”窗口中给出了质量、面积、表面积、重心，惯性主轴和惯性主力矩等参数，如图6。

图6

5 结语

本文以鼓盘切削机专用减速器为例，阐述了用SolidWorks 进行虚拟设计分析的基本思路和主要流程。此方法可以运用到任何机器产品中，大大缩短了产品的研发试制周期，提高了设计效率。

［1］张晓娟，牟桂玲.SolidWorks2011 实例教程［M］.北京：机械工业出版社，2011.

［2］机械设计手册编委会.机械设计手册（第6 卷）［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［3］张展.机械设计通用手册［M］.北京：机械工业出版社，2008.