齒輪減速器在化工設備中應用廣泛，它是通過箱體內嚙合齒輪的轉動使動力從一軸傳至另一軸而實現減速的。其內部各零件結構設計的計算過程比較復雜，如果設計條件更改或尺寸發生變化須重新計算與繪制，耗費人力物力，效率較低。而NX具有強大的三維造型功能和建模的靈活性、參數化設計、協同化的裝配設計等特點，使減速器的設計與仿真變得較為容易，提高了設計質量和效率。
減速器的傳統機械設計都是運用二維設計圖。二維圖雖可以直觀地展現機械設計的內在結構及設計者的設計思維，但仍存在諸多不足之處。三維設計能更好地彌補這些不足，例如能更清楚地看到產品設計中的潛在錯誤和不合理結構，還能分析產品的裝配性能、結構性能和動力學性能等，縮短設計周期。
1 減速器的原理及結構
常用的減速器是原動機和工作機之間的獨立的封閉式機械傳動裝置，用來降低轉速和增大轉矩以滿足各種工作機械的需要。減速器的種類很多，由于其傳遞運動準確可靠、結構緊湊、效率高、壽命長，且使用維修方便，得到廣泛的應用。通常根據給定的條件，參考標準系列產品的有關資料對減速器進行非標準化設計。在氯乙烯聚合釜的攪拌裝置中，就是采用減速器達到減速的目的。
本文中探討的是圓柱齒輪減速器，其結構為：箱體采用剖分式，其剖分面是通過齒輪傳動的軸線，齒輪、軸、軸承等可在箱體外裝配成軸系部件后再裝入箱體，使拆裝較為方便。上箱體和下箱體由兩個圓錐銷定位，并用一定的螺栓連成一體。減速器用地腳螺栓固定在機架或地基上。
軸承蓋用來封閉軸承室并且固定軸承相對于箱體的位置，減速器中齒輪傳動采用油池潤滑，滾動軸承的潤滑利用了齒輪旋轉濺起的油霧以及飛濺到上箱體內壁的油液，匯集后流入箱體結合面的油溝中，經油溝導人軸承室。
上箱體頂部開的檢查孑L用于檢查齒輪嚙合情況及箱內注油情況，平時用蓋板封住。下箱體下部設有排油孔，平時用油塞封住。為防止潤滑油滲漏和箱體外雜質侵人，減速器在軸的伸出處、箱體結合面以及檢查孔蓋、油塞和箱體的結合面均采取密封措施。
其結構簡圖如圖1所示。
圖1 圓柱齒輪減速器裝配圖主視圖
2 NX軟件三維建模
本文中引入的NX是一種CAD／CAM／CAE一體化的機械工程設計軟件，是目前先進的計算機輔助設計、分析和制造軟件。其內容涉及到平面制圖、三維造型、裝配、制造加工、機構運動分析、動畫仿真等模塊，功能強大，應用廣泛，是航天、機械、模具等領域的首選軟件。
本文中利用NX的CAD模塊中的實體建模、特征建模、自由曲面建模、裝配建模、產品參數化設計、工程制圖以及CAE模塊中的運動仿真功能對圓柱齒輪減速器進行研究。這使復雜的建模與工程制圖工作變得簡單明了，設計者不僅可以直接觀察零件的空間結構形狀，還可以通過參數的變化，觀察零件間的裝配發生的變化，使設計更加直觀形象化。
2．1 箱體
減速器的箱體是支持和固定軸系零件，保證傳動件的嚙合精度、良好潤滑及密封的重要零件。箱體質量約占減速器總質量的50％，因此，箱體結構對減速器的工作性能、加工工藝、材料消耗、質量及成本等有很大影響，設計時必須全面考慮。箱體大多經鑄造而成，較易獲得合理和復雜的結構形狀，剛度好，易進行切削加工。但有時箱體剛度不足，在工作過程中會產生過大的變形，引起軸承中心線的歪斜，從而影響齒輪嚙合質量，因此在設計箱體時，必須使箱體具有一定的壁厚，以保證箱體的整體剛度。但壁厚太厚，會使箱體質量增加，所以有效的辦法是增加軸承座的壁厚和在軸承座處設加強筋。上、下箱體結構設計如圖2、圖3所示。
圖2 上箱體的結構簡圖和三維立體圖
由圖2、圖3可以看出：三維建模更加立體逼真，彌補了二維設計的不足。三維建模過程中還考慮了上下箱體間的配合，以及齒輪放置后是否會產生干涉等諸多問題，所用尺寸均按照標準進行優化設計，更加科學系統。
圖3 下箱體的結構簡圖和三維立體圖
2．2 減速器的裝配
運用AutoCAD設計的減速器裝配圖是用來表達其零部件之間的相互位置關系、結構形狀和尺寸關系，是繪制零件工作圖，進行機器組裝、調試、維修的技術依據。它考慮減速器的工作要求以及強度、剛度、工藝、裝拆、調整、潤滑、密封和效益等諸多方面的因素。其設計過程采用“邊畫圖、邊計算、邊修改”的方法逐步完成，期間要協調各個傳動件的結構和尺寸，進行軸的強度計算和結構設計、滾動軸承的組合設計、箱體及附件的設計，過程較為復雜。尤其設計條件更改后，須重新計算，該過程引入NX裝配模塊，以直接觀察結構的裝配情況和更改設計參數后的變化，有效地彌補了傳統二維設計的不足。
圖4為運用AutoCAD繪制的減速器俯視圖和運用NX裝配模塊畫出的裝配圖，兩者共同運用到設計中，很好地表達了各零部件間的裝配關系，并能發現設計中存在的不足，及時更改設計方向，提高設計質量。
通過運動仿真還能真實地模擬生產過程中減速器的工作過程，使在二維圖紙難以表達和設計的運動機構更加直觀，并可依據運動效果進行結構尺寸的設計及修改，直到滿足生產需求。
圖4 減速器俯視圖
3 結語
在三維建模技術支持下，機械產品設計已從傳統的原理符號設計逐步轉向了三維模型設計。三維建模技術是基于特征的參數化設計方法，它同時具有參數建模和特征建模的優點，使得三維幾何模型能動態地顯示和修改，并且能夠通過重新標注尺寸反映工程設計人員的意圖，可以大大提高幾何建模的效率。
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