【正文】 限元分析的基礎(chǔ)。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 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。為了改變這種缺點，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。隨著技術(shù)的發(fā)展，變位齒輪的應(yīng)用也越來越廣。再根據(jù)設(shè)計需要,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)計者想要的三維模型,從而提高齒輪的設(shè)計效率。參數(shù)化設(shè)計對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。由于螺旋角的存在，所以當(dāng)一對斜齒輪嚙合傳動時，其輪齒是由一端嚙合再逐漸過渡到另一端嚙合的，最終退出嚙合，其齒面上接觸線的變化先是由短變長，再由長變短的[9]。20176。 基圓直徑小于齒根圓直徑即Z分界齒數(shù)時按照UG軟件的使用要求,所有的參數(shù)變量必須預(yù)先定義,且表達(dá)式必須使用“參數(shù)表達(dá)式變量”,所以在對斜齒輪進(jìn)行三維建模前首先要對其基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，就是對7個基本參數(shù)賦予初始值[13],因為希臘字母和上、下標(biāo)不被UG系統(tǒng)所識別,所以，通過表達(dá)式對基本參數(shù)賦初始值時,應(yīng)該采用英文字母或字母與數(shù)字的組合來替代表示(在對齒輪進(jìn)行數(shù)學(xué)模型分析時相關(guān)符號采用希臘字母或不同的上下標(biāo))。漸開線終止角角度176。然后使用“規(guī)律曲線”命令下的“根據(jù)方程”命令，把系統(tǒng)自定義變量改為為和，即可生成前端面漸開線；再將系統(tǒng)自定義變量改為和就可生成前端面過渡曲線，接著使用“曲線”命令下的“橋接曲線”來連接兩曲線斷點。a時，雖然可以安裝，但會產(chǎn)生過大的側(cè)隙而引起沖擊振動，影響傳動的平穩(wěn)性；（3）一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動時，小齒輪的強度較低，主要是因為小齒輪的齒根厚度小而嚙合次數(shù)又較多，齒根部分磨損也較嚴(yán)重，因此小齒輪容易損壞，同時也限制了大齒輪的承載能力。在UG建模環(huán)境下，使用工具/表達(dá)式功能輸入各項參數(shù)?？梢岳脠D 29 參數(shù)化后生成的新齒輪UG系統(tǒng)所具有的電子表格功能編輯、定義和修改相關(guān)表達(dá)式及參數(shù),通過更新完成齒輪的自動建模,從而實現(xiàn)變位斜齒輪的可參數(shù)化控制。如果零部件需要量大，并且需要系列化生產(chǎn)，那么這樣的零件應(yīng)該進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計。圖43電子表格編輯 想得到新的齒輪，只需在打開的電子表格里修改相應(yīng)的參數(shù)即可，這種方法快捷，效果是立竿見影的。 參考文獻(xiàn)[1] 錢作勤，吳邦文，奚敏等. 變位斜齒圓柱齒輪的測繪辯識及程序?qū)崿F(xiàn)[J].《武漢造船 WUHANSHIPBUILDING》 1999(1)：12． [2] 何斌，管殿柱. 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本論文是在莊宿濤老師的悉心指導(dǎo)下完成的。使斜齒圓柱齒輪及變位齒輪的設(shè)計過程具有一定的智能化，設(shè)計者可任意輸入相關(guān)設(shè)計參數(shù)，計算機就可以自動生成精確的圖形。在建模過程中，UG軟件里的電子表格可以被視作是高級的表達(dá)式編輯器。參數(shù)化設(shè)計是機械零件設(shè)計的一個重要部分，參數(shù)化設(shè)計的零部件對于系列化產(chǎn)品尤其重要[16]。如右圖所示 圖25 單個螺旋齒 利用“成形特征/圓柱”，使用表達(dá)式中為直徑和高度，以點為原點沿Z軸方向創(chuàng)建圓柱體；與單個螺旋齒求和得到一個實體?；趯嶋H生產(chǎn)中的應(yīng)用，對變位斜齒輪進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計時也分兩種情況。但標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動仍存在著一些局限性：（1）被根切所限制，齒數(shù)不得少于Zmin，使傳動結(jié)構(gòu)不夠緊湊；（2）不適合用在實際中心距a39。生成新的齒輪。4生成整個齒輪的三維模型。齒輪嚙合過程中齒根過渡曲線雖沒有太大的貢獻(xiàn)，但對齒輪的強度，尤其是彎曲強度卻有著重要的影響[12]。12～14176。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，獲取更高的價值。目前，基于UG的漸開線斜齒圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計的方法有以下幾種： 二次開發(fā)法，此種方法對設(shè)計人員技術(shù)水平要求較高，而且造型過程比較煩瑣，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模型的范成運動并進(jìn)行全程布爾運算，生成的文件較大，設(shè)計周期較長；掃掠成型法，此類方法是目前采用的較為普遍的方法。標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪精確的三維造型是齒輪進(jìn)行機械動態(tài)仿真、NC加工、干涉檢驗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，有些制圖軟件用計算出輪廓線上的點，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]。盡管通過復(fù)雜的造型設(shè)計可以構(gòu)建出齒輪實體模型，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)雜的計算和造型設(shè)計，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)計齒輪的便捷方法。、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，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。該方法符合標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪齒廓線的定義,可以實現(xiàn)齒輪的精確建模。采用變位齒輪不僅可以避免根切，還可以提高齒輪機構(gòu)的承載能力、改變配湊中心距和減小齒輪機構(gòu)的幾何尺寸等，并且加工變位齒輪時仍就采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，并不增加齒輪加工的困難。標(biāo)準(zhǔn)漸開線斜齒圓柱齒輪是機械傳動設(shè)備中常用的零件,在設(shè)計制造中，設(shè)計人員經(jīng)常需要對斜齒輪齒形進(jìn)行精確的設(shè)計。 Unigraphics介紹 Unigraphics （簡稱UG）是一個集CAD/CAE/CAM于一體的軟件系統(tǒng)，是美國 EDS 公司的主要產(chǎn)品。斜齒輪的端面參數(shù)與法面參數(shù)不相同的原因是斜齒輪垂直于其軸線的端面齒形和垂直于螺旋線方向的法面齒形是不相同的。分界齒數(shù)Z40393837363534 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現(xiàn)的[4[7]，該齒廓曲線在實現(xiàn)參數(shù)變化時，會出現(xiàn)很多問題，如曲線不對稱和參數(shù)丟失等。初值被賦予，所以齒數(shù)Z的值應(yīng)大于其分界齒數(shù)37齒。漸開線方程自變量角度176。 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和原點，然后利用中心和端點定圓弧命令連接另外兩個端點形成封閉的前端面輪廓。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。各參數(shù)符號、含義及初值見表表6。 分界齒數(shù)時基圓直徑大于齒根圓直徑時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) ，各參數(shù)含義及計算詳見【 齒根過渡曲線的建立】，齒輪建模時，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*hc=[mm]d=mt*z[mm]da=d+2*(ha+xnt)*mn[mm]df=d2*(ha+cxnt)*mn[degrees]fai=360/z[degrees]gama=360/(4*z)+(tan(at)*180/pi()at)[degrees]gama1=beta1/2+gama[degrees]gama2=beta1+gama[mm]h=40ha=hac=[mm]mn=5[mm]mt=mn/cos(beta)n=[mm]p=pi()*d/tan(abs(beta))p6=0p7=0p8=0p10=0p13=1p14=1p17=1p18=0p19=1p20=0p24=0p25=1p26=1p28=0p31=z[degrees]p32=faip35=0p36=1p37=0p38=1p42=1p43=1p47=0p48=0p49=0p51=0p54=1p55=1p58=1p59=1p63=0[mm]p64=hp66=0p69=n[mm]p70=p[mm]p71=rbp72=n[mm]p73=[mm]p74=rp75=n[mm]p76=[mm]p77=rp80=1p81=1[mm]p90=h[mm]p92=df[mm]p93=hp94=z[degrees]p95=faip99=n[mm]p100=p[mm]p101=rp102=n[mm]p103=p[mm]p104=rcp105=n[mm]p106=p[mm]p107=rc[mm]p122=df[mm]p123=h[mm]p124=df[mm]p125=hp126=z[degrees]p127=fai[mm]r=d/2[mm]r0=*mn[mm]rb=r*cos(at)[mm]rc=(xc^2+yc^2)^t=0theta=(mn*hacr0)/r/tan(v)[degrees]theta1=(mn*hacr0)/r/tan(v)*180/pi()theta2=(mn*hacr0)/r/tan(an)[degrees]theta3=(mn*hacr0)/r/tan(an)*180/pi()[degrees]theta4=(tan(ac)*180/pi()ac)arctan(yc/xc)[degrees]u=(1t)*a+t*b[degrees]v=(1t)*an+90*t[mm]x1=r0*cos(v)[mm]x2=r0*cos(an)[mm]xc=x2*sin(theta3)+y2*cos(theta3)+r*(theta2*sin(theta3)+cos(theta3))xn=xnt=xn*cos(beta)[mm]xt=x1*sin(theta1)+y1*cos(theta1)+r*(theta*sin(theta1)+cos(theta1))[mm]xt1=rb*cos(u)+rb*rad(u)*sin(u)[mm]xt2=xt1+2*tan(gama)*(yt1tan(gama)*xt1)/(1+(tan(gama))^2)[mm]xt3=xt2+2*tan(gama1)*(yt2tan(gama1)*xt2)/(1+(tan(gama1))^2)[mm]xt4=xt3+2*tan(gama2)*(yt3tan(gama2)*xt3)/(1+(tan(gama2))^2)[mm]xt5=xt*cos(theta4)+yt*sin(theta4)[mm]xt6=xt5+2*tan(gama)*(yt5tan(gama)*xt5)/(1+(tan(gama))^2)[mm]xt7=xt6+2*tan(gama1)*(yt6tan(gama1)*xt6)/(1+(tan(gama1))^2)[mm]xt8=