基于ProE漸開(kāi)線齒輪的造型和傳動(dòng)仿真

目錄第一章 引言1 1.1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3 3.2.1直齒輪的建模分析：3 3.2.2直齒輪的建模過(guò)程3第四章 斜齒圓柱齒輪建模11 4.1斜齒圓柱齒輪主要參數(shù)11 4.2斜齒圓柱齒輪建模 11第五章 圓錐齒輪建模15 5.1圓錐齒輪主要參數(shù)15 5.2圓錐齒輪建模15 5.2.1錐齒輪建模分析15 5.2.2圓錐齒輪建模過(guò)程15第六章 齒輪傳動(dòng)仿真與分析23 6.1裝配23 6.1.1新建FZ.ASM23 6.1.2裝配齒輪23 6.2仿真24 6.2.1進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊24 6.2.2添加“伺服電動(dòng)機(jī)”24 6.2.3定義初始條件25 6.2.4定義分析2530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; Simulation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(lèi)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?；谔卣鞯膮?shù)化造型：Pro/ENGINEER使用用戶(hù)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(mǎn)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，ProPROGRAM的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法等)。 (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 ProENGINEER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?cè)O(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(lèi)，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(xún)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*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。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(4)在“參數(shù)”對(duì)話框依次輸入新參數(shù)的名稱(chēng)、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(chēng)值說(shuō)明名稱(chēng)值說(shuō)明M1.5模數(shù)B10齒輪寬度Z17齒數(shù)HF_齒根高ALPHA20壓力角HA_齒頂高HAX1齒頂高系數(shù)B10齒輪寬度CX025頂系系數(shù)X0變位系數(shù)完成后的參數(shù)對(duì)話框如圖3-3所示：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(lèi)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；在彈出的記事本窗口中輸入曲線的方程，如下：r=DB/2theta=t*45x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180z=0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；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”；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”。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“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：D6=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；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所示圖3-7 形齒拉伸(9)陣列輪齒首先單擊選取已經(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。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) = 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 = 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。菜單管理器。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。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)，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。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。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。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。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。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”。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。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：圖4-1 “參照”對(duì)話框在“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”。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 = BETA 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(chēng)、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(chēng)值說(shuō)明名稱(chēng)值說(shuō)明M3模數(shù)DELTA_分錐角Z25齒數(shù)DELTA_A_頂錐角Z_ASM45大齒輪齒數(shù)DELTA_B_基錐角ALPHA20壓力角DELTA_F_根錐角B20齒寬HB_齒基高HAX1齒頂高系數(shù)RX_錐距CX0.25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X0變位系數(shù)DF_齒根圓直徑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；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。(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(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(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 (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)DELTA_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*MENDIFD51=360/ZD75=360/ZP76=Z-1D150=360/(2*Z)(13)程序設(shè)計(jì)代碼如下：INPUT M 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 INPUT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(lèi)型均為“銷(xiāo)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(chēng)為“ServoMotor1”，類(lèi)型選擇“運(yùn)動(dòng)軸”，點(diǎn)擊裝配時(shí)生成的銷(xiāo)釘軸；“輪廓”的“規(guī)范”選擇“速度”，“?！睘椤俺?shù)”，“A”值為“20”。界面如下圖6-1所示：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(chēng)為“InitCond1”，選擇“快照”為“Snapshot1”，單擊“確定”完成初始條件的定義。6.2.4定義分析單擊“機(jī)構(gòu)分析”按鈕，名稱(chēng)為“AnalysisDefinition1”，類(lèi)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”?！俺跏紬l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)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)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(zhuān)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(zhuān)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。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