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1、 1 绪论ZLY系列焊接式减速器中间轴系是应用最为广泛的通用机械零件，广泛应用在各种传动中，如机床的传动装置、汽车的变速箱和后桥、减速器和一些玩具等。对于这些需要经常使用的通用机械零件，如果每次都要重新设计和建模，势必会形成非常大的工作量，而重复的设计建模工作又比较烦琐。因此，正确的方法应该是建立一个具有参数化的通用模型。当设计新的中间轴时时，只要输入轴的相关参数，如轴径、孔直径、齿数、模数、压力角、螺旋角、齿轮宽度和键槽等数据，就可以自动生成一只新的带齿轮中间轴模型。这样也便于在零件家族中直接选用所需型号的齿轮。所以，基于Solid Edge 三维造型系统，利用EXCEL电子表格的参数关联，
2、进而设计ZLY 系列焊接式减速器齿轮零件库。在建立零件库所需电子表格数据的基础上，所设计的程序能正确调用库内标准系列对应的各种齿轮（高速级、低速级），并在SolidEdge 系统内正确生成对应的三维形体。具有良好人机交互性能的工作界面及向导性-便捷化，实用化。因此，完成基于Solid Edge平台的ZLY系列焊接式减速齿轮轴类零件库设计项目。2 CAD 技术概述.2.1 CAD简要计算机辅助设计技术也称为CAD技术，是英文Computer Aided Design的缩写，它是指在设计过程中，利用计算机作为工具，帮助工程师进行设计的一切实用技术的总和。CAD技术领域很广，用的最为广泛的是二、三维
3、的几何形体建模、绘图，各种机械零部件的设计、电路设计、建筑结构设计、力学分析等等。 计算机辅助设计作为一门学科始于60年代初，一直到70年代，由于受到计算机技术的限制，CAD技术的发展很缓慢，进入80年代以来，计算机技术突飞猛进，特别是微机和工作站的发展和普及，再加上功能强大的外围设备，如大型图形显示器、绘图仪、激光打印机的问世，极大地推动了CAD技术的发展，CAD技术已进入实用化阶段，广泛服务于机械、电子、宇航、建筑、纺织等产品的总体设计、造型设计、结构设计、工艺过程设计等环节。 在工业化国家如美国、日本和欧洲，CAD已广泛应用于设计与制造的各个领域如工程建筑、装饰、机械、电子、汽车、造船、
4、航天、服装、玩具等行业，实现了100%的计算机绘图。CAD系统的销售额每年以3040%的速度递增，各种CAD软件的功能越来越完善，越来越强大。国内于70年代末开始CAD技术的大力推广应用工作，已经取得可喜的成绩，CAD技术在我国的应用方兴未艾，出现了以中望CAD为代表的国产CAD软件群体。.2.2 CAD系统的硬件和软件 一个CAD系统由硬件和软件两部分组成，要想充分发挥CAD的作用，必须要有高性能的硬件和功能强大的软件。先进的CAD系统的硬件由计算机及其外围设备和网络组成。计算机分为大型机，中、小型机、工作站和微机四大类。目前应用较多的是CAD工作站，国内主要是微机和工作站。在现代大型企业中
5、，单机CAD的工作方式已经逐渐不能满足要求，CAD技术一般都在网络环境下使用。 CAD系统的软件主要包括支撑软件和应用软件。支撑软件除了Windows这样的操作系统外，主要指的是图形支撑软件平台，目前比较流行的图形支撑软件有美国AutoDesk公司的AutoCAD。本光盘中附送的中望CAD软件也是国内比较流行的图形支撑软件平台。另一类是应用软件，它是根据本领域工程特点，利用支撑软件系统开发的解决本工程领域特定问题的应用软件系统。目前在二维CAD软件方面，国内已经开发出众多的应用软件，主要包括基于AutoCAD平台和自主平台（如中望CAD）两类应用软件。应用软件的性能对CAD的效率有极大的影响，
6、所以应特别重视它的开发和应用。.2.3 世界上主流CAD软件介绍： .2.3.1 Unigraphics(UG) UG是UnigraphicsSolutions公司的拳头产品。在UG中，优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起，这一结合被实践证明是强有力的，并被大多数CAD/CAM软件厂商所采用。UG最早应用于美国麦道飞机公司。它是从二维绘图、数控加工编程、曲面造型等功能发展起来的软件。90年代初，美国通用汽车公司选中UG作为全公司的CAD/CAE/CAM/CIM主导系统，这进一步推动了UG的发展。 .2.3.2 SOLIDEDGE SOLIDEDGE是真正Windows
7、软件。SOLIDEDGE与MicrosoftOffice兼容，与Windows的OLE技术兼容，这使得设计师们在使用CAD系统时，能够进行Windows下字处理、电子报表、数据库操作等。 SOLIDEDGE具有友好的用户界面。SOLIDEDGE是基于参数和特征实体造型的新一代机械设计CAD系统，它是为设计人员专门开发的，易于理解和操作的实体造型系统。 .2.2.3 AutoCAD AutoCAD是Autodesk公司的主导产品。Autodesk公司是世界第四大PC软件公司。目前在CAD/CAE/CAM工业领域内，该公司是拥有全球用户量最多的软件供应商，也是全球规模最大的基于PC平台的CAD和动
8、画及可视化软件企业。Autodesk公司的软件产品已被广泛地应用于机械设计、建筑设计、影视制作、视频游戏开发以及Web网的数据开发等重大领域。AutoCAD是当今最流行的二维绘图软件，它在二维绘图领域拥有广泛的用户群。AutoCAD有强大的二维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能，同时有部分三维功能。图2-1 操作臂分类3 Solid Edge软件介绍.3.1 SolidEdge概述SolidEdge是Siemens PLM Software公司旗下的三维CAD软件，采用Siemens PLM Software公司自己拥有专利的Parasolid作为软件核心，将普及
9、型CAD系统与世界上最具领先地位的实体造型引擎结合在一起,是基于Windows平台、功能强大且易用的三维CAD软件。它支持至顶向下和至底向上的设计思想，其建模核心、钣金设计、大装配设计、产品制造信息管理、生产出图、价值链协同、内嵌的有限元分析和产品数据管理等功能遥遥领先于同类软件，是企业核心设计人员的最佳选择，已经成功应用于机械、电子、航空、汽车、仪器仪表、模具、造船、消费品等行业的大量客户。同时系统还提供了从二维视图到三维实体的转换工具，您无需摒弃多年来二维制图的成果，借助Solid Edge就能迅速跃升到三维设计，这种质的飞跃让您体验到三维设计的巨大优越性。.3.2 Solid Edge的
10、特性和优势使用Solid Edge，您不仅能建立产品的三维模型，而且还能获得完成精确设计的知识。工程助手能帮助您快速评估各种设计方案，从而优化机器性能和可靠性；企业知识库能将所有经过验证的设计经验进行数字化保留，并快速应用到新产品中去；质量特性计算、设计参数监视器、运动分析、干涉检查和其他多种内置工具，帮助您捕捉和实现您的设计理念。 SolidEdge概念到产品Solid Edge采用了STREAM/XP技术，将逻辑推理、设计几何特征捕捉和决策分析融入到产品设计的各个过程中。基于工作流程的工具条独具匠心，不管您工作在那个阶段，它都能为您提供动态信息反馈，引导您达到目的。各种命令的设计简洁清晰，
11、使得操作过程自然流畅。您无需牢记命令的细节，就能在动态工具条的引导下轻松设计而不会迷失方向。同样是机械设计，STREAM/XP技术能减少鼠标和键盘操作达45%57%，提高效率36%。 Solid Edge体现了技术领先和以客户需求为导向的产品策略，每年2次版本更新，持续不断的功能增强：继Solid Edge 16版新增的“Zero D”设计方法, 高级渲染包（Virtual Studio+）和增强的机械、设备、模具和消费品行业设计工具之后，即将发布的Solid Edge 17版又新增了直接建模，学员模式和免费浏览器，以及装配简化，及其他多项增强的功能，这些都使我们的用户能够轻松应对日益复杂的产
12、品设计和设计流程，缩短设计周期，并推出不断创新的产品来满足客户的需要，获得市场竞争优势。 一旦您选择Solid Edge，您就不但得到了世界最优秀的三维CAD的设计平台，而同时也能获得最基本的数据管理平台.不仅如此，由专业产品工程师、技术顾问、培训专家以及其他相关技术人员组成的强大团队，将为您提供有效的帮助和指导，你无需为你的日后应用所困扰，因为您的背后是全球一流的团体。.3.3 Solid Edge的主要功能和模块.3.3.1 用智能流（STREAM）技术：具有逻辑推理的功能，可动态捕捉设计师的意图，比其它CAD 系统具有更高的设计效率, Solid Edge 流技术就是用推理逻辑和决策管理
13、概念来支配工程师设计实体模型意图的过程。流技术包括以下内容：（1）.高级决策管理概念，简化人们解决问题的过程（2）.复杂编程策略，简化原始计算过程（3）.可信的Human-Factors 原理，简化人机之间的信息交流。.3.3.2 SOLID EDGE采用特征造型技术：这一技术记录了设计的全部过程，工程师可以在特征管理器中浏览、修改特征，甚至改变特征的次序。这就使设计人员在发现设计有误时，修改极为方便。只需重新编辑特征，系统将按照最新的修改重新计算零件，实际上这一技术也是变量表和零件族技术的基础。设计人员可以利用Solid Edge 变量表的技术，针对一些关键尺寸建立数学关系式，使产品活起来。
14、用户只要改变关键尺寸，就可以得到形状和性能各异的零件，并通过零件族的功能存储起来。这样，工程师设计了一个零件后，实际上是设计了一个系列的产品,这一新技术使其产品高于具有实力的同类产品35%的性能。.3.3.3零件造型设计：Solid Edge 提供了参数化的、基于特征的造型工具，帮助设计师快速高效地设计零件。首先建立一个由旋转和拉伸造型生成的基础，然后再以增加材料或去除材料的方式建立其他特征零件的建模过程与制造零件的实际加工过程一致。可以建立诸如开孔、除料、圆角、抽空等机加工特征，以及拔模斜度、扫描、扫掠、螺旋等复杂的几何特征或特征阵列。零件的尺寸、特征关系等都能够快速修改以反映设计方案的变动
15、。（1）、功能强大的特征造型Solid Edge 提供了种类繁多的特征造型命令，可以建立拉伸、旋转、扫描、筋板、螺旋、拔模斜度、薄壁、倒角、圆角、特征阵列和镜像等各种特征，为机械设计提供全面的造型工具，数化设计方法的采用，使得修改造型异常轻松。（2）、参数化设计只要改变造型能数，就能立即获得新的造型结果，为评估多种造型方案提供了方便。（3）、特征管理器是一种特征管理的综合工具，包含了特征管理、特征库、零件族、感应器和过程回族等工具。特征库可以存放各种典型特征，以备造型时直接使用。使用特征库可以象搭积木一样快速地完成零件造型。（4）、塑料件造型Solid Edge 提供一些强有力的造型工具用于实
16、现塑料件造型，如凸缘、凹槽、零件分割、薄壁和网格筋板等。（5）、质量特性计算零件的质量、体积、表面积、重心、几何中心以及主轴方向和惯性矩等都可以由系统自动计算，并且相对的坐标系也可以改变（6）、表格曲线和曲面缝合。使用Excel 表格定义曲线上点的位置坐标，就能自动生成三维曲线。曲线的类型及拟合方法也可以指定。拼合的曲面可以通过缝合生成单个连续光滑的曲面。.3.3.4 强大的工业装配设计，支持并行的装配工程：Solid Edge 的装配采用树状的管理方式。一个装配件内可以包含多个子装配件和零件，层次清楚并易于管理。从装配的方式来说，它同时支持自顶向下的和自底向上的装配技术。用户可以使用邻近零件的几何图形，以确保装配的准确性，保证了新
