【正文】 （47）kZjYiXr??式中 ?sin111COSZA??將 、 Y、 代入并整理便得到砂輪回轉(zhuǎn)面 S 上一根固定接觸線為 （48）)( sincossincosincosiii?????????? ?u unubnub uFZAXrr? ?????最后的盤形砂輪回轉(zhuǎn)面的軸向截形方程式為：陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 35 頁 共 54 頁 （49）)(2ZRYX??如圖：圖 砂輪截形 砂輪的三維建模 (1) 建立砂輪外輪廓（同蝸桿的漸開線）如下圖 圖 砂輪截面（漸開線）(2) 定義砂輪的大小陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 36 頁 共 54 頁圖 (3) 砂輪中心孔圖 （a）砂輪陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 37 頁 共 54 頁圖 （b）砂輪截面剖視圖陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 38 頁 共 54 頁5 結(jié)構(gòu)仿真與運動分析通過對以上砂輪、蝸桿零件的設(shè)計，設(shè)定機構(gòu)運動仿真的初始條件，然后對砂輪、蝸桿實施變參，將變參后的蝸輪蝸桿進行組裝，組裝之后，進入 Pro／E 機構(gòu)模塊，進行約束與快照的設(shè)置，然后再定義齒輪副、選取電動機，完成之后，對機構(gòu)進行運動分析、干涉檢查、速度測量，最后制作機構(gòu)的動畫。 砂輪蝸桿機構(gòu)的虛擬裝配(1) Pro／E 產(chǎn)品裝配模型的特點裝配模型的研究早在 70 年代就開始了，其主要的發(fā)展趨勢是由圖表達的拓撲結(jié)構(gòu)向樹表達的登記層次結(jié)構(gòu)發(fā)展，裝配建模的實質(zhì)就在于如何在計算機內(nèi)有效地表達裝配體外在的和內(nèi)在的關(guān)系，主要集中在裝配模型必須囊括哪些有關(guān)的信息和所有這些信息如何恰當?shù)亟M織起來，才能支持整個 CAD 系統(tǒng)在其生命周期的全過程一從需求分析、設(shè)計、加工、裝配到最后的銷售維護。裝配體模型最基本的組成單元是零件，子裝配體和成品裝配體 [3941]。a 零件(Part) 即是通常意義上的零件，是裝配體中最基本的物理組成元素，是不可拆分的幾何實體，是詳細設(shè)計中的具體設(shè)計對象。b 裝配體(Subassembl) 是裝配體中邏輯組成元素之一，是在設(shè)計過程中確定的具有定功能的邏輯實體，它由多個零件組合而成。c 部件(Component) 是裝配體中最基本的邏輯組成元索，它是零件和子裝配體的并集。d 成品裝配體(Product) 是產(chǎn)品設(shè)計的結(jié)果，是最終體現(xiàn)設(shè)計者的設(shè)計意圖、實現(xiàn)產(chǎn)品的預(yù)定功能的實體，它是由零件和子裝配體組成的。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 39 頁 共 54 頁(2)對砂輪蝸桿進行虛擬裝配a 裝配環(huán)境設(shè)置 在新建對話框中選取組件，然后取消缺省，選取 ,確定，designamnb 創(chuàng)建基準軸 因為沒有固定件，采用下列方式。一是先為砂輪蝸桿間的軸中心距建好組建文本參照面和基準軸，以方便對齊；二是在平移時，讓砂輪在前視面和組建文件本身的基準面 ASMFRONT 對齊，蝸桿的基準面本身在基準面 ASMFRONT 的平移基準面 ASMDTM1對齊。如圖 所示。 圖 創(chuàng)建基準軸 c 裝配砂輪分別用“圓柱”連接類型組裝進來，并進行平面的約束，如圖 所示。圖 （a）砂輪裝配參數(shù)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 40 頁 共 54 頁圖 （b）砂輪的固定d 裝配砂輪分別用“圓柱”連接類型組裝進來，并進行槽的約束，如圖 所示。圖 （a）蝸桿裝配參數(shù)圖 （b）蝸桿磨削的組裝圖陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 41 頁 共 54 頁在裝配中，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，實際裝配時才能發(fā)現(xiàn)。這不僅造成經(jīng)濟損失，更重要的是延誤了研制周期?，F(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，及時對相關(guān)零件作修改，把問題消滅在設(shè)計過程中。 砂輪蝸桿機構(gòu)的運動仿真在 Pro／E 的機構(gòu)模塊下，通過設(shè)置槽約束、伺服電機、分析參數(shù)等檢查砂輪蝸桿的運動情況，針對出現(xiàn)的干涉問題提出行之有效的解決方案。最后，將機構(gòu)的運動狀態(tài)在制作成動畫。(1)設(shè)置伺服電動機按已知條件，蝸桿對設(shè)置等速 1m／s，如圖 所示圖 （a）機構(gòu)運動裝配圖陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 42 頁 共 54 頁圖 （b） 電機設(shè)置參數(shù)圖 （c）設(shè)置伺服電機(2) 設(shè)置機構(gòu)分析參數(shù) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 43 頁 共 54 頁圖 （a）運行分析圖 （b）(3) 砂輪蝸桿的干涉分析首先，在機構(gòu)中做干涉分析如圖 56 所示，從圖可以看出，砂輪蝸桿在運動時存在干涉，從前面砂輪蝸桿的創(chuàng)建來看，這個干涉不是因為設(shè)計問題而生成的，而是因為主陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 44 頁 共 54 頁動輪和從動輪間的不正確對齊而生成的。因此，應(yīng)重新對齊主動輪與從動輪，具體做法是：先設(shè)置圖形對齊約束，以控制齒對齒的運動。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，否則它會干擾約束的操作。經(jīng)過重新調(diào)整發(fā)現(xiàn)，機構(gòu)的干涉明顯減少，如圖 （a）所示圖 （a）圖 （b）機構(gòu)中做干涉分析陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 45 頁 共 54 頁 圖 （c） 捕獲動畫(4) 制作蝸輪蝸桿機構(gòu)動畫（見圖 ）圖 視頻動畫 干涉擬合曲線 蝸桿內(nèi)旋風加工和外旋風加工通理：有干涉和齒形修正的問題，刀徑和螺旋線升角的大小對加工的結(jié)果影響較大。 ：一般，軸交角≈（分度圓螺旋線升角＋根圓螺旋線升 角）/2 即可解決。 ，當陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 46 頁 共 54 頁精度要求高時必須進行。 圖 為某四頭漸開線蝸桿內(nèi)旋風加工的結(jié)果（廓形）情況：a 圖 是軸交角≈（分度圓螺旋線升角＋根圓螺旋線升角）/2，基本無干涉；b 圖 是軸交角=齒根圓螺旋線升角，干涉比較大；c 圖 是軸交角為分度圓螺旋線升角，有干涉；。根據(jù)蝸桿加工工藝可得出砂輪的安裝應(yīng)該與刀具的位置基本保持一致，從而推出砂輪與蝸桿的軸夾角。 2022??mqd5..??c 15).02()(1 ???????cafh ?????11 5/24tan0/t1?得得 ???????得得 dzm軸夾角 ????24)(1 .4?圖 干涉分析陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 47 頁 共 54 頁圖 （a）軸夾角為 24圖 （b）軸夾角 28圖 （c）軸夾角 21陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 48 頁 共 54 頁 通過這樣的的方法，連續(xù)改變軸夾角，將會發(fā)現(xiàn)干涉范圍也會隨之而變化下面是在兩組不同參數(shù)下獲得的多組數(shù)據(jù)，從而繪制出兩條擬合曲線。表 Z1=4，m=2 Z1=6,m=2軸夾角（。 ） 干涉（ ）3m軸夾角（。 ） 干涉（ ）3m20 21 32 23 33 34 0 24 35 25 26 36 27 37 28 38 29 39 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 49 頁 共 54 頁繪出如下表：圖 （a） 干涉范圍隨軸夾角變化圖圖 （b）干涉范圍隨軸夾角變化圖陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 50 頁 共 54 頁圖 （c ） 通過曲線可以觀察出，軸夾角在某一范圍內(nèi)將取得最小值，所以只要改變軸夾角，便可提高蝸桿的磨削精度。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 51 頁 共 54 頁6 總結(jié) 全文總結(jié)本論文主要研究工作：1)根據(jù)齒輪嚙合理論，選擇合適的參數(shù)，及關(guān)系方程進行三維建模；2)研究了漸開線蝸桿的加工方法及應(yīng)用于漸開線蝸桿的磨削技術(shù)，比較出了加工高精度漸開線蝸桿的磨削方法；3)運用三維建模軟件 pro/e，建立了蝸桿、砂輪的實體模型；4)通過三維軟件，進行了運動仿真研究，并對其運動進行了分析，為今后進一步對蝸桿的加工打下了基礎(chǔ)。 研究展望 論文工作到此，通過參數(shù)建模調(diào)試，到最后的的運動仿真，并且通過蝸桿的形狀建立砂輪的模型，最終推到砂輪的磨削方法，至此已取得了一定成果。但是，這也僅僅是完成了一部分工作，這個課題還有需要解決的問題：(1) 磨削運動仿真的效果還不理想，由于沒有考慮到環(huán)境背景，以及為了程序運行的流暢，模型表面三角形劃分不夠精細，還不能達到照片級的要求。(2) 在研究精確磨削漸開線蝸桿的過程中，沒有考慮各種誤差對加工出來的蝸桿齒面的影響。(3) 本論文建立的模型是用來指導(dǎo)后續(xù)的數(shù)控加工的，是否符合實際情況還需要在實踐中檢驗和研究；而且僅僅實現(xiàn)了漸開線蝸桿運動副的運動仿真，沒有研究一系列主要設(shè)計參數(shù)變化時，對與嚙合理論有關(guān)的重合度、接觸線等的影響并實現(xiàn)其仿真。今后應(yīng)加強這方面的研究。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 52 頁 共 54 頁參考文獻[1] 鑿輪手冊編委會．齒輪手冊第 2 版[M]．機械工業(yè)出版社，2022[2] 郭蘊玉． 磨工工藝學(xué)（初級版）[M]．科學(xué)普及出版社 ， 1982[3] 濮良貴，紀名剛．機械設(shè)計（第八版）[M]．高等教育出版社，2022[4] 胡來瑢．空間嚙合原理及應(yīng)用[M]．北京煤炭工業(yè)出版社，1987[5] 陳定方，羅亞波．虛擬設(shè)計[M]．機械工業(yè)出版社，2022[6] 梁錫昌，邵明，吉野英弘，李元元，周玉山．齒輪及其刀具制造的研究[M]．重慶大學(xué)出社，2022[7] 王樹人，劉平娟．圓柱蝸桿傳動嚙合原理[M]．天津科學(xué)技術(shù)出版社，1982[8] 樊愛華，胡忠東．虛擬現(xiàn)實的建模技術(shù)[M]．計算機仿真，1997[9] 王光建，梁錫昌．機械傳動零件的加工仿真[M]．現(xiàn)代制造工程，2022[10] 曲貴龍．磨削加工技術(shù)的發(fā)展趨勢[J]．磨床與磨削，2022[11] 閆萍萍,張丙喜，唐東紅．磨削齒輪用蝸桿形砂輪的設(shè)計[M]．工具技術(shù)，2022[12] 沈永鶴．磨削蝸桿砂輪的修整[M]．機械制造，2022[13] 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共 54 頁致 謝本次畢業(yè)設(shè)計，得到了侯老師的悉心指導(dǎo)，以及各位同學(xué)的關(guān)心和幫忙。使得我在設(shè)計過程中少走了許多彎路，學(xué)到了更多的東西。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我不僅學(xué)到了更多的專業(yè)知識，更學(xué)到了許多許多從事科研事業(yè)的經(jīng)驗以及做人的道理。這些都是我一生享用不盡的財富。本次設(shè)計由于作者水平有限，經(jīng)驗缺乏，還存在著許多的不足。在漸開線蝸桿磨削仿真運動研究中肯定存在許多的不足，請各位老師給以批評和指正。最后，再次對在這次設(shè)計中給以我?guī)椭睦蠋煛⑼瑢W(xué)表示感謝。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 55 頁 共 54 頁學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本 人 鄭 重 聲 明 ：所 呈 交 的 學(xué) 位 論 文 ，是 本 人 在 導(dǎo) 師 的 指 導(dǎo) 下 進 行 的 研 究 工 作 所 取 得 的成 果 。盡 我 所 知 ，除 文 中 已 經(jīng) 特 別 注 明 引 用 的 內(nèi) 容 和