0 引言

    SolidWorks是一款适用于Windows环境的三维机械设计软件，以参数化和特征造型技术著称，具有丰富的零件建模功能。与SolidWorks的设计功能相比，其标准件图库Toolbox中有轴承、螺栓和凸轮等系列零件可供调用，但缺少齿轮类系列零件，而且绘图模块中没有绘制各种齿轮的功能。

    目前，对圆柱齿轮已有大量的参数化研究，但对锥齿轮的参数化研究还很少。直齿锥齿轮是机械工业中广泛使用的，用于传递两相交轴之间运动和动力的重要基础零件。以SolidWorks为平台开发直齿锥齿轮参数化设计系统可有效地缩短设计周期，提高设计效率。

1 参数化设计原理

    参数化设计是将系列化、通用化和标准化的定型产品中随产品规格不同而变化的参数用相应的变量代替，通过对变量的修改，从而实现同类结构机械零件设计的参数化。在SolidWorks中，机械零件参数化设计主要通过两种方法实现：
一是利用在内嵌的Excel工作表中指定参数，创建多个不同配置的零件或装配体；
二是利用编程语言作为开发工具，对SolidWorks进行二次开发，用程序实现参数化设计。

    本文采用第二种方法对直齿锥齿轮进行参数化设计。VB是一种支持OLE和COM技术的编程语言，具有功能齐全、易学易用等特点，所以本文采用VB作为SolidWorks的二次开发工具。其基本原理是：通过对零件的结构和建模特征分析，用方程式约束有关联的尺寸，运用添加几何关系的方法建立模板模型。根据模型信息建立参数间关联与约束，将其特征尺寸转化为参数化变量。VB程序获取设计变量，进而建立由设计变量驱动的零件族。通过修改VB用户界面窗口输入的参数值自动生成新的三维模型。

行星齿轮减速器作为重要的传动装置，在机械、建筑领域应用非常广泛。它具有体积小、重量轻、结构紧凑、传动比大、效率高、运动平稳等特点。本设计基于这些特点对行星齿轮进行结构设计，并对其进行PRO/E三维建模与运动仿真。首先通过比较各种类型的行星齿轮的特点，确定其方案；其次根据相应的输入功率、输出速度、传动比进行传动设计与整体的结构设计；最后完成其PRO/E的三维建模，并对模型进行整体装配，并完成传动部分的运动仿真，并对其运动进行分析。

关键词： 行星齿轮减速器、运动仿真、装配、三维建模

The Dynamic Simulation of Planetary Gear Reducer

Based on Pro/E

Abstract

Planetary gear reducer as an important transmission device is used extensively in machinery, construction area，which has the characteristics of small volume, light weight, compact structure, high efficiency, high speed ratio and smooth movement. The design is based on these features of planetary gear for structure design, and carries on the PRO/E 3d modeling and Dynamic Simulation. First, adopt the scheme through comparing various types of planetary gears’ characteristics, Secondly, according to the corresponding input power、output speed and speed give the design of transmission and whole structure. Finally complete its the 3d modeling based on PRO/E, the whole assembly model and transmission part of Dynamic Simulation, and analyze its movement.

Keywords: Planetary Gear Reducer、Dynamic Simulation、3D-modeling 、Assemble

第一章 绪论

1.1选题的依据、发展情况及其意义

在机械制造业，现在有很多企业把产品的设计、分析、制造、产品的数据管理和信息技术集于一体.这种先进的管理方式属于企业信息化的范畴。并且这种先进的管理方式也引发了设计领域的巨大的变化。第一次大的变化是八十年代CAD软件的推广，国内普遍使用的是AutoCAD软件。利用AutoCAD软件使许多机械工程师逐渐地甩掉了图板。第二次大的变化是大量三维CAD软件的出现，如Pro/Engineer、Solidworks、UG等。三维CAD软件不仅仅可以实体造型，还可以利用设计出的三维实体模型进行模拟装配和静态干涉检验、机构分析和动态干涉检验、动力学分析、强度分析等。因此运用三维设计软件的真正意义不仅仅在于设计模型本身，而是设计出模型后的处理工作。AutoCAD软件虽然可以进行简单的三维实体模型设计，但设计出模型后的处理工作是无法实现的。

在Pro／E环境下，对圆柱直齿轮建立了精确的参数化模型。通过定义各种约束，在装配模块中确定了齿轮副的相对位置与啮合关系。并使用机构运动分析模块，通过定义机构的连接与伺服电机，实现了齿轮副的运动过程仿真。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数．参数化设计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。虚拟装配是在虚拟环境中，利用虚拟现实技术将设计的产品三维模型进行预装配虚拟装配可帮助产品摆脱对于试制物理样机并装配物理样机的依赖，可以有效地提高产品装配建模的质量与速度。通过在计算机软件平台下对整套装置的设计仿真分析，能够及时地发现设计中的缺陷，并根据分析结果进行实时改进。参数化建模、虚拟装配，运动仿真贯穿于整个计算机辅助设计全过程，可显著地缩短研发周期，降低设计成本，提高工作效率。本次建模与运动仿真分析实现了圆柱直齿轮副的电子样机设计，对现实齿轮制造过程有一定的指导意义。