【正文】 本文中進行仿真試驗的軟件是 Adams 下的 Adams/view 仿真分析平臺，所分析的模型是在 UG 下建立好 添加運動副后導入 Adams/view 的。 仿真得到如此廣泛的發(fā)展，是因為它具有以下應用價值 : (1)系統(tǒng)仿真技術(shù)己成為繼理論分析和實物實驗之后，認識客觀世界規(guī)律性的新型手段，它可以將研制過程、運行過程和實施過程放在實驗室中進行，具有良好的可控制、無破壞性、可復現(xiàn)性和經(jīng)濟性等特點。 如圖 315 單擊確定會彈出對話框，類型選擇距離，兩個對象選擇剃齒刀及齒輪的 Z 軸，距離數(shù)值可粗略給 150，圖 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 27 頁 共 41 頁 圖 316 添加約束 圖 初步裝配位置 單擊確定，可得如圖 位置 UG 中會默認的將剃齒刀及齒輪的兩個平面（拉伸圓柱的兩端面）進行平行設定，接著對于之前建立的兩條基準直線進行約束，首先約束平行，之后約束距離為零，即可得到 如圖 位置 圖 添加約束 圖 添加約束 下來將之前的約束全部刪除， UG 會保留此時的裝配位置，下來是齒輪沿 Y 軸轉(zhuǎn)動bata 角，在沿 Z 軸轉(zhuǎn)動 360/（ 35*2）的度數(shù)，使得齒與槽正對，追后添加約束距離，使兩個分度圓距離為 0，即可得到正確裝配位置，此時約束只有一個距離約束，如圖 ，裝配完成。如圖 310 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 25 頁 共 41 頁 圖 齒輪草圖 將漸開線鏡像，修剪漸開線得到一個輪齒的齒廓，下來進行拉伸，得到一個輪齒 ，最后，通過關(guān)系約束陣列出所有輪齒，創(chuàng)建軸心孔、鍵槽、倒角等特征得到如圖 所示的齒輪最終造型。若要改動這些基本參數(shù)的某幾個，可在改變后先繪制出漸開線，然后提取出齒廓數(shù)據(jù)分析后再編輯保存。 剃齒刀開有容屑槽，形成切削刃并容納切屑。 (d)繪制一個齒的截面輪廓草圖，并以此掃描出一個輪齒 。如圖 圖 剃齒刀草圖 圖 齒廓樣條化 將漸開線進行鏡像，即可得到一個齒的輪廓，然后添加樣條。首先，這種幾何模型可以大大簡化剃齒刀和被剃齒輪的嚙合過程，可以更精確的確定嚙合位置 。 首先簡單介紹一下當量齒輪和當量齒數(shù) : 加工斜齒輪時，銑刀是沿螺旋齒槽的方向進給的，所以法向齒形是選擇銑刀號的依據(jù)。(4)漸開線的形狀取決于基圓的大小，基圓越大，漸開線越平直，當基圓半徑趨于無窮大時，漸開線成為直線 。另外編程量較大。 其二，參數(shù)化繪圖意指由應用程序 (如 objectARx程序 )生成的圖形具有參數(shù)化的功能。由于 D3 實體圖形有 D2 圖形無法比擬的優(yōu)勢，因此 3D 參數(shù)化繪圖具有更廣闊的應用前景。而己經(jīng)定型的產(chǎn)品，則需要形成系列，以便針對不同的需求提供相應規(guī)格的產(chǎn)品型號。這種獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設計的完整結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設計能很好地結(jié)合起來。通過在開發(fā)周期中較早的運用數(shù)字化仿真性能，制造商可以改善產(chǎn)品質(zhì)量，同時減少或消除對于物理樣機的昂貴耗時的設計、構(gòu)建，以及對變更周期的依賴。如打算修改零件形狀時，只需編輯一下尺寸的數(shù)值即可實現(xiàn)形狀上的改變。 參數(shù) 化造型是由編程者預先設置一些幾何圖形約束，然后供設計者在造型時使用。 特征造型的優(yōu)點 :在更高的層次上從事產(chǎn)品設計工作 。表面模型擴大了線框模型的應用范圍，能夠滿足面面求交、線面消隱、明暗色彩圖、數(shù)控加工等需要。這樣可以運用樣條曲線的特性，通過修改齒廓而達到修形剃齒刀齒面的受力狀況從而達到齒面受力均衡，找到合理有效的方法。其次對被剃齒輪進行參數(shù)化實體造型 。目前對消除剃齒誤差，主要研究趨勢也是在真實加工環(huán)境狀況下對其進行研究。 b. 可微性或參數(shù)連續(xù)性 :B 樣條曲線在每一 曲線內(nèi)部它是無限次可微的，它在節(jié)點的曲線段端點處是 k 一 r 次可微的，這里的 r 是節(jié)點的重復度， k 是次數(shù)。 Cordon 和 Riesenfeld 又把 B 樣條理論應用 于形狀描述，最終提出了B 樣條方法。 zier 曲線有許多優(yōu)點，如端點性質(zhì)、對稱性、保凸性、幾何不變性、變 差減小性等，但也存在一些不足 : (1)當給定Β233。在以往的方法中，采用的都是插值方法，用戶設計的曲線形狀，不但受曲線上型值點的約束，而且受到邊界條 件影響，用戶不能夠靈活地調(diào)整曲線的形狀。 在某些情況下，不要求曲線嚴格通過給定的一組數(shù)據(jù)點，只要求所構(gòu)造的曲線在某種意義上最接近給定的數(shù)據(jù)點，稱為對這些數(shù)據(jù)點進行逼近，所構(gòu)造的曲線稱為逼近曲線。模線員和繪圖員用均勻的帶彈性的木條、有機玻璃或者金屬條通過一系列點來繪制所需的曲線 (模線 )，依此做成樣板 來 做 為生產(chǎn)與檢驗的依據(jù)，這些木條 (有機玻璃或者金屬條 )就被稱為“樣條”。其增量為正值，表示正變位 。采用這種修形方法， 其修形精度和穩(wěn)定性受人為因素影響較大，而且效率低。采用負變位剃齒刀雖然對減 小被剃齒輪的中凹誤差有積極的作用，但相應帶來的問題是剃齒刀的有效重磨次數(shù)相對標準剃齒刀少，刀具使用壽命變短，增加了生產(chǎn)成本，應合理地處理兩者之間的關(guān)系。 從上式可知，重合度與模數(shù)無關(guān)，而隨齒數(shù)的減少而減小。重合度越大，齒輪同時嚙合齒面的對數(shù)越多，每對齒所承受的壓力就越小，瞬時變化也小，傳動也就越平 穩(wěn)。其中，以兩對齒面接觸點同時工作的“雙齒嚙合區(qū)”總是位于齒頂和齒根處，而以一對齒面接觸點工作的“單齒嚙合區(qū)”則總是在節(jié)圓附近。假如斜齒輪是加工刀具 (剃齒刀 )，直齒輪(或另一斜齒輪 )是被加工的工件，在刀具主動回轉(zhuǎn)并帶動工件自由回轉(zhuǎn)的情況下，剃齒刀上所產(chǎn)生的圓周速度 v。只有這樣，才能保證齒輪達到成品齒形、齒向的要求。這樣剃后齒形不僅影響齒輪的加工精度，而且會產(chǎn)生傳動噪音，甚至縮短使用壽命。 ADAMS 環(huán)境的 PostProcess 模塊 下 ，以盡量滿足整個齒廓曲線等接觸壓力為目標，對剃齒刀 /齒輪嚙合的最大接觸壓力進行了基于實驗設計的技術(shù)優(yōu)化，從而修形了齒廓曲線。然而用標準漸開線齒形剃齒刀剃齒后，在工件齒形節(jié)點附近會出現(xiàn)不同程度的“中凹”現(xiàn)象。 2 在 UG 平臺上，對剃齒刀及齒輪實現(xiàn)了三維參數(shù)化實體造型并對它們進行了嚙合裝配 。 剃齒加工方法作為齒輪精加工工藝之一，由于其效率高、成本低、適應性強而被廣泛地用作齒輪修形。 剃齒加工概述 剃齒加 工原理 剃齒是齒輪形狀加工的精加工工序，它是整個齒輪加工中最關(guān)鍵的工序之一。剃齒刀能從 (未經(jīng)淬 火的 )齒輪齒面上剃下很薄的一層金屬，從而使被剃齒輪獲得較高的精度(15010095— 88 中的 6 級 ~7 級精度 )并降低齒面粗糙度。剃齒刀裝在機床主軸上，被剃齒輪裝在工作臺兩頂尖間，理論上是無側(cè)隙點接觸，但實際剃齒時，刀齒必須壓入被剃齒輪齒面一定深度才能切下一定厚度的材料，進而理論上的點接觸變成近似橢圓的面接觸。 (3)誘導法曲率不等值 通過微分幾何計算，可得知剃齒刀和被剃齒輪誘導法曲率在相對運動速度方向上隨齒高的不同而不同，在齒高中部較小。 0201,?? 分別為兩齒輪齒頂壓力角。此時，剃齒刀作用在被剃齒輪上的切削力也逐漸變小而均勻，切削穩(wěn)定性增強。修形是解決齒形誤差的傳統(tǒng)方法。用這種隨機修形后的剃齒刀再去剃削工件時，即可消除剃齒齒形中凹現(xiàn)象。 maxn? 必需大 于 minn? ，并留有足夠的重磨量，以保證剃齒刀的使用壽命。 (2)插值與逼迫 給定一組有序的數(shù)據(jù)點 Pi(i=0， 1，?， n)，這些點可 以是從某個形狀上測量得到的，也可以是設計人員給定的。 Β233。 zier 曲線的名稱來自法國雷諾汽車公司的工程師Β233。改變其中某一頂點位置，對整條曲線都有影響，因而Β233。 (2)B 樣條曲線的性質(zhì) B 樣條曲線除了具有變差減小性、幾何不變性以外，還有一些其他的性質(zhì) : a. 局部調(diào)整性 :由于 B 樣條的的局部性， k 階 B 樣條曲線上參數(shù)為 x∈ [ ix , 1?ix ]的 一陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 10 頁 共 41 頁 點 r (x)至多與 k 個控制頂點 iv （ j=ik+1， ?， i） 有關(guān)。而且由于各刀齒 (輪齒 )的變形量是剃 齒刀 (齒輪 )齒數(shù)、模數(shù)、各自變位系數(shù)、材料、刀具轉(zhuǎn)軸 (齒輪轉(zhuǎn)軸 )軸間法向壓力、溫度場等因素的綜合函數(shù)，加之各因素對變形量的影響程度各不相同，因此不可能將誤差產(chǎn)生的原因歸一化。 課題的研究方法及主要內(nèi)容 對于一對給定參數(shù)的剃齒刀和被剃齒輪，首先對它們分別實體建模，然后模擬仿真剃齒加工的真實工況，對它們進行無側(cè)隙嚙合裝配，最后進行嚙合的有限元接觸分析。 (3)基于 Adams/ Postprocessor 軟件平臺下，對以上接觸分析結(jié)果進行參數(shù)化處理，繪制設計空間，快速得到多項指標皆趨向于最好的設計方案。線框模型的缺點是明顯的，它用頂點和棱邊來表示物體，由于沒有面的信息，不能表示表面含有曲面的物體 。 基于特征的實體參數(shù)化造型 特征造型技術(shù)是以實體造型為基礎用具有一定設計或加工功能的特征作為造型的基本單元建立零部件的幾何模型。促進產(chǎn)品的集成信息模型的實現(xiàn)，因為特征造型能夠很好地表達產(chǎn)品的完整的技術(shù)和生產(chǎn)管理信息。 (3)尺寸驅(qū)動設計修改 :通過編輯尺寸數(shù)值來驅(qū)動幾何形狀的改變 。 NX 為那些培養(yǎng)創(chuàng)造性和產(chǎn)品技術(shù)革新的工業(yè)設計和風格提供了強有力的解決方案。換言之，在整個設計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應在整個設計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 16 頁 共 41 頁 3 剃齒刀及齒輪參數(shù)化實體建模 三維參數(shù)化繪圖 所謂參數(shù)化繪圖，就是將圖形的尺寸與一定的設計條件 (或約束條件 )相關(guān)聯(lián)，即將圖形的尺寸看成是“設計條件”的函數(shù)。從鑄造上講，還可進行工程分析，提取工藝數(shù)據(jù)，易于與鑄造工藝 CAD/CAE 系統(tǒng)和三維快速原型技術(shù)相結(jié)合，避免重復建模，提高設計生產(chǎn)效率 。如典型的以 CAD 支撐軟件pro/Engineer 和 MDT(MeehaniealDesktop)等。而由應用程序?qū)崿F(xiàn)的參數(shù)化功能，原則上可處理任意復雜 關(guān)系的圖形。(2)漸開線上任意一點的法線必切于基圓，切于基圓的直線必為漸開線上某點的法線。而在本課題中，考慮到與剃齒刀無側(cè)隙嚙合的齒輪建模，這里都以標準齒形建模以方便分析研究，所以基于齒輪設計，可以算出其它參數(shù)如下表 。 在機械設計中，計算斜齒輪輪齒的彎曲強度時，由于兩嚙合輪齒之間的作 用力是沿輪齒的法向作用的，所以用到了當量齒數(shù)和當量齒輪的概念。 剃齒刀齒廓漸開線轉(zhuǎn)化為樣條曲線表示 確定 了剃齒刀的基本參數(shù)后，就可以 做 出齒廓漸開線。對于剃齒刀造型的基本過程是： (a)首先建立所用到的基本參數(shù)，并指定參數(shù)關(guān)系 。 圖 剃齒刀齒向纏繞 進行掃略（因為并非直線，所以不能進行拉伸命令）選擇前面建立好的齒廓，沿著纏繞曲線進行掃略得到單個輪齒。根據(jù)齒輪刀具設計查得容屑槽尺寸 :b=， p=2， b1=. k=。而齒輪齒數(shù)少時，剃出齒輪的齒形誤差大，所以選用一個齒數(shù)比較少的齒輪以突出問題的針對性。 圖 剃齒刀建立基準軸 圖 齒輪建立基準軸 在剃齒刀及齒輪的一個齒上，取其中點與圓心建立直線 L1 圖 , 有了基準直線進行裝配。這種定義概括了所有工程的 (技術(shù)的 )或非工程的 (非技術(shù) )系統(tǒng)。 (4)系統(tǒng)仿真建模具有面向過程的特點，仿真模型與所研究系統(tǒng)的運行過程在形式上和邏輯上存在對應性，避免了建立抽象數(shù)學模型的困難，簡化了建模過程，具有直觀性，使廣大科技人員和管理、決策人員都能成為系統(tǒng)仿真的直接使用者。 首先在裝配圖中建立運動仿真，新建仿真，進入仿真界面 ，如圖 。 (3)對于包含多種隨機因素的復雜系統(tǒng)，通常難以用數(shù)學 模型或解析方法作精確地描述和求解。當今，一個比較流行于工程界的技術(shù)定義是 :仿真是通過對系統(tǒng)模型的實驗去研究一個存在的或設計中的系統(tǒng)。 圖 齒輪實體模型 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 26 頁