【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)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。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字，文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬字。合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。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

　　

【正文】 →【實施參數(shù)化：模型特征樹對應(yīng)項呈高亮顯示→右鍵單擊該項→ Edit→圖中將顯示偏置距離 】→【 Tools/Relations→上述尺寸值將變?yōu)閰?shù)符號，如圖 317，并彈出 Relations 對話框，對應(yīng)參數(shù)符號 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 點擊圖標(biāo) ?！緩棾鲎鴺?biāo)系創(chuàng)建對話框→按住 Ctrl 鍵，點選基準(zhǔn)面 TOP、RIGHT、 DTM1→ OK 生成坐標(biāo)系 CS0】 (3)創(chuàng)建蝸輪坐標(biāo)系 點擊圖標(biāo) ?！緩棾鲎鴺?biāo)系創(chuàng)建對話框→按住 Ctrl鍵，點選基準(zhǔn)面 TOP、RIGHT、 FRONT→點選對話框中 Orientation 并設(shè)置各選項 → OK】 28 （ 4）繪制線段 ad 點擊“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)（ 360/Z2FAIF) 29 z=0 →【點擊 OK，第二段曲線完成，如圖 318】 （ 6）繪制圖中線段 點擊“草圖繪制”圖標(biāo) ， →【出現(xiàn)草圖繪制對話框→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】 →【點擊圖標(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/4 z=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/4 z=R1*cos(90*t) x=R1*sin(90*t) →【點擊 OK，螺旋線完成，如圖 319】 圖 319 螺旋線的生成 （ 9） 切出第一段半齒槽 30 點擊“變截面掃描”圖標(biāo) 。 →【點選圖標(biāo) ，表示要創(chuàng)建的是實體】→【點選圖標(biāo) ，表示要去除材料】→【點選圖標(biāo) Options→選擇 Constant section， 表示截面為恒定】 →【點選一段螺旋線 ,表示掃描軌跡線】→【點選圖標(biāo) ，表示要創(chuàng) 建掃描截面】→【點選圖標(biāo) ，表示要利用已 有線段創(chuàng)建截面】→【依次點選各線段如圖 320】 圖 320 掃描軌跡線段 →【連續(xù)點擊圖標(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，單個齒槽切制完成。 31 圖 321 生成的齒槽 （ 1）創(chuàng)建回轉(zhuǎn)軸線 創(chuàng)建回轉(zhuǎn)軸線 。將模型特征樹中對應(yīng)項移至所有特征之前。 （ 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應(yīng)項，使其 高亮顯示。 →【右鍵點擊選中項→ Group→包含兩個齒槽的特征組形成，如圖 322】 (3)陣列形成多齒 點擊模型特征樹中齒槽組特征項，使其高亮顯示 →【點擊“陣列”圖標(biāo) 】→【在左上方選擇框中選擇軸 】→【在模型樹中點選基準(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，點擊圖標(biāo) ，結(jié)束如圖323】 圖 322 合并成組 32 圖 323 陣列輪齒 （ 4） 實施參數(shù)化 →【右鍵點擊模型樹中對應(yīng)陣列的特征項 Pattern 1→該特征項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。 →【 Tools/Relations→上述尺寸值將變?yōu)閰?shù)符號， 并彈出 Relations 對話框，對照圖，參數(shù)符號 p79 對應(yīng)陣列數(shù)， d76 對應(yīng)角度值，輸入 → OK】→【點擊圖標(biāo)→ Current Values→形成蝸輪，如圖 324】 圖 324 生成的蝸輪 對蝸輪的變參如圖 325 所示 33 圖 325 變參后的蝸輪 Q=10。M=。Z2=31。Z1=1。 ALPHA=20。B=。X2= 4 蝸輪傳動機(jī)構(gòu)的 運(yùn)動仿真 運(yùn)動仿真是機(jī)構(gòu)設(shè)計的一個重要 內(nèi)容，通過仿真技術(shù)可以實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計與運(yùn)動軌跡的校核。在 Pro/E 環(huán)境下進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真分析。它不需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)建模、也不需要復(fù)雜的計算機(jī)語言編程，而是以實體模型為基礎(chǔ)，集設(shè)計與運(yùn)動分析于一體，實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計、分析的參數(shù)化和全相關(guān)，反映了機(jī)構(gòu)的真實運(yùn)動情況，運(yùn)動仿真結(jié)果可以制成 AVI 動畫文件，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）功能，它可以通過用戶對各種不同 運(yùn)動副的連接設(shè)定，使機(jī)構(gòu)按照實際的運(yùn)動要求進(jìn)行運(yùn)動仿真；二是 Pro/MECHANICA MOTION 功能，該模塊是一個完整的三維實體，靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)仿真與優(yōu)化設(shè)計工具，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，節(jié)省時間，降低成本。 在 Pro/E 軟件平臺的機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真時 [6]，首先，在機(jī)構(gòu)設(shè)計之前，必須繪制機(jī)構(gòu)簡圖和零件草圖，進(jìn)行初步的計算和尺寸設(shè)定；其次，根據(jù)計算結(jié)果，對相關(guān)零件進(jìn)行三維實體造型設(shè)計；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 條件載荷和狀態(tài)。如果機(jī)構(gòu)設(shè)計正確無誤，則運(yùn)動仿真和分析將順利完成。否則，就會出現(xiàn)錯誤，此時，應(yīng)該 詳細(xì)檢查機(jī)構(gòu)尺寸、組裝方式或動力狀態(tài)。如果一切順利可進(jìn)一步設(shè)置分析條件對機(jī)構(gòu)進(jìn)行更為全面的分析。 34 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真的具體步驟 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各零部件進(jìn)行二維實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 因為沒有固定件，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，以方便對齊；二是在平移時，讓蝸輪的前視面和組建文件的基準(zhǔn)面 ASMFRONT 對齊，蝸桿的基準(zhǔn)面與組建文件本身的基準(zhǔn)面ASM_RIGHT 對齊即可。 （ 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 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(jì)損失，更重 35 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。 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真 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)動情況，針對出現(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)動狀態(tài)制作成視頻動畫 。 （ 1）進(jìn)入機(jī)構(gòu)設(shè)置齒輪副 在“屬性”選項卡中設(shè)置“齒輪比”，選取“用戶定義的”選項，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)動時存在干涉，從前面蝸輪蝸桿的創(chuàng)建來看，這個干涉不是設(shè)計問題產(chǎn)生，而是因為主動輪和從動輪間的不正確對齊而生成。因此，應(yīng)重新對齊主動輪與從動輪，具體做法：先設(shè)置圖形對齊約束，以控制齒對齒的運(yùn)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畫 如圖 43 36 圖 43 蝸輪蝸桿動畫 5 總結(jié) 在 Pro/E 環(huán)境下，不僅實現(xiàn)了蝸輪蝸桿的參數(shù)化精確實體造型，而且實現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真，有利于機(jī)構(gòu)快速設(shè)計與優(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，制造及仿真平臺。 37 參考文獻(xiàn) [1]楊可楨，程光蘊(yùn) .機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) .高等教育出版社 .1999 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 ,20xx. [5 ] 李燕 . 基于 Pro/ E 的齒輪三維參數(shù)化特 征造型設(shè)計 [J ] . 制造技術(shù)與機(jī)床 ,20xx (7) . [3]詹友剛主編 .Pro/ENGINEER 中文野火版 數(shù)控加工教程 .北京：機(jī)械工業(yè) 版社 . [4] 周凱紅 ,王元勛 ,李春毖 . 格利森圓弧螺旋錐齒輪副的實體造型方法 [J ] . 計算機(jī)仿真 ,20xx (8) . [5] 劉海芳 . 基于 Pro/ E 的漸開線齒輪參數(shù)化設(shè)計 [J ] . 機(jī)械設(shè)計與制造 ,20xx (1) . [6] 高秀華 ,李炎亮 ,鄧洪超 ,等 . 機(jī)械三維動態(tài)設(shè)計仿真技術(shù) [M] . 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,20xx. 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、敏銳的思維及求實的作風(fēng)；和熱心的幫助給我留下了深刻的印象，并時刻激勵著我、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，對培養(yǎng)我的母校表示真摯的敬意，同時也向百忙中評閱和評議本論文的老師們表示誠摯的謝意。 馮海明 20xx年 6月 10日 38