CA6140车床主轴箱传动系统三维建模及优化设计

毕业设计（论文）诚信声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。就我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。 如在文中涉及抄袭或剽窃行为，本人愿承担由此而造成的一切后果及责任。 本人签名_ 导师签名_ 年 月 日华东交通大学毕业设计（论文）任务书姓名肖声建学号20070310010310 毕业届别2012专业机械设计制造及自动化毕业设计（论文）题目CA6140车床主轴箱传动系统三维建模及优化设计指导教师张龙学 历研究生职 称讲师一、具体要求： 对CA6140车床主轴箱（部分结构）现有资料进行图纸标注的更新（根据最新国标），绘制工程图，建立三维模型，并根据参考文献的方法对主轴箱传动系统参数进行优化设计。具体要求：l CA6140车床主轴箱（部分结构）图纸绘制及三维模型建立，并根据最新国标更新原有图纸标注；l 主轴箱传动系统参数的优化设计；l 编制设计说明书，不少于1.5万字（分初、终稿本）；l 翻译一篇相关外文资料，不少于2000字。参考文献： 扬扬，孙洁机床主轴箱优化设计探讨镇江船舶学院学报，1988，Vol. 2 (2, 3)，148-155二、 进度安排： （1） 下学期开学前阅读CA6140相关资料，熟悉相关绘图软件，制定研究计划；（2） 深入了解CA6140主轴箱工作原理，撰写开题报告 2周（3） 图纸绘制，三维造型及装配，运动学仿真 6周 （4） 优化设计； 3周（5） 编写设计计算说明书编写（初、终稿） 2周（6） 评阅答辩 1周 指导教师签字：张龙 2011年12月7日教研室意见： 教研室主任签字： 年 月 日题目发出日期2011.12设计（论文）起止时间附注： 华东交通大学毕业设计（论文）开题报告书课题名称CA6140车床主轴箱传动系统三维建模及优化设计课题来源课题类型AX导 师张龙学生姓名肖声建学 号20070310010310专 业机械设计制造及自动化开题报告内容：一、课题研究的目的、意义1.充分了解CA6140的工作原理，建立三维模型。意义：加深对机械设计、制造及工艺的理解，锻炼理论联系实际能力。 2.更新标注。意义：加深对公差与配合的理解及实际应用。 3.优化设计。意义：加深对机械优化设计的理解和实际应用能力。4.建立三维模型有利于对操作人员进行培训以及课堂教学需要。二、研究现状 普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。 CA6140型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。 主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。本次设计的主要任务是对CA6140车床主轴箱现有资料进行图纸标注的更新（根据最新国标），绘制二维图纸，建立三维模型，并根据参考文献的方法对主轴箱传动系统参数进行优化设计。在此次设计中，最关键的是要熟练掌握三维制图技术，通过3d图展示使得主轴箱内部的运动一目了然，并通过查阅相关最新国标，把原来80年代的图纸资料的标注进行更新。Pro/E软件的特点：真实性：Pro/E软件作为一种三维设计软件，其三维造型本身可使设计师方便的观察、测量出各零件间的间隙、配合情况、干涉现象（俗称相抗）等数据；Pro/E软件的真实性还表现在其所建模型与设计意图完全一致，所有结构都是用三维模型处理的，不需要在二维图中做任何附加处理，完全的所见即所得。基于特征：Pro/E软件的所有模型结构和装配结构均以特征形式存储，可灵活运用Pro/E软件4R1I（Redefine，Reorder，Reroute，Relation，InsertMode）功能对其进行操作。全相关：Pro/E软件可在零件、部件、二维工程图、加工处理等各个状态下修改零件和装配尺寸，完成结构改进，对于Pro/E软件零件、部件、二维工程图、加工处理等是全相关的。参数化：Pro/E软件的零件、部件、二维工程图、加工处理等各个状态下的所有尺寸均以参数形式保存，可方便修改结构。Pro/E软件应用现状：Pro/E在各行各业中的应用越来越广泛、越来越深入，虽然和AUTOCAD 等二维绘图软件相比，Pro/E 的使用相对要难得多，但这并没有阻止人们对它的学习、使用及开发。这也充分说明了Pro/E 具有人们所渴望的优良的性能和灵活多变的开发方法。总之，Pro/E作为三维造型设计系统，是一套由设计至生产的机械自动化软件，其功能强大，用途广泛，是新一代CAD/CAM/CAE系统软件。它以尺寸驱动、特征建模、全参数设计、单一全关联的数据库、虚拟现实及多数据接口等优点改变了传统的设计观念，使设计工作直观化、高效化、精确化和系统化，成为目前机械CAD 领域的新标准。与传统的CAD系统仅提供绘图工具不同，Pro/E提供了一套完整的机械产品解决方案，包括工业设计、机械设计、模具设计、钣金设计、加工制造、机构分析、有限元分析和产品数据库管理，甚至包括了产品生命周期，是多项技术的集成产品。我国机械制图一直依据1984版机械制图系列国家标准。为了与新版国际标准接轨，并与我国现行的技术制图标准相协调、统，进入2000年以来，我国陆续对1984版机械制图国家标准进行了修订。到目前为止，1984版机械制图标准除了GBT4457.41984机械制图剖面符号、GBT4458.31984机械制图轴测图及GBT4460一1984机械制图机构运动简图符号三项标准仍为现行有效版本外，其余机械制图标准均已修订。新标准分别于2002年和2003年发布、实施。此外，我国于2003午4月29日首次发布了GBT4457.22003技术制图图样画法 指引线和基准线的基本规定及GB/T l90962003技术制图图样画法 未定义形状边的术语和画法两项技术制图国家标准。该两项技术制图标准等同采用相应国际标准，于2003年12月1日正式实施。GBT 4458.52003机械制图 尺寸公差与配合注法发布于2003年4月，从2003年12月1日开始实施，实施后代替GBT 4458.51984。GBT 4458.22003机械制图 装配图中零、部件序号及其编排方法于2003年4月29日发布、2003年12月1日开始实施，自实施之日起，代替GBT 4458.21984。本次修汀，主要增加了装配图中使用指引线和基准线的规定以及对装配图中字体写法的规定。GBT 4459.22003机械制图 齿轮表示法和GBT 4459.42003机械制图 弹簧表示法于2003年4月29日发布，2003年12月l日开始实施，自实施之日起，分别代替GBT 445921984和GBT 4459.41984旧标准。新标准按GBT 1.12000重新进行了编写，技术内容变化不大。只是GBT4459.22003机械制图 齿轮表示法中将原标准2.5条“准双曲面圆锥齿轮啮合、渐开线圆锥齿轮啮合和两轴线成非直角的圆锥齿轮啮合的画法”改成为“准双曲面齿轮副啮合、8字啮合、锥齿轮副啮合和两轴线斜交的锥齿轮副斜交啮合的画法”，但其内容没有实质性变化。GBT 4459.42003机械制图 弹簧表示法主要修改了弹簧术语和代号。如：增加了自由角度、试验负荷下的高度、压并高度等术语。将负荷的符号由字母“P”改为字母“F”、扭矩符号由字母“M”改为“T”，将变形量符号由大写字母“F”改为小写的“f”等等。其它内容基本未变。机床主轴箱的优化设计就是在已选定的传动方案基础上, 确定适当的优化规模、选择合理的设计变量、建立正确的数学模型, 再经过必要的变换和处理, 将其变为标准的数学规划问题, 最后选择合适的优化方法用计算机求解。在机床主传动系统的优化设计方案中,可供选择的优化目标通常有：齿轮的齿数和为最小；齿轮休积和为最小；主传动变速箱内的轴距和为最小；传动齿轮的最大线速度和为最小。实际上,当轴距和为最小时的目标值达到时,整个系统的结构尺寸也就最小,齿轮的齿数和也为最小。此外,为了满足现代机床对振动、噪声、热变形、磨损、使用寿命等动、静热态性能的要求, 提出了传动齿轮的最大线速度和为最小的优化目标。由上可知,要想获得一个较全而的优化结果,用单目标优化就难以达到。对主轴箱结构进行优化设计,可以根据实际情况采用多目标设计。我们在此用的是双目标设计,即齿轮中心距之和及齿轮最大线速度之和为最小。近年来, 多目标函数最优化问题的解法发展很快,我们拟采用理想点法，即目标规划法。三、研究内容、方法1. 研究内容：（1）课题调查，收集资料，学习和研究。（2）对现有资料进行深入研究，熟悉CA6140主轴箱的工作原理。（3）进行图纸绘制，三维造型，装配运动学仿真。（4）根据参考文献，进行优化设计。（5）整理计算书，进行毕业设计说明书写作。2. 主要研究方法：资料查寻类比法，与导师同学讨论法。3. 本课题的技术关键：零件的有关数据采集和零件间相互关系的确定，根据现有资料，运用Proe对零部件进行三维建模。采用自上而下的方法，完成由零件到部件最终到装配的工作。四、进度安排1. 下学期开学前阅读CA6140相关资料，熟悉相关绘图软件，制定研究计划。2. 深入了解CA6140主轴箱工作原理，撰写开题报告。 2周3. 图纸绘制，三维造型及装配。 6周 4. 优化设计。 3周5. 编写设计计算说明书编写（初、终稿）。 2周6. 评阅答辩 。 1周五、预期目的：通过本次毕设，将更加深入地了解CA6140主轴箱的工作原理。由于手头的资料是以前80年代的，里面有很多的标注是旧的，经过对比和查找，把它们更新到最新国标，并把旧标注和新标注之前的区别写下来了，方便后面的人参照和对比。本次毕设，大量地运用Proe这个软件进行三维建模，通过对主轴箱里面的零件的建模和最后的组装，将会更加熟练地掌握Proe。通过毕设所指定的参考资料，对传动系统参数进行优化设计。本次毕设，所选研究对象是CA6140主轴箱。通过查阅资料，对比和更深入理解其工作原理，对专业知识起到了一个温故知新的作用。除了三维建模，还要绘制二维图纸。六、参考资料【1】狄瑞坤，潘晓弘，樊晓燕.机械制造工程.浙江大学出版社,2001.【2】肖乾,杨迎新,麻春英,曾国民.Pro/Engineer Wildfire 3.0 案例精讲.中国电力出版社.2008【3】肖乾,周大路,周新建.Pro/Engineer Wildfire 3.0 中文版实用教程.中国电力出版社.2008【4】濮良贵,纪名刚,陈国定,吴立言.机械设计.高等教育出版社.2006【5】刘平安,张延伟.AutoCAD 2008 机械设计案例精粹.机械工业出版社.2008【6】孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理.高等教育出版社.2008【7】刘惟信.机械最优化设计.清华大学出版社.2002【8】涂晓斌,钟红生,习俊梅,杨中芳.机械制图.江西高校出版社.2007【9】洪家娣,李明,黄兴元.机械设计指导.江西高校出版社.2010【10】梁德本,叶玉驹.机械制图手册.机械工业出版社.1997【11】赵广元.MATLAB与控制系统仿真实践.北京航空航天大学出版社.2009【12】魏宗平,李天恩,文振辉.基于Matlab 的C7620 车床主传动系统改造的优化设计.煤矿机械.2008【13】杨杨,孙洁.机床主轴箱优化设计探讨.镇江船舶学院学报.1988 指导教师签名： 日期：华东交通大学毕业设计(论文)评阅书(1)姓名肖声建学号20070310010310专业机械设计制造及自动化毕业设计(论文)题目CA6140车床主轴箱传动系统三维建模及优化设计指导教师评语：得分 指导教师签字： 年 月 日评阅人评语：得分 评阅人签字： 年 月 日华东交通大学毕业设计(论文)评阅书(2)姓名肖声建学号20070310010310专业机械设计制造及自动化毕业设计(论文)题目CA6140车床主轴箱传动系统三维建模及优化设计答辩小组评语：等级 组长签字： 年 月 日答辩委员会意见： 等级 答辩委员会主任签字： 年 月 日（学院公章）华东交通大学毕业设计（论文）答辩记录姓名肖声建学号20070310010310毕业届别2012专业机械设计制造及自动化题目CA6140车床主轴箱传动系统三维建模及优化设计答辩时间答辩组成员（签字）：答辩记录： 记录人（签字）： 年 月 日 答辩小组组长（签字）： 年 月 日附注：目 录摘要IV绪 论11.1课题意义和目的11.2软件介绍11.3预期目的11.4 CA6140简介21.4.1车床组成21.4.2车床工艺范围21.5发展概况31.5.1建模的发展概况31.5.2优化的发展概况3第二章 主轴部分三维建模42.1主轴的三维建模42.2床头斜齿轮的三维建模9第三章 标注的更新203.1国家标准的历史203.2标准的编号和名称213.2.1 标准编号和属性213.2.2标准的名称213.2.3标准级别223.2.4技术制图标准与机械制图标准223.3新旧标准的对照更新223.4部分紧固件技术差异233.5部分轴承被替代24第四章 传动系统优化设计264.1 CA6140传动系统介绍264.1.1传动路线分析264.1.2传动结构式274.1.3传动平衡式274.1.4 CA6140主轴箱优化问题284.2数学模型的建立284.2.1设计变量的确定284.2.2目标函数确定294.2.3约束条件确定294.3 优化设计数学模型求解304.3.1fmincon函数简介304.3.2编写目标函数314.3.3编写非线性约束的m文件324.3.4计算结果分析32结 论33参考文献34致 谢35附录一翻译原文36附录二原文翻译49CA6140车床主轴箱传动系统三维建模及优化设计专业：机械设计制造及自动化 学号：20070310010310 学生姓名：肖声建 指导老师：张龙摘 要本设计主要是对CA6140车床主轴箱现有的资料进行图纸标注的更新，绘制二维图纸，建立三维模型，并根据参考文献的方法对主轴箱传动系统参数进行优化设计。通过运用Proe对主轴部分进行三维建模，加深对CA6140主轴箱工作原理的理解。通过查阅有关资料，把过去一些相对老旧的国标进行标注更新。在这个过程中，了解了国标的改动史，增进了对国标的认识。在对主轴箱传动系统进行优化设计时，采用matlab软件优化工具箱中的fmincon函数。以传动链中传动齿轮的体积和最小为优化目标，进行主轴箱传动系统优化设计。利用机械优化设计方法对此机床的主传动系统进行改造设计，其体积明显减小，结构更加紧凑，技术经济性进一步提高。关键词：CA6140机床； 主轴箱； 三维建模； 传动； 优化设计 The Three-dimensional Modeling and Optimal Design of CA6140 Lathe Spindle Box Transmission SystemAbstract This design drawings marked update the information available on CA6140 lathe spindle box,draw two-dimensional drawings,establish three-dimensional model,and optimize the design of Spindle box transmission system parameters to according to the method of Reference.Through the use of the Proe to creat the spindle part of 3D modeling, deepen understanding CA6140 spindle box works .Access to relevant information,update some relatively old GB label .In this process,understand of the national standard changes history,enhance understanding of GB.In optimize the design of the spindle box transmission,applied to the software is Matlab,applied to the function is the fmincon function in optimize the toolbox.In determining the objective function ,regard the volume and minimum of the transmission gears in the transmission system as the objective function.In the optimization design of the spindle box transmission,it can be seen by the calculated results,to use the mechanical optimal design method to the main drive system of the machine transformation design,its volume is significantly reduced,the structure is more compact, the technical and economic is further improved. Keywords: CA6140; spindle box; three-dimensional modeling; transmission optimal design第一章 绪 论1.1课题意义和目的本课题名称是：CA6140车床主轴箱传动系统进行三维建模及优化设计，通过建立三维模型可以更加充分了解CA6140的工作原理并加深对机械设计、制造及工艺的理解，锻炼理论联系实际能力。通过对标注的更新，加深了对公差与配合的理解及实际应用。通过对主轴传动系统的优化，将所得结果与原参数进行比较，可知，理论上的优化是可行的。将结果对比，分析计算可以看出, 利用机械优化设计方法对此机床的主传动系统进行改造设计, 将所得的结果与常规设计方法的设计结果相比较, 可以看出其体积明显减小, 结构更加紧凑, 技术经济性进一步提高。1.2软件介绍本课题对CA6140主轴箱的主轴部分进行三维建模，运用的软件是Proe。Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。本课题对传动系统进行优化设计运用的软件是MATLAB,MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。它在数学类科技应用软件中在数值方面首屈一指。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C+，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。1.3预期目的 通过本次毕设，将更加深入地了解CA6140主轴箱的工作原理。由于手头的资料是以前80年代的，里面有很多的标注是相对老旧的，经过对比和查找，把它们更新到最新国标，并把旧标注和新标注之前的区别写下来。本次毕设，大量地运用了Proe软件进行三维建模，通过对主轴箱里面的零件的建模和最后的组装，更加熟练地掌握Proe。通过毕设所指定的参考资料，对传动系统参数进行优化设计，以达到效益最佳化。本次毕设，所选研究对象是CA6140主轴箱。通过查阅资料，对比和更深入理解其工作原理，对专业知识起到一个温故知新的作用。除了三维建模，还要绘制二维图纸，更加熟练掌握绘图技术。1.4 CA6140简介1.4.1车床组成普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。CA6140就是卧式车床中的一种。CA6140型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杆、丝杠和床身。主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量。一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的。在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杆。溜板箱：是车床进给运动操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。机床组成如图1-1所示。尾座刀架卡盘主轴箱右床腿溜板箱床身左床腿进给箱挂轮箱图1-1 CA6140机床1.4.2车床工艺范围CA6140型卧式车床的工艺范围很广，它适用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成型面；车削端面及各种常用螺纹；还可以进行钻孔、扩孔、绞孔和滚花等工艺。CA6140型卧式车床的万能性较大，但结构复杂而且自动化程度低，在加工形状比较复杂的工件时，换到比较麻烦，加工过程中辅助时间比较长，生产率低，适应于单件、小批生产机维修车间。1.5发展概况1.5.1建模的发展概况 在三维建模中，常用的软件有ProE、solidworks、Catia、UG、Inventor等。其中ProE在众多的三维建模中是相当常用的，也成为三维建模软件领域的领头羊之一。 ProE系统是美国参数技术公司(parametrictechnologycorporation，简称ptc)的产品。ptc公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械CAD/CAE/CAM的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准。利用该概念开发出来的第三代机械CAD/CAE/CAM产品pro/engineer软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。 Solidworks 是生信国际推出的基于windows的机械设计软件。生信公司是一家专业化的信息高速技术服务公司，在信息和技术方面一直保持与国际CAD/CAE/CAM/PDM市场同步。该公司提倡的“基于windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统”是以windows为平台，以solidworks为核心的各种应用的集成，包括结构分析、运动分析、工程数据管理和数控加工等，为中国企业提供了梦寐以求的解决方案。接下几个软件就不再一一介绍了。1.5.2优化的发展概况机械优化设计是最优化技术在机械设计领域的移植和应用,其基本思想是根据机械设计的理论,方法和标准规范等建立一反映工程设计问题和符合数学规划要求的数学模型,然后采用数学规划方法和计算机计算技术自动找出设计问题的最优方案。六十年代以来，最优化技术进入了蓬勃发展的时期，主要是近代科学技术和生产的迅速发展，提出了许多用经典最优化技术无法解决的最优化问题。为了取得重大的解决与军事效果，又必将解决这些问题，这种客观需要极大地推动了最优化的研究与应用。另一方面，近代科学，特别是数学、力学、技术和计算机科学的发展，以及专业理论、数学规划和计算机的不断发展，为最优化技术提供了有效手段。第二章 主轴部分三维建模 本章利用ProE三维建模软件进行主轴箱实体建模，主要介绍主轴和斜齿轮。其中主轴的主要作用是传递动力、供工件旋转、刀具进退、刀架运动。主轴部分主要由轴、轴承、轴承套、斜齿轮、轴承挡圈等组成。2.1主轴的三维建模 （1）点击新建，选择零件，名称输入所给资料中装配图的编号02061，不使用缺省模板，选择毫米作为单位，如图2-1所示。图2-1新建零件（2）点击工具栏中草绘命令，选择FRONT平面作为草绘平面，绘制旋转草图。如图2-2，2-3所示。图2-2绘制草图图2-3绘制草图（3）点击工具栏中旋转命令，以上一步的草绘为旋转对象，得如图2-4所示。图2-4旋转（4）点击工具栏上倒角命令，设置如图2-5所示。 图2-5倒角（5）点击工具栏上倒圆角命令，得如图2-6所示图2-6倒圆角（6）点击工具栏上草绘命令，以FRONT为草绘平面，绘制内部草图，如图2-7所示。图2-7绘制内部草图（7）点击工具栏上旋转命令，选择去除材料旋转，操制面板如图2-8，旋转后如图2-9所示。图2-8旋转操控面板 图2-9旋转挖空图 2-10草绘四个圆（8）点击工具栏上草绘命令，草绘四个圆，如图2-10所示。（9）选择刚才草绘的四个圆，点击工具栏上拉伸按钮，选择去除材料，得四个孔。（10）点击工具栏上倒角命令，对去除拉伸得的四个孔进行倒角。参数设置如图2-11所示。图2-11倒角（11）创建基准平面DTM1，DTM2，DTM3。点击工具栏上基准平面按钮，按住Ctrl住，选择FRONT平面和轴A_1，旋转角度为45，点确定，完成对DTM1平面的创建。再点工具栏上基准平面按钮，按住Ctrl键，选择FRONT平面，偏移为56.577,点击确定，完成对DTM2的创建。再按工具栏上基准平面按钮，选择FRONT平面，平移为56.8，点击确定，完成对DTM3平面的创建，设置图2-12，2-13，2-14所示。 图2-12创建DTM1 图2-13创建DTM2图2-14创建DTM3（12）创建基准轴A_7,A_8两轴。点击工具栏上基准轴按钮，按住Ctrl键，选择DTM1和DTM3，两平面的交线为A_7，点确定，完成对A_7的创建。再点工具栏基准轴按钮，按住Ctrl键，选择DTM1和DTM2，两平面交线为A_8，点击确定，完成对轴A_8的创建，设置如图2-15，2-16所示。 图2-15创建轴A_7 图2-16创建轴A_8（13）点击打孔命令，创建两孔，孔1，孔2，参数设置，如图2-17，2-18所示。图2-17创建孔1图2-18创建孔2（14）创建基准面DTM5。点击工具上基准平面按钮，选择FRONT平面，偏移为40，点确定，完成地DTM5的创建，如图2-19所示。 图2-19创建基准面DTM5 图2-20草绘平面（15）选择DTM5平面草绘图2-20平面。 （16）选择刚才草绘，点击工具栏中拉伸命令，选择去除拉伸，得键槽。（17）草绘花键如图2-21.图2-21草绘花键（18）选择刚才草绘图，点击去除拉伸，设置如图2-22，再点击工具栏中阵列命令，以A_1为阵列轴，得花键轴。得如图2-23。 图2-22去除拉伸 图2-23阵列（19）打孔。点击工具栏中草绘命令，草绘如图2-24，然后选择工具栏中打孔命令，操控面板如图2-25所示。 图2-24草绘 图2-25孔操控面板（20）点击工具栏中孔命令，分别打出孔4，孔5，操控面板分别如图2-26，2-27所示。图2-26孔4操控面板图2-27孔5操控面板（21）点击“插入”-“修饰”-“螺纹”命令，得如图2-28操控面板，对直径为70的轴部进行修饰螺纹。最后得床头主轴的模型，如图2-29所示。 图2-28修饰 图2-29床头主轴2.2床头斜齿轮的三维建模（1）点击新建命令，选择零件，名称输入02070，不使用缺省模板，选择毫米作为单位，如图2-30所示。图2-30新建零件（2）点击工具栏中绘图命令，以TOP现为草绘平面，绘制草图，如图2-31所示。 图2-31绘制草图 图2-32旋转（3）点击工具栏中旋转命令，以轴A_1为旋转轴，旋转后，如图2-32所示。（4）点击工具栏中倒角命令，对两边进行倒角，操控面板如图2-33，2-34所示。图2-33倒角1操控面板图2-34倒角2操控面板（5）点击工具栏中草绘命令，以TOP平面为草绘平面，绘制草图2-35，去除材料旋转，如图2-36所示。 图2-35绘制草图 图2-36旋转（6）以TOP面进行草绘，如图2-37所示。图2-37草绘（7）点击工具栏上旋转按钮，以A_1为旋转轴，对上一步的草绘图进行去除材料旋转，然后以A_1为阵列轴阵列，设置如图2-38，旋转后如图2-39所示。图2-38阵列操控面板图2-39旋转阵列特征（8）点击工具栏上基准平面按钮，选择曲面F6,创建基准平面DTM1，操控面板如图2-40。图2-40创建平面DTM1（9）建立坐标系CS0。点击工具栏上坐标系按钮，选择A_1和DTM1为参照面，操控面板如图2-41所示。图2-41建坐标系CS0（10）点击工具栏上草绘按钮，以DTM1为草绘四个圆，直径分别为117.9，119，124，128，草绘如图2-42所示。图2-42草绘（11） 建立渐开线。单击插入-模型基准-曲线命令，参数设置如图2-43所示。在曲线选项菜单管理器中，选择“从方程”-“完成”，选择CS0坐标系，并在“设置坐标系类型”菜单管理器中选择“笛卡尔”类型，在系统弹出的记事本中输入渐开线参数方程为db=117.9ang=90*tr=db/2s=PI*r*t/2xc=r*cos(ang)yc=r*sin(ang)x=xc+s*sin(ang)y=yc-s*cos(ang)z=0图2-43创建曲线（12）创建点PNT0。单击工具栏中创建点按钮，按住Ctrl键连续选择前面创建好的分度圆曲线和渐开曲线，在两条曲线相交处创建基准点，设置如图2-44所示。图2-44创建点PNT0（13）创建轴A_6。单击工具栏上的基准轴按钮，按住Crtl键连续选择TOP面和RIGHT面，在两个平面的相交处创建基准曲线，设置如图2-45所示。图2-45创建轴A_6（14）创建平面DTM2，DTM3。点击工具栏中基准平面按钮，按住Ctrl键，选择平面同时经过A_6和PNT0，完成创建DTM2。再点击工具栏中基准平面按钮，按住Ctrl键，选择DTM2和A_1为参照，旋转角度1.45，完成DTM3平面的创建，设置分别如图2-46，2-47所示。 图2-46创建平面DTM2 图2-47创建平面DTM3（15）镜像第11步所创建的曲线，即渐开线。点击工具栏上镜像按钮，选择第11步所创建的曲线为镜像对象，以DTM3为镜像平面，设置如图2-48所示。图2-48镜像（16）点击工具栏上草绘按钮，运用前面所创造的渐开线，草绘，如图2-49所示。图2-49草绘（17）点击工具栏上拉伸按钮，将第16步所绘草图拉伸，操控面板如图2-50所示。图2-50拉伸（18）点击工具栏上阵列按钮，将第17步拉伸体进行阵列，以A_6为阵列轴，齿数为62，阵列角为5.806，阵列操控面板如图2-51所示。阵列后所得图2-52。图2-51阵列操控面板图2-52阵列（19）点击工具栏上草绘按钮，以DTM3为平面，草绘，如图2-53所示。图2-53草绘（20）点击工具栏上旋转按钮，将上一步所绘草图进行切除材料旋转，以A_1为旋转灿，旋转后，图2-54所示。图2-54旋转（21） 创建平面DTM4。点击基准平面按钮，选择边F6为参照，操控面板如图2-55所示。图2-55创建平面DTM4（22）点击工具栏上草绘按钮，以DTM4为草绘平面，草绘四个圆，直径分别为216.5，224，235.57，240，草绘如图2-56所示。图2-56草绘（23）点创建坐标系CS1。点击工具栏中基准点按钮，按住Ctrl键，选择A_1轴和DTM4为参照，操控面板如图2-57所示。图2-57创建坐标系CS1（24）建立渐开线。单击“插入”-“模型基准”-“曲线”命令，在“曲线选项”菜单管理器中选择“从方程”-“完成”，根据系统弹出的菜单管理的提示，选择CS1坐标系，并在“设置坐标系类型”菜单管理器中选择“笛卡尔”类型，设置如图2-58所示。在系统弹出的记事本输入渐开线参数方程为：db=224ang=90*tr=db/2s=PI*r*t/2xc=r*cos(ang)yc=r*sin(ang)x=xc+s*sin(ang)y=yc-s*cos(ang) z=0图2-58创建曲线（25）创建点PNT1。点击工具栏中基准点按钮，设置如图2-59所示。图2-59创建点PNT1（26）创建平面DTM5，DTM6。点击工具栏中基准点按钮，按住Ctrl键，选择轴A_1和点PNT1，完成DTM5的创建。点击工具栏中基准点按钮，按住Ctrl键，选择DTM5和A_1，输入旋转角度1.552，设置如图2-60，2-61所示。 图2-60创建平面DTM5 图2-61创建平面DTM6（27）点击工具栏中镜像命令，选择第24步创建的渐开线，以DTM6为镜像平面，设置如 图2-62所示。图2-62镜像渐开线（28）选择DTM4为草绘平面，创建齿轮截面，草绘如图2-63所示。图2-63草绘（29）选择上一步草绘图，单击编辑中的特征操作命令，统弹出如图2-64所示，选择移动-选取-独立-完成。图2-64移动（30）继续执行复制命令，选择上一步复制的截面为复制对象，在“移动特征”菜单中选择“旋转”类型，旋转一角度，=2arcsin(btg（beta/d）),其中b为齿宽，这里为33，beta为螺旋角，这里为10，d为分度圆直径，这里为235.57，带入公式，算得=2.5427。（31）创建分度圆曲面。点拉伸按钮，选DTM4为草绘平面，草绘如图2-65所示。图2-65草绘（32）创建投影曲线。选RIGHT面进行草绘，草绘如图2-66所示斜线，草绘完后，单击编辑-投影命令，在弹出的操控面板中如图2-67，选择刚刚创建的斜线为投影对象，投影参照面选择上一步创建的分度圆曲面，并由RIGHT的法向确定投影方向，最后得到的投影结果如图2-68所示。图2-66绘制斜线 图2-67投影操控面板 图2-68投影曲线(33)创建第一个轮齿。单击“插入”-“扫描混合”命令，系统弹出如图2-69所示的操控面板，在“参照”上滑面板中选择上一步创建的投影曲线为扫描轨迹，其余属性采用默认值。在“剖面”上滑面板选择“所选截面”方式，分别选取草绘的第一个轮齿截面为剖面1，单击“插入”按钮并选择前面旋转复制得到的轮齿截面为剖面2，最后单击操控面板上的完成按钮，完成第一个轮齿的创建。如图2-70所示。 图2-69扫描混合操控面板 图2-70扫描混合特征（34）阵列得到其余轮齿。选择上一步得到的轮齿特征，单击阵列按钮，选择轴线A_6为阵列轴，输入齿数58，及角度6.207，操控面板如图2-71，完成阵列后特征如图2-72。图2-71阵列操控面板图2-72阵列特征（35）点击旋转按钮，选DTM6为草绘平面，绘制如图2-73所示。绘制完成后，点击旋转完成按钮，得旋转特征，如图2-74所示。 图2-73草绘 图2-74旋转特征第三章 标注的更新 机械制图国家标准是1974年颁布的,后经部分修改,于1981年颁发了标准修订版。标准实施以来,在各企事业单位得到了较好的贯彻,统一了工程语言,在生产、科研、教学等方面起了积极推动作用。这些年,我国的基础标准正处于大变更时期,国家标准局于1982年决定,积极参照采用ISO国际标准,修订和制订机械制图标准,新标准于1984年批准,1985年7月1日起实施。新标准是积极采用国际标准和国外先进标准,并结合我国实情制订的,它于1985年7月1日起在全国实施。这些标准的修改，有助于与国际接轨，方便吸纳国际的先进技术，增强我国的先进生产力。3.1国家标准的历史我国机械制图标准的变更时间表，如表3-1表3-1机械制图标准的变更时间颁发时间主要内容颁发部门说明1951年13项工程制图标准政务院财经委员会以第一角画法为我国工程制图的统一规则，从而扭转了我国机械图样中第一角和第三角画法并用的混乱状态1956年 21项机械制图部颁标准原第一机械工业部属于前苏联的OCT体系1959年19项机械制图国家标准（第一套国标）国家科委1970年修订了1959年的国家标准，共7项，在全国试行中国科学院1974年在1970年基础上扩充为10项，正式转正发布原国家标准计量局19831984年17项机械制图国家标准原国家标准计量局1985年开始实施，这套标准是跟踪国际标准（ISO）的，达到了当时的国际先进水平19932003年陆续修订1985年实施的机械制图国家标准国家质量监督检验检疫总局绝大部分已与国际标准（ISO）接轨3.2标准的编号和名称3.2.1 标准编号和属性 标准编号由三部分组成，即标准代号、标准顺序号和批准年号。（1） 国家标准的标准代号：GB、GB/T。 “T”是标准属性，表示“推荐性标准”，缀在标准代号之后，用斜线相隔。标准代号无后缀“/T”，则表示“强制性标准”。旧国标中，所有标准均为强制性标准，1988年12月29日颁布的中华人民共和国标准化法将国家标准、行业标准分为强制性标准和推荐性标准两种属性。目前我国颁布的20000个左右的国家标准中，有14.1