【正文】 （47）kZjYiXr??式中 ?sin111COSZA??將 、 Y、 代入并整理便得到砂輪回轉面 S 上一根固定接觸線為 （48）)( sincossincosincosiii?????????? ?u unubnub uFZAXrr? ?????最后的盤形砂輪回轉面的軸向截形方程式為：陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 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院畢業(yè)設計論文第 36 頁 共 54 頁圖 (3) 砂輪中心孔圖 （a）砂輪陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 37 頁 共 54 頁圖 （b）砂輪截面剖視圖陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 38 頁 共 54 頁5 結構仿真與運動分析通過對以上砂輪、蝸桿零件的設計，設定機構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 機構模塊，進行約束與快照的設置，然后再定義齒輪副、選取電動機，完成之后，對機構進行運動分析、干涉檢查、速度測量，最后制作機構的動畫。 砂輪蝸桿機構的虛擬裝配(1) Pro／E 產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構向樹表達的登記層次結構發(fā)展，裝配建模的實質就在于如何在計算機內有效地表達裝配體外在的和內在的關系，主要集中在裝配模型必須囊括哪些有關的信息和所有這些信息如何恰當地組織起來，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，是詳細設計中的具體設計對象。b 裝配體(Subassembl) 是裝配體中邏輯組成元素之一，是在設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) 是產品設計的結果，是最終體現(xiàn)設計者的設計意圖、實現(xiàn)產品的預定功能的實體，它是由零件和子裝配體組成的。陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 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）砂輪裝配參數陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 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）蝸桿裝配參數圖 （b）蝸桿磨削的組裝圖陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 41 頁 共 54 頁在裝配中，特別是復雜零部件的裝配，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束后，實際裝配時才能發(fā)現(xiàn)。這不僅造成經濟損失，更重要的是延誤了研制周期。現(xiàn)在應用了 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，及時對相關零件作修改，把問題消滅在設計過程中。 砂輪蝸桿機構的運動仿真在 Pro／E 的機構模塊下，通過設置槽約束、伺服電機、分析參數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，將機構的運動狀態(tài)在制作成動畫。(1)設置伺服電動機按已知條件，蝸桿對設置等速 1m／s，如圖 所示圖 （a）機構運動裝配圖陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 42 頁 共 54 頁圖 （b） 電機設置參數圖 （c）設置伺服電機(2) 設置機構分析參數 陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 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計問題而生成的，而是因為主陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 44 頁 共 54 頁動輪和從動輪間的不正確對齊而生成的。因此，應重新對齊主動輪與從動輪，具體做法是：先設置圖形對齊約束，以控制齒對齒的運動。然后再將設置結果做成快照。在設置前，將先前做的齒輪副設置刪除，否則它會干擾約束的操作。經過重新調整發(fā)現(xiàn)，機構的干涉明顯減少，如圖 （a）所示圖 （a）圖 （b）機構中做干涉分析陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 45 頁 共 54 頁 圖 （c） 捕獲動畫(4) 制作蝸輪蝸桿機構動畫（見圖 ）圖 視頻動畫 干涉擬合曲線 蝸桿內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。 ，當陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 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旋風加工的結果（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；。根據蝸桿加工工藝可得出砂輪的安裝應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院畢業(yè)設計論文第 47 頁 共 54 頁圖 （a）軸夾角為 24圖 （b）軸夾角 28圖 （c）軸夾角 21陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 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下獲得的多組數據，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 陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 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院畢業(yè)設計論文第 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。 陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 51 頁 共 54 頁6 總結 全文總結本論文主要研究工作：1)根據齒輪嚙合理論，選擇合適的參數，及關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用于漸開線蝸桿的磨削技術，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。 研究展望 論文工作到此，通過參數建模調試，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后續(xù)的數控加工的，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計參數變化時，對與嚙合理論有關的重合度、接觸線等的影響并實現(xiàn)其仿真。今后應加強這方面的研究。陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 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（初級版）[M]．科學普及出版社 ， 1982[3] 濮良貴，紀名剛．機械設計（第八版）[M]．高等教育出版社，2022[4] 胡來瑢．空間嚙合原理及應用[M]．北京煤炭工業(yè)出版社，1987[5] 陳定方，羅亞波．虛擬設計[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]．天津科學技術出版社，1982[8] 樊愛華，胡忠東．虛擬現(xiàn)實的建模技術[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計[M]．工具技術，2022[12] 沈永鶴．磨削蝸桿砂輪的修整[M]．機械制造，2022[13] 侯力，黃成祥，殷國富，樊慶文．蝸桿形成原理及面向對象的建模方法[M]．四川大學學報(工程科學版)，2022[14] 吳序堂． 齒輪嚙合原理(第 2 版)[M]． 西安交通大學出版社，2022[15] 徐宏濤． 數控加工工藝[M]． 北京中央廣播電視大學出版社，2022[16] 江甫炎． 近代齒輪制造工藝[M] ． 航空工業(yè)出版社 ， 1994[17] 基于 Pro/ E 的漸開線蝸桿的參數化設計． 中國西部科技 2022 年 08 月（中旬）第 09 卷第 23 期 第 220 期[18]Ghoi ,JongGeuna,Yang MinYang．1nprocess prediction of cutting depths in end milling．International Journal of 陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 53 頁 共 54 頁Machine Tools and Manufacture，1999(39)：705721[19]Yang Minyang，Kwan Ohdal．A tool condition recognition system using image processing．Control Engineering Practice， 1998(6)：13891395[20]Blackmore D,Len ，Shin F．Analysis and of deformed swept volume[J]．Computer Aided Design,1992,11．516536[21]Leavitt．J ，Messchex W．Automatic generation of 3D envelopes Proo．NASA Conference ComputerAided Geometry Modeling 1984：113119[22]Daehlem M，Lycle T，Schumatered．Mathematical methods for curves and surface．Vanderbilt University Press，1995：527742陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 54 頁 共 54 頁致 謝本次畢業(yè)設計，得到了侯老師的悉心指導，以及各位同學的關心和幫忙。使得我在設計過程中少走了許多彎路，學到了更多的東西。通過這次畢業(yè)設計，我不僅學到了更多的專業(yè)知識，更學到了許多許多從事科研事業(yè)的經驗以及做人的道理。這些都是我一生享用不盡的財富。本次設計由于作者水平有限，經驗缺乏，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，再次對在這次設計中給以我?guī)椭睦蠋?、同學表示感謝。陜西理工學院畢業(yè)設計論文第 55 頁 共 54 頁學位論文原創(chuàng)性聲明 本 人 鄭 重 聲 明 ：所 呈 交 的 學 位 論 文 ，是 本 人 在 導 師 的 指 導 下 進 行 的 研 究 工 作 所 取 得 的成 果 。盡 我 所 知 ，除 文 中 已 經 特 別 注 明 引 用 的 內 容 和