【導(dǎo)讀】定,闡明了變位系數(shù)、螺旋角和幾何尺寸的確定及計(jì)算,從而奠定了少齒數(shù)漸開(kāi)線圓柱齒輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)學(xué)的理論基礎(chǔ)。齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)是提高齒輪建模效率的有效途徑,基于Pro/EWildfire平臺(tái)的參數(shù)化精確建模功能,通過(guò)編。Pro/E的模型程序,實(shí)現(xiàn)了少齒數(shù)齒輪自動(dòng)化建模設(shè)計(jì),并且實(shí)現(xiàn)齒輪基本參數(shù)的改變自動(dòng)生成新齒輪。方法可使設(shè)計(jì)人員方便快捷地實(shí)現(xiàn)齒輪的三維特征造型設(shè)計(jì),從而提高設(shè)計(jì)效率。

　　

【正文】 當(dāng)?shù)募s束得到所需精確圖形。 (2)便于系列化設(shè)計(jì)，一次設(shè)計(jì)成型后，可通過(guò)尺寸的修改得到同種規(guī)格零件的 不同尺寸系列。 (3)便于編輯、修改，能滿足反復(fù)設(shè)計(jì)需要，當(dāng)在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)有不適當(dāng)?shù)牟糠謺r(shí)，設(shè)計(jì)者可通過(guò)修改約束而方便地得到新的設(shè)計(jì)。 這些優(yōu)點(diǎn)使得參數(shù)化技術(shù)非常適合于對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的支持。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的目的是為了滿足一定的功能需求，而這些功能需求往往可以轉(zhuǎn)化為適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)約束。設(shè)計(jì)者通過(guò)對(duì)一設(shè)計(jì)約束的控制可以方便靈活地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能。 Pro/Engineer 系統(tǒng)最典型的特點(diǎn)是參數(shù)化，體現(xiàn)參數(shù)化除使用尺寸參數(shù)控制模型外，還在尺寸之間建立數(shù)學(xué)關(guān)系式，使它們始終保持相對(duì)的大小、位置或約束條件。在零件模式下，系統(tǒng)允許建 立特征之間的關(guān)系式，使得零件中的不同特征產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，此時(shí)創(chuàng)建的參數(shù)關(guān)系式成為零件關(guān)系式。同時(shí)在零件與裝配模式中，系統(tǒng)還允許在陣列特征或陣列元件間建立參數(shù)關(guān)系式。 齒輪的參數(shù)化建模設(shè)計(jì) 零件分析 斜大變位正常齒數(shù)的齒輪外形由輪齒、鍵槽、軸孔等基本結(jié)構(gòu)特征組成。 齒輪建模的操作步驟如下： （ 1）添加齒輪設(shè)計(jì)參數(shù) （ 2）添加齒輪關(guān)系式 （ 3）創(chuàng)建齒輪的齒廓曲線： 2）添加齒輪關(guān)系式 3）創(chuàng)建漸開(kāi)線方程 4）創(chuàng)建過(guò)渡曲線方程 5）創(chuàng)建螺旋線線方程 （ 5）實(shí)體生成： 1）創(chuàng)建螺旋線線方程 2）拉 伸 3）陣列 圖 新建對(duì)話框 圖 尺寸選擇 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 共 62 頁(yè) 繪制 齒輪 （ 1）新建文件 ： 啟動(dòng) PROE ，單擊工具欄 新建工具，或單擊菜單“文件 /新建”。出現(xiàn)如圖 所示對(duì)話框。選擇系統(tǒng)默認(rèn)“零件”，子類(lèi)型“實(shí)體” 方式，“名稱”欄中輸入“ canshuhuachilun” ，同時(shí)注意 關(guān)閉 “使用缺省模板”。選擇公制模板 mmnspartsolid，如圖 所示，然后單擊“確定”。 （ 2）創(chuàng)建齒輪 程序 。 選擇菜單欄“工具 /程序 ”命令，出現(xiàn)如圖 所示對(duì)話框。單擊 “編輯設(shè)計(jì)” ，依次添加齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)及初始值，添加完畢單擊“確定”。 選擇工具菜單“工具 /程序”命令，出現(xiàn)如圖 ，在其中輸入程序如下： （ 3）添加齒輪 四個(gè) 圓 的 關(guān)系式。 1）選擇“插入 /模型基準(zhǔn) /草繪”特征工具，或單擊 工具欄 草繪命令，出現(xiàn)如圖。選擇 FRONT 基準(zhǔn)平面為草繪平面，系統(tǒng)自動(dòng)捕捉到與其垂直的 RIGHT基準(zhǔn)平面為其參考平面。單擊“草繪”確認(rèn)，進(jìn)入二維草繪模式如圖 。 圖 添加參數(shù) 圖 信息窗口 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 共 62 頁(yè) 2）草繪截面。首先選擇工具菜單欄“草繪 /圓”或單擊“草繪器”工具欄上的 圓命令，任意草繪 4個(gè)同心圓，完成單擊 確認(rèn) ，如圖 。 3）選擇工具菜單“工具 /關(guān)系 ”命令，出現(xiàn)如圖 信息窗口， 選擇草繪的圓， 在 “ 關(guān)系 ”中輸入四個(gè)圓的關(guān)系式 如下： 圖 草繪對(duì)話框 圖 草繪界面 圖 關(guān)系對(duì)話框 圖 草繪圓 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 共 62 頁(yè) 選擇 ， 在彈出對(duì)話框選“當(dāng)前值”，重生成后如圖 4） 單擊 ，在 的對(duì)照下新建笛卡爾坐標(biāo)系 如圖 ， 再如圖 在關(guān)系 界面下 編輯對(duì)應(yīng)關(guān)系為 ，并且選取 “ 再生 ” 。 （ 4）創(chuàng)建齒輪齒廓過(guò)渡曲線特征。 1）單擊工具欄的 基準(zhǔn)曲線命令， 選擇 新建的坐標(biāo)系 ， 出現(xiàn)如圖所示菜單，如圖 選擇“從方程”建立漸開(kāi)線，然后單擊“ 確定 ” 圖 確 定。 圖 新建坐標(biāo)系 圖 編輯坐標(biāo)系圖 圖 再生圓 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) 共 62 頁(yè) 2）單擊“笛卡爾”坐標(biāo)系，出現(xiàn)如圖 所示記事本，在記事本點(diǎn)劃線下方，輸入過(guò)渡曲線方程以參數(shù)方程形式表示， t 為 proe 的默認(rèn)變量，取值范圍 01，常量 PI為圓周率，漸開(kāi)線以 XY 直角坐標(biāo)系建立， Z 軸取值為 0。漸開(kāi)線方程輸入完畢，單擊記事本“文件 /保存”。最后單擊 曲線對(duì)話框“確定”按鈕，生成如圖 所示過(guò)渡曲線。 程序?yàn)椋? φ =t*xc/r*tan(90α t)+yc/r v=φ* 180/ PI γ =atan((r*φ yc)/xc) x=(rxcρ*cos(γ))*cos(v)+(xc*tan(γ)+ρ*sin(γ))*sin(v) rf*cos(180/zn) y=(rxcρ*cos(γ))*sin(v) (xc*tan(γ)+ ρ*sin(γ))*cos(v) z=0 （ 4）創(chuàng)建齒輪齒廓漸開(kāi)線特征。（方法步驟同創(chuàng)建齒輪齒廓過(guò)渡曲 線特征，不再詳述） φ=t/r*(yc y0+xc*tan(90α t)+2*han/sin(2*α t))+1/r*(y02*han/sin(2*α t)) v=φ*180/PI 圖 創(chuàng)建曲線 圖 笛卡兒坐標(biāo)系 圖 輸入方程 圖 確定 圖 記事本 圖 過(guò)渡曲線 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) 共 62 頁(yè) x=(*(r*φ y0)*sin(2*α t))*cos(v)+(r*φ y0)*cos(α t)*cos(α t)*sin(v)rf*cos(180/zn) y=(*(r*φ y0)*sin(2*α t))*sin(v)(r*φ y0)*cos(α t)*cos(α t)*cos(v) z=0 （ 5）創(chuàng)建封閉環(huán) 在草 繪界面下 用 選取 圖元 ， 再用 對(duì)漸開(kāi)線及過(guò)度曲線進(jìn)行 動(dòng)態(tài) 修剪。 如圖 所示。 修剪完后，選取 創(chuàng)建中心線 如圖 ，選取 對(duì)漸開(kāi)線與過(guò)渡曲線部分進(jìn)行對(duì)稱。 （ 4）創(chuàng)建齒輪齒廓螺旋線特征。（方法步驟同創(chuàng)建齒輪齒廓過(guò)渡曲線特征，不再詳述） 程序?yàn)?r=d/2 L=r/tan(β) x=r*cos(t*B/L*180/pi) 圖 建立中心線 圖 320 鏡像 (a) 選取“線” (b) 修剪后結(jié)果 圖 創(chuàng)間 封閉環(huán)并修建 圖 創(chuàng)建基準(zhǔn)軸 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè) 共 62 頁(yè) y=r*sin(t*B/L*180/pi) z=t*B （ 5）進(jìn)行恒定剖面的掃描 1）創(chuàng)建基準(zhǔn)軸。單擊工具欄的 基準(zhǔn)軸工具， 在工作區(qū)按住 Ctrl 鍵，選擇 RIGHT 和TOP 基準(zhǔn)平面，基準(zhǔn)軸的約束類(lèi)型為“穿過(guò)”兩個(gè)相交基面，單擊“確定”完成創(chuàng)建如 所示。 1）在 下， 選擇參照 —— 軌跡中選基準(zhǔn)軸與螺旋線 圖 —— X軌跡，選項(xiàng) —— 恒定剖面 圖 ，界面的選取封閉環(huán) 圖 ，點(diǎn)擊完成， 形成如 圖 圖形。 （ 6） 對(duì)生成的圖像進(jìn)行陣列 1） 選取軸 —— 選中心軸 按軸陣列如圖 —— 界面顯示圖 ，確定后 完成 結(jié)果如 圖 。 圖 選取參照 圖 恒定剖面 圖 圖 選取截面 圖 實(shí)體生成 圖 按軸陣列 圖 選基準(zhǔn)軸與螺旋線 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁(yè) 共 62 頁(yè) 2） 編輯陣列 在關(guān)系中 輸入關(guān)系 式 選擇“再生”后得到齒輪的實(shí) 體模型如圖 （ 7）繪制齒根圓實(shí)體部分。 用 旋轉(zhuǎn) 功能 進(jìn)行根圓的繪制， 草繪如圖 ，確定后生成旋轉(zhuǎn)如圖 。 （ 8） 選擇再生模型 ，在菜單管理器中點(diǎn)擊輸入 如 ， 改變齒輪 的參數(shù) 如 圖 圖 陣列示意圖 圖 329 陣列結(jié)果 圖 草繪 圖 旋轉(zhuǎn)生成 圖 草繪 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁(yè) 共 62 頁(yè) 獲 得不同的齒輪 參數(shù) ， 確定 完成再生。 參數(shù)化 問(wèn)題分析 在整個(gè)繪制中，本次設(shè)計(jì)從齒輪的整個(gè) PROE 理論為依據(jù)，大量運(yùn)用其繪制曲線的功能。根據(jù)本次設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)改變了推倒的滾動(dòng)角范圍，才生成了封閉曲線。 推導(dǎo)未發(fā)現(xiàn)漏洞，只能是在計(jì)算時(shí)或者依據(jù)以前的資料有部分出入，才導(dǎo)致此種情況。 時(shí)，圖形為圖所示，兩曲線未交上。 （如圖 ） 將漸開(kāi)線的范圍變化為 時(shí)，如圖所示，兩曲線交上。 （如圖 ） 圖 重輸參數(shù) 圖 選取參數(shù) i n21 0 ??????? ?????? ?????????? ? ???? tgxyrhyr cca?????? ?????? ?????????? ? ???? 212s in21 0 tgxyrhyr cca 圖 未相交 圖 相交 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁(yè) 共 62 頁(yè) ? 的值也可以達(dá)到效果。 ** atan hh與 之間的值不滿足對(duì)應(yīng)的關(guān)系。 圖 相交 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 34 頁(yè) 共 62 頁(yè) 4 其他零件的設(shè)計(jì) 建模 軸 在 proe 參數(shù)中調(diào)出 齒輪 參數(shù) ，根據(jù)此設(shè)計(jì)軸。 表 41 齒輪參數(shù) 分度圓 齒根圓 齒寬 中心距 小齒輪 14 62 大齒輪 13 軸承 軸承：由于小齒輪的尺寸過(guò)小因此采用了滾針軸承，選取軸承內(nèi)徑為 7 mm，外徑為 13 mm，寬度為 4 mm,并且在軸承庫(kù)中調(diào)用，改完尺寸后直接生成。 表 42 軸承的選取結(jié)果 （單位： mm） 型號(hào) 內(nèi)徑 外徑 寬度 軸承一 MF137ZZ 7 13 4 軸承二 7202AC 15 35 11 圖 齒輪軸 圖 軸 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁(yè) 共 62 頁(yè) 7202AC 端蓋 （根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選取凸緣式端蓋，具體的尺寸數(shù)據(jù)如下表） 表 43 端蓋尺寸表 參數(shù)序號(hào) 名稱及符號(hào) 具體取值或計(jì)算數(shù)值 大齒輪端蓋 小齒輪端蓋 1 螺釘直徑 3d 取 6mm,數(shù)目 n=4 2 130 ??dd 7 3 30 dDD ?? 50 28 4 302 dDD ?? 65 43 5 de? 6 ee?1 8 7 m 由結(jié)構(gòu)決定 8 )1510(4 ???? DD 80 5 9 )42(6 ???? DD 86 6 10 D 35 13 圖 7209A 軸承實(shí)體圖 圖 不連接端端蓋 圖 端蓋 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 36 頁(yè) 共 62 頁(yè) 箱體 具體尺寸見(jiàn)下表箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 表 44 箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 符號(hào) 減速器的尺寸關(guān)系 箱體具體取值 箱座壁厚 ? +1≥ 8 8 箱蓋壁厚 1? +1≥ 8 8 箱蓋凸緣厚度 b1 ? 12 箱座凸緣厚度 b ? 12 箱座底凸緣厚度 b2 ? 20 地腳螺釘直徑 df +12 16 地腳螺釘數(shù)目 n 當(dāng) a≤ 250 時(shí) 4 軸承旁連接螺栓直徑 12 蓋與座連接螺栓直徑 d2 (～ )df 8 軸承端蓋螺釘直徑 d3 (～ )df 8 視空蓋螺釘直徑 d4 (～ )df 6 定位銷(xiāo)直徑