【正文】 ......... 49 5 結(jié)語(yǔ) .......................................................................................................................... 50 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 51 致 謝 ............................................................................................................................ 53 5 基于 Proe 的齒輪建模研究 1 緒論 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) CAD 技術(shù)簡(jiǎn)介 CAD 技術(shù)是隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展起來(lái)的，它具有工程及產(chǎn)品的分析計(jì)算、幾何建模、仿真與試驗(yàn)、繪制圖形、工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理和生成設(shè)計(jì)文件等功能。目前使用最多的有 PTC 公司的 Pro∕ Engineer 軟件；EDS 公司的 UGH 軟件； Solidworks 公司的 Solidworks 軟件； UG 公司的 SolidEdge軟件。由此出現(xiàn)了一系列先進(jìn)制造技術(shù)、系統(tǒng)和新的生產(chǎn)管理方法。 CAD 系統(tǒng)應(yīng)滿足并行設(shè)計(jì)的要求：并行工程的關(guān) 鍵是用并行設(shè)計(jì)方法代替串行設(shè)計(jì)方法?；蛘甙凑兆约旱囊笮薷南到y(tǒng)中的不足之處。（ 2）具有推理能力，使不熟悉的設(shè)計(jì)人員也能做出好的設(shè)計(jì)來(lái)。 Pro/E 采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用 [3]。這一優(yōu)點(diǎn)使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化， 成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更便宜。它在單用戶環(huán)境下（沒(méi)有任何附加模塊）具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力（人工）和工程制圖能力（不包括 ANSI,ISO,DIN或 JIS 標(biāo)準(zhǔn)），并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀（ HP,HPGL）和黑白機(jī)彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。目前，齒輪建模方法有很多，如描點(diǎn)法，參數(shù)法，利用插件法等各種方法 [5]。 （ 3）利用插件法 利用插件法是一種非常便捷的齒輪建模方法。本文基于 Pro/ 平臺(tái)上進(jìn)行齒輪的三維建模研究。 齒輪漸開(kāi)線的生成原理 標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒輪的齒廓部分形狀如圖 所示，由機(jī)械原理知識(shí)可知，當(dāng)一直線 BK 沿一圓周作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任意點(diǎn) K 的軌跡 AK就是該圓的漸開(kāi)線，這個(gè)圓稱為漸開(kāi)線的基圓，半徑為 rb ，直線 BK 叫做漸開(kāi)線的發(fā)生線；角θ k 叫做漸開(kāi)線 AK 段的展角，如圖 所示。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 所示 ,旋轉(zhuǎn)角度的原理圖 [9]如圖 ； 20 （ 11)作掃描軌跡。 22 23 小結(jié) 基于 Pro/E 的參數(shù)化建模，用戶可以 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) 26 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）。 33 34 35 36 源程 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)” 37 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 (+2 VAR_COEF) ELSE DEDENDUM_DIA=MODULE (+2 VAR_COEF) ENDIF BASE_DIA=MODULE NUM_TEETH COS(PRESSURE_ANG)確定基圓直徑 PITCH_DIA=MODULE NUM_TEETH確定節(jié)圓直徑 ADDENDUM_DIA=MODULE (NUM_TEETH+2+2 VAR_COEF)確定頂圓直徑 D8=360/(NUM_TEETH 4)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）。本章介紹的這種漸開(kāi)線直線圓柱齒輪參數(shù)化建模的方法 操作起來(lái)比較簡(jiǎn)單，制造的齒輪模型使用起來(lái)也非常方便，大大減少了設(shè)計(jì)者的工作量。 零件族由一個(gè)模板和用來(lái)驅(qū)動(dòng)模板的表格組成，模板含有生成零件族成員的全部特征，族表反映模板設(shè)計(jì)變量值、表達(dá)式關(guān)系及 零件屬性等的更改。因此，應(yīng)用參數(shù)化建模技術(shù)有非常重要的經(jīng)濟(jì)效用和現(xiàn)實(shí)作用，對(duì)于提高設(shè)計(jì)效率和保證設(shè)計(jì)質(zhì)量也具有重要意 義。在直齒圓錐齒輪中抽象得到的特征參數(shù)有， alpha（壓力角，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定值 42 為 20）、 delta（分度圓錐角）、 m（錐齒輪模數(shù)）等，如圖 所示。如圖 所示，建立新圖層 curve 將所有的輔助線條納入其中，并將該層隱藏，得到如圖 顯示的模型。這種模型庫(kù)的建立方法，有利按照設(shè)計(jì)者的意圖形成標(biāo)準(zhǔn)的模型庫(kù)。它們的基本建模流程幾乎相同，都是通過(guò)齒輪的漸開(kāi)線特性，得到完整的齒輪漸開(kāi)線齒廓，只是因?yàn)槎叩臐u開(kāi)線與齒輪其他的自變參數(shù)之間關(guān)系不同，故其能在生成不同類型的齒輪模型。在設(shè)計(jì)上，沒(méi)有最好，只要更好，只要做到了一最節(jié)約的方式 出色地完成了設(shè)計(jì)工作，那就是一個(gè)出色的設(shè)計(jì)。感謝在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個(gè)方面給予過(guò)我?guī)椭幕锇閭?，在此，我再一次真誠(chéng)地向幫助過(guò)我的老師和同學(xué)表示感謝！ 最后，謹(jǐn)向所有大學(xué)期間曾經(jīng)關(guān)心和幫助過(guò)本人的老師和同學(xué)表示最誠(chéng)摯的謝意！ 。離校日期已日趨臨近，畢業(yè)論文的的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。通過(guò)分析直齒圓錐齒輪齒輪不同參數(shù)之間的關(guān)系，推算出大小端面相關(guān)參量，建立各自的分度圓、齒根圓、齒頂圓等，利用各自不同的特征參數(shù)、數(shù)學(xué)關(guān)系等驅(qū)動(dòng)，得到其不同端面的漸開(kāi)線齒形，最后運(yùn)用混合命令建立一個(gè)齒，再運(yùn)用復(fù)制和陣列的方法，即可建立所有的齒輪特性，最后運(yùn)用旋轉(zhuǎn)工具建立齒輪的基體，這樣直齒圓錐齒輪的主體部分就建立完成。 47 48 49 小結(jié) Pro/ENGINEER 軟件是一個(gè)功能強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計(jì)工具，采用本章講述的方法可以精確地生成參數(shù)化控制的直齒圓錐齒輪模型及其網(wǎng) 模型庫(kù)。在 Pro/ENGINEER 的主菜單中選擇【工具】 /【族表】，將設(shè)置的設(shè)計(jì)參量提取到族項(xiàng)目中，建立控制模型庫(kù)的電子表格，在族表中可以根據(jù)需要更改相應(yīng)的時(shí)間變量數(shù)據(jù)，并且通過(guò)編輯再生將模型自動(dòng)重建。 建立其余特征參數(shù)與設(shè)計(jì)變量之間約束關(guān)系，如圖 所示用工具中的關(guān)系來(lái)約束。直齒圓錐齒輪相交兩軸間定傳動(dòng)比的傳動(dòng)，在理論上由兩圓錐的摩擦傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在Pro/ENGINEER 中建立的零件族實(shí)現(xiàn)方法主要有兩種 [12]： (1)族表。 40 4 直齒圓錐齒輪參數(shù)化建模 本章主要介紹了一種在 Pro/E 環(huán)境下精確的生成參數(shù)化控制的直齒圓錐齒輪模型及其模型庫(kù)的方法。 38 其中左邊齒輪的參數(shù)設(shè)置為： THICK=16 MODULE=2 PRESSURE_ANG=20 NUM_TEETH=32 ROOT_ROUND_RAD= VAR_COEF=0 右邊齒輪的參數(shù)設(shè)置為： THICK=16 MODULE=2 PRESSURE_ANG=20 NUM_TEETH=48 ROOT_ROUND_RAD= VAR_COEF=0 然后在 ProE 環(huán)境中建立一個(gè) .asm 文件，對(duì)這兩個(gè)齒輪進(jìn)行裝配。 在輸入程序之前，必須檢查每個(gè)尺寸的參數(shù)。在畫(huà)這些圓的時(shí)候，可以隨意定尺寸，只要記下它們的尺寸參數(shù)，等到寫程序的時(shí)候再把它們的尺寸和最初設(shè)定的外部參數(shù)聯(lián)系起來(lái)就可以，建議把基圓的直徑設(shè)為模數(shù)、齒數(shù)和壓力角初始值的乘積，以免在以后的建模過(guò)程中出現(xiàn)不必要的錯(cuò) 誤。參數(shù)不用設(shè)置太多，只需設(shè)置影響齒輪外形的 6個(gè)參數(shù)就可以了。 。因此在同類零件的設(shè)計(jì)中，使用參數(shù)化造型方法，通過(guò)修改零件的特定參數(shù)和屬性 ,然后根據(jù)相關(guān)聯(lián)的尺寸表達(dá)式的作用而引起整個(gè)模型的變化 ,即可得到所需零件，從而為工程人員節(jié)省大量時(shí)間。先“拉伸”操作生 21 成分度圓柱面，修改拉伸尺寸，添加關(guān)系： longth1=b+10。點(diǎn)擊“基準(zhǔn)面”按鈕，按住“ Control”選取基準(zhǔn)軸 A_1 和基準(zhǔn)點(diǎn) PNT0，即可生成基準(zhǔn)面 DTM1,如圖 所示； 17 （ 6） 作齒廓的鏡像基準(zhǔn)面。 12 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)