【正文】 摘要基于UG的標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪及變位齒輪的參數(shù)化建模 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項(xiàng)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對論文支持必要時(shí)）：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等）。：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它摘 要齒輪是機(jī)械行業(yè)中被廣泛應(yīng)用的零件之一，齒輪輪齒的精確三維造型被視為齒輪機(jī)械動(dòng)態(tài)仿真、NC加工、干涉檢驗(yàn)以及有限元分析的基礎(chǔ)。由于斜齒輪的輪廓線不是標(biāo)準(zhǔn)曲線，想實(shí)現(xiàn)齒輪造型的精確建模有一定的難度。斜齒輪常用的成型方法是掃掠成型法，但此方法實(shí)現(xiàn)的建模不準(zhǔn)確。為了改變這種缺點(diǎn)，本論文提出了通過建立漸開線、齒根過渡曲線對稱方程，精確計(jì)算出了分界齒數(shù)與曲線起始、終止角度，以自由形式特征下的掃掠為工具的解決方案。該方法符合標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪齒廓線的定義,可以實(shí)現(xiàn)齒輪的精確建模。通過實(shí)例建模，此方法同樣適用于變位齒輪的參數(shù)化建模，提高了變位齒輪工程設(shè)計(jì)的效率。 關(guān)鍵詞：斜齒輪及變位齒輪；漸開線；過渡曲線；對稱方程；參數(shù)化建模 ⅠAbstractⅡABSTRACT Gear is the machinery industry is widely applied in one of the parts, and gear of gear tooth accurate threedimensional modeling is regarded as dynamic simulation, NC gear machinery processing, the interference of the finite element analysis test and the foundation. But in software and no special module, so in this paper expounds in platform is established on the helical gear shift gears and three dimensional model of the new method. Because the outline of the helical gear line is not standard curve, want to realize the precise gear modelling modeling has the certain difficulty. The helical gear monly used the shaping method is sweeping ChengXingFa, but this method of modeling is not accurate. In order to change this weakness, this paper puts forward through the establishment of the involute tooth root, transition curve equation of symmetry, accurate boundary calculated with curve starting, termination number Angle, the free form the sweeping characteristics for the tool solutions. This method accord with standard helical gear tooth profile line of the definition, can realize the precise modeling gear. Through the example modeling, this method is also applicable to shift gears of parameterized modeling, improve the gear shift of the project design efficiency Key words: The helical gear and shift gears。 Involute。 Transition curve。 Symmetrical equation。 Parameterized modeling目錄目錄1 引言 1 1 2 2 3 Unigraphics介紹 42斜齒輪的基本參數(shù)與幾何尺寸計(jì)算 5 5 后端面齒廓曲線的生成 6 83 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的參數(shù)化建模 11 基圓直徑小于齒根圓直徑即Z分界齒數(shù)時(shí) 11 11 1后端面齒廓 12 建造齒輪模型時(shí)的表達(dá)式 13 15 16 16 17 基圓直徑大于齒根圓直徑 即Z分界齒數(shù)時(shí) 17 17 19 20 21 21 224 變位斜齒輪的實(shí)體建模 23 23 24 基圓直徑小于齒根圓直徑時(shí)即Z分界齒數(shù)時(shí) 24分界齒數(shù)時(shí) 315斜齒輪參數(shù)化建模 39 39 39 40Ⅲ 416總結(jié)與展望 48參考文獻(xiàn) 44致謝 45 Ⅳ泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）11 引言齒輪傳動(dòng)被視為傳遞機(jī)械力的主要運(yùn)動(dòng)方式，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。目前,齒輪的發(fā)展趨勢主要有以下幾個(gè)方面:首先,齒輪傳動(dòng)裝置的發(fā)展方向是小型化,速度化、標(biāo)準(zhǔn)化；其次,隨著機(jī)械設(shè)備應(yīng)用技術(shù)的高速發(fā)展,對齒輪各方面的工作參數(shù)要求將更高；再次,廣泛應(yīng)用的硬齒面齒輪,對齒輪的性能要求也更高。此外，隨著齒輪制造技術(shù)的快速發(fā)展，齒輪的材質(zhì)選擇、熱處理過程,也逐漸受到人們的重視。齒輪的應(yīng)用也被公認(rèn)為是工業(yè)化的一個(gè)象征。齒輪傳動(dòng)在各個(gè)行業(yè)中被廣泛應(yīng)用，但UG并沒有提供專門的模塊。盡管通過復(fù)雜的造型設(shè)計(jì)可以構(gòu)建出齒輪實(shí)體模型，但齒輪的齒寬、齒數(shù)、模數(shù)和變位系數(shù)等參數(shù)被更改后，又需要進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和造型設(shè)計(jì)，工作量相當(dāng)復(fù)雜，為了完善以上的種種不足，本文提出了在UG軟件建模環(huán)境下設(shè)計(jì)齒輪的便捷方法。 本論文提出的建模方法為參數(shù)化建模，即在獲得一個(gè)齒輪實(shí)體模型的基礎(chǔ)上，只需改變相應(yīng)的參數(shù)，UG軟件系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)生成符合參數(shù)條件的新齒輪。 齒輪傳動(dòng)中應(yīng)用較為廣泛的一種就是斜齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)。斜齒圓柱齒輪和直齒圓柱齒輪在同等條件下相比，斜齒輪的承載能力提高了，輪齒間的沖擊和噪音減小了，使傳動(dòng)更加平穩(wěn)了，主要就是斜齒輪輪齒傾斜了一個(gè)角度β，致使齒輪的重合度增大的結(jié)果。隨著技術(shù)的發(fā)展，變位齒輪的應(yīng)用也越來越廣。采用變位齒輪不僅可以避免根切，還可以提高齒輪機(jī)構(gòu)的承載能力、改變配湊中心距和減小齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸等，并且加工變位齒輪時(shí)仍就采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，并不增加齒輪加工的困難。正因如此，變位齒輪在各重要傳動(dòng)中也被廣泛應(yīng)用[1]。Unigraphics(簡稱UG）是CAID/CAD/CAE/CAM高端軟件。在當(dāng)前世界上是面向制造業(yè)的最先進(jìn)、最緊密集成的設(shè)計(jì)軟件。為制造行業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的全過程提供準(zhǔn)1確的解決方案，功能主要包括：概念設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、性能分析和制造。UG軟件實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與基于產(chǎn)品生產(chǎn)過程的知識工程的組合，顯著地提高了如汽2車、航天航空、機(jī)械、消費(fèi)產(chǎn)品、醫(yī)療儀器和工具等工業(yè)的生產(chǎn)效率。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用性能的提高，UG軟件可以方便的在微機(jī)上使用，這樣就使UG的適用范圍更加廣闊[2]。當(dāng)今世界的三維設(shè)計(jì)已經(jīng)不再是人們的奢侈品，它將會(huì)成為設(shè)計(jì)工程師們的首選。標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪是機(jī)械工業(yè)中被廣泛使用在傳遞兩平行軸之間運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的基礎(chǔ)零部件，它的繪圖工作繁雜費(fèi)時(shí)。但是，此類零件大部分具有相似的結(jié)構(gòu)和形狀，在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中，不可避免的要進(jìn)行反復(fù)修改、計(jì)算、進(jìn)行零件形狀、尺寸的綜合協(xié)調(diào)和優(yōu)化。因此，對于此類零件來說，應(yīng)用參數(shù)化建模技術(shù)有著非常重要的經(jīng)濟(jì)效用和現(xiàn)實(shí)作用，對于提高設(shè)計(jì)效率和保證設(shè)計(jì)質(zhì)量都具有重要意義。標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪精確的三維造型是齒輪進(jìn)行機(jī)械動(dòng)態(tài)仿真、NC加工、干涉檢驗(yàn)以及有限元分析的基礎(chǔ)，但是斜齒輪輪廓線并不是標(biāo)準(zhǔn)的曲線，所以，有些制圖軟件用計(jì)算出輪廓線上的點(diǎn)，再利用樣條曲線結(jié)合生成近似輪廓的方式建模，這樣繪制的輪廓曲線是不準(zhǔn)確的[3]。這里介紹應(yīng)用UG軟件表達(dá)式功能通過齒輪漸開線對稱方程精確生成齒輪輪廓的方式對斜齒輪和變位齒輪進(jìn)行參數(shù)化的設(shè)計(jì)和三維造型。利用UG的表達(dá)式功能和電子表格功能,并利用漸開線對稱方程和與斜齒輪幾何尺寸相關(guān)的計(jì)算公式建立表達(dá)式，生成漸開線曲線及其他相互關(guān)聯(lián)的曲線。并通過特征操作實(shí)現(xiàn)齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì),精準(zhǔn)地構(gòu)建齒輪的三維模型。再根據(jù)設(shè)計(jì)需要,利用表達(dá)式和電子表格功能更改齒輪相關(guān)參數(shù),就可以得到設(shè)計(jì)者想要的三維模型,從而提高齒輪的設(shè)計(jì)效率。標(biāo)準(zhǔn)漸開線斜齒圓柱齒輪是機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中常用的零件,在設(shè)計(jì)制造中，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常需要對斜齒輪齒形進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)。由于斜齒輪的復(fù)雜性,有一些軟件2(如Solidworks, AutoCAD)并沒有提供齒形的精確造型功能。UG軟件作為通用三維CAD/CAM的主要設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在功能上完全能夠滿足機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求,但是在系統(tǒng)操作方面并非完全盡人意。為了解決齒輪精確造型方面的難題，本文應(yīng)用了UG軟件的工具參數(shù)表達(dá)式和參數(shù)關(guān)系,建立了基于UG的漸開線齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)模型。軟件的開發(fā)具有重要意義:保證了齒輪造型的精確性。提高了造型速度,避免了傳統(tǒng)手工造型的復(fù)雜繁瑣過程。為后續(xù)的齒輪CAE、CAM等提供了精確的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。參數(shù)化造型設(shè)計(jì)是近幾年才被發(fā)展起來的先進(jìn)的三維實(shí)體造型技術(shù)，現(xiàn)在三維CA已把參數(shù)化造型作為主流技術(shù)。與傳統(tǒng)的造型技術(shù)相比，參數(shù)化造型具有以下特殊的優(yōu)點(diǎn)： （1）因?yàn)樵O(shè)計(jì)的三維模型可隨結(jié)構(gòu)尺寸的修改而變化，所以大大減少了設(shè)計(jì) 工作量； （2）三維模型能夠更加快捷的轉(zhuǎn)換為所需的平面投影并獲得二維視圖； （3）參數(shù)化造型可以仿真裝配，運(yùn)動(dòng)及加工過程，生成數(shù)控加工數(shù)據(jù)。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理論與方法的迅速發(fā)展，致使三維設(shè)計(jì)軟件尤其是UG NX軟件在機(jī)械零件和產(chǎn)