【正文】 在 畢設(shè) 即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到 畢業(yè)設(shè)計(jì) 的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意 !最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們 ! 40 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 參考文 獻(xiàn) [1] 吳鴻業(yè) .蝸桿傳動設(shè)計(jì) [M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 1986 [2] 董學(xué)朱 .環(huán)面蝸桿傳動設(shè)計(jì)和修形 [M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2020 [3] 鄧星橋 .王進(jìn)戈 .張均富 .吳江 .無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿真實(shí)嚙合齒面的理論研究 [J].西南交通大學(xué)學(xué)報 .2020 [4] 鄧星橋 .無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動的研究 [D].成都： 四川大學(xué)制造科學(xué)與工程 學(xué)院， 2020 [5] 洪雷 .無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動的理論研究 [D].成都：西華大學(xué)機(jī)械工程與自動化學(xué)院， 2020 [6] 張普禮 .楊琳 .機(jī)械加工設(shè)備 [M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2020 [7] 戴曙 .金屬切削機(jī)床 [M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2020 [8] 濮良貴 .紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì) (第八版 )[M].北京 :高等教育出版社 ,2020 [9] 王啟平 .機(jī)械 制造工藝學(xué) [M].哈爾濱 ： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ， 2020
。特別感謝我的 室友謝慶 同學(xué)， 在我自學(xué) Pro/E 軟件的過程中，以及后續(xù)的三維建模中 ，給予我不少的幫助。 在此謹(jǐn)向 兩位 老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 一段時間以來 ， 鄧?yán)蠋熆偸?不 在課題 上 提出嚴(yán)格的要求和建設(shè)性的指導(dǎo) ， 即使自己已經(jīng)遠(yuǎn)在萬里之外的美國 ， 還是時常關(guān)心我畢設(shè)的進(jìn)度和完成質(zhì)量。 兩位老師 嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。文末引出的 Proe/E 三維軟件無疑是 當(dāng)今世界 機(jī)械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域 最成功的軟件之一，在 目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著 非常 重要 的 地位 。 圖 35 旋轉(zhuǎn)特征 、 孔特征及輔助特征的作用 后 37 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 最后連接絲杠和調(diào)整螺栓的 螺紋 孔采用孔特征，絲杠連接處的凸塊要事先拉伸出來，再在其側(cè)表面鉆孔 ,見圖 36： 圖 36a 拉伸凸塊和鉆孔 圖 36b 完整版建模 及 軟件 界面 38 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 結(jié)論 本文以無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的加工設(shè)備改裝為研究對象，分別就無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的 傳動原理、及其與傳統(tǒng)蝸桿的優(yōu)勢和劣勢，滾齒機(jī)的原理， YC3180 的傳動與運(yùn)動分析、 YC3180 的改裝、無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的工藝流程、 Pro/E 的簡介及個別零件的建模等展開了較為詳細(xì)的論述和描寫，得出如下結(jié)論： 無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動副作為一種新型蝸桿傳動能很好地消除蝸桿傳動中的側(cè)隙，而且具有傳動效率高、噪音小、溫度上升慢等優(yōu)點(diǎn)，在精密分度，精密傳動等領(lǐng)域應(yīng)具有良好的應(yīng)用前景，而滾齒機(jī)作為主要的齒輪加工機(jī)床，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，但是經(jīng)過適當(dāng)、恰當(dāng)?shù)母难b后也可以加工蝸桿，甚至是高精度的無側(cè)隙雙滾子包 絡(luò)環(huán)面蝸桿，且滾齒機(jī)加工蝸桿比四軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床更有優(yōu)勢。 圖 32 拉伸實(shí)體 同時在已經(jīng)得出的實(shí)體圖兩端，需要 拉伸切除材料，只需切除一端，另一端采用 鏡像 特征命令 ，其切除截面 (圖 33a)和將得出實(shí)體 (圖 33b)： 35 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 a切除截面 b所得實(shí)體 圖 33 去除材料的實(shí)體圖 同理 草繪出二維截面， 切除軸向 和橫向 的多余材料 ，得出如下 圖 34特征： a去除軸向材料后 36 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 b去除橫向材料后 圖 34 拉伸去除材料 通常 Pro/E 三維建模的 主要特征有拉伸、旋轉(zhuǎn)和孔等，線條、尺寸多，修改通常較為麻煩 ， 輔助特征通?；谥饕卣鹘ⅲ虼酥饕卣鞯氖鶗?dǎo)致相應(yīng)的輔助特 征失效 [14]。分析：該零件主要由下面的燕尾槽基部支撐上面的筋板、肋板和半圓槽體。 本次選取“下箱體支座”這個零件為例， 其二維零件圖（如下圖 30）， 簡述該零件的建模過程， 來展示出 Pro/E 零件建模 的一般規(guī)律。建模過程中，做每一個特征時最好用最簡單的截面來進(jìn)行操作，這樣的好處是提高操作速度，簡化思路。下面 談?wù)?本人的建模的思路和想法 ， 找好基準(zhǔn)后，再找到產(chǎn)品的最大外形尺寸，先 通過拉伸工具 畫一塊和產(chǎn)品最大外形一樣的胚料，來用各種 3D 命 令進(jìn)行切除或增加 材料 ， 直 到最后和 2D的形狀完全一樣。這樣在一個零件建成之后重新生成才不會出錯 [13]。 改裝后的 YC3180 的 主要零件 建模舉 列 Pro/E零件建模 的一般 原則 如下 ： —— 大體建模思路； ，由大到小； ，輔助特征在后； ： 軸類、圓盤狀零件多采用旋轉(zhuǎn)特征； 塊 狀零件選擇拉伸特征； 規(guī)則等厚度零件采用抽殼特征； 規(guī)律分布的孔、凸臺采用對稱 /陣列特征。 8． SUPERTA BGeom：輸出符合用于輸入列 SUPERTAB 的 UNIVERSAL 文件格式的幾何體。 6． PATRAN Geom；用于輸出符合 PATRAN 中間文件格式的零件幾何體數(shù)據(jù)。 4． NEUTRAL：用于輸出符合 Pro/ENGINEER 中間文件格式的特征、零件、部公差信息。 2． RENDER：用于將 3D 模型信息輸出到著色程序。這樣用戶就可以將所有參數(shù)化特征附加到這 “ 單一特征 ” 上，當(dāng)然該特征也能象其它任何 Pro/ ENGINEER 修改。在 Pro/ENGINEER 內(nèi)．如果有遺漏表面可以加上，并且整個表面模型也可以復(fù)蓋到一個非參數(shù)化的實(shí)體模型上。一旦輸入后，這些面可以被偏 32 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 置和縫合在一起 ，及被其它曲面剪裁，它們也可以被用于構(gòu)造一個實(shí)體模型 (見 Pro/SURFACE 有關(guān)詳細(xì)描述 )。 如果需要，可以覆蓋到非參數(shù)化的實(shí)體模型上。 1．二維和三維圖形： Pro/INTERFACE 提供了將 2D 和 3D 圖形通過 IGES4． 0或 SET 輸入到 Pro/ENGINEER 的繪圖模式里的能力，輸入后，正常制圖功能都是有效 的 。 Pro/INTERFACE Pro/INTERFACE 是一個完整的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) ，提供 Pro/Engineer 與其它設(shè)計(jì)自動化系統(tǒng)之間的各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式．它可用于 Pro/ENGINEER 幾何的輸入和輸出。 6． 具有生成用戶自定義的符號和符號庫的能力。 4． 具有通過 IGES 到 PTC 支持的繪圖儀輸出這些圖形能力。 2． 具有修改輸入圖形來影響設(shè)計(jì)修改或更新能力。 Pro/DETAIL 也包括 2D 非參數(shù)化制圖功能，可用于生成不需要 3D 模型的產(chǎn)品圖 。 Pro/DETAIL Pro/ENGINEER 提供了一個很寬的生成工程圖的能力，包括：自動尺寸標(biāo)注、參數(shù)特征生成，全尺寸修飾，自動生成投影面，輔助面，截面和局部視圖，Pro/DETAIL 擴(kuò)展 Pro/ENGINEER 這些基本功能，允許直接從 Pro/ENGINEER 的實(shí)體造型產(chǎn)品按 ANSI/ISO/JIS/DIN 標(biāo)準(zhǔn)的工程圖。 Pro/ASSEMBLY 是 Pro/ADSSEMBLY 的一個擴(kuò)展選項(xiàng)模塊，只能在 Pro/Engineer 環(huán)境下運(yùn)行，它具有如下功能 ： 1． 在組合件內(nèi)自動零件替換 (交替式 ) ； 2． 規(guī)則排列的組合 (支持組合件子集 ) ； 3． 組裝模式下的零件生成 (考慮組件內(nèi)已存在的零件來產(chǎn)生一個新的零件 )； 4． Pro/ASSEMBLY 里有一個 Pro/Program 模塊，它提供一個開發(fā)工具。它在單用戶環(huán)境下 (沒有任何附加模塊 )具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力 (人工 )和工程制圖能力 (不包括 ANSI， ISO， DIN 或 JIS 標(biāo)準(zhǔn) )，并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀 (HP， HPGL)和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持 Postscript 格式的彩色打印機(jī)。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任 30 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 何一個參數(shù)改變，其也相 關(guān)的特征也會自動修正。其大致流程如下圖 29所示： 圖 29 分析流程圖 Pro/Engineer Pro/Engineer 是 軟件包 ，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三 維上色實(shí)體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。 PRO/E 的 主要 模塊 及 其 功能 Pro/E 之所以能高效率地完成 各項(xiàng) 復(fù)雜的任務(wù)，因?yàn)樗哂泻芏嗤晟频墓δ苣K。高 29 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 級的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。數(shù)據(jù)管理模 塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了Pro/ENGINEER 獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征。這些特征是一些普通的機(jī)械對象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。全相關(guān)性鼓勵在開發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 全相關(guān)性： Pro/ENGINEER 的所有模塊都是全相關(guān)的。這種獨(dú)特的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來。換言之，在整個設(shè)計(jì)過程 的任何 一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在整個設(shè)計(jì)過程的相 關(guān)環(huán)節(jié)上 。 單一數(shù)據(jù)庫 ： Pro/Engineer 是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不象一些傳統(tǒng)的 CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。 PRO/E 的特點(diǎn)和優(yōu)勢 經(jīng)過 20多年不斷的創(chuàng)新和完善， pore 現(xiàn)在已經(jīng)是三維建模軟件領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊之一，它具有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢： 參數(shù)化設(shè)計(jì)和特征功能 ： Pro/Engineer 是采用參數(shù)化設(shè)計(jì) 的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。 Pro/ENGINEER 還提 供了全面、集成緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。目前已經(jīng)發(fā)布了 Pro/ENGINEER （中文名野火 6)。 1988 年， 的 Pro/ENGINEER 誕生了。 在中國也有很多用戶直接稱 PRO/E 為 “ 破衣 ” 。 Pro/E（ Pro/Engineer 操作軟件 ） 是美國參數(shù)技術(shù)公司 （ Parametric Technology Corporation， 簡稱 PTC） 的重要產(chǎn)品。加工時，蝸桿同樣低速回轉(zhuǎn)，三把車刀在滾齒機(jī)的回轉(zhuǎn)工作臺上，輪流對其切齒加工。而無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的切齒與直廓環(huán)面蝸桿齒面的成形原理相似：一條與成形圓相切、位于蝸 桿軸線平面內(nèi)的直線，在繞成形圓 中心軸線 作等角速度的周周運(yùn)動的 27 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 同時，又與一起圍繞蝸桿軸線作等角速度的旋轉(zhuǎn)，這條直線在空間形成軌跡曲面，就是環(huán)面蝸桿的齒面。 切齒 在 無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿 切齒 之前需要將其毛坯加工成圖 27 中形狀，該工序的主要目的是加工出蝸桿的初始形狀以及加工齒面時所需的工藝基準(zhǔn)。 工藝流程 由于 蝸桿軸向齒廓呈弧 形 分布，同時接觸 多個蝸輪輪齒（滾子），而且 蝸桿齒面 必須 經(jīng) 表面 硬化處理后 再 精磨 而成， 使得 齒面硬度： HRC≥ 50，粗糙度 Ra≤ ，加工工藝過程 如果和其 成形過程 保持 完全一致， 便 能夠可靠 地 保證 無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的 制造精度和嚙合的理論狀態(tài) 。 24 中南 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 a 蝸桿端面螺紋孔 b銅套位置及整體配合 c蝸桿與拉桿的配合 圖 25 蝸桿的裝夾 根據(jù)前述 YC3180 型滾齒機(jī) 各部分細(xì)節(jié)的改良，以及無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿加工精度的保證，綜合現(xiàn)有的設(shè)備和各種狀況，現(xiàn)將 YC3180 型滾齒機(jī) 改裝如下圖 26所示（因頁面限制部分細(xì)節(jié)和零件無法全部展示）。 圖 24a 絲杠 的 作用及其 布置 圖 24b 絲杠和分度盤的布置 對無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿進(jìn)行磨齒面加工之前，還需要對其進(jìn)行高精度的定位和夾緊，因?yàn)榇饲耙呀?jīng)對蝸桿進(jìn)行了車、切、銑、鉗等加工，若要保證蝸桿的回轉(zhuǎn)中心線與水平面平行，我們必須采取一定的措施。 待一切都檢測、調(diào)整好以后，便可以對無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的齒面進(jìn) 23 中南 大