37基于ProE漸開(kāi)線齒輪的建模和傳動(dòng)仿真

37基于ProE漸開(kāi)線齒輪的建模和傳動(dòng)仿真,37,基于,proe,漸開(kāi)線,齒輪,建模,以及,傳動(dòng),仿真 目錄第一章 引言 .......................................................11.1 目的和現(xiàn)實(shí)意義 ..............................................1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ..............................................1 1.3 研究方法 ....................................................1 第二章 齒輪傳動(dòng)概述 .......................................2 第三章 直齒圓柱齒輪建模 ...................................2 3.1 直齒圓柱齒輪主要參數(shù) ....................................... 2 3.2 直齒圓柱齒輪建模 ............................................33.2.1 直 齒 輪 的 建 模 分 析 ： ...................................33.2.2 直 齒 輪 的 建 模 過(guò) 程 ...................................3第四章 斜齒圓柱齒輪建模 ..................................114.1 斜 齒 圓 柱 齒 輪 主 要 參 數(shù) ......................................114.2 斜齒圓柱齒輪建模 .......................................... 11第五章 圓錐齒輪建模 ......................................155.1 圓 錐 齒 輪 主 要 參 數(shù) ..........................................155.2 圓錐齒輪建模 ...............................................155.2.1 錐齒輪建模分析 .......................................155.2.2 圓錐齒輪建模過(guò)程 .....................................15第六章 齒輪傳動(dòng)仿真與分析 ................................236.1 裝配 .......................................................236.1.1 新建 FZ.ASM...........................................236.1.2 裝配齒輪 .............................................236.2 仿真 .......................................................246.2.1 進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊 .........................................246.2.2 添加“伺服電動(dòng)機(jī)” ...................................246.2.3 定義初始條件 .........................................256.2.4 定義分析 ....................................................25第七章 小結(jié) ....................................................28第八章 致謝 ......................................................29附錄一 參考文獻(xiàn)附錄二 英文文獻(xiàn)翻譯附錄三 英文文獻(xiàn)原件1基于 Pro/E 漸開(kāi)線齒輪的建模和傳動(dòng)仿真摘　要：通 過(guò) 漸 開(kāi) 線 直 齒 、 斜 齒 和 錐 齒 圓 柱 齒 輪 的 參 數(shù) 化 建 模 設(shè) 計(jì) ， 介 紹在 Pro/E 中 進(jìn) 行 參 數(shù) 化 設(shè) 計(jì) 的 基 本 方 法 與 設(shè) 計(jì) 步 驟 ， 利 用 Pro/E 軟 件 進(jìn) 行齒 輪 的 傳 動(dòng) 仿 真 。關(guān)鍵字：Pro/E；齒輪；建模；仿真　　Modeling and Simulation of Involute Gear Based on Pro/E Abstract: Through the involute spur gear, helical cylindrical bevel wheel and cone of parameterized modeling design in Pro/E, introduction of parametric design of the basic methods and steps, using Pro/E of gear assembly and software simulation.Keywords: Pro/E ; gear; sculpt; Simulation1第一章 引言1.1 目的和現(xiàn)實(shí)意義Pro/Engineer 是 美 國(guó) PTC 公 司 開(kāi) 發(fā) 的 優(yōu) 秀 的 三 維 設(shè) 計(jì) 軟 件 ， 它 采 用 基于 特 征 的 參 數(shù) 化 技 術(shù) ， 具 有 產(chǎn) 品 的 三 維 設(shè) 計(jì) 、 分 析 、 仿 真 、 加 工 和 二 次 開(kāi)發(fā) 等 功 能 ， 該 軟 件 已 廣 泛 應(yīng) 用 于 機(jī) 械 、 電 子 、 家 電 、 模 具 等 行 業(yè) ， 是 目 前 國(guó)內(nèi) 使 用 最 廣 泛 的 三 維 設(shè) 計(jì) 軟 件 之 一 。裝 配 、 加 工 、 制 造 以 及 其 它 學(xué) 科 都 使 用 這 些 領(lǐng) 域 獨(dú) 特 的 特 征 。 通 過(guò) 給 這些 特 征 設(shè) 置 參 數(shù) （ 不 但 包 括 幾 何 尺 寸 ， 還 包 括 非 幾 何 屬 性 ） ， 然 后 修 改 參 數(shù)很 容 易 的 進(jìn) 行 多 次 設(shè) 計(jì) 疊 代 ， 實(shí) 現(xiàn) 產(chǎn) 品 開(kāi) 發(fā) 。 仿 真 軟 件 包 括 為 仿 真 服 務(wù) 的仿 真 程 序 、 仿 真 程 序 包 、 仿 真 語(yǔ) 言 和 以 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 為 核 心 的 仿 真 軟 件 系 統(tǒng) 。 仿 真 軟 件 的 種 類 很 多 ， 在 工 程 領(lǐng) 域 ， 用 于 系 統(tǒng) 性 能 評(píng) 估 ， 如 機(jī) 構(gòu) 動(dòng) 力 學(xué) 分 析 、控 制 力 學(xué) 分 析 、 結(jié) 構(gòu) 分 析 、 熱 分 析 、 加 工 仿 真 等 的 仿 真 軟 件 系 統(tǒng) 。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1985 年 ， PTC 公 司 成 立 于 美 國(guó) 波 士 頓 ， 開(kāi) 始 參 數(shù) 化 建 模 軟 件 的 研 究 。1988 年 ， V1.0 的 Pro/ENGINEER 誕 生 了 。 經(jīng) 過(guò) 10 余 年 的 發(fā) 展 ，Pro/ENGINEER 已 經(jīng) 成 為 三 維 建 模 軟 件 的 領(lǐng) 頭 羊 。 Pro/ENGINEER 的 所 有 模 塊都 是 全 相 關(guān) 的 。 基 于 特 征 的 參 數(shù) 化 造 型 ： Pro/ENGINEER 使 用 用 戶 熟 悉 的 特征 作 為 產(chǎn) 品 幾 何 模 型 的 構(gòu) 造 要 素 。 這 些 特 征 是 一 些 普 通 的 機(jī) 械 對(duì) 象 ， 并 且 可以 按 預(yù) 先 設(shè) 置 很 容 易 的 進(jìn) 行 修 改 。 數(shù) 據(jù) 管 理 ： 加 速 投 放 市 場(chǎng) ， 需 要 在 較 短 的時(shí) 間 內(nèi) 開(kāi) 發(fā) 更 多 的 產(chǎn) 品 。1.3 研究方法Pro/Engineer 功 能 如 下 ： (1)特 征 驅(qū) 動(dòng) （ 例 如 ： 凸 臺(tái) 、 槽 、 倒 角 、 腔 、 殼 等 ） 。 (2)參 數(shù) 化 （ 參 數(shù) =尺 寸 、 圖 樣 中 的 特 征 、 載 荷 、 邊 界 條 件 等 ） ， Pro/E為一參數(shù)化系統(tǒng)，即特征之間存在相互關(guān)系，使得某一特征的修改會(huì)同時(shí)牽動(dòng)其他特征的變更，以滿足設(shè)計(jì)者的要求。如果某一特征參考到其他特征時(shí)，特征之間即產(chǎn)生父/子關(guān)系。 (3)通 過(guò) 零 件 的 特 征 值 之 間 ， 載 荷 /邊 界 條 件 與 特 征 參 數(shù) 之 間 （ 如 表 面 積等 ） 的 關(guān) 系 來(lái) 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 。 (4)支 持 大 型 、 復(fù) 雜 組 合 件 的 設(shè) 計(jì) (規(guī) 則 排 列 的 系 列 組 件 ， 交 替 排 列 ，Pro／ PROGRAM 的 各 種 能 用 零 件 設(shè) 計(jì) 的 程 序 化 方 法 等 )。 2(5)貫 穿 所 有 應(yīng) 用 的 完 全 相 關(guān) 性 (任 何 一 個(gè) 地 方 的 變 動(dòng) 都 將 引 起 與 之 有 關(guān)的 每 個(gè) 地 方 變 動(dòng) )。 其 它 輔 助 模 塊 將 進(jìn) 一 步 提 高 擴(kuò) 展 Pro／ ENGINEER 的 基本 功 能 。(6)全 相 關(guān) 性 ： Pro/ENGINEER 的 所 有 模 塊 都 是 全 相 關(guān) 的 。 這 就 意 味 著 在產(chǎn) 品 開(kāi) 發(fā) 過(guò) 程 中 某 一 處 進(jìn) 行 的 修 改 ， 能 夠 擴(kuò) 展 到 整 個(gè) 設(shè) 計(jì) 中 ， 同 時(shí) 自 動(dòng) 更 新所 有 的 工 程 文 檔 ， 包 括 裝 配 體 、 設(shè) 計(jì) 圖 紙 ， 以 及 制 造 數(shù) 據(jù) 。 全 相 關(guān) 性 鼓 勵(lì) 在開(kāi) 發(fā) 周 期 的 任 一 點(diǎn) 進(jìn) 行 修 改 ， 卻 沒(méi) 有 任 何 損 失 ， 并 使 并 行 工 程 成 為 可 能 ， 所以 能 夠 使 開(kāi) 發(fā) 后 期 的 一 些 功 能 提 前 發(fā) 揮 其 作 用 。普 通 的 漸 開(kāi) 線 齒 輪 的 設(shè) 計(jì) 參 數(shù) 有 ： 模 數(shù) m、 齒 數(shù) z、 壓 力 角 alpha、 齒頂 高 系 數(shù) ha、 頂 隙 系 數(shù) c、 齒 寬 b 等 。 這 些 參 數(shù) 決 定 了 齒 輪 的 齒 廓 形 狀 和 幾何 尺 寸 大 小 。 改 變 設(shè) 計(jì) 參 數(shù) ， 可 以 改 變 齒 輪 的 形 狀 和 尺 寸 ， 實(shí) 現(xiàn) 齒 輪 的 參 數(shù)化 設(shè) 計(jì) 。 因 此 在 齒 輪 建 模 過(guò) 程 中 ， 將 齒 輪 的 幾 何 參 數(shù) 和 設(shè) 計(jì) 參 數(shù) 加 以 關(guān) 聯(lián) ，每 個(gè) 特 征 的 尺 寸 都 由 關(guān) 系 式 約 束 ， 完 成 齒 輪 的 參 數(shù) 化 建 模 。 模 型 完 成 后 ， 通過(guò) 輸 入 不 同 的 模 數(shù) 、 齒 數(shù) 、 壓 力 角 等 參 數(shù) 可 得 到 相 應(yīng) 的 齒 輪 模 型 ， 實(shí) 現(xiàn) 齒 輪的 參 數(shù) 化 設(shè) 計(jì) 。第二章 齒輪傳動(dòng)概述齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最主要的一類，型式很多，應(yīng)用廣泛，齒輪設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中占據(jù)著相當(dāng)重要的地位，但它的設(shè)計(jì)步驟多、涉及參數(shù)多，需查詢的圖表總數(shù)有二十多個(gè)，給設(shè)計(jì)工作者帶來(lái)很多的不便，降低了設(shè)計(jì)效率。隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)的發(fā)展，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，有限元分析、裝配設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真、數(shù)控加工等都必須以三維模型為基礎(chǔ)。在進(jìn)行齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常需要利用 CAD 技術(shù)設(shè)計(jì)并建立齒輪的三維實(shí)體模型，從而利用 CAD/CAM 軟件進(jìn)行裝配、檢測(cè)和分析。第三章 直齒圓柱齒輪3.1 直齒圓柱齒輪主要參數(shù)模 數(shù) m齒 數(shù) z壓 力 角 alpha齒 頂 高 系 數(shù) ha*3頂 隙 系 數(shù) c*齒 寬 b分 度 圓 直 徑 d基 圓 直 徑 db齒 頂 圓 直 徑 da齒 根 圓 直 徑 df3.2 直齒圓柱齒輪造型參 數(shù) 化 創(chuàng) 建 齒 輪 的 過(guò) 程 相 對(duì) 復(fù) 雜 ， 其 中 要 用 到 許 多 與 齒 輪 有 關(guān) 的 參 數(shù) 以及 關(guān) 系 式 。3.2.1 直 齒 輪 的 建 模 分 析 ：(1)創(chuàng) 建 和 更 改 基 準(zhǔn) 平 面 、 基 準(zhǔn) 軸 、 基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) 。(2)創(chuàng) 建 齒 輪 的 基 本 圓 。這 一 步 用 草 繪 曲 線 的 方 法 ， 創(chuàng) 建 齒 輪 的 基 本 圓 ， 包 括 齒 頂 圓 、 基 圓 、 分度 圓 、 齒 根 圓 。 并 且 用 事 先 設(shè) 置 好 的 參 數(shù) 來(lái) 控 制 圓 的 大 小 。(3)創(chuàng) 建 漸 開(kāi) 線用 從 方 程 來(lái) 生 成 漸 開(kāi) 線 的 方 法 ， 創(chuàng) 建 漸 開(kāi) 線 ， 本 章 的 第 一 小 節(jié) 分 析 了 漸開(kāi) 線 方 程 的 相 關(guān) 知 識(shí) 。(4)鏡 像 漸 開(kāi) 線首 先 創(chuàng) 建 一 個(gè) 用 于 鏡 像 的 平 面 ， 然 后 通 過(guò) 該 平 面 ， 鏡 像 第 2 步 創(chuàng) 建 的漸 開(kāi) 線 ， 并 且 用 關(guān) 系 式 來(lái) 控 制 鏡 像 平 面 的 角 度 。(5)拉 伸 形 成 實(shí) 體拉 伸 創(chuàng) 建 實(shí) 體 ， 包 括 齒 輪 的 齒 根 圓 實(shí) 體 和 齒 輪 的 一 個(gè) 齒 形 實(shí) 體 。 這 一 步是 創(chuàng) 建 齒 輪 的 關(guān) 鍵 步 驟 。(6)陣 列 輪 齒將 上 一 步 創(chuàng) 建 的 輪 齒 進(jìn) 行 陣 列 ， 完 成 齒 輪 的 基 本 外 形 。 這 一 步 同 樣 需 要加 入 關(guān) 系 式 來(lái) 控 制 齒 輪 的 生 成 。(7)創(chuàng) 建 其 它 特 征創(chuàng) 建 齒 輪 的 中 間 孔 、 鍵 槽 、 小 孔 等 特 征 ， 并 且 用 參 數(shù) 和 關(guān) 系 式 來(lái) 控 制 相關(guān) 的 尺 寸 。3.2.2 直 齒 輪 的 建 模 過(guò) 程(1)創(chuàng) 建 和 更 改 基 準(zhǔn) 平 面 、 基 準(zhǔn) 軸 、 基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) ， 祥 見(jiàn) 模 型 prtzhichilun1(2)創(chuàng) 建 齒 輪 的 基 本 圓這 一 步 用 草 繪 曲 線 的 方 法 ， 以 DTM3 為 基 準(zhǔn) ， 創(chuàng) 建 齒 輪 的 基 本 圓 ， 包 括齒 頂 圓 、 基 圓 、 分 度 圓 、 齒 根 圓 ， 大 小 隨 意 。4完 成 草 繪 后 ， 雙 擊 曲 線 ， 更 改 4 個(gè) 圓 的 尺 寸 屬 性 分 別 為 ：d、 db、 da、 df。 如 圖 3-1 所 示圖 3-1 尺 寸 屬 性(3)輸 入 基 本 參 數(shù) 和 關(guān) 系 式單 擊 ， 在 新 建 對(duì) 話 框 中 輸 “zhichilun1”,然 后 單 擊 ； 在 主 菜 單上 單 擊 “工 具 ”→ “參 數(shù) ”， 系 統(tǒng) 彈 出 “參 數(shù) ”對(duì) 話 框 ， 如 圖 3-2 所 示 ：圖 3-2 “參 數(shù) ”對(duì) 話 框5(4)在 “參 數(shù) ”對(duì) 話 框 依 次 輸 入 新 參 數(shù) 的 名 稱 、 值 等 。 需 要 輸 入 的 參 數(shù) 如 表3-1 所 示 ：表 3-1 創(chuàng) 建 齒 輪 參 數(shù)名 稱 值 說(shuō) 明 名 稱 值 說(shuō) 明M 1.5 模 數(shù) B 10 齒 輪 寬 度Z 17 齒 數(shù) HF ___ 齒 根 高ALPHA20 壓 力 角 HA ___ 齒 頂 高HAX 1 齒 頂 高 系 數(shù) B 10 齒 輪 寬 度CX 0． 25頂 系 系 數(shù) X 0 變 位 系 數(shù)完 成 后 的 參 數(shù) 對(duì) 話 框 如 圖 3-3 所 示 ：6圖 3-3 填 充 后 的 參 數(shù) 對(duì) 話 框(5)在 主 菜 單 上 依 次 單 擊 “工 具 ”→ “關(guān) 系 ”， 鍵 入 如 下 公 式 ， 如 圖 3-4 所示HA=(HAX+X)*MHF=(HAX+CX-X)*MD=M*ZDA=D+2*HADB=D*COS(ALPHA)DF=D-2*HFD6=360/(4*Z)圖 3-4 參 數(shù) 關(guān) 系 圖(6)創(chuàng) 建 漸 開(kāi) 線① 依 次 在 主 菜 單 上 單 擊 “插 入 ”→ “模 型 基 準(zhǔn) ”→ “曲 線 ”， 或 者 在 工 具欄 上 單 擊 按 鈕 ， 系 統(tǒng) 彈 出 “曲 線 選 項(xiàng) ”菜 單 管 理 器 ， 在 “曲 線 選 項(xiàng) ”菜 單管 理 器 上 依 次 單 擊 “從 方 程 ”→ “完 成 ”， 彈 出 “得 到 坐 標(biāo) 系 ”菜 單 管 理器 ， 在 “設(shè) 置 坐 標(biāo) 類 型 ”菜 單 管 理 器 中 單 擊 “笛 卡 爾 ”， 系 統(tǒng) 彈 出 一 個(gè) 記 事本 窗 口 ；② 在 彈 出 的 記 事 本 窗 口 中 輸 入 曲 線 的 方 程 ， 如 下 ：r=DB/2theta=t*457x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180z=0③ 保 存 數(shù) 據(jù) ， 退 出 記 事 本 ， 單 擊 “曲 線 ： 從 方 程 ”對(duì) 話 框 中 的 【 確 定 】(7)鏡 像 漸 開(kāi) 線① 單 擊 分 度 圓 曲 線 和 漸 開(kāi) 線 作 為 參 照 ， 在 “基 準(zhǔn) 點(diǎn) ”對(duì) 話 框 內(nèi) 單 擊 【 確 定 】， 完 成 基 準(zhǔn) 點(diǎn) “PNT0”的 創(chuàng) 建 ；② 創(chuàng) 建 平 面 DTM4 在 工 具 欄 內(nèi) 單 擊 按 鈕 ， 或 者 依 次 在 主 菜 單 上 單 擊 “插入 ”→ “模 型 基 準(zhǔn) ”→ “平 面 ”， 系 統(tǒng) 彈 出 “基 準(zhǔn) 平 面 ”對(duì) 話 框 ； 在 繪 圖區(qū) 單 擊 選 取 “GEAR_AXIS”軸 作 為 參 照 ， 按 住 Ctrl 鍵 ， 繼 續(xù) 單 擊 基 準(zhǔn) 點(diǎn)“PNT0”作 為 參 照 ， 如 圖 3-5 所 示 ；圖 3-5 創(chuàng) 建 平 面 DTM4繼續(xù)在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，或者依次在主菜單上單擊 “插入”→ “模型基準(zhǔn)”→ “平面” ， 在繪圖區(qū)單擊選取剛剛創(chuàng)建的“DTM1”面作為參考平面，按住 Ctrl 鍵選取“A_1”軸作為參考。在偏距文本框內(nèi)輸入旋轉(zhuǎn)角度為 “360/（4*z） ”，系統(tǒng)提示是否要添加特征關(guān)系，單擊 “是” ；③在“基準(zhǔn)平面”對(duì)話框內(nèi)單擊【確定】 ，完成基準(zhǔn)平面的創(chuàng)建；將關(guān)系式添加到“關(guān)系”對(duì)話框。在繪圖區(qū)右鍵單擊剛剛創(chuàng)建的基準(zhǔn)平面“HF_DTM” ，在彈出的快捷菜單上單擊 “編輯” 。④在主菜單上單擊 “工具”→ “關(guān)系” ，系統(tǒng)彈出“關(guān)系”對(duì)話框。此時(shí)系統(tǒng)8顯示“DTM4”面和“HF_DTM”面間的夾角尺寸代號(hào)。單擊該尺寸代號(hào)，尺寸代號(hào)將自動(dòng)顯示在“關(guān)系”對(duì)話框中，輸入的關(guān)系式為：D 6=360/(4*Z)在“關(guān)系”對(duì)話框內(nèi)單擊【確定】完成添加關(guān)系式；⑤在繪圖區(qū)單擊漸開(kāi)線特征，然后在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，或者依次在主菜單上單擊 “編輯”→ “鏡像” 。系統(tǒng)彈出“鏡像”特征定義操控面板，在繪圖區(qū)單擊選取剛剛創(chuàng)建的“HF_DTM”平面作為鏡像平面，在“鏡像”特征定義操控面板內(nèi)單擊 按鈕，完成漸開(kāi)線的鏡像。完成后的曲線如圖 3-6 所示:圖 3-6 漸 開(kāi) 線 鏡 像(8)拉 伸 形 成 實(shí) 體沿 df 圓 曲 線 ， 拉 伸 實(shí) 體 ， 深 度 為 D9， 沿 兩 漸 開(kāi) 線 拉 伸 一 個(gè) 形 齒 ， 如 圖3-7 所 示9圖 3-7 形 齒 拉 伸(9)陣 列 輪 齒① 首先單擊選取已經(jīng)創(chuàng)建好的輪齒，然后在主菜單上依次單擊 “編輯”→ “復(fù)制” ，然后再次依次單擊 “編輯”→ “選擇性粘貼” ，系統(tǒng)彈出“選擇性粘貼”復(fù)選框，系統(tǒng)彈出“選擇性粘貼”定義操控面板；在“選擇性粘貼”定義面板內(nèi)選取 按鈕，在文本框輸入旋轉(zhuǎn)角度為“360/z” ，系統(tǒng)提示是否添加關(guān)系，單擊 “是” ；旋轉(zhuǎn)角為 d15,關(guān)系中有添加。②在模型樹(shù)中單擊剛剛創(chuàng)建的第二個(gè)輪齒特征，在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，或者依次在主菜單上單擊 “編輯”→ “陣列” ，系統(tǒng)彈出“陣列”定義操控面板，在繪圖區(qū)單擊選取兩個(gè)輪齒間的夾角尺寸“21.2”度作為陣列參照，在“陣列”定義操控面板單擊 按鈕，完成陣列特征的創(chuàng)建如圖 3-8 所示：圖 3-8 直 齒 圓 柱 齒 輪 陣 列 特 征(10)拉 伸 孔 ， 鍵 槽 ， 尺 寸 ；(11)程 序 設(shè) 計(jì) ， 在 程 設(shè) 計(jì) 中 鍵 入M NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 模 數(shù) =="10Z NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 齒 數(shù) =="ALPHA NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 壓 力 角 度 =="B NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 寬 度 =="HAX NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 齒 頂 高 系 數(shù) =="CX NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 齒 底 隙 系 數(shù) =="X NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 變 位 系 數(shù) =="(12)隱 藏 曲 線 、 基 準(zhǔn) 、 基 準(zhǔn) 點(diǎn) ， 著 色 等 ， 最 后 如 圖 3-9 所 示圖 3-9 直齒圓柱齒輪11第四章 斜齒圓柱齒輪4.1 斜 齒 圓 柱 齒 輪 主 要 參 數(shù)螺 旋 角 β法 面 模 數(shù) mn齒 數(shù) z齒 寬 b法 面 壓 力 角 an法 面 齒 頂 高 系 數(shù) han法 面 頂 隙 系 數(shù) ca分 度 圓 直 徑 d基 圓 直 徑 db齒 頂 圓 直 徑 da齒 根 圓 直 徑 df4.2 斜齒圓柱齒輪造型斜 齒 輪 的 創(chuàng) 建 方 法 跟 直 齒 輪 的 方 法 差 不 多 ， 只 是 多 幾 步 螺 旋 角 的 步 驟 ：(1)曲線的創(chuàng)建①在“特征”菜單管理器上依次單擊 “復(fù)制”→ “完成” ，系統(tǒng)彈出“復(fù)制特征”菜單管理器。在“復(fù)制特征菜單管理器”上依次單擊 “移動(dòng)”→ “完成” ，系統(tǒng)彈出“選取特征”菜單管理器，在繪圖區(qū)單擊選取上一步創(chuàng)建的截面特征，在“選取特征”菜單管理器上單擊 “完成” ，系統(tǒng)彈出“移動(dòng)特征”菜單管理器。②菜單管理器。③系統(tǒng)提示輸入偏移距離，輸入偏移距離為 b,系統(tǒng)提示是否添加關(guān)系式，單擊 “是” ，在“移動(dòng)特征”菜單管理器中單擊 “完成移動(dòng)” ，在“組可變尺寸”菜單管理器中單擊 “完成” ，在隨后彈出的“組元素”對(duì)話框中單擊【確定】 ，在“特征”菜單管理器中單擊“確定” ，完成特征的復(fù)制。④將關(guān)系式添加到“關(guān)系”對(duì)話框，在模型樹(shù)中右鍵單擊剛剛的復(fù)制特征，在彈出的快捷菜單中單擊 “編輯” ；在主菜單上單擊 “工具”→ “關(guān)系” ，系統(tǒng)彈出“關(guān)系”對(duì)話框。此時(shí)系統(tǒng)顯示兩個(gè)截面的尺寸代號(hào)。單擊該尺寸代號(hào)，12尺寸代號(hào)將自動(dòng)顯示在“關(guān)系”對(duì)話框中，輸入的關(guān)系式為：D8=b。⑤旋轉(zhuǎn)復(fù)制上一步復(fù)制的截面，在主菜單上依次單擊 “編輯”→ “特征操作” ，系統(tǒng)彈出“特征”菜單管理器。⑥在“特征”菜單管理器上依次單擊 “復(fù)制”→ “完成” ，系統(tǒng)彈出“復(fù)制特征”菜單管理器。在“復(fù)制特征菜單管理器”上依次單擊 “移動(dòng)”→ “完成” ，系統(tǒng)彈出“選取特征”菜單管理器，在繪圖區(qū)單擊選取上一步創(chuàng)建的復(fù)制截面特征，在“選取特征”菜單管理器上單擊 “完成” ，系統(tǒng)彈出“移動(dòng)特征”菜單管理器。⑦在“移動(dòng)特征”菜單管理器上單擊 “旋轉(zhuǎn)” ，系統(tǒng)彈出“選取方向”菜單管理器。⑧在“選取方向”菜單管理器中單擊選取 “曲線/邊/軸” ，然后在繪圖區(qū)單擊選取齒根圓的中心軸作為參照，如圖所示。系統(tǒng)彈出“方向”菜單管理器，單擊 “反向”→ “正向” ；系統(tǒng)提示輸入旋轉(zhuǎn)角度，輸入旋轉(zhuǎn)角度為“D7=ASIN(2*B*TAN(BETA)/D)”,系統(tǒng)提示是否添加關(guān)系式，單擊 “是” ，在“移動(dòng)特征”菜單管理器中單擊 “完成移動(dòng)” ，在“組可變尺寸”菜單管理器中單擊 “完成” ，在隨后彈出的“組元素”對(duì)話框中單擊【確定】 ，在“特征”菜單管理器中單擊“確定” ，完成特征的復(fù)制。⑨旋轉(zhuǎn)角度尺寸添加到“關(guān)系”對(duì)話框，在模型樹(shù)中右鍵單擊剛剛旋轉(zhuǎn)復(fù)制的截面，在彈出的快捷菜單中單擊 “編輯” 。⑩在主菜單上單擊 “工具”→ “關(guān)系” ，系統(tǒng)彈出“關(guān)系”對(duì)話框。此時(shí)系統(tǒng)顯示旋轉(zhuǎn)角度的尺寸代號(hào)。單擊該尺寸代號(hào)，尺寸代號(hào)將自動(dòng)顯示在“關(guān)系”對(duì)話框中，輸入的關(guān)系式為：D11=ASIN(2*B*TAN(BETA)/D)。(2)創(chuàng)建第一個(gè)輪齒特征①在主菜單上依次單擊 “插入”→ “掃描混合” ，系統(tǒng)彈出“掃描混合”特征定義操控面板。②在“掃描混合”特征定義操控面板內(nèi)單擊 “參照”菜單，系統(tǒng)彈出“參照”對(duì)話框，如圖 4-1 所示：13圖 4-1 “參照”對(duì)話框③在“參照”對(duì)話框的“剖面控制”文本框內(nèi)單擊選取“垂直于軌跡” ，在“水平/垂直控制”文本框內(nèi)輸入“垂直于曲面” 。④在繪圖區(qū)單擊選取分度圓上的投影曲線作為掃描混合的掃引線，兩齒廓曲線為參照曲線，得一個(gè)齒如圖圖 4-2 所示：圖 4-2 形齒拉伸(3)其余的步驟就跟直齒的一樣的，省略不述。(4)其程序設(shè)計(jì)代碼如下所示：MN NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 法 向 模 數(shù) =="Z NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 齒 數(shù) =="ALPHA NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 壓 力 角 度 =="14BETA NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 螺 旋 角 =="B NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 寬 度 =="HAX NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 齒 頂 高 系 數(shù) =="CX NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 齒 底 隙 系 數(shù) =="X NUMBER"請(qǐng) 輸 入 齒 輪 的 變 位 系 數(shù) =="（ 5） 隱 藏 曲 線 、 基 準(zhǔn) 、 基 準(zhǔn) 點(diǎn) ， 著 色 等 ， 最 后 如 圖 4-3 所 示 ：圖 4-3 斜 齒 圓 柱 齒 輪15第五章 圓錐齒輪5.1 圓 錐 齒 輪 主 要 參 數(shù)模 數(shù) m齒 數(shù) z壓 力 角 alpha分 錐 角 δ分 度 圓 直 徑 d基 圓 直 徑 db齒 頂 圓 直 徑 da齒 根 圓 直 徑 df頂 隙 c齒 寬 b5.2 圓錐齒輪造型參數(shù)化設(shè)計(jì)錐齒輪的過(guò)程中應(yīng)用了大量的參數(shù)與關(guān)系式。5.2.1 錐齒輪建模分析(1)輸入關(guān)系式、繪制創(chuàng)建錐齒輪所需的基本曲線(2)創(chuàng)建漸開(kāi)線(3)創(chuàng)建齒根圓錐(4)創(chuàng)建第一個(gè)輪齒(5)陣列輪齒5.2.2 圓錐齒輪建模過(guò)程前面的基準(zhǔn)等步驟工作就不累述了。(1)輸入基本參數(shù)和關(guān)系式在“參數(shù)”對(duì)話框內(nèi)單擊 按鈕，可以看到“參數(shù)”對(duì)話框增加了一行，依次輸入新參數(shù)的名稱、值、和說(shuō)明等。需要輸入的參數(shù)如表 5-1 所示：表 5-1 創(chuàng)建齒輪參數(shù)名稱 值 說(shuō)明 名稱 值 說(shuō)明M 3 模數(shù) DELTA ___ 分錐角Z 25 齒數(shù) DELTA_A ___ 頂錐角Z_ASM 45 大齒輪齒數(shù) DELTA_B ___ 基錐角ALPHA 20 壓力角 DELTA_F ___ 根錐角B 20 齒寬 HB ___ 齒基高16HAX 1 齒頂高系數(shù) RX ___ 錐距CX 0.25 頂隙系數(shù) THETA_A ___ 齒頂角HA ___ 齒頂高 THETA_B ___ 齒基角HF ___ 齒根高 THETA_F ___ 齒根角H ___ 全齒高 BA ___ 齒頂寬D ___ 分度圓直徑 BB ___ 齒基寬DB ___ 基圓直徑 BF ___ 齒根寬DA ___ 齒頂圓直徑 X 0 變位系數(shù)DF ___ 齒根圓直徑①在主菜單上依次單擊 “工具”→ “關(guān)系” ，系統(tǒng)彈出“關(guān)系”對(duì)話框；②在“關(guān)系”對(duì)話框內(nèi)輸入齒輪的基本關(guān)系式。由這些關(guān)系式，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)生成。(2)創(chuàng)建基本曲線創(chuàng)建基準(zhǔn)平面。在工具欄內(nèi)單擊 按鈕，或者依次在主菜單上單擊 “插入”→ “模型基準(zhǔn)”→ “平面” 。系統(tǒng)彈出“基準(zhǔn)平面”對(duì)話框，創(chuàng)建基準(zhǔn)平面“DTM4” ；在“基準(zhǔn)平面”對(duì)話框的偏移項(xiàng)內(nèi)輸入偏移距離為“d/(2*tan(delta))” ，單擊【確定】完成。將偏移距離添加到“關(guān)系”對(duì)話框，在主菜單上依次單擊 “工具”→ “關(guān)系” ，在彈出的“關(guān)系”對(duì)話框內(nèi)添加關(guān)系式，如圖 5-1 所示；圖 5-1 參數(shù)關(guān)系圖基準(zhǔn)步驟省略，祥見(jiàn)模型。17(3)草繪截面如圖 5-2:圖 5-2 草繪截圖(4)將尺寸代號(hào)添加到“關(guān)系”對(duì)話框中，在主菜單上依次單擊 “工具”→ “關(guān)系” ，系統(tǒng)彈出“關(guān)系”對(duì)話框，添加如圖 5-3 所示的關(guān)系式；圖 5-3 尺寸關(guān)系18(5)草繪曲線大端基本圓并添加關(guān)系式。將大端齒輪基本圓的關(guān)系式添加到“關(guān)系”對(duì)話框中，在主菜單上依次單擊 “工具”→ “關(guān)系” ，在彈出的“關(guān)系”對(duì)話框內(nèi)添加關(guān)系式，如圖 5-4 所示；圖 5-4 大端齒輪基本圓的關(guān)系(6)創(chuàng)建小端齒輪基本圓，草繪曲線并添加關(guān)系式。將小端齒輪基本圓的關(guān)系式添加到“關(guān)系”對(duì)話框中，在主菜單上依次單擊 “工具”→ “關(guān)系” ，在彈出的“關(guān)系”對(duì)話框內(nèi)添加關(guān)系式，如圖 5-5 所示；圖 5-5 小端齒輪基本圓的關(guān)系19(7)創(chuàng)建漸開(kāi)線創(chuàng)建漸開(kāi)線。依次在主菜單上單擊 “插入”→ “模型基準(zhǔn)”→ “曲線” ，或者在工具欄上單擊 按鈕，系統(tǒng)彈出“曲線選項(xiàng)”菜單管理器；(8)在“曲線選項(xiàng) ”菜單管理器上依次單擊 “從方程”→ “完成” ，在彈出的記事本窗口中輸入曲線的方程，如下：r=D11/2theta=t*60x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180z=0(9)保存數(shù)據(jù)，退出記事本，單擊如圖所示“曲線：從方程”對(duì)話框中的【確定】 ，完成后的曲線如圖 5-6 所示；圖 5-6 齒輪大端上漸開(kāi)線(10)創(chuàng)建齒輪小端上的漸開(kāi)線。方法同大端，詳見(jiàn)模型。圖 5-7 齒輪小端上漸開(kāi)線20(11)鏡像漸開(kāi)線，創(chuàng)建第一個(gè)輪齒，陣列輪齒都跟直齒、斜齒一樣，完成后的齒輪如圖 5-8 所示。圖 5-8 圓錐齒輪(12)其主要參數(shù)代碼如下：HA=(HAX+X)*MHF=(HAX+CX-X)*MH=(2*HAX+CX)*MDELTA=ATAN(Z/Z_ASM)D=M*ZDB=D*COS(ALPHA)DA=D+2*HA*COS(DELTA)DF=D-2*HF*COS(DELTA)HB=(D-DB)/(2*COS(DELTA))RX=D/(2*SIN(DELTA))THETA_A=ATAN(HA/RX)THETA_B=ATAN(HB/RX)THETA_F=ATAN(HF/RX)21DELTA_A=DELTA+THETA_ADELTA_B=DELTA-THETA_BDELTA_F=DELTA-THETA_FBA=B/COS(THETA_A)BB=B/COS(THETA_B)BF=B/COS(THETA_F)D0=D/(2*TAN(DELTA))D1=D/2D2=DA/2D3=DB/2D4=DF/2D5=BD6=90D9=D/COS(DELTA)D10=DA/COS(DELTA)D11=DB/COS(DELTA)D12=DF/COS(DELTA)D14=(D-2*B*SIN(DELTA))/COS(DELTA)D15=(DA-2*BA*SIN(DELTA_A))/COS(DELTA)D16=(DB-2*BB*SIN(DELTA_B))/COS(DELTA)D17=(DF-2*BF*SIN(DELTA_F))/COS(DELTA)D19=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHAD20=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHAD21=360*COS(DELTA)/(4*Z)D25=0.8*HD26=HIF HAX=1D37=0.2*MD49=0.2*MENDIF22D51=360/ZD75=360/ZP76=Z-1D150=360/(2*Z)(13)程序設(shè)計(jì)代碼如下：INPUTM NUMBER"請(qǐng)輸入齒輪的模數(shù) =="Z NUMBER"請(qǐng)輸入齒輪的齒數(shù) =="Z_ASM NUMBER"請(qǐng)輸入與之嚙合齒輪的齒數(shù) =="ALPHA NUMBER"請(qǐng)輸入齒輪的壓力角度 =="B NUMBER"請(qǐng)輸入齒輪的寬度 =="HAX NUMBER"請(qǐng)輸入齒輪的齒頂高系數(shù) =="CX NUMBER"請(qǐng)輸入齒輪的齒底隙系數(shù) =="X NUMBER"請(qǐng)輸入齒輪的變位系數(shù) =="END INPUT23第六章 齒輪運(yùn)動(dòng)仿真與分析6.1 裝配6.1.1 新建 FZ.ASM。根據(jù)相傳動(dòng)的齒輪中心距創(chuàng)建基準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)軸，尺寸為相互傳動(dòng)的中心距，詳細(xì)尺寸見(jiàn) FZ.ASM。 6.1.2 裝配齒輪。與第一步創(chuàng)建的基準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)；其裝配類型均為“銷釘”連接，如圖 6-1、6-2、6-3 所示圖 6-1 直齒圓柱齒輪的嚙合24圖 6-2 斜齒圓柱齒輪的嚙合圖 6-3 圓錐齒輪的嚙合6.2 仿真6.2.1 進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊。點(diǎn)擊“應(yīng)用程序” ，進(jìn)入“機(jī)構(gòu)”模塊，添加 3 個(gè)“齒輪”連接。對(duì)于相互傳動(dòng)的齒輪添加如圖所示的齒輪連接。6.2.2 添加“伺服電動(dòng)機(jī)” 。點(diǎn)擊“伺服電動(dòng)機(jī)”圖標(biāo)，定義“伺服電動(dòng)機(jī)” ，名稱為“ServoMotor1” ，類型選擇“運(yùn)動(dòng)軸” ，點(diǎn)擊裝配時(shí)生成的銷釘軸；“輪廓”的“規(guī)范”選擇“速度” ， “模”為“常數(shù)” ， “A”值為“20” 。界面如下圖 6-1 所示：25圖 6-1 伺服電動(dòng)機(jī)6.2.3 定義初始條件點(diǎn)擊“拖動(dòng)元件”按鈕，點(diǎn)擊“快照” ，生成“Snapshot1” 。點(diǎn)擊“初始條件”按鈕，名稱為“InitCond1” ，選擇“快照”為“Snapshot1” ，單擊“確定”完成初始條件的定義。266.2.4 定義分析單擊“機(jī)構(gòu)分析”按鈕，名稱為“AnalysisDefinition1” ，類型為“動(dòng)態(tài)” ， “優(yōu)先選項(xiàng)”中， “持續(xù)時(shí)間”為 20s,“幀頻”為“10” ， “最小間隔”為“0.1” 。 “初始條件”選擇先前定義的“InitCond1” ，將 3 電動(dòng)機(jī)添加到分析中。點(diǎn)擊“運(yùn)動(dòng)” ，可以觀察運(yùn)動(dòng)仿真情況。測(cè)量可以幫助理解和分析機(jī)構(gòu)運(yùn)行產(chǎn)生的結(jié)果，并且提供可用來(lái)改進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的信息。依次點(diǎn)擊主菜單“分析”中“測(cè)量”選項(xiàng)，或者點(diǎn)擊右側(cè)工具欄中的 按鈕，彈出“測(cè)量結(jié)果”對(duì)話框。通過(guò)此對(duì)話框，可以將結(jié)果保存到表中或者進(jìn)行打印等。圖 6-2 直齒圓柱齒輪速度位移曲線分析T=14 (s) V=7.009679 (mm / sec) 圖 6-3 斜齒圓柱齒輪速度位移曲線分析T=17.5 (s) V=24.929892 (mm / sec)27圖 6-4 錐齒圓柱齒輪速度位移曲線分析T=13 (s) V=33.434983 (mm / sec)28第七章 小結(jié)在指導(dǎo)老師周里群教授的精心輔導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)近一個(gè)學(xué)期的努力，基本完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)。通過(guò)這個(gè)過(guò)程，對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和各項(xiàng)技能都有了一個(gè)重新的認(rèn)識(shí)，對(duì) Pro/E 軟件有了更進(jìn)一步的了解，是一個(gè)階段性提高自我的過(guò)程，從中，也不斷發(fā)現(xiàn)自己在專業(yè)知識(shí)和創(chuàng)新思維方面的不足，達(dá)到改進(jìn)的目的。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，經(jīng)常性的查閱各種資料和文獻(xiàn)，遇到問(wèn)題反復(fù)思考探究，向人請(qǐng)教，學(xué)到了不少的知識(shí)。對(duì)本課題的相關(guān)知識(shí)，有了更深層次的理解和消化，計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力有了顯著的提升。29第八章 致謝衷心感謝學(xué)校這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)鍛煉機(jī)會(huì)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我收獲頗多，知識(shí)面有了很大的提高，綜合運(yùn)用能力得到加強(qiáng)，可以說(shuō)經(jīng)過(guò)這樣一次設(shè)計(jì)，我們才真正達(dá)到了畢業(yè)的要求。首先，我感覺(jué)這次設(shè)計(jì)提高了我們解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在一個(gè)實(shí)際題目當(dāng)前，怎樣才能解決問(wèn)題呢？這不是哪本書上能說(shuō)清楚的。這就要求我們根據(jù)實(shí)際情況，分析實(shí)際問(wèn)題，想出解決方案，這就是一個(gè)能力的問(wèn)題了。平時(shí)我們很少有這樣的機(jī)會(huì)，能把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用于解決實(shí)際問(wèn)題當(dāng)中，但這次設(shè)計(jì)就給予了我們一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。其次，這次設(shè)計(jì)考驗(yàn)了我的自學(xué)能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，許多知識(shí)都不是我以前所學(xué)過(guò)的，特別是軟件的應(yīng)用方面。因此這讓我意識(shí)到學(xué)習(xí)能力的重要性，活學(xué)活用，才能立于不敗之地。再次，這次設(shè)計(jì)鍛煉了我的綜合運(yùn)用知識(shí)能力。在設(shè)計(jì)時(shí)，我不但要用到機(jī)械方面的知識(shí)，還要用到許多計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)。如何把握許多方面的知識(shí)，綜合運(yùn)用這些知識(shí)，這就要求我們掌握重點(diǎn)，靈活運(yùn)用，不然是難以解決設(shè)計(jì)中的問(wèn)題的。最后在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，特別感謝我的指導(dǎo)老師周里群教授，是他悉心指導(dǎo)，耐心教育，我才得以解決許多百思不得其解的問(wèn)題，尤其是許多論文的細(xì)節(jié)。所有這些，都讓我內(nèi)心深處感激不盡！30附錄一 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