【正文】 感謝在整個畢業(yè)設(shè)計期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭儯诖?，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學(xué)表示感謝！ 最后，謹向所有大學(xué)期間曾經(jīng)關(guān)心和幫助過本人的老師和同學(xué)表示最誠摯的謝意！ 。這幾個月以來，馬老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時 還在思想給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹向馬老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。每次遇到難題，我最先做的就是向馬老師尋求幫助，而馬老師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。離校日期已日趨臨近，畢業(yè)論文的的完成也隨之進入了尾聲。在設(shè)計上，沒有最好，只要更好，只要做到了一最節(jié)約的方式 出色地完成了設(shè)計工作，那就是一個出色的設(shè)計。 對于不同的齒輪建模方法，都有各自都優(yōu)點與適用場合。而且利用參數(shù)話建模得到的齒輪模型，都可以在其基礎(chǔ)上進行不同的二次開發(fā)，使其能夠更加完善，以達到事半功倍的效果。通過分析直齒圓錐齒輪齒輪不同參數(shù)之間的關(guān)系，推算出大小端面相關(guān)參量，建立各自的分度圓、齒根圓、齒頂圓等，利用各自不同的特征參數(shù)、數(shù)學(xué)關(guān)系等驅(qū)動，得到其不同端面的漸開線齒形，最后運用混合命令建立一個齒，再運用復(fù)制和陣列的方法，即可建立所有的齒輪特性，最后運用旋轉(zhuǎn)工具建立齒輪的基體，這樣直齒圓錐齒輪的主體部分就建立完成。它們的基本建模流程幾乎相同，都是通過齒輪的漸開線特性，得到完整的齒輪漸開線齒廓，只是因為二者的漸開線與齒輪其他的自變參數(shù)之間關(guān)系不同，故其能在生成不同類型的齒輪模型。本文基于 Pro/E 的系統(tǒng)軟件平臺，從不同的角度講述了三種不同齒輪的參數(shù)化建模方法。這二者的結(jié)合不僅提高了設(shè)計效率和質(zhì)量，也為直齒圓錐齒輪進一步開發(fā)有限元分析、運動仿真、數(shù)控加工等其他功能模塊奠定了基礎(chǔ)。 47 48 49 小結(jié) Pro/ENGINEER 軟件是一個功能強大的參數(shù)化設(shè)計工具，采用本章講述的方法可以精確地生成參數(shù)化控制的直齒圓錐齒輪模型及其網(wǎng) 模型庫。這種模型庫的建立方法，有利按照設(shè)計者的意圖形成標準的模型庫。 通過插入實例層表或者打開初始模型建立其族表，對模數(shù)為 3 的初始齒輪 建立子族表，如圖 8所示（在類型中有一個文件夾圖表）。如圖 所示，以第一系列大端模數(shù)為具體參數(shù)系列，模型就會自動重新建模。在 Pro/ENGINEER 的主菜單中選擇【工具】 /【族表】，將設(shè)置的設(shè)計參量提取到族項目中，建立控制模型庫的電子表格，在族表中可以根據(jù)需要更改相應(yīng)的時間變量數(shù)據(jù)，并且通過編輯再生將模型自動重建。如圖 所示，建立新圖層 curve 將所有的輔助線條納入其中，并將該層隱藏，得到如圖 顯示的模型。如圖 所示。首先由大端面的相關(guān)參量以及由大端面相關(guān)參量推算出來的小端面相關(guān)參量，建立大端面和小端面的分度圓、齒根圓、齒頂圓等，并運用設(shè)置的相應(yīng)特征參數(shù)來驅(qū)動對應(yīng)尺寸。 建立其余特征參數(shù)與設(shè)計變量之間約束關(guān)系，如圖 所示用工具中的關(guān)系來約束。在直齒圓錐齒輪中抽象得到的特征參數(shù)有， alpha（壓力角，根據(jù)國家標準，設(shè)定值 42 為 20）、 delta（分度圓錐角）、 m（錐齒輪模數(shù)）等，如圖 所示。 基于以上的分析和簡化確定建立該模型所需的參數(shù)： （ 1）分度圓錐角δ：分度圓錐的錐角的 1/2 即為分度圓錐角； （ 2）外錐距 R：圓錐齒輪節(jié)錐的大端至錐頂?shù)拈L度； （ 3）大端端面模數(shù) m； （ 4）分度圓直徑 d：在圓錐齒輪大端背錐上的這個圓周上，齒間的圓弧長與齒厚的弧長正好相等，這一特點在后面建模過程中得到利用； （ 5）齒高系數(shù) h*、徑向間隙系數(shù) c*、齒高 h； （ 6）壓力角：圓錐齒輪的壓力角是指圓錐齒輪的分度圓位置上，球面漸開線尺廓面上的受力方向與運動方向所夾的角，按照我國的標準一般取該值為20176。圓錐齒輪的齒廓曲線為球面漸開線，但是由于球面無法展開成為平面，以致在設(shè)計甚至在制造及齒形的檢查方面均存在很多困難，本文采用背錐作為輔助圓錐（背錐與球面相切于圓錐齒輪大端的分度圓上，并且與分度圓錐相接成直角，球面漸開線齒廓與其在背錐上的投影相差很小）。直齒圓錐齒輪相交兩軸間定傳動比的傳動，在理論上由兩圓錐的摩擦傳動來實現(xiàn)。因此，應(yīng)用參數(shù)化建模技術(shù)有非常重要的經(jīng)濟效用和現(xiàn)實作用，對于提高設(shè)計效率和保證設(shè)計質(zhì)量也具有重要意 義。 直齒圓錐齒輪參數(shù)化建模 直齒圓錐齒輪是機械工業(yè)中廣泛使用傳遞兩相交軸之間運動和動力的重要基礎(chǔ)零部件，它的繪圖工作繁雜費時。 Pro/ENGINEER 具有開放的體系結(jié)構(gòu)和優(yōu)秀的二次開發(fā)工具，允許開發(fā)者根據(jù)客戶的特殊需要來進行擴充和修改。在Pro/ENGINEER 中建立的零件族實現(xiàn)方法主要有兩種 [12]： (1)族表。 零件族由一個模板和用來驅(qū)動模板的表格組成，模板含有生成零件族成員的全部特征，族表反映模板設(shè)計變量值、表達式關(guān)系及 零件屬性等的更改。 通過參數(shù)化的方法建立零件，可以方便零件族的實現(xiàn)及其管理操作，可以實現(xiàn)設(shè)計中大量重復(fù)、改進型設(shè)計效率的提高。其主要思路如圖 所示，通過對產(chǎn)品建模特征的解析，從特征中抽象出特征參數(shù)，再對特征參數(shù)進行分析，得到參數(shù)模型。 40 4 直齒圓錐齒輪參數(shù)化建模 本章主要介紹了一種在 Pro/E 環(huán)境下精確的生成參數(shù)化控制的直齒圓錐齒輪模型及其模型庫的方法。本章介紹的這種漸開線直線圓柱齒輪參數(shù)化建模的方法 操作起來比較簡單，制造的齒輪模型使用起來也非常方便，大大減少了設(shè)計者的工作量。 小結(jié) 漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)化建模的方法有許多，例如建立標準齒輪和變位齒 39 輪兩種，然后再把它們裝配在一起，通過裝配中的編程來選擇其中一種。裝配完成后，使用 ProE 自帶的分析功能對其進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個齒輪能夠完全嚙合，而且在兩個齒輪嚙合處的壓力角也正好為 20176。 38 其中左邊齒輪的參數(shù)設(shè)置為： THICK=16 MODULE=2 PRESSURE_ANG=20 NUM_TEETH=32 ROOT_ROUND_RAD= VAR_COEF=0 右邊齒輪的參數(shù)設(shè)置為： THICK=16 MODULE=2 PRESSURE_ANG=20 NUM_TEETH=48 ROOT_ROUND_RAD= VAR_COEF=0 然后在 ProE 環(huán)境中建立一個 .asm 文件，對這兩個齒輪進行裝配。 33 34 35 36 源程 以下為 ProE 的 Program 模塊環(huán)境下的源程序： VERSION REVNUM 5948 零件 GEAR_CYLINDER_VAR 的列表： INPUT THICK NUMBER “請輸入齒輪厚度” MODULE NUMBER “請輸入模數(shù)” PRESSURE_ANG NUMBER “請輸入壓力角” NUM_TEETH NUMBER “請輸入齒數(shù)” 37 ROOT_ROUND_RAD NUMBER “請輸入齒根圓角半徑” VAR_COEF NUMBER “請輸入變位系數(shù)” END INPUT RELATIONS IF MODULE＜ 1確定齒根圓直徑 DEDENDUM_DIA=MODULE (+2 VAR_COEF) ELSE DEDENDUM_DIA=MODULE (+2 VAR_COEF) ENDIF BASE_DIA=MODULE NUM_TEETH COS(PRESSURE_ANG)確定基圓直徑 PITCH_DIA=MODULE NUM_TEETH確定節(jié)圓直徑 ADDENDUM_DIA=MODULE (NUM_TEETH+2+2 VAR_COEF)確定頂圓直徑 D8=360/(NUM_TEETH 4)對各個內(nèi)部參數(shù)進行賦值 D11=THICK P1=NUM_TEETH1 D94=360/(P1+1) D104=D94 D174=ROOT_ROUND_RAD END RELATIONS 設(shè)計實例也論證 某機械廠在其新開發(fā)的 KDF2E 機組上使用了一對使用上述方法設(shè)計的漸開線直線圓柱齒輪（如圖 所示）。輸完以后，漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)化建模的工作就全部完成了。 （ 6）輸入程序。 在輸入程序之前，必須檢查每個尺寸的參數(shù)。由于第一個齒槽生成方式的關(guān)系，無法直接進行陣列，所以可先用旋轉(zhuǎn)方式復(fù)制一個齒槽，然后再對該齒槽進行陣列（由于剛開始時尺寸不一定準確，所以陣列個數(shù)最好盡可能少些）。具體步驟是：在菜單中選擇 CRV OPTIONS（曲線選項）→ From Equation（從方程），然后選擇基準平面（與基圓在同一平面），接著選擇坐標系，然后再設(shè)置坐標系類型為 Cylindrical（柱坐標），最后在彈出的窗口中輸入曲線方程如下，如圖 所示： r=module num_teeth cos(pressure_ang)/[2 cos(45 t)] theta=tan(45 t) 180/pi(45 t) z=0 插入一個基準平面 DTM1，如圖 所示，通過坐標系原點以及漸開線與節(jié)圓交點，并垂直于漸開線所在的平面，然后再插入一個基準軸 A1；通過坐標原點并垂直于漸開線所在的平面，接著再插入一個基準平面 DTM2，如圖 所示，通過基準軸 A1，與基準平面 DTM1 形成一個夾角（該夾角的尺寸通過程序來確定），使用基準平面 DTM2 對剛才所畫的漸開線進行鏡像操作，這樣齒槽的形狀就確定下來了。 （ 4）畫出漸開線。在畫這些圓的時候，可以隨意定尺寸，只要記下它們的尺寸參數(shù)，等到寫程序的時候再把它們的尺寸和最初設(shè)定的外部參數(shù)聯(lián)系起來就可以，建議把基圓的直徑設(shè)為模數(shù)、齒數(shù)和壓力角初始值的乘積，以免在以后的建模過程中出現(xiàn)不必要的錯 誤。 （ 3）建模。具體步驟是：在菜單中選擇 Set Up(設(shè)置 )→ Parameters（參數(shù)）→ Creat（創(chuàng)建）。為了方便起見，需要把這些參數(shù)設(shè)為實數(shù)型。參數(shù)不用設(shè)置太多，只需設(shè)置影響齒輪外形的 6個參數(shù)就可以了。在建立該文件的時候，不同的行業(yè)最好使用各自不同的模板，因為在模板中定義了不同的單位、參數(shù)和出圖格式等，所以在建模之前應(yīng)先選擇合適的模板，以便于后續(xù)工作的進 26 行，如同 、 所示。 漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)化建模 對漸開線直齒圓柱齒輪進行參數(shù)化建模的目的是使設(shè)計者在設(shè)計過程中方便地使用該模型，只要輸入模數(shù)、齒數(shù)、厚度、齒根圓角半徑以及變位系數(shù)，就能自動生成設(shè)計者所需要的齒輪模型，所以要在這個前提下對漸開線直齒圓柱齒輪進行建模。由Δ OBK，有 tanα k=BK/rb=rb(α k+θ k)/rb=α k+θ