基于NX的减速器三维参数化设计

2 轴的参数化设计

    轴是减速器中的重要零件做回转运动的传动零件，如齿轮和带轮，必须安装在轴上进行运动及动力的传递。轴的主要功能是支撑回转零件、传递运动和动力。根据设计及工艺要求，这类零件常有轴肩、键槽、螺纹退刀槽、越程槽、圆角和倒角、轴端螺孔、中心孔和螺纹等工艺结构。轴的参数化设计比较简单，仅需要运用NX软件中基本的体素特征、成型特征，根据阶梯轴的直径、高度来创建阶梯轴的毛坯，工艺结构可以运用NX软件中的细节特征来创建键槽、螺纹退刀槽、越程槽、圆角和倒角等，从而获得参数化阶梯轴。

3 箱体的参数化设计

    减速器箱体的主要作用是支承转轴和容纳轴上齿轮，从而确保传动齿轮的正确啮合运动，同时它还与箱盖一起组成包容空腔以实现密封和润滑要求。箱体内部需要安装各种零件，因此，内、外部结构形状随其作用和周围与之连接、配合的零件形状而定，壳体上设计有凸台、轴孔和螺孔等结构，通常有安装用的底板。

    以一级圆柱齿轮减速器上箱体为例，利用NX软件设计上箱体。减速器上箱体按照其功能特性即各部分所起的作用、用途可分解为工作腔、底板两部分，这两部分之间的相对位置关系属于叠加。在建模过程中，利用草图构建箱体的参数化轮廓，如图4所示。先执行添加材料的命令，如凸台和凸垫等，后执行除去材料的命令，如孔和腔体，最终通过镜像、修剪等特征操作形成上箱体三维模型。

图4 上箱体的参数化轮廓

4 其他标准件、通用件的参数化设计

    减速器中包含螺栓、螺母、轴承等标准件，可以直接使用NX标准件库，根据设计需要输入标准件的主参数，即可获得参数化的模型。

    如果要创建本企业内部的模型库，以六角头螺母为例说明三维零件的模型库创建方法。首先利用NX提供的Part families工具定义六角头螺母主要参数生成系列化零件的数据库，如图5所示，同时创建带数据库的六角头螺母模板。调用日寸，六角头螺母模板作为装配件引入主模型，在匹配成员列表里面会出现数据库中包含的所有规格，选择需要的规格加入，生成需要的六角头螺母，如图6所示。

图5 控制参数

图6 根据模板生成的系列零件

5 参数化装配

    装配模型能完整地表达产品装配信息。减速器的装配模型不仅描述了齿轮、轴系等零、部件本身的信息，而且还描述了齿轮和轴零部件之间的装配关系及拓扑结构，装配模型不但完整地表达了产品的信息，而且还描述了产品设计参数的继承关系和其变化约束机制，这样保证了设计参数的一致性，从而支持产品的并行设计。

    减速器由传动零件（齿轮等）、轴、轴承、箱体及其附件装配而成。装配时，先将齿轮、轴承、轴承端盖以及轴上的定位件等按照各自的位置装在轴上，形成轴系部件，如图7所示。把轴系部件按照位置要求装入箱体，最后装入螺栓、螺塞等附件，形成单级圆柱齿轮减速器，如图8所示。

图7 轴系部件

图8 轴系部件等装入箱体

6 结语

    (1)参数化设计零件可以大大提高模型的生成和修改的速度，在产品的系列设计、相似设计及专用CAD系统开发方面都具有较大的应用价值。

    (2)利用NX提供的Part families工具，在相关参数化模型基础上，借助零件族的Excel工作表，可以快速准确地创建标准件、通用零件及产品系列化设计的三维模型库。

    (3)运用虚拟装配功能实现了减速器参数化装配，当产品需求发生变化时，通过装配模型可以方便地修改产品的设计以适应新的产品需求。