【正文】 /rk 。 3 漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪參數(shù)化建模 本章通過(guò)對(duì)漸開(kāi)線的生成方式及數(shù)學(xué)原理的分析，提出了一種使用 Pro/Engeer 軟件對(duì)漸開(kāi)線圓柱齒輪進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的具體方法，并通過(guò)實(shí)例對(duì)其加以論證，證明了該設(shè)計(jì)方法的可行性。再點(diǎn)擊 “ 草繪 ” 按鈕，選取 RIGHT 面為草繪平面，作一斜直線（注意齒輪旋向），點(diǎn)擊 “ 確定 √” ，修改角度尺寸，添加關(guān)系： angle=beta。點(diǎn)擊 “ 基準(zhǔn)面 ” 按鈕，選取上步生成的基準(zhǔn)面 DTM1和基準(zhǔn)軸 A_1，在 “ 旋轉(zhuǎn) ” 選項(xiàng)中輸入關(guān)系 “360/ （ 4*z） ” ，即生成基準(zhǔn)面 DTM2，如圖 所示； （ 7） 鏡像生成單齒另一邊的齒形線。打開(kāi) Pro/E，單擊工具欄新建文件的按鈕，選擇零件模塊，輸入零件名稱(chēng)： helical_gear,點(diǎn)擊 OK。本章主要論述了齒輪漸開(kāi)線的形成原理和在 Pro/Engineer（ Pro/E）中實(shí)現(xiàn)漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪實(shí)體建模的詳細(xì)方法。齒輪嚙合的力學(xué)行為和工作性能 對(duì)整個(gè)機(jī)器有重要影響。在進(jìn)行齒輪建模時(shí)只需調(diào)用相應(yīng)的模板文件，通過(guò)修改相應(yīng)參數(shù)，自動(dòng)生成所需的齒輪模型。 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)地方改動(dòng)），其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 Pro/ENGINEER 的基本功能。造型不單可以在屏幕上顯示，還可以傳送到繪圖機(jī)上或一些支持 Postscript格式的彩色打印機(jī)。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。另外，它采用模塊化方式，用戶(hù)可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有的模塊。它將人工智能的理論和技術(shù)與 CAD相結(jié)合，使計(jì)算機(jī)具有支持人類(lèi)專(zhuān)家的設(shè)計(jì)思維、推理決策及模擬人的思維方法與智能行為的能力，從而把設(shè)計(jì)自動(dòng)化推向更好的層次。并檢查設(shè)計(jì)效果，可以及早看到新產(chǎn)品的外形，以便從多方面觀察和評(píng)審所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品：可以運(yùn)用虛擬工具任意改變產(chǎn)品的外形而無(wú)需耗費(fèi)材料及占用加工設(shè)備。 2)對(duì)于類(lèi)似零件，當(dāng)采用特征建模法完成新零件設(shè)計(jì)后， 并當(dāng)類(lèi)似的零件變型不斷出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)自動(dòng)將零件功能特征模型轉(zhuǎn)為典型零件模型。復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，不僅要考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)結(jié)果。根據(jù)模型的不同， CAD 系統(tǒng)一般可分為二維 CAD 系統(tǒng)和三維 CAD 系統(tǒng)： 二維 CAD 系統(tǒng)一般將產(chǎn)品和工程設(shè)計(jì)圖紙看成是 “ 點(diǎn)、線、圓、弧、文本 ??” 等幾何元素的集合，所依賴(lài)的數(shù)學(xué)模型是幾何模型 [1]。目前 CAD 計(jì)算已經(jīng)應(yīng)用于許多行業(yè)，如機(jī)械、汽車(chē)、飛機(jī)、船舶、電子、輕工、建筑、化工、紡織及服裝等。 二、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì) (CAPP)功能 ：進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)任務(wù)管理，材料定額管量等功能，實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程標(biāo)化，保證獲得高質(zhì)量的工藝規(guī)程，提高企業(yè)工藝編制的效率和標(biāo)準(zhǔn)化。目前 CAD 系統(tǒng)的發(fā)展 趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面 [2]： CAD 系統(tǒng)應(yīng)用面向產(chǎn)品的全過(guò)程：在產(chǎn)品的全過(guò)程中，要求產(chǎn)品的信息能在產(chǎn)品生命周期的不同環(huán)節(jié)方便地轉(zhuǎn)換．有助于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員在設(shè)計(jì)階段能全方 位地考慮產(chǎn)品的成本、質(zhì)量、進(jìn)度及甩戶(hù)需求。在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，使開(kāi)發(fā)組成員易于實(shí)現(xiàn)半結(jié)構(gòu)化通信．同時(shí)不同的設(shè)計(jì)層具有不同的管理使用權(quán)限。 CAD 系統(tǒng)要具有很好的集成性： CAD與 CAPP、 CAM 的集成已成為工程領(lǐng)域中急需解決的問(wèn)題。 Pro/E 軟件簡(jiǎn)介 軟件概述 Pro/ENGINEER 軟件是美國(guó) PTC 公司開(kāi)發(fā)的 CAD/CAM/CAE 系統(tǒng)解決方案。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過(guò)的簡(jiǎn)易和靈活。 Pro/ENGINEER 是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過(guò)各種不同的設(shè)計(jì)專(zhuān)用功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中包括：筋（ Ribs）、槽（ Slots）、倒角（ Chamfers）和抽空（ Shells）等，采用這些手段來(lái)建立形體，對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)是更自然、更直觀的，無(wú)需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。 參數(shù)化（參數(shù) =尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）。它可以推廣至各種不同齒廓曲線齒輪的建模，只要建立相應(yīng)的齒廓曲線的數(shù)學(xué)模型，利用計(jì)算軟件求得一系列離散點(diǎn)的坐標(biāo)值，在三維造型軟件中描點(diǎn)繪出齒廓曲線草圖后，進(jìn)行拉伸或者切除等命令即可得到齒輪的三維模型。然后在各種不同的三維建模軟件中通過(guò)拉伸、切除特征等一系列操作，即可得到相應(yīng)齒輪的三維模型。通過(guò)對(duì)這三種不同齒輪的參數(shù)化建模方法的研究，可以非常明確的了解其建模方法的異同之處，對(duì)進(jìn)一步進(jìn)行齒輪有限元分析、齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析等有著十分重要的意義。 圖 齒輪單齒端面輪廓 圖 漸開(kāi)線生成原理 漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪的參數(shù)化建模步驟 本文以無(wú)錫開(kāi)源機(jī)床廠提供的 XK2425600 型龍門(mén)鏜銑床傳動(dòng)箱中的主動(dòng)齒輪為例，介紹基于Pro/E 的漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪的參數(shù)化建模過(guò)程，齒輪的參數(shù)如表 所示，具體步驟如下： 表 漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪自變參數(shù) 自變參數(shù) 名 稱(chēng) 端面模數(shù) 齒數(shù) 壓力角 螺旋角 齒寬 齒頂高系數(shù) 頂隙系數(shù) 變位系數(shù) 代號(hào) mn z α β b ha c x 斜齒輪 4 25 20176。點(diǎn)擊 “ 基準(zhǔn)軸 ” 按鈕，按住 “Control” 鍵選取 TOP和 RIGHT基準(zhǔn)面即可生成齒輪基準(zhǔn)軸 A_1。選擇菜單欄 “ 編輯 ” “ 特征操作 ” “ 復(fù)制 ” “ 移動(dòng) ”“ 獨(dú)立 ” 選擇上一步驟生成的齒廓 “ 平移 ”“ 平面 ” 選擇 FRONT基準(zhǔn)面 “ 正向 ” ，輸入平移距離： B(即齒寬 )，再選擇 “ 旋轉(zhuǎn) ”“ 坐標(biāo)系 ” 選擇系統(tǒng)坐標(biāo)系 “z 軸 ” “ 反向 ” （該齒輪為左旋，若為右旋，則選 “ 正向 ” ，根據(jù)右手定則判定） “ 正向 ” （即確定），旋轉(zhuǎn)角度先不管，點(diǎn)擊確定，修改旋轉(zhuǎn)角度為 theta，添加關(guān)系： theta=2*b*tan（ beta） *180/（ pi*d），結(jié)果如圖 ,旋轉(zhuǎn)角度的原理圖 [9]如圖 ； 圖 齒廓 的特征操作結(jié)果 圖 斜齒輪展開(kāi)圖 （ 11)作掃描軌跡。 圖 軸孔截面圖 圖 完整的齒輪實(shí)體模型 小結(jié) 基于 Pro/E 的參數(shù)化建模，用戶(hù)可以定義各參數(shù)之間的相互關(guān)系，使得特征之間存在依存關(guān)系。在展角相同的情況下，基圓的大小不同，漸開(kāi)線的曲率也不同。在建立該文件的時(shí)候，不同的行業(yè)最好使用各自不同的模板，因?yàn)樵谀０逯卸x了不同的單位、參數(shù)和出圖格式等，所以在建模之前應(yīng)先選擇合適的模板，以便于后續(xù)工作的進(jìn)行，如同 、 所示。 （ 3）建模。由于第一個(gè)齒槽生成方式的關(guān)系，無(wú)法直接進(jìn)行陣列，所以可先用旋轉(zhuǎn)方式復(fù)制一個(gè)齒槽，然后再對(duì)該齒槽進(jìn)行陣列（由于剛開(kāi)始時(shí)尺寸不一定準(zhǔn)確，所以陣列個(gè)數(shù)最好盡可能少些）。 圖 插入基準(zhǔn)平面 DTM1 圖 插入基準(zhǔn)平面 DTM2 圖 通過(guò)拉升方式生成齒坯 圖 程序的輸入 圖 齒輪模型的生成 源程序 以下為 ProE 的 Program 模塊環(huán)境下的源程序： VERSION REVNUM 5948 零件 GEAR_CYLINDER_VAR 的列表： INPUT THICK NUMBER “ 請(qǐng)輸入齒輪厚度 ” MODULE NUMBER “ 請(qǐng)輸入模數(shù) ” PRESSURE_ANG NUMBER “ 請(qǐng)輸入壓力角 ” NUM_TEETH NUMBER “ 請(qǐng)輸入齒數(shù) ” ROOT_ROUND_RAD NUMBER “ 請(qǐng)輸入齒根圓角半徑 ” VAR_COEF NUMBER “ 請(qǐng)輸入變位系數(shù) ” END INPUT RELATIONS IF MODULE＜ 1 確定齒根圓直徑 DEDENDUM_DIA=MODULE(NUM_TEETH +2VAR_COEF) ELSE DEDENDUM_DIA=MODULE(NUM_TEETH +2VAR_COEF) ENDIF BASE_DIA=MODULENUM_TEETHCOS(PRESSURE_ANG) 確定基圓直徑 PITCH_DIA=MODULENUM_TEETH 確定節(jié)圓直徑 ADDENDUM_DIA=MODULE(NUM_TEETH+2+2VAR_COEF) 確定頂圓直徑 D8=360/(NUM_TEETH4) 對(duì)各個(gè)內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行賦值 D11=THICK P1=NUM_TEETH1 D94=360/(P1+1) D104=D94 D174=ROOT_ROUND_RAD END RELATIONS 設(shè)計(jì)實(shí)例也論證 某機(jī)械廠在其新開(kāi)發(fā)的 KDF2E 機(jī)組上使用了一對(duì)使用上述方法設(shè)計(jì)的漸開(kāi)線直線圓柱齒輪（如圖 所示）。這種方法看起來(lái)考慮得非常全面，但是由于它混淆了零件和結(jié)合件的概念，所以不利于在 PDM 系統(tǒng)中的應(yīng)用，而且人為地把齒輪分成標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪也沒(méi)有多大必要。參數(shù)化設(shè)計(jì)對(duì)于形狀大致 相似的一系列零部件，只需修改相關(guān)參數(shù)，便可生成新的零部件，從而大大提高設(shè)計(jì)效率。而這類(lèi)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)和圖紙繪制過(guò)程中，不可避免要反復(fù)修改，進(jìn)行零件形狀、尺寸的綜合協(xié)調(diào)和優(yōu)化。 。如圖 所示。 通過(guò)插入實(shí)例層表或者打開(kāi)初始模型建立其族表，對(duì)模數(shù)為 3 的初始齒輪建立子族表，如圖 8所示（在類(lèi)型中有一個(gè)文件夾圖表）。本文基于 Pro/E 的系統(tǒng)軟件平臺(tái)，從不同的角度講述了三種不同齒輪的參數(shù)化建模方法。 對(duì)于不同的齒輪建模方法，都有各自都優(yōu)點(diǎn)與適用場(chǎng)合。這幾個(gè)月以來(lái)，馬老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向馬老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。gTXRm 6X4NGpP$vSTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。UE9aQGn8xp$Ramp。gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。UE9aQGn8xp$Ramp。ksv*3tnGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3tnGK8!z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8! z89Am YWv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8! z89Am YWv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8! z89Am YWv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTamp。qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkum amp。M uWFA5uxY7J nD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%M z849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。M uWFA5uxY7J nD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%M z849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。ksv*3t nGK8! z89Am v^$UE9wEwZQcUE%amp。M uWFA5uxY7J nD6YW 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