【正文】 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。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） 摘要 Ⅰ 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 Ⅰ 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)。 Involute。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。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。 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]。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。目前，基于 UG的漸開線斜齒圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)的 方法有以下幾種： 二次開發(fā)法 ，此種方法 對設(shè)計(jì)人員技術(shù)水平要求較高 ，而且 造型過程 比較泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 煩瑣 ， 適用范圍也受到一定 的 限制 ； 加工模擬法 ，此種方法 需要模擬刀具和輪坯兩個(gè)模型的范成運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行全程布爾運(yùn)算 ， 生成的文件較大 ， 設(shè)計(jì)周期較長 ； 掃 掠 成型法 ，此類方法是目前采用的較為普遍的方法。美國麥道飛機(jī)公司成立了為解決自動(dòng)編程系統(tǒng)的數(shù)控小組以后，就發(fā)展為 CAD/CAM 一體化的 UG軟件， 20 世紀(jì) 90 年代為美國通用汽車公司服務(wù)。用戶可以充分利用兩套軟件的優(yōu)勢來優(yōu)化自己的產(chǎn)品研發(fā)流程，獲取更高的價(jià)值。 設(shè)置齒輪參數(shù)和相關(guān)尺寸計(jì)算 斜齒圓柱齒輪的輪齒被均勻的分布在一個(gè)圓柱體上，其齒廓曲線為漸開線曲線。 根據(jù)漸開線方程 ： 可推導(dǎo)出漸 開線的齒頂終止角度，即 t=1 時(shí) u=b 的大?。? 螺旋角 ? 8～ 9176。為了避免對漸開線的修剪，由 UG 表達(dá)式生成漸開線以后，我們可以使用圓心為原點(diǎn)的圓弧命令來連接兩漸開線的端點(diǎn)，即可生成封閉的齒廓曲線。齒輪嚙合過程中齒根過渡曲線雖沒有太大的貢獻(xiàn)，但對齒輪的強(qiáng)度，尤其是彎曲強(qiáng)度卻有著重要的影響 [12]。 nm 法面模數(shù) 8 長度 mm z 齒數(shù) 48 恒定 na 法面壓力角 20 角度176。 3 接著進(jìn)行環(huán)形陣列已經(jīng)生成的單個(gè)輪齒 。 ? 前端面漸開線對稱角 360 /(4 ) tz inva? ? ? 角度176。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 圖 9 斜齒輪實(shí)體 齒輪的參數(shù)化控制的要求就是齒輪能夠?qū)崿F(xiàn)在其設(shè)計(jì)要求及結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)生變化時(shí) ,其模型也相應(yīng)地自動(dòng)更新。 進(jìn)入草 圖環(huán)境，使用直線命令連接過度曲線齒根端點(diǎn)和原點(diǎn)，再利用中心和端點(diǎn)定圓弧命令連接另外兩個(gè)端點(diǎn)形成封閉的后端面輪廓。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23 4 變位斜齒輪的實(shí)體建模 概述 前面討論的 都是標(biāo)準(zhǔn)漸開線斜齒圓柱齒輪，它們的設(shè)計(jì)計(jì)算簡單，互換性好。所謂變位修正法就是以改變刀具與輪坯的相對位置來切制齒輪的方法。 變位斜齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì) 基于對稱方程的漸開線斜齒輪的參數(shù)化建模的方法同樣適用于變位斜齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)。 nm 法面模數(shù) 8 長度 mm z 齒數(shù) 49 恒定 na 法面壓力角 20 角度 176。如下圖所示 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 29 圖 24 引導(dǎo)線串和剖面線串 使用“掃掠”命令，利用圖 24 提供的 引導(dǎo)線串和剖面線串 掃掠出一個(gè)螺旋齒。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 31 Z分界齒數(shù)時(shí) 基圓直徑大于齒根圓直徑時(shí)與基圓直徑小于齒根圓直徑情況下的建模原理和過程是相同的，操作步驟如下：建模過程中，需生成齒根過渡曲線，表達(dá)式中輸入齒根過渡曲線專用參數(shù) 0 1 1a c tr h v x y x?， ， ， ， ， ， ， 2 2 2t c cx y x y?， ， ， ， ， ，4c??， ，各參數(shù)含義及計(jì)算詳見【 齒根過渡曲線的建立】，齒輪建模時(shí)，先在表達(dá)式編輯器里輸入以下表達(dá)式： [degrees]a=tan(ac)*180/pi() [degrees]aa=arccos(2*rb/da) [degrees]ac=arccos(rb/rc) [degrees]an=20 [degrees]at=arctan(tan(an)/cos(beta)) [degrees]b=tan(aa)*180/pi() [degrees]beta=15 [degrees]beta1=360/p*h c= [mm]d=mt*z [mm]da=d+2*(ha+xnt)*mn [mm]df=d2*(ha+cxnt)*mn [degrees]fai=360/z [degrees]gama=。 圖 20 變位斜齒輪前端面輪廓 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 28 接著還是使用“規(guī)律曲線 /根據(jù)方程”，把系統(tǒng)自定義變量 t t tx y z， ， 改變?yōu)? 3 3t t tx y z， ， 和 4 4 4t t tx y z， ， ，在xy 平面使用“中心和端點(diǎn)決定的圓弧”，以 ? ?00， 為中心，連接兩漸開線對應(yīng)端點(diǎn)，在前端面生成封閉的后端面齒廓，如右圖所示： 圖 21 變位斜齒輪端面輪廓 使用“基準(zhǔn)平面 /按某一距離”建立偏置 xy 平面距離為齒寬 h的基準(zhǔn)平面，如右圖所示： 圖 22 建立基準(zhǔn)平面 再使用“投影曲線”命令，得到真正的后端面輪廓， 圖 23 前后端面齒廓 為得到輪齒的準(zhǔn)確形狀 ,必需采用雙導(dǎo)引線和雙截面線的掃掠命令。各參數(shù)符號、含義及初值見表 表 6。 5） 配湊中心距。 為了改善標(biāo)準(zhǔn)齒輪的上述不足之處，就 必須突破標(biāo)準(zhǔn)齒輪的限制，對齒輪進(jìn)行必要的修正。 圖 17 生成斜齒輪實(shí)體 化實(shí)現(xiàn) 齒輪的參數(shù)化控制要求齒輪能夠?qū)崿F(xiàn)在其設(shè)計(jì)要求及結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)生變化時(shí) ,其模型也相應(yīng)地自動(dòng)更新生成新的齒輪。 再進(jìn)入草圖環(huán)境，使用直線命令連接過度曲線齒根端點(diǎn)和原點(diǎn)，然后利用中心和端點(diǎn)定圓弧命令連接另外兩個(gè)端點(diǎn)形成封閉的前端面輪廓。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 圖 7 引導(dǎo)線串和剖面線串 利用“成形特征 /圓柱”，使用表達(dá)式中 fdh， 為直徑和高度，以 ? ?000， ， 點(diǎn)為原點(diǎn)沿 Z軸方向創(chuàng)建圓柱體；使用“曲面 /已掃掠”命令，利用 引導(dǎo)線串和剖面線串掃掠出一個(gè)螺旋齒與圓柱體求和得到圖 8實(shí)體。 u 漸開線方程自變量 ? ?1 t a tb?? 角度176。本論文利用 UG 軟件對齒輪進(jìn)行三維造型，在進(jìn)行齒輪造型時(shí)所采用的思路是 : 1 生成輪齒的單個(gè)齒廓曲線 。 ? 初值被賦予 15? ，所以齒數(shù) Z 的值 應(yīng)大于其分界齒數(shù) 37齒。 漸開線 1 的方程為：（因?yàn)樗袧u開線均在 oxy 平面內(nèi)生成，所以方程 tz 均為? 1?? 24132? 1泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 零）則漸開線 4的方程為： 公式 3 沿 Z 軸方向、以齒寬 h為 偏置距離建立基準(zhǔn)平面，然后將漸開線 4 構(gòu)成的齒廓投影到建立好的基準(zhǔn)平面上，即可得到斜齒輪真正的后端面齒廓曲線。 20176。之間 選擇 [10]，根據(jù)公式 1可得表 1 的 分界 齒數(shù) ： 表 1 斜齒輪分界齒數(shù) 在 一般的作圖環(huán)境下，齒輪的齒廓曲線是被 UG 表達(dá)式生成的漸開線與草圖環(huán)境中生成的齒頂圓和齒根圓通過修剪曲線命令來實(shí)現(xiàn)的 [4[7]，該齒廓曲線在實(shí)現(xiàn)參數(shù)變化時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很多問題，如曲線不對稱和參數(shù)丟失等。又由于在切制斜齒輪的輪齒時(shí)，刀具進(jìn)刀的方向一般是垂直于齒輪法面的，所以其法面參數(shù)與刀具的參數(shù)是相同的，應(yīng)取為標(biāo)準(zhǔn)值。為泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 了滿足設(shè)計(jì)要求，其設(shè)計(jì)過程不僅可以反饋，還可以修改，而且其參數(shù)化功能強(qiáng)大，能夠支持模型的隨時(shí)修改，模型能快速的被系統(tǒng)自動(dòng)刷新。是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的面向制造業(yè)的 CAX 高端軟件。 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)品設(shè)計(jì)中 的應(yīng)用得以 日益普及 。由于斜齒輪的復(fù)雜性 ,有一些軟件(如 Solidworks, AutoCAD)并沒有提供齒形的精確造型功能。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。正因如此，變位齒輪在各重要傳動(dòng)中也被廣泛應(yīng)用 [1]。齒輪的應(yīng)用也 被公認(rèn)為 是 工業(yè)化的一個(gè)象征。 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 。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日 期： 摘要 Ⅰ 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。 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)?？梢圆捎糜坝?、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)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 摘要 Ⅰ 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 摘要 Ⅰ 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），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。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。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 。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，并不增加齒泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 輪加工的困難。 課題研究內(nèi)容 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)。 課題研究的意義 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)