【正文】 → ，所形成的齒輪胚實(shí)體如圖 316】圖 316 齒輪胚實(shí)體3. 創(chuàng)建單個(gè)輪齒(1)創(chuàng)建參考面點(diǎn)擊圖標(biāo) →【彈出參考面創(chuàng)建對(duì)話框→點(diǎn)選基準(zhǔn)面 FRONT→在偏距欄內(nèi)填入 ，表示蝸輪蝸桿的中心距→生成參考面 DTM1】→【實(shí)施參數(shù)化：模型特征樹對(duì)應(yīng)項(xiàng)呈高亮顯示→右鍵單擊該項(xiàng)→Edit→圖中將顯示偏置距離】→【Tools/Relations→上述尺寸值將變?yōu)閰?shù)符號(hào)，如圖 317，并彈出Relations 對(duì)話框，對(duì)應(yīng)參數(shù)符號(hào) d10 輸入：d10=A→OK 結(jié)束】圖 317 創(chuàng)建參考面(2)創(chuàng)建蝸桿坐標(biāo)系點(diǎn)擊圖標(biāo) ?！緩棾鲎鴺?biāo)系創(chuàng)建對(duì)話框→按住 Ctrl 鍵，點(diǎn)選基準(zhǔn)面TOP、RIGHT、DTM1→OK 生成坐標(biāo)系 CS0】(3)創(chuàng)建蝸輪坐標(biāo)系點(diǎn)擊圖標(biāo) ?！緩棾鲎鴺?biāo)系創(chuàng)建對(duì)話框→按住 Ctrl 鍵，點(diǎn)選基準(zhǔn)面TOP、RIGHT、FRONT→點(diǎn)選對(duì)話框中 Orientation 并設(shè)置各選項(xiàng)→OK】29（4）繪制線段 ad點(diǎn)擊“曲線繪制”圖標(biāo) 。→【From Equation→Done】→【選擇剛創(chuàng)建的蝸輪坐標(biāo)系 CS1】→【選擇坐標(biāo)類型為柱面坐標(biāo) Cylindrical】→【進(jìn)入方程編輯器。輸入曲線方程表達(dá)式如下，然后保存文件，退出編輯器】r=DF2/2+t*(DA2A/2DF2/2) ALFAI=acos(DB/2/r)theta=(tan(ALFAI)*180/piALFAI)z=0→【點(diǎn)擊 OK，第一段曲線完成，如圖 318 所示，其中 ALFAI 的表達(dá)式表示壓力角隨 r 從齒根變化到齒頂。 】 圖 318 繪制線段 ad 和 bc（5）繪制線段 bc點(diǎn)擊“曲線繪制”圖標(biāo) 。→【From Equation→Done】→【選擇剛創(chuàng)建的蝸輪坐標(biāo)系 CS1】→【選擇坐標(biāo)類型為柱面坐標(biāo) Cylindrical】→【進(jìn)入方程編輯器。輸入曲線方程表達(dá)式如下，然后保存文件，退出編輯器】r=DF2/2+t*(DA2A/2DF2/2)30ALFAI=acos(DB/2 /r)theta=(tan(ALFAI)*180/piALFAI)（360/Z2FAIF)z=0→【點(diǎn)擊 OK，第二段曲線完成，如圖 318】（6）繪制圖中線段點(diǎn)擊“草圖繪制”圖標(biāo) ，→【出現(xiàn)草圖繪制對(duì)話框→繪圖平面選 TOP，參考面選 RIGHT，定向平面選 RIGHT →Sketch →進(jìn)入繪圖環(huán)境 】→【繪制兩段圓弧，注意必須通過已有曲線端點(diǎn)】→【點(diǎn)擊圖標(biāo)→OK 結(jié)束】（7）繪制圖中螺旋線段→【From Equation→Done】→【選擇蝸桿坐標(biāo)系 CS0】→【選擇坐標(biāo)類型為直角坐標(biāo)系 Cartesian】→【進(jìn)入方程編輯器。輸入曲線方程表達(dá)式如下，然后保存文件，退出編輯器】y=t*z1*pi*m/4z=R1*cos(90*t)x=R1*sin(90*t)（8）繪制圖中螺旋線段→【From Equation→Done】→【選擇蝸桿坐標(biāo)系 CS0】→【選擇坐標(biāo)類型為直角坐標(biāo)系 Cartesian】→【進(jìn)入方程編輯器。輸入曲線方程表達(dá)式如下，然后保存文件，退出編輯器】y=t*z1*pi*m/4z=R1*cos(90*t)x=R1*sin(90*t)→【點(diǎn)擊 OK，螺旋線完成，如圖 319】31 圖 319 螺旋線的生成（9）切出第一段半齒槽點(diǎn)擊“變截面掃描”圖標(biāo) ?！军c(diǎn)選圖標(biāo) ，表示要?jiǎng)?chuàng)建的是實(shí)體】→【點(diǎn)選圖標(biāo) ，表示要去除材料】→【點(diǎn)選圖標(biāo) Options→選擇 Constant section，表示截面為恒定】→【點(diǎn)選一段螺旋線,表示掃描軌跡線】→【點(diǎn)選圖標(biāo) ，表示要?jiǎng)?chuàng)建掃描截面】→【點(diǎn)選圖標(biāo) ，表示要利用已有線段創(chuàng)建截面】→【依次點(diǎn)選各線段如圖 320】圖 320 掃描軌跡線段→【連續(xù)點(diǎn)擊圖標(biāo) → ，所形成的半齒槽如圖 321（左） 】（10）切出另一段半齒槽重復(fù)上述步驟，只是掃描軌跡選擇另一段螺旋線，可得另一段半齒槽，如圖 321（右） ，至此，單個(gè)齒槽切制完成。32 圖 321 生成的齒槽（1）創(chuàng)建回轉(zhuǎn)軸線創(chuàng)建回轉(zhuǎn)軸線。將模型特征樹中對(duì)應(yīng)項(xiàng)移至所有特征之前。（2）兩段半齒槽合并成組按照 Ctrl 鍵，選模型特征樹中兩段齒槽的對(duì)應(yīng)項(xiàng)，使其高亮顯示?！居益I點(diǎn)擊選中項(xiàng)→Group→包含兩個(gè)齒槽的特征組形成，如圖 322】(3)陣列形成多齒點(diǎn)擊模型特征樹中齒槽組特征項(xiàng)，使其高亮顯示→【點(diǎn)擊“陣列”圖標(biāo) 】→【在左上方選擇框中選擇軸】→【在模型樹中點(diǎn)選基準(zhǔn)軸特征→顯示陣列數(shù)目為 4，角度為 90176。，方向如圖所示→接受這些選項(xiàng)，點(diǎn)擊圖標(biāo) ，結(jié)束如圖 323】圖 322 合并成組33圖 323 陣列輪齒（4） 實(shí)施參數(shù)化→【右鍵點(diǎn)擊模型樹中對(duì)應(yīng)陣列的特征項(xiàng) Pattern 1→該特征項(xiàng)及各齒槽呈高亮顯示→Edit→圖中將顯示與陣列相關(guān)的一系列尺寸?！綯ools/Relations→上述尺寸值將變?yōu)閰?shù)符號(hào)，并彈出 Relations 對(duì)話框，對(duì)照?qǐng)D，參數(shù)符號(hào) p79 對(duì)應(yīng)陣列數(shù)，d76 對(duì)應(yīng)角度值，輸入→ OK】→【點(diǎn)擊圖標(biāo)→Current Values→形成蝸輪，如圖 324】圖 324 生成的蝸輪對(duì)蝸輪的變參如圖 325 所示34圖 325 變參后的蝸輪Q=10。M=。Z2=31。Z1=1。ALPHA=20。B=。X2=4 蝸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真運(yùn)動(dòng)仿真是機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容，通過仿真技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)軌跡的校核。在 Pro/E 環(huán)境下進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真分析。它不需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)建模、也不需要復(fù)雜的計(jì)算機(jī)語言編程，而是以實(shí)體模型為基礎(chǔ)，集設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析于一體，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析的參數(shù)化和全相關(guān)，反映了機(jī)構(gòu)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況，運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果可以制成 AVI 動(dòng)畫文件，觀看非常方便 [5]。在 Pro/E 中進(jìn)行機(jī)構(gòu)仿真有兩種方法：一是 Mechanism（機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)）功能，它可以通過用戶對(duì)各種不同運(yùn)動(dòng)副的連接設(shè)定，使機(jī)構(gòu)按照實(shí)際的運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真；二是 Pro/MECHANICA MOTION 功能，該模塊是一個(gè)完整的三維實(shí)體，靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)工具，利用模塊可以快速創(chuàng)建機(jī)構(gòu)虛擬模型并能方便的進(jìn)行分析，從而改善機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，節(jié)省時(shí)間，降低成本。在 Pro/E 軟件平臺(tái)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真時(shí) [6]，首先，在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，必須繪制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖和零件草圖，進(jìn)行初步的計(jì)算和尺寸設(shè)定；其次，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)相關(guān)零件進(jìn)行三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)；再次，在 Pro/E 的組裝模塊下，完成相關(guān)零件的組裝；最后，當(dāng)建模和組裝成功后，在 pro/E 的機(jī)構(gòu)分析模塊下設(shè)定初始條件、驅(qū)動(dòng)條件載荷和狀態(tài)。如果機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)正確無誤，則運(yùn)動(dòng)仿真和分析將順利完成。否則，就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，此時(shí)，應(yīng)該詳細(xì)檢查機(jī)構(gòu)尺寸、組裝方式或動(dòng)35力狀態(tài)。如果一切順利可進(jìn)一步設(shè)置分析條件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行更為全面的分析。 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的具體步驟 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的虛擬裝配用 Pro/E 軟件中的裝配模塊對(duì)各零部件進(jìn)行二維實(shí)體裝配的順序一般是：首先建立總裝任務(wù)；再在其下面建立相應(yīng)于各組件或部件的裝配任務(wù)；然后，把各零件從相應(yīng)的庫中調(diào)出，把相關(guān)零件裝配成部件，再把相關(guān)部件裝配成組件；最后把各組件裝配成整機(jī)。（1）裝配環(huán)境設(shè)置在新建對(duì)話框中選取組件，然后取消缺省，選取 mmns_asm_design,確定。（2）創(chuàng)建基準(zhǔn)軸因?yàn)闆]有固定件，采用下列方式。一是先為蝸輪蝸桿間的軸中心距建好組建文件本身的參照面和基準(zhǔn)軸，以方便對(duì)齊；二是在平移時(shí)，讓蝸輪的前視面和組建文件的基準(zhǔn)面 ASMFRONT 對(duì)齊，蝸桿的基準(zhǔn)面與組建文件本身的基準(zhǔn)面 ASM_RIGHT 對(duì)齊即可。（3）裝配蝸輪和蝸桿將蝸輪和蝸桿分別用“銷釘”連接型組裝進(jìn)來如圖 41圖 41 裝配后的蝸輪蝸桿36在裝配中，特別是復(fù)雜零部件的裝配，零部件間的干涉是很難避免的，過去往往要到零部件加工結(jié)束后，實(shí)際裝配時(shí)才能發(fā)現(xiàn)。這不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，更重要的是延誤了研制周期。現(xiàn)在應(yīng)用了 Pro/E 中的裝配模塊，能非常容易的發(fā)現(xiàn)零部件之間的干涉，及時(shí)對(duì)相關(guān)零件作修改，把問題消滅在設(shè)計(jì)過程中。 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真在 Pro/E 的機(jī)構(gòu)模塊下，通過設(shè)置齒輪副、伺服電機(jī)、分析參數(shù)的檢查蝸輪蝸桿的運(yùn)動(dòng)情況，針對(duì)出現(xiàn)的干涉問題提出行之有效的解決方法。最后將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)制作成視頻動(dòng)畫。（1）進(jìn)入機(jī)構(gòu)設(shè)置齒輪副在“屬性”選項(xiàng)卡中設(shè)置“齒輪比” ，選取“用戶定義的”選項(xiàng)，然后在“齒輪 1”和“齒輪 2”下輸入螺旋圈直徑的值。（2）蝸輪蝸桿的干涉分析首先，在機(jī)構(gòu)中做干涉分析如圖 42 所示，從圖可以看出蝸輪蝸桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)存在干涉，從前面蝸輪蝸桿的創(chuàng)建來看，這個(gè)干涉不是設(shè)計(jì)問題產(chǎn)生，而是因?yàn)橹鲃?dòng)輪和從動(dòng)輪間的不正確對(duì)齊而生成。因此，應(yīng)重新對(duì)齊主動(dòng)輪與從動(dòng)輪，具體做法：先設(shè)置圖形對(duì)齊約束，以控制齒對(duì)齒的運(yùn)動(dòng)。然后再將設(shè)置結(jié)果做成快照。在設(shè)置前，將先前做的齒輪副設(shè)置刪除，否則它會(huì)干涉約束的操作。經(jīng)過重新調(diào)整發(fā)現(xiàn)，機(jī)構(gòu)的干涉明顯減少。圖 42 蝸輪蝸桿的干涉（3）制成蝸輪蝸桿視頻動(dòng)畫如圖 4337圖 43 蝸輪蝸桿動(dòng)畫5 總結(jié)在 Pro/E 環(huán)境下，不僅實(shí)現(xiàn)了蝸輪蝸桿的參數(shù)化精確實(shí)體造型，而且實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真，有利于機(jī)構(gòu)快速設(shè)計(jì)與優(yōu)化，提高工作效率，為蝸桿、蝸輪零件的后續(xù)工作，如有限元分析、加工刀具的設(shè)計(jì)等創(chuàng)造了條件，通過進(jìn)一步的開發(fā)可以建成機(jī)構(gòu)的虛擬設(shè)計(jì)，制造及仿真平臺(tái)。38參考文獻(xiàn)[1]楊可楨， 年 6 月第 4 版.[2] 孫桓 ,陳作模. 機(jī)械原理[M] . 北京:高等教育出版社 ,2022. [5 ] 李燕. 基于 Pro/ E 的齒輪三維參數(shù)化特征造型設(shè)計(jì)[J ] . 制造技術(shù)與機(jī)床 ,2022 (7) . [3]：機(jī)械工業(yè)版社 .[4] 周凱紅 ,王元?jiǎng)?,李春毖. 格利森圓弧螺旋錐齒輪副的實(shí)體造型方法 [J ] . 計(jì)算機(jī)仿真 ,2022 (8) .[5] 劉海芳. 基于 Pro/ E 的漸開線齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì) [J ] . 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 ,2022 (1) .[6] 高秀華 ,李炎亮 ,鄧洪超 ,等. 機(jī)械三維動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)仿真技術(shù)[M] . 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社 ,2022.致謝本文是在張開興老師和各位同學(xué)的大力幫助之下完成的，他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、敏銳的思維及求實(shí)的作風(fēng)；和熱心的幫助給我留下了深刻的印象，并時(shí)刻激勵(lì)著我、鞭策著我，將使我終身受益。在此論文脫稿之際，謹(jǐn)向我的老師和各位同學(xué)表示最衷心的感謝，并致以崇高的敬意。最后，在即將離校之際，我還要向在學(xué)習(xí)和生活上給予我支持、理解和關(guān)懷的家人表示衷心的感謝，對(duì)培養(yǎng)我的母校表示真摯的敬意，同時(shí)也向百忙中評(píng)閱和評(píng)議本論文的老師們表示誠摯的謝意。 馮海明 2022 年 6 月 10日3