【正文】 實現(xiàn)了設(shè)計優(yōu)化技術(shù)與基于產(chǎn)品生產(chǎn)過程的知識工程的組合，顯著地提高了 如汽車、航天航空、機械、消費產(chǎn)品、醫(yī)療儀器和工具等工業(yè)的生產(chǎn)效率。 Symmetrical equation。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué) 位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 Transition curve。為制造行業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的全過程提供準(zhǔn)確的解決方案，功能主要包括：概念設(shè)計、工程設(shè)計、性能分析和制造。軟件的開發(fā)具有重要意義 :保證了齒輪造型的精確性 。因此， UG 軟件被航空和汽車兩大制造產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用背景覆蓋，這對其本身的發(fā)展和軟件的應(yīng)用有著深遠(yuǎn)的影響。所以只要建立相關(guān)的表達(dá)式就可以來控制對稱的漸開線齒廓曲線，然后即可通過 UG軟件的特征操作生成標(biāo)準(zhǔn)的漸開線齒廓。 、后端面齒廓曲線的生成 想在“自由形式特征”下 實現(xiàn)“掃掠”，那么至少需要兩組封閉的刨面線串才可進(jìn)行。 anh 法面齒頂高系數(shù) 恒定 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 nc 法面頂隙系數(shù) 恒定 h 齒寬 80 長度 mm 斜齒輪的幾何尺寸計算需按端面參數(shù)進(jìn)行，因此 ,必須建立法面參數(shù)與端面參數(shù)之間的換算關(guān)系。 1? 前后端面相鄰漸開線對稱角 1/2??? 角度176。 圖 11 端面封閉齒廓曲線 然后使用“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，使用“曲線 /投影”獲得后端面齒廓。利用這種方法加工齒輪時，刀具的分度線與齒輪輪坯的分度圓就不再相切，這樣加工出來的齒輪由于 s≠ e，所以已不再是標(biāo)準(zhǔn)齒輪，故稱為變位齒輪 [15]。 anh 法面齒頂高系數(shù) 恒定 nc 法面頂隙系數(shù) 恒定 h 齒寬 80 長度 mm xn 變位系數(shù) 恒定 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 25 表 6 變位斜齒輪基本參數(shù) 參數(shù)符號 參數(shù)含義 參數(shù)初值 參數(shù)單位 ? 螺旋角 15 角度176?？梢岳?圖 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。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)。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。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 t t tx y z， ， 改泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 20 為為 1 1 1t t tx y z， ， 和 2 2 2t t tx y z， ， ，即可生成前端面漸開線；再將系統(tǒng)自定義變量t t tx y z， ， 改為 5 5 5t t tx y z， ， 和 6 6 6t t tx y z， ， 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。 b 漸開線終止角 tan 180 /aa ??? 角度176。 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) )。 18～ 19176。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。 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。 課題研究的意義 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。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，并不增加齒泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 輪加工的困難。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。 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（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（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（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。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。齒輪的應(yīng)用也 被公認(rèn)為 是 工業(yè)化的一個象征。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)計過程中，不可避免的要進(jìn)行反復(fù)修改、計算、進(jìn)行零件形狀、尺寸的綜合協(xié)調(diào)和優(yōu)化。 由于 計算機技術(shù)和現(xiàn)代 化 設(shè)計理論與方法的迅速發(fā)展 ，致使 三維設(shè)計軟件尤其是 UG NX 軟件 在機械零件和產(chǎn)品設(shè)計中 的應(yīng)用得以 日益普及 。為泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 了滿足設(shè)計要求，其設(shè)計過程不僅可以反饋，還可以修改，而且其參數(shù)化功能強大，能夠支持模型的隨時修改，模型能快速的被系統(tǒng)自動刷新。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。 漸開線 1 的方程為：（因為所有漸開線均在 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） 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。本論文利用 UG 軟件對齒輪進(jìn)行三維造型，在進(jìn)行齒輪造型時所采用的思路是 : 1 生成輪齒的單個齒廓曲線 。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 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， ， 點為原點沿 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螺旋齒與圓柱體求和得到圖 8實體。 圖 17 生成斜齒輪實體 化實現(xiàn) 齒輪的參數(shù)化控制要求齒輪能夠?qū)崿F(xiàn)在其設(shè)計要求及結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)生變化時 ,其模型也相應(yīng)地自動更新生成新的齒輪。 5） 配湊中心距。 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） 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“中心和端點決定的圓弧”，以 ? ?00， 為中心，連接兩漸開線對應(yīng)端點，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。如下圖所示 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 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 掃掠出一個螺旋齒。 變位斜齒輪的參數(shù)化設(shè)計 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。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 23 4 變位斜齒輪的實體建模 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)計計算簡單，互換性好。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 17 圖 9 斜齒輪實體 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)計要求及結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)生變化時 ,其模型也相應(yīng)地自動更新。 3 接著進(jìn)行環(huán)形陣列已經(jīng)生成的單個輪齒 。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]。 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 u=b 的大?。? 螺旋角 ? 8～ 9176。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 比較泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 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（論文） 摘要 Ⅰ 2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、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械動態(tài)仿真、 NC 加 工、干涉檢驗以及有限元分析的基礎(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。斜齒輪常用的成型方法是掃掠成型法，但此方法實現(xiàn)的建模不準(zhǔn)確。斜齒圓柱齒輪和直齒圓柱齒輪在同等 條件 下相比， 斜齒輪的 承載能力提高了， 輪齒間的 沖擊和噪音減小 了 ， 使 傳動 更加 平穩(wěn) 了，主要就是斜齒輪 輪齒傾斜了一個角度 β， 致使齒輪的 重合度增大 的結(jié)果 。并通過特征操作實現(xiàn)齒輪的參數(shù)化設(shè)計 ,精準(zhǔn)地構(gòu)建齒輪的三維模型。此參數(shù)化建模方法可 以 提高設(shè)計