航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理與構(gòu)造課程開(kāi)發(fā)--件齒輪箱,航空發(fā)動(dòng)機(jī),原理,構(gòu)造,課程,開(kāi)發(fā),齒輪箱 航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理與構(gòu)造課程開(kāi)發(fā)--件齒輪箱The Course Development of Aero-engine Principle and Structure—Accessory Gear Box摘 要計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)促進(jìn)了工業(yè)制造業(yè)和民航運(yùn)輸業(yè)的飛速發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)民航飛機(jī)關(guān)鍵零部件的虛擬再現(xiàn)，是未來(lái)民航制造行業(yè)和維修培訓(xùn)行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。附件齒輪箱是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，但由于其構(gòu)造精密復(fù)雜和價(jià)格昂貴的原因，民航飛機(jī)維修相關(guān)專業(yè)學(xué)生很少有機(jī)會(huì)與其進(jìn)行近距離的接觸，利用 3ds Max 軟件對(duì)附件齒輪箱進(jìn)行實(shí)體建模、裝配以及運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)的仿真，加深了學(xué)生對(duì)附件齒輪箱機(jī)構(gòu)組成和工作原理的認(rèn)識(shí)和理解。本文的主要內(nèi)容如下：（1）本文對(duì) 3ds Max 軟件以及 PW4000 發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了概要介紹，詳細(xì)介紹了該型號(hào)附件齒輪箱的各部件的構(gòu)造與功用；（2）利用 3ds Max 軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)附件齒輪箱各零部件的建模，詳細(xì)介紹了主齒輪箱中傳動(dòng)直齒輪、傳動(dòng)錐齒輪、軸承、主齒輪軸、主齒輪箱箱體的建模過(guò)程；（3）利用 3ds Max 的模型裝配模塊，詳細(xì)介紹了齒輪與軸、齒輪軸與主齒輪箱體以及相關(guān)附件的裝配過(guò)程，進(jìn)而完成附件齒輪箱的裝配；（4）利用 3ds Max 的動(dòng)畫(huà)制作模塊，介紹了動(dòng)畫(huà)制作的概念，完成了主齒輪箱內(nèi)傳動(dòng)齒輪組的動(dòng)畫(huà)制作，并通過(guò) 3ds Max 渲染模塊完成動(dòng)畫(huà)視頻的輸出。關(guān)鍵詞：附件齒輪箱；PW4000 發(fā)動(dòng)機(jī)；三維建模；3ds MaxAbstractThe emergence of computer technology has promoted the rapid development of industrial manufacturing and civil aviation transportation. The virtual reproduction of the key parts of civil aviation aircraft using computer technology is the trend of the development of the future civil aviation manufacturing industry and maintenance training industry. The accessories gear box is the key component of the aircraft engine. But because of its complex structure and high price, the students of the civil aviation aircraft maintenance related specialized students seldom have the chance to contact with them near the distance. The 3DS Max software is used to simulate the physical modeling, assembly and motion animation of the appendage gear box, which has deepened the study. Understand and understand the mechanism and working principle of accessory gearbox.The main contents of this paper are as follows:(1) The structure and technical parameters of the 3DS Max software and the PW4000 engine are briefly introduced in this paper, and the structure and function of the parts of the gear box of this type appendix are introduced in detail.(2) The modeling of all parts of the accessory gear box is realized by using 3ds Max software, and the modeling process of the driving spur gear, the drive bevel gear, the bearing, the main gear axle and the main gear box is introduced in detail.(3) Using the model assembly module of 3Dmax, the assembly process of the gear and shaft, the gear shaft and the main gear box and the related accessories are introduced in detail, and the assembly of the appendage gear box is completed.(4) Using the animation production module of 3Dmax, the concept of animation production is introduced, the animation of the transmission gear group in the main gear box is completed, and the output of the animation video is completed by the 3Dmax rendering module.Key Words: Accessory Gearbox; PW4000 Engine; 3D Modeling; 3D Studio MaxI目 錄第 1 章 緒論 .11.1 課題研究背景 11.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)及附件齒輪箱概述 .11.2.1 PW4000 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的介紹 .11.2.2 附件齒輪箱概述 .41.3 3ds Max 三維建模平臺(tái)介紹 41.4 本文章節(jié)安排 5第 2 章 PW4000 附件齒輪箱的介紹 .72.1 附件齒輪箱的功用 72.2 附件齒輪箱的位置 82.3 主齒輪箱的相關(guān)附件 92.3.1 起動(dòng)機(jī) .92.3.2 綜合驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī) .102.3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵 .112.3.4 交流發(fā)電機(jī) .112.3.5 燃油泵及燃油計(jì)量組件 122.3.6 滑油系統(tǒng)及其組件 13第 3 章 PW4000 附件齒輪箱零部件的 3ds Max 建模 .153.1 傳動(dòng)直齒輪的建模 15II3.2 傳動(dòng)錐齒輪的建模 173.3 軸承的建模 193.4 主齒輪軸的建模 213.5 主齒輪箱箱體的建模 21第 4 章 PW4000 附件齒輪箱的裝配與動(dòng)畫(huà) .234.1 附件齒輪箱的模型裝配 .234.1.1 齒輪與軸的裝配 .234.1.2 齒輪軸與主齒輪箱體的裝配 254.1.3 附件的裝配 .264.2 附件齒輪箱的動(dòng)畫(huà)制作 .274.2.1 動(dòng)畫(huà)的概念 .274.2.2 動(dòng)畫(huà)的制作 .274.2.3 渲染輸出視頻動(dòng)畫(huà) 28第 5 章 結(jié)論 .30參考文獻(xiàn) .31致 謝 .32附錄：外文翻譯資料 .33外文翻譯資料譯文部分 .411第 1 章 緒論1.1 課題研究背景自從 1903 年人類實(shí)現(xiàn)飛天夢(mèng)以來(lái)，航空技術(shù)的發(fā)展日新月異。特別是進(jìn)入 21世紀(jì)之后，飛機(jī)憑借著其他交通方式無(wú)法比擬的高速性和安全性，已逐漸走入我們的生活，成為主要的交通方式。而隨著民航事業(yè)的發(fā)展，民航從業(yè)人員的缺口越來(lái)越大，民航人才急缺。在這種背景下，航空類院校如雨后春筍般涌現(xiàn)，民航從業(yè)人員的培養(yǎng)工作關(guān)系著民航事業(yè)的發(fā)展。毫無(wú)疑問(wèn)，讓學(xué)生接觸到飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)物將有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解吸收。然而由于飛機(jī)部件昂貴造價(jià)等條件的限制，航空院校學(xué)生接觸到當(dāng)今飛機(jī)部件的機(jī)會(huì)并不多，多數(shù)信息只能從維修手冊(cè)上獲得。由于手冊(cè)是二維平面，并且所提供的角度和資料有限，因此很多學(xué)生不能全面立體的了解飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件結(jié)構(gòu)以及總體的裝配關(guān)系。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，三維立體軟件也逐漸走入工程實(shí)踐。三維軟件具有直觀可視、參數(shù)化設(shè)計(jì)等優(yōu)越性，被航空航天、汽車工業(yè)、輪船工業(yè)等高精尖領(lǐng)域所接受。被廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)、游戲設(shè)計(jì)以及電影電視特效制作的 3ds Max 是最為常用的三維實(shí)物建模軟件之一，利用其構(gòu)建的實(shí)物模型以及虛擬裝配能夠更直觀的反映出實(shí)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和配合關(guān)系，并且可以根據(jù)需要選擇觀看的部件，同時(shí)也可以放縮和旋轉(zhuǎn)所關(guān)注的區(qū)域。民航飛機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行離不開(kāi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛行器的動(dòng)力源，相當(dāng)于飛機(jī)的心臟，它的性能對(duì)飛行器的發(fā)展有著非常重要的影響。附件齒輪箱依附（Accessory Gear Box, AGB）在航空發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，將航空發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力引出，為飛機(jī)液壓、氣壓和電氣系統(tǒng)提供動(dòng)力，而且為發(fā)動(dòng)機(jī)有效工作提供各種泵和控制系統(tǒng)的動(dòng)力，可以說(shuō)離開(kāi)了附件齒輪箱飛機(jī)就無(wú)法進(jìn)行正常的工作 [1]。對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件齒輪箱相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，能夠加深學(xué)生對(duì)民航飛機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件齒輪箱以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)本身的認(rèn)識(shí)和理解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量航空類人才的培養(yǎng)。1.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)及附件齒輪箱概述1.2.1 PW4000 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的介紹航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為“工業(yè)皇冠上的明珠” ，是一個(gè)國(guó)家科技能力、工業(yè)水平、國(guó)防實(shí)力和綜合國(guó)力的集中體現(xiàn)，事關(guān)國(guó)家戰(zhàn)略安全與核心利益，但是我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)2域遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外先進(jìn)水平，長(zhǎng)期制約著我國(guó)航空事業(yè)的發(fā)展。目前全球民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)幾乎全部被三大航空發(fā)動(dòng)機(jī)巨頭通用電氣、羅羅和普惠公司所壟斷，每年從全球攫取巨額收益 [2]。此外，統(tǒng)計(jì)資料表明，航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的最核心部件，發(fā)動(dòng)機(jī)故障在飛機(jī)飛行故障中占有相當(dāng)大的比例，在我國(guó)近十年的飛行事故中，由航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)致的故障占機(jī)械和機(jī)務(wù)故障的 60%以上，且常常因發(fā)動(dòng)機(jī)的故障導(dǎo)致飛行中的安全事故 [3]。因此，不論是從國(guó)家經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略層面看，還是從國(guó)民安全保障層面看，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制與維修及相關(guān)人才的培養(yǎng)是我國(guó)民航未來(lái)重點(diǎn)的發(fā)展方向。以美國(guó)普拉特?惠特尼（Pratt & Whitney，以下簡(jiǎn)稱普惠）公司的 PW4000 系列航空發(fā)動(dòng)機(jī)為例，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)成進(jìn)行介紹。PW4000 是一系列發(fā)動(dòng)機(jī)的總稱，PW 表示普惠公司研制的發(fā)動(dòng)機(jī)，具體發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)則在用之后的 4 位數(shù)字表示：其中第 1 位數(shù)字“4”，表示普惠公司民用大推力系列發(fā)動(dòng)機(jī)，即 4000 系列；第 2 位數(shù)字表示所裝飛機(jī)的公司代號(hào)，0 表示波音公司，1 表示空客公司，4 表示麥道公司；第 3、4 位數(shù)字表示推力級(jí)，即該兩位數(shù)乘以1000 即為該發(fā)動(dòng)機(jī)的以磅為單位的推力值。例如，PW4168 表示用于空客的、起飛推力為 68000 磅（302.5 kN）的發(fā)動(dòng)機(jī)。PW4000 系列發(fā)動(dòng)機(jī)是雙轉(zhuǎn)子、軸流式、高涵道比的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，根據(jù)推力的不同具體可以分為PW4000、PW4100、PW4400 三個(gè)系列，現(xiàn)役主流的民航飛機(jī)裝載該系列航空發(fā)動(dòng)機(jī)的有 B747、B777 、A300 、A310、A330、MD11 等 [4]。PW4000 主要由進(jìn)氣道、風(fēng)扇、低壓壓氣機(jī)、高壓壓氣機(jī)、燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪、尾噴管以及控制系統(tǒng)等部分組成，其中低壓轉(zhuǎn)子包括 1 級(jí)風(fēng)扇、4 級(jí)低壓壓氣機(jī)、4 級(jí)低壓渦輪，高壓轉(zhuǎn)子包括 11 級(jí)高壓壓氣機(jī)和 2 級(jí)高壓渦輪[4]。如圖1-1 所示為 PW4000 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。3圖 1-1 PW4000 航空發(fā)動(dòng)機(jī)PW4000 系列航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)如下[4]：（1）進(jìn)氣口：環(huán)形，固定唇口。內(nèi)襯有消聲材料，采用鈦合金機(jī)匣。（2）風(fēng)扇：?jiǎn)渭?jí)軸流式。鈦合金輪轂上裝有 38 片帶凸臺(tái)窄弦轉(zhuǎn)子葉片（PW4084 為無(wú)凸臺(tái)的寬弦空心葉片） ，風(fēng)扇排氣涵道的收斂度大，以減少氣流流過(guò)靜葉的氣動(dòng)力損失。增壓比為 1.66～1. 76。（3）低壓壓氣機(jī)：4 級(jí)軸流式。PW4168 和 PW4084 分別為 5 級(jí)和 6 級(jí)（采用可控?cái)U(kuò)散葉型轉(zhuǎn)子葉片） 。鼓筒式焊接鈦合金轉(zhuǎn)子用螺釘固定在風(fēng)扇盤(pán)上。最大轉(zhuǎn)速為4012 r/min。（4）高壓壓氣機(jī)：11 級(jí)軸流式。采用可控?cái)U(kuò)散轉(zhuǎn)子葉型，進(jìn)口導(dǎo)流葉片和前 3級(jí)整流葉片可調(diào)。第 1～8 級(jí)轉(zhuǎn)子葉片為鈦合金，第 9～11 級(jí)為鎳基合金。其中第 9級(jí)有 108 片，2～7 級(jí)、8～11 級(jí)分別作成整體電子束焊鼓筒式轉(zhuǎn)子，然后用螺栓連接成一體。采用了“熱控”轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)間隙控制。最大轉(zhuǎn)速除PW4052 和 PW4152 為 10300 r/min 外，其余均為 10450 r/min。（5）燃燒室：短環(huán)形。擴(kuò)散機(jī)匣為整體鑄造，滾軋成型火焰筒，24 個(gè)氣動(dòng)霧化噴油嘴，長(zhǎng)度比 JT9D-7R4 縮短 106 mm，PW4084 采用浮壁式燃燒室。（6）高壓渦輪：2 級(jí)軸流式。空心冷卻，采用三維流計(jì)算方法設(shè)計(jì)，改善了根部流動(dòng)，提高了效率。采用陶瓷外空氣封嚴(yán)和主動(dòng)間隙控制技術(shù)。輪盤(pán)為熱等靜壓MERL76 鎳基合金，第 1 級(jí)葉片為 PWA1480 單晶材料，第 2 級(jí)為 PW1422 定向凝固材料，導(dǎo)向器葉片有陶瓷涂層。（7）低壓渦輪：4 級(jí)軸流式（PW4168 和 PW4084 分別為 5 級(jí)和 7 級(jí)） 。采用三維流計(jì)算方法設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)子葉片不冷卻，材料為鎳基合金。（8）尾噴管：不可調(diào)節(jié)。Inconel 材料，帶一個(gè)大的整流尾錐，外涵道上裝有反推力裝置。（9）控制系統(tǒng)：FADEC（Full Authority Digital Electronic Control，全權(quán)數(shù)字式電子控制系統(tǒng)） ，該系統(tǒng)具有多種功能，可控制“熱控”轉(zhuǎn)子、渦輪冷卻空氣、發(fā)動(dòng)機(jī)慢車及瞬態(tài)工作時(shí)燃油流量、高壓壓氣機(jī)進(jìn)口導(dǎo)流葉片等，并可與飛機(jī)其他系統(tǒng)組成綜合控制和監(jiān)控系統(tǒng)，可對(duì)推力進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。4PW4000 系列航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表 1-1 所示。表 1-1 PW4000 系列發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)項(xiàng)目 參數(shù)值起飛推力（kN） 252.74總增壓比 30.0巡航耗油率[kg/(daN·h)] 0.602推重比 5.50空氣流量（kg/s） 802涵道比（巡航） 5.00渦輪進(jìn)口溫度（℃ ） 1301最大直徑（mm） 2469長(zhǎng)度（mm ） 3901質(zhì)量（kg） 42641.2.2 附件齒輪箱概述在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，除了壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、尾噴管等主要部件外，還有一些保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作所需的各種附屬系統(tǒng)，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，例如起動(dòng)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，等等。附件齒輪箱作為一種齒輪箱式傳動(dòng)裝置，附件裝置排列在附件齒輪箱前、后兩側(cè)，經(jīng)由與徑向傳動(dòng)軸相連的一對(duì)錐齒輪，動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)主軸被傳輸至各平行配置的圓柱齒輪，并為附件裝置提供動(dòng)力[4, 5]。附件齒輪箱以推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)作為唯一動(dòng)力源，其功能是為附件裝置提供動(dòng)力，飛機(jī)的起動(dòng)系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等主要附件都是由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)附件齒輪箱帶動(dòng)。附件齒輪箱內(nèi)部的齒輪、軸承等傳動(dòng)部件共同構(gòu)成了附件齒輪箱內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱附件傳動(dòng)系統(tǒng) [6]。齒輪箱式附件傳動(dòng)系統(tǒng)最初出現(xiàn)在活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)上，由于傳動(dòng)效率高，至今仍在航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)上廣泛采用 [7]。在發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布置上，為了減小發(fā)動(dòng)機(jī)的迎風(fēng)面積以減小飛機(jī)飛行中的阻力，附件齒輪箱被放置在發(fā)動(dòng)機(jī)的四周。同時(shí)，為了方便地勤人員的維護(hù)工作，附件齒輪箱應(yīng)具有良好的可達(dá)性，附件齒輪箱又通常被置于發(fā)動(dòng)機(jī)冷端的下部或側(cè)下部[8]，5如圖 1-2 所示為某航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件齒輪箱安裝位置圖。附件齒輪箱圖 1-2 某航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件齒輪箱安裝位置1.3 3ds Max 三維建模平臺(tái)介紹3ds Max 又稱為 3D Studio Max 或 3Ds Max，是 Discreet 公司開(kāi)發(fā)的（后被Autodesk 公司合并）基于 PC 系統(tǒng)的三維動(dòng)畫(huà)渲染和制作軟件，其前身是基于 DOS操作系統(tǒng)的 3D Studio 系列軟件。在 Windows NT 出現(xiàn)以前，工業(yè)級(jí)的 CG 制作被SGI 圖形工作站所壟斷。本文使用 3ds Max 軟件進(jìn)行精細(xì)三維模型的建模。 3ds Max是一種三維造型、渲染、動(dòng)畫(huà)制作軟件，功能強(qiáng)大，應(yīng)用范圍最廣。3ds Max 的原始版本是基于 DOS 操作系統(tǒng)平臺(tái)的 3DStudio 系列軟件。Windows NT 操作系統(tǒng)與3ds Max 軟件的優(yōu)質(zhì)組合大大降低了計(jì)算機(jī)圖形制作的門(mén)檻，并極大的促進(jìn)了計(jì)算機(jī)制圖的發(fā)展[9]。3ds Max 軟件最初主要用于電腦游戲的動(dòng)畫(huà)制作，之后用于影視業(yè)的特效應(yīng)用。隨后，該軟件有了進(jìn)一步的長(zhǎng)足發(fā)展[10]。同時(shí)，3ds Max 軟件與Autodesk Maya 軟件、 Autodesk Motion Builder 軟件、Autodesk 以及 Revit Architecture 軟件的互操作性不斷提高，使得用戶更好進(jìn)行三維模型的構(gòu)建與完善。但就機(jī)械機(jī)構(gòu)三維建模而言，3ds Max 三維建模軟件能夠滿足海量數(shù)據(jù)的處理、影像糾正、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以及三維建模精度等方面。與傳統(tǒng)的專業(yè)三維建模軟件相比，3ds Max 在精細(xì)建模方面，特別是機(jī)械結(jié)構(gòu)紋理、材質(zhì)、日照模擬、真實(shí)環(huán)境模擬等方面是其他三維建模軟件所無(wú)法比擬[11] ?；谶@一點(diǎn)，3ds Max 軟件可以完成三維模型建模和局部細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的精細(xì)改造，正好滿足附件齒輪箱三維模型建模要求。利用其豐富的模型制作工具和材質(zhì)編輯器，制成直觀、逼真、效果好的三維立體模型。3ds Max 的建模工具、方法較多，一般來(lái)說(shuō)有基礎(chǔ)建模、高級(jí)建模和材質(zhì)建模等。用戶可以根據(jù)建模需要來(lái)采取適合的建模方法，而對(duì)于較復(fù)雜的模型，則需要6綜合運(yùn)用這幾種建模方法來(lái)完成模型的構(gòu)建。隨著 3ds Max 的不斷應(yīng)用，該軟件也獲得了極快的發(fā)展，并具有強(qiáng)大的功能。3ds Max 主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）功能強(qiáng)大：廣泛應(yīng)用于建筑、廣告設(shè)計(jì)、影視制作、工業(yè)設(shè)計(jì)、游戲開(kāi)發(fā)、輔助教學(xué)（Computer Aided Education）以及工程可視化等各個(gè)行業(yè)。（2）操作簡(jiǎn)單：3ds Max 的模型制作簡(jiǎn)單，初學(xué)新手可以很快上手并熟練。（3）配置要求低：基于 PC 系統(tǒng)。（4）擴(kuò)展性好，利用其豐富的 MAX Script 和 Python 插件可以擴(kuò)展很多功能，與其他軟件配合使用，可以完成模型的人機(jī)交互下的半自動(dòng)化建模和紋理貼圖。（5）效果逼真：利用其豐富的模型制作工具和材質(zhì)編輯器，可以制成直觀、逼真、效果好的三維立體模型。另外，對(duì)于復(fù)雜的機(jī)械局部細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，3ds Max 可以構(gòu)建多樣化的復(fù)雜模型，如橢圓體模型、球體模型、圓錐體模型等。1.4 本文章節(jié)安排本文主要利用 3ds Max 三維建模平臺(tái)對(duì) PW400 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的附件齒輪箱相關(guān)零部件件進(jìn)行三維建模、裝配以及運(yùn)動(dòng)仿真，并針對(duì)三維模型就附件齒輪箱的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行詳細(xì)的介紹，促使學(xué)生對(duì)民航飛機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件齒輪箱結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)的了解和掌握，為航空類人才的培養(yǎng)提供便利。本論文的主要章節(jié)安排如下：（1）第 1 章 緒論。本章主要對(duì) 3ds Max 軟件以及 PW4000 發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并概要介紹了附件齒輪箱構(gòu)成與功用；（2）第 2 章 PW4000 附件齒輪箱的介紹。本章主要針對(duì) PW4000 發(fā)動(dòng)機(jī)的附件齒輪箱及其相關(guān)附件的功用、安裝位置進(jìn)行詳細(xì)介紹，包括起動(dòng)機(jī)、綜合驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵、EEC 交流發(fā)電機(jī)、燃油泵及燃油計(jì)量組件、滑油泵組件、油氣分離器等；（3）第 3 章 PW4000 附件齒輪箱零部件的 3ds Max 建模。本章主要利用 3ds Max 實(shí)現(xiàn)對(duì)附件齒輪箱各零部件的建模，詳細(xì)介紹了主齒輪箱中傳動(dòng)直齒輪、傳動(dòng)錐齒輪、軸承、主齒輪軸、主齒輪箱箱體的建模過(guò)程；（4）第 4 章 PW4000 附件齒輪箱的裝配與動(dòng)畫(huà)。本章主要利用 3ds Max 的模型裝配模塊，詳細(xì)介紹了齒輪與軸、齒輪軸與主齒輪箱體以及相關(guān)附件的裝配過(guò)程，7進(jìn)而完成附件齒輪箱的裝配；利用 3ds Max 的動(dòng)畫(huà)制作模塊，介紹了動(dòng)畫(huà)制作的概念，完成了主齒輪箱內(nèi)傳動(dòng)齒輪組的動(dòng)畫(huà)制作，并通過(guò) 3ds Max 渲染模塊完成動(dòng)畫(huà)視頻的輸出；（5）第 5 章 總結(jié)。本章主要總結(jié)本文所做的工作，并指出本文工作中的不足之處。8第 2 章 PW4000 附件齒輪箱的介紹2.1 附件齒輪箱的功用在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和飛機(jī)系統(tǒng)（如液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等）中，有一些發(fā)動(dòng)機(jī)附件（如滑油泵、燃油泵等）和飛機(jī)附件（如液壓泵、發(fā)電機(jī)等）有一定的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向要求，需要由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子來(lái)驅(qū)動(dòng)。這些附件一般裝在專門(mén)的附件傳動(dòng)機(jī)匣上，而該附件傳動(dòng)機(jī)匣直接安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上。在發(fā)動(dòng)機(jī)中，通常把這樣的附件傳動(dòng)機(jī)匣稱為附件傳動(dòng)齒輪箱，簡(jiǎn)稱附件齒輪箱[12]。附件齒輪箱的主要作用就是為發(fā)動(dòng)機(jī)附件和飛機(jī)附件提供安裝表面，并為這些部件提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力；按各附件對(duì)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的不同要求，為其提供轉(zhuǎn)速；在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，把扭矩從發(fā)動(dòng)機(jī)傳給轉(zhuǎn)子；在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，從發(fā)動(dòng)機(jī)提取功率用于驅(qū)動(dòng)飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)附件，保證飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)電力設(shè)備燃油液壓和滑油系統(tǒng)等部件正常工作；在發(fā)動(dòng)機(jī)維修保養(yǎng)時(shí)，為發(fā)動(dòng)機(jī)維修及孔探檢查提供人工轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子的接口[4]。附件齒輪箱作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要組成部分，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中扮演著重要角色，現(xiàn)已成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展的六大部分之一[13]。PW4000 附件齒輪箱包括主齒輪箱和角齒輪箱。如圖 2-1 所示為主齒輪箱的前側(cè)示意圖，主齒輪箱主要包括燃油泵、滑油泵、燃油控制組件和專用發(fā)電機(jī)，以及飛機(jī)附件中的發(fā)電機(jī)和液壓泵等部件，承擔(dān)著附件齒輪箱的絕大部分工作和功能。如圖 2-2 所示為角齒輪箱的前側(cè)示意圖，角齒輪箱的作用是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)將起動(dòng)機(jī)的功率傳遞給高壓轉(zhuǎn)子（N2） ，以及在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，將 N2 轉(zhuǎn)子的功率輸出至主齒輪箱；主齒輪箱將 N2 轉(zhuǎn)子的功率以特定的轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給齒輪箱上安裝的各個(gè)附件，由此實(shí)現(xiàn)附件的各自功能[14] 。9圖 2-1 主齒輪箱前側(cè)示意圖圖 2-2 角齒輪箱前側(cè)示意圖2.2 附件齒輪箱的位置附件齒輪箱一般安裝在環(huán)境溫度比較低的區(qū)域，如風(fēng)扇機(jī)匣或者壓風(fēng)機(jī)機(jī)匣上，為了減小飛行阻力，應(yīng)盡量減少發(fā)動(dòng)機(jī)的迎風(fēng)面積，保證動(dòng)力裝置的流線外形。因此，附件齒輪箱一般是“包”在機(jī)匣周圍。此外，考慮到安裝、拆卸和發(fā)動(dòng)機(jī)維修檢查的方便，齒輪箱的位置還應(yīng)便于維護(hù)人員接近。很多渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)上將附件齒輪箱包在風(fēng)扇機(jī)匣的外面，但 PW4000 發(fā)動(dòng)機(jī)的附件齒輪箱則是安裝在高壓壓氣機(jī)的機(jī)匣上，如圖 2-3 所示，高壓壓氣機(jī)和低壓壓氣機(jī)之間是中介機(jī)匣，內(nèi)部齒輪箱就在中介機(jī)匣內(nèi)。徑向驅(qū)動(dòng)軸經(jīng)中介機(jī)匣的空心支板穿出，到達(dá)位于中介機(jī)匣底部的轉(zhuǎn)換齒輪箱。在轉(zhuǎn)換齒輪箱和附件齒輪箱之間有水平驅(qū)動(dòng)軸，其把轉(zhuǎn)動(dòng)傳給附件齒輪箱。這樣的安裝可采用較短的徑向驅(qū)動(dòng)軸，其只需穿過(guò)中介機(jī)匣即可，也可使風(fēng)扇的迎風(fēng)面積得以減小。當(dāng)然，該類安裝方式也有它的局限性，會(huì)使附件齒輪箱接近困難，需要打開(kāi)外涵道，給維修帶來(lái)不便，同時(shí)也會(huì)帶給附件齒輪箱較高的工作環(huán)境溫度。附件齒輪箱圖 2-3 PW4000 航空發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件齒輪箱10PW4000 發(fā)動(dòng)機(jī)附件齒輪箱的主齒輪箱位于高壓壓氣機(jī)后機(jī)匣下方，緊靠在擴(kuò)壓機(jī)匣前端，角齒輪箱位于中間機(jī)匣底部，具有很好的可達(dá)性。維護(hù)時(shí)只需打開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)短艙罩，便可使維修人員接近進(jìn)行維修。高壓壓氣機(jī)軸通過(guò)垂直軸驅(qū)動(dòng)角齒輪箱，角齒輪箱通過(guò)水平軸驅(qū)動(dòng)主齒輪箱。2.3 主齒輪箱的相關(guān)附件PW4000 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主齒輪箱包括的附件有起動(dòng)機(jī)（Starter） 、綜合驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)（Integrated drive generator，IDG） 、潤(rùn)滑回油泵（ Lubricating oil return pump） 、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵（Engine driven pump，EDP ） 、交流發(fā)電機(jī)、燃油泵及燃油計(jì)量組件、驅(qū)動(dòng)軸、滑油濾、油氣分離器等，如圖 2-4 所示為主齒輪的前側(cè)示意圖，圖 2-5 所示為主齒輪的后側(cè)示意圖。圖 2-4 主齒輪前側(cè)示意圖綜合驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)潤(rùn)滑回油泵起動(dòng)機(jī)E E C 交流發(fā)電機(jī)滑油箱油氣分離器通氣口發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵圖 2-5 主齒輪后側(cè)示意圖112.3.1 起動(dòng)機(jī)PW4000 的起動(dòng)機(jī)位于主齒輪箱的后部，其通過(guò)一個(gè)快卸卡箍與主齒輪箱連接，屬于單級(jí)、軸流式空氣渦輪起動(dòng)機(jī)。如圖 2-6 所示，起動(dòng)機(jī)的具體構(gòu)成包括渦輪軸、噴管、離合器、減速器和輸出軸等元件，依附起動(dòng)機(jī)表面、位于起動(dòng)機(jī)右上方的速度傳感器為發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器（Engine electronic controller，EEC）提供起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)時(shí)，氣壓動(dòng)力流過(guò)打開(kāi)的起動(dòng)活門(mén)驅(qū)動(dòng)起動(dòng)機(jī)內(nèi)的渦輪空氣馬達(dá)。渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，接合離合器，離合器傳遞扭矩至起動(dòng)機(jī)的輸出軸。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，起動(dòng)機(jī)從角齒輪箱接收一個(gè)連續(xù)的滑油流?；屠鋮s和潤(rùn)滑起動(dòng)機(jī)的離合器、齒輪和軸承等部件。在約達(dá)到 55%的 N2 時(shí)，起動(dòng)活門(mén)關(guān)閉并從起動(dòng)機(jī)除去氣壓動(dòng)力。渦輪和減速齒輪減速且離合器脫開(kāi)，起動(dòng)機(jī)輸出軸然后隨齒輪箱和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪和減速齒輪繼續(xù)減慢直至停止。圖 2-6 起動(dòng)機(jī)示意圖122.3.2 綜合驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)圖 2-7 綜合驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)示意圖綜合驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)（IDG）為飛機(jī)提供交流電源，從主齒輪箱后側(cè)看，綜合驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)位于主齒輪箱的后部六點(diǎn)半方向。在民航飛機(jī)上，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都會(huì)有一個(gè)IDG，每個(gè) IDG 可以提供 115/200 V，400±5 Hz 的三相交流電，可提供最大 90 KW的功率。綜合驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)主要包括一個(gè)恒速傳動(dòng)部分和一個(gè)發(fā)電機(jī)，總重約 120 磅（54千克） 。如圖 2-7 所示為綜合驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的示意圖，其主要部件有通氣活門(mén)、殼體釋壓活門(mén)、兩個(gè)電氣接頭、相位提前接頭、斷開(kāi)復(fù)位環(huán)、充加和排放滑油濾、壓差指示器、滑油量視窗等。2.3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵（EDP）是用于發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵組件，位于主齒輪箱后部四點(diǎn)鐘方向。如圖 2-8 所示為發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵的示意圖，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵是一個(gè)帶有釋壓電磁活門(mén)、具備壓力補(bǔ)償?shù)淖兞恐?，用以提供足夠的液壓力，?qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)中的元件，其外觀如發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵示意圖所示。輸出液壓油流量與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。正常工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵最大能夠提供 2850 Psi 的液壓壓力，當(dāng)沒(méi)有液壓油流動(dòng)時(shí)，輸出壓力為 3100 Psi。該泵可在增壓和非增壓兩種模式下工作，兩種工作模式由釋壓電磁活門(mén)控制。在非增壓模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵與液壓系統(tǒng)脫開(kāi)，液壓油輸出流量為零。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵，釋壓電磁活門(mén)沒(méi)有通電，液壓力傳遞到液壓系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)作動(dòng)裝置。當(dāng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵時(shí)，釋壓電磁活門(mén)通電，使得發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵壓力減小，起到釋壓作用。13圖 2-8 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵示意圖2.3.4 交流發(fā)電機(jī)附件齒輪箱的交流發(fā)電機(jī)位于主齒輪箱后部 6 點(diǎn)方向，其主要作用是向發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器（Engine electronic controller，EEC）的動(dòng)力來(lái)源，同時(shí)能提供 N2 轉(zhuǎn)子的速度信號(hào)。如圖 2-9 所示， EEC 交流發(fā)電機(jī)主要由殼體、靜子組件和一個(gè)轉(zhuǎn)子組成。其中，靜子有兩套分開(kāi)的繞組：一套繞組提供電源給通道 A，而另一套繞組提供電源給通道 B，為發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器的提供 30 V 交流電。轉(zhuǎn)子部分包括 12 個(gè)不同的永磁鐵，裝在齒輪箱輸出軸上，它的轉(zhuǎn)速不能超過(guò) 37000 rpm（N2 轉(zhuǎn)速的 3.52倍） 。交流發(fā)電機(jī)供給電源至發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器的通道 A 和通道 B。如果兩個(gè)通道都失效，則飛機(jī)的電源系統(tǒng)能夠提供電源至 EEC。圖 2-9 交流發(fā)電機(jī)構(gòu)成示意圖2.3.5 燃油泵及燃油計(jì)量組件燃油泵位于主齒輪箱前側(cè)示意圖中的 5:00 方向，其具體 40 微米紙濾、油濾旁通活門(mén)、釋壓活門(mén)、油濾旁通警告系統(tǒng)及溫度指示系統(tǒng)等組件，燃油泵是一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)槿加偷膲毫δ艿脑?，素有發(fā)動(dòng)機(jī)“心臟”之稱，供給發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的增14壓燃油，它的外觀如圖 2-10 所示[ 15]。燃油泵包括一個(gè)低壓燃油泵和一個(gè)高壓燃油泵，兩級(jí)泵由通過(guò)一根公共軸由主齒輪箱驅(qū)動(dòng)。其中，低壓燃油泵是一個(gè)離心式增壓泵，它能夠在低燃油進(jìn)口壓力下工作，并且燃油可以是液體和蒸汽相混合。高壓燃油泵是一個(gè)正排量齒輪泵，它產(chǎn)生高燃油壓力，此壓力能夠產(chǎn)生強(qiáng)而有力的燃燒室燃油噴霧，不間斷的為航空發(fā)動(dòng)機(jī)輸送燃料，并且高壓燃油還作為能源，用于驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)的作動(dòng)筒。圖 2-10 燃油泵及燃油計(jì)量組件燃油計(jì)量組件（Fuel metering unit，F(xiàn)MU ）在附件齒輪箱的布局中位于然后泵的正前方，如圖 2-10 中“FMU 組件”部分所示，是一種電控的液壓機(jī)械裝置。它只執(zhí)行 EEC 的命令計(jì)量到發(fā)動(dòng)機(jī)去參與燃燒的燃油正確流量，執(zhí)行駕駛艙傳來(lái)的命令供應(yīng)或切斷燃油，并向發(fā)動(dòng)機(jī)空氣、燃油和滑油系統(tǒng)部件提供伺服燃油。此外，燃油計(jì)量組件能與發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器配合提供超轉(zhuǎn)保護(hù)，具有限制燃油流量最大和最小值等功能[16]。2.3.6 滑油系統(tǒng)及其組件滑油系統(tǒng)主要由滑油泵的相關(guān)組件和油氣分離器組成，其主要功能是為附件齒輪箱及發(fā)動(dòng)機(jī)的軸承和齒輪相關(guān)部件不間斷的提供潔凈的潤(rùn)滑油，以減少機(jī)械傳動(dòng)的磨損，并帶走機(jī)械摩擦產(chǎn)生的熱量，達(dá)到冷卻的效果。（1）滑油泵組件滑油泵組件中的潤(rùn)滑回油泵位于主齒輪箱后部 6:00 方向，其在潤(rùn)滑發(fā)動(dòng)機(jī)軸承和齒輪箱提供增壓滑油的同時(shí)，將帶走熱量和雜質(zhì)的滑油泵回滑油箱，經(jīng)充分散熱和過(guò)濾后，進(jìn)行下一輪的潤(rùn)滑、冷卻循環(huán)。潤(rùn)滑回油泵包括六個(gè)正排量齒輪泵，其外觀如圖 2-11 所示，其中一個(gè)起潤(rùn)滑作用，其余五個(gè)用于回油，從而完成對(duì)軸承腔、15角齒輪箱齒輪、主齒輪箱齒輪的潤(rùn)滑和回油循環(huán)。圖 2-11 潤(rùn)滑回油泵示意圖滑油濾位于滑油箱前部，其外觀形狀如圖 2-12 所示?；蜑V的油濾是一個(gè)紙濾芯油濾。潤(rùn)滑過(guò)程中所使用的潤(rùn)滑油必須純凈，不含雜質(zhì)，否則會(huì)嚴(yán)重危害機(jī)器，如摩擦面拉毛、卡死和堵塞潤(rùn)滑孔道等，必須采用過(guò)濾裝置將懸在油中的雜質(zhì)過(guò)濾掉。因此，滑油濾存在的目的是從供油中清除和截獲不需要的材料，防止下游油路的污染?；蜑V組件包含主油濾和次級(jí)油濾?；鸵来瘟鬟^(guò)主油濾和次級(jí)油濾。當(dāng)主油濾堵塞時(shí)，主油濾釋壓活門(mén)打開(kāi)，滑油直接流向次級(jí)油濾。圖 2-12 滑油濾示意圖（2）油氣分離器油氣分離器，顧名思義就是把空氣和滑油霧氣的混合氣體分離，分離器里的葉輪將空氣與油氣分離開(kāi)后，滑油流到齒輪箱集油槽，而空氣被排出機(jī)體外。油氣分離器的外觀如圖 2-13 所示。16圖 2-13 油氣分離器示意圖17第 3 章 PW4000 附件齒輪箱零部件的 3ds Max 建模隨著 3ds Max 版本的一次次升級(jí)，3ds Max 的建模能力也越來(lái)越強(qiáng)，無(wú)論是再現(xiàn)真實(shí)的物體，還是創(chuàng)作幻想的空間，都可以用 3ds Max 提供的建模功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。3ds Max 中的建模方法很多，其中最為基本和核心的方法有三種 [17]：（1）多邊形建模方法（Polygon）：該方法是目前最為流行的建模方法，它創(chuàng)建簡(jiǎn)單、編輯靈活，對(duì)硬件的要求也太高，幾乎沒(méi)有什么是不能通過(guò)多邊形建模方法來(lái)創(chuàng)建的，該建模方法的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。（2）面片建模方法（Patch）：面片建模方法主要用于曲面造型的設(shè)計(jì)和建模，其不是通過(guò)面來(lái)構(gòu)造模型，而是利用邊界進(jìn)行定義，這就意味著邊界的位置及方向決定著面片的內(nèi)部形式。面片建模中的“面片” 是 Bezier 面片的簡(jiǎn)稱，是 3ds Max 所提供的另一種表面建模技術(shù)。（3）NURBS 建模方法：NURBS 是非均勻有理 B 樣條線（Non-Uniform Rational B-Spline）的簡(jiǎn)稱，該方法擅長(zhǎng)于光滑表面，也適用于尖銳的邊，常用于工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。3ds Max 的三種基本建模方法并不是 3ds Max 所獨(dú)有的方法，基本上目前主流的 3D 軟件都能提供這些建模方法。一般情況下，精通其中一種建模方法就能滿足日常的工作、生活、生產(chǎn)需要。從辯證的角度看，由于每一種建模方法都有其本身特有的優(yōu)勢(shì)及不足，因此，只有在充分了解這些優(yōu)勢(shì)及不足的前提下，才能在實(shí)際工作中揚(yáng)長(zhǎng)避短、快速的解決問(wèn)題。主齒輪箱是附件齒輪箱的主要構(gòu)成部分，其作為一個(gè)傳動(dòng)的整體，主要由多級(jí)傳動(dòng)齒輪組組成。利用 3ds Max 對(duì)傳動(dòng)直齒輪、傳動(dòng)錐齒輪、軸承以及主齒輪箱體的建模，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)主齒輪箱的建模。3.1 傳動(dòng)直齒輪的建模下面以主齒輪箱中的一個(gè)直齒輪為例，利用下述步驟展示 3ds Max 建模軟件對(duì)直齒輪的建模過(guò)程：18圖 3-1 新建場(chǎng)景頁(yè)面（1）打開(kāi) 3ds Max 軟件，點(diǎn)擊頁(yè)面主菜單中的“新建場(chǎng)景” ，完成一個(gè)新場(chǎng)景的建立，如圖 3-1 所示；（2）在“石墨建模工具箱”中點(diǎn)擊“創(chuàng)建”——“圖形” ，在下拉框中選擇“樣條線”一項(xiàng)，然后選中對(duì)象類型中的“星形” ，在 3ds Max 視圖頁(yè)面中的頂視圖中繪制星形，在“參數(shù)”中設(shè)置“半徑 1”為 40， “半徑 2”為 34， “點(diǎn)”為40， “圓角半徑 1”為 2.0， “圓角半徑 2”為 2.0，得到的星形曲線的頂視圖和透視圖如圖 3-2 所示。( a ) 頂視圖 ( b ) 透視圖圖 3-2 星形曲線（3）在“石墨建模工具箱”中點(diǎn)擊“修改” ，選中“修改器列表”中的“擠出” ，將參數(shù)中的“數(shù)量”設(shè)置為 10，表示擠出后的厚度，得到初步的直齒輪立體模型，如圖 3-3 所示；19圖 3-3 擠出后直齒輪初步模型（4）再次在“ 石墨建模工具箱 ”中點(diǎn)擊“創(chuàng)建”——“圖形”，在“ 樣條線”中選中“圓”，在頂視圖中以作與星形同心的圓，設(shè)置參數(shù)中圓的半徑為 20，然后進(jìn)行參數(shù)為 15的“擠出”，如圖 3-4 所示；圖 3-4 擠出后與直齒輪同軸的圓柱模型（5）在“石墨建模工具箱” 中點(diǎn)擊“創(chuàng)建”——“幾何體”，在下拉框“ 復(fù)合對(duì)象”中選中“布爾”，選中“操作”框中的“差集” ，然后點(diǎn)擊“ 拾取操作對(duì)象 B”，選中上述步驟擠出的圓柱體，將初步得到的直齒輪與圓柱體做布爾差集運(yùn)算，得到最終的直齒輪模型，如圖 3-5 所示。20圖 3-5 直齒輪模型3.2 傳動(dòng)錐齒輪的建模傳動(dòng)軸上的錐齒輪能夠?qū)崿F(xiàn)附件齒輪箱中主齒輪箱與角齒輪箱力和扭矩的傳遞，下述步驟展示 3ds Max 建模軟件對(duì)錐齒輪的建模過(guò)程：（1）在“石墨建模工具箱”中點(diǎn)擊“創(chuàng)建”——“幾何體” ，在下拉框“標(biāo)準(zhǔn)基本體”中選中“圓錐體” ，在頂視圖中確定圓臺(tái)底圓圓心，繪制上底面直徑為50、底面直徑為 90、高為 80 的圓臺(tái)體，如圖 3-6 所示；圖 3-6 圓臺(tái)體模型（2）用移動(dòng)工具選中圓臺(tái)體，右擊鼠標(biāo)將長(zhǎng)方體轉(zhuǎn)化成“可編輯多邊形”模式，然后在“選擇”框中選擇“多邊形”一項(xiàng)，在“編輯邊界”中選擇“倒角”選項(xiàng)，21設(shè)定倒角數(shù)值為 8，得到倒角后的圓臺(tái)模型如圖 3-7 所示；圖 3-7 倒角后的圓臺(tái)模型（3）在“石墨建模工具箱”中點(diǎn)擊“創(chuàng)建”——“圖形” ，在頂視圖合適位置繪制錐齒輪齒輪槽的截面圖，然后將其擠出并與錐體進(jìn)行差集布爾運(yùn)算，得到錐齒輪的齒輪槽，以其為目標(biāo)，在“層次”中選擇“僅影響軸”選項(xiàng)選擇圓臺(tái)體的 Z 軸，然后在工具欄中“工具”中選取“陣列”一項(xiàng)，將齒輪槽以圓臺(tái)的 Z 軸為中心，等間距均勻旋轉(zhuǎn)陣列 30 個(gè)，得到錐齒輪模型，如圖 3-8 所示。圖 3-8 錐齒輪模型223.3 軸承的建模附件齒輪箱中齒輪軸的安裝與固定需要軸承的依托，同時(shí)軸承內(nèi)外環(huán)之間的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)有效降低了齒輪軸旋轉(zhuǎn)的摩擦阻力，提高了附件齒輪箱整體的使用壽命。下述步驟展示 3ds Max 建模軟件對(duì)軸承的建模過(guò)程：（1）在“石墨建模工具箱” 中點(diǎn)擊“創(chuàng)建”——“圖形”，在下拉菜單“ 樣條線”中選擇“圓環(huán)”，在頂視圖中繪制兩個(gè)同心圓，設(shè)置 “參數(shù)” 中圓環(huán)的“ 半徑 1”為 35，設(shè)置“半徑 2”為 52，然后在“修改”頁(yè)選中“修改器列表” 中的“ 擠出”操作，擠出“數(shù)量” 設(shè)置為 25，得到截面為圓環(huán)的空心圓柱體模型，如圖 3-9 所示；圖 3-9 空心圓柱體模型（2）再次在頂視圖中進(jìn)行繪制圓環(huán)的操作，設(shè)置該圓環(huán)的“半徑 1”為 40，設(shè)置“半徑 2”為 47，然后 進(jìn)行“擠出”操作，設(shè)置擠出“數(shù)量”為 30，再將兩次擠出的圓環(huán)柱體，進(jìn)行布爾差集運(yùn)算，得到差集后的空心圓柱體模型，如圖 3-10 所示；圖 3-10 差集后的空心圓柱體模型（3）在“石墨建模工具箱” 中點(diǎn)擊“創(chuàng)建”——“幾何體”，在下拉菜單“ 標(biāo)準(zhǔn)基本體”23中選擇“圓環(huán) ”，設(shè)置圓環(huán)的中心圓半徑為 45，設(shè)置圓環(huán)截面尺寸直徑為 8，圓環(huán)幾何體和上述差集后的空心圓柱體組合模型如圖 3-11 所示；頂視圖透視圖圖 3-11 圓環(huán)與空心圓柱體組合模型頂視圖 透視圖圖 3-12 軸承模型（4）將圓環(huán)幾何體與空心圓柱體進(jìn)行布爾差集運(yùn)算，得到軸承內(nèi)滾珠安置槽，然后在“幾何體”的“標(biāo)準(zhǔn)基本體”中選擇“球體” ，在頂視圖上進(jìn)行繪制，設(shè)置“半徑”為 5，得到單個(gè)的軸承球形滾子；以軸承球形滾子為目標(biāo)，在“層次”中選擇“僅影響軸”選項(xiàng)選擇空心圓柱體的 Z 軸，然后在工具欄中 “工具”中選取“陣列”一項(xiàng)，將滾子以空心圓柱體的 Z 軸為中心，等間距均勻旋轉(zhuǎn)陣列 30 個(gè)，將陣列后的滾子與空心圓柱體進(jìn)行“組合”操作，得到球形滾子軸承模型，如圖 3-12所示。3.4 主齒輪軸的建模主齒輪箱中上的主齒輪軸聯(lián)接主齒輪箱和角齒輪箱，與軸端的齒輪一起實(shí)現(xiàn)附件齒輪箱中主齒輪箱與角齒輪箱力和扭矩的傳遞，下述步驟展示 3ds Max 建模軟件對(duì)主齒輪軸的建模過(guò)程：24（1）在“石墨建模工具箱” 中點(diǎn)擊“創(chuàng)建”——“圖形”，在下拉菜單“ 樣條線”中選擇“圓”，依次在頂視圖中繪制半徑為 30、25、20 的圓，并依次進(jìn)行擠壓操作，得到光軸的模型如圖 3-13 所示；圖 3-13 光軸模型（2）在光軸模型的基礎(chǔ)上，在其半徑為 20 mm 的一端繪制錐齒輪模型，在光軸半徑為 30 的依次繪制直齒輪模型，得到主齒輪軸模型，如圖 3-14 所示。圖 3-14 主齒輪軸模型3.5 主齒輪箱箱體的建模附件齒輪箱中的主齒輪箱主要是用來(lái)安裝附件齒輪箱中的相關(guān)附件，包括起動(dòng)機(jī)、綜合驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)軸等，以及潤(rùn)滑回油泵、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵也是附裝在主齒輪箱上。下述步驟展示 3ds Max 建模軟件對(duì)主齒輪箱箱體的建模過(guò)程：（1）在“石墨建模工具箱” 中點(diǎn)擊“創(chuàng)建”——“圖形”，利用“ 線”操作在頂視圖繪制直齒輪箱的大致輪廓，然后將其擠出合適厚度，主齒輪箱箱體的初步模型如圖 3-15 所示；25圖 3-15 主齒輪箱箱體初步模型（2）在“石墨建模工具箱” 中點(diǎn)擊“修改”，在“修改器列表”下拉菜單中選擇“ 殼”操作，設(shè)置“ 內(nèi)部量” 為 5，設(shè)置 “外部量”為 5，得到壁厚為 10 的主齒輪箱箱體，然后在箱體上擠壓相應(yīng)的圓柱體，進(jìn)行差集運(yùn)算，在箱體上得到齒輪軸和附件機(jī)構(gòu)的安裝孔，如圖 3-16 所示。圖 3-16 主齒輪箱箱體模型