【正文】 形技術(shù)的現(xiàn)狀 ........................................2 PRO/ENGINEER................................................22 理論分析與研究階段 ...........................................4 理論基礎(chǔ) ..................................................4 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法推導(dǎo)齒輪齒廓線方程 ..............................5 齒廓曲線普遍方程式的推導(dǎo) ..............................5 齒輪的漸開線的方程式求解 ..............................7 齒輪的過渡曲線的方程式求解 ...........................11 少齒數(shù)計算過程 ...........................................13 數(shù)據(jù)初定 .............................................13 設(shè)計結(jié)果校核計算 .....................................14 修正設(shè)計結(jié)果 .........................................203 三維建模 ....................................................22 軟件簡介 .................................................22 Pro/Engineer軟件包 ...................................22 Pro／ASSEMBLY 安裝模塊 ...............................23 參數(shù)化技術(shù)簡析 ...........................................23 齒輪的參數(shù)化建模設(shè)計 .....................................24 零件分析 .............................................24 繪制齒輪 .............................................25 參數(shù)化問題分析 ...........................................324 其他零件的設(shè)計建模 ..........................................34 軸 .......................................................34 軸承 .....................................................34 端蓋 .....................................................35 箱體 .....................................................36 箱蓋 .....................................................375 減速器的裝配總成 ............................................38 零件裝配的基本流程 .......................................38 裝配過程中常用的配合方法 .................................38 裝配 .....................................................396 減速器的運(yùn)動仿真 ............................................41 運(yùn)動仿真 .................................................41 運(yùn)動仿真概述 .........................................41 減速器仿真 ...........................................41總結(jié) ..........................................................42致謝 ..........................................................43參考文獻(xiàn) ......................................................44外文翻譯 ......................................................45附錄 ..........................................................55附錄 A 基本理論依據(jù) .........................................55附錄 B 齒輪繪制在 PROE軟件中的公式程序化過程 .................56附錄 C C 語言驗(yàn)證程序 ........................................59附錄 D AUTOLISP 程序 ..........................................601 前 言 研究意義可以在傳動比不變的情況下減少齒輪傳動的體積與尺寸。研究少齒數(shù)齒輪傳動正是解決齒輪傳動小型化的突破口，從而使齒輪傳動裝置的體積減小，質(zhì)量減輕，結(jié)構(gòu)簡化，成本降低。目前對齒數(shù)少于 8的齒輪參數(shù)選擇時比較難確定，雖然有變位齒輪的計算公式和齒廓曲線的方程，但是不是很完善，只有變位直齒輪過渡曲線和漸開線的方程推倒，齒形的繪制也只是在范成儀上實(shí)現(xiàn)，設(shè)計效率比較低，此次設(shè)計使我有了對少齒數(shù)齒輪設(shè)計的理論基礎(chǔ)和對 PRO/E參數(shù)化建模的方法，在確定出方程中的參數(shù)后，用 Pro/E軟件將過渡曲線和漸開線曲線方程生成變位齒輪齒廓, 這兩條齒廓是精確的過渡曲線漸開線,而且由于建模過程實(shí)現(xiàn)參數(shù)化,只要修改齒輪模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、螺旋角等齒輪參數(shù),就可以快速構(gòu)建得到另一齒輪零件,不僅設(shè)計效率高 ,而且齒輪的齒形準(zhǔn)確,能更好地為后續(xù)齒輪機(jī)構(gòu)的動態(tài)仿真、干涉檢驗(yàn)，設(shè)計程序可以在 PRO/E軟件中用記事本顯示設(shè)計，為設(shè)計者提供出理論依據(jù)，并能夠清楚的查看齒廓有無根切現(xiàn)象和齒頂變尖現(xiàn)象，在加工前對模型有一個感性認(rèn)識。 并可減小減速器的外廓尺寸和重量, 具有一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 由于齒數(shù)的小齒輪與大齒輪組成的齒輪副稱為少齒數(shù)漸開線圓柱齒輪機(jī)構(gòu)。 這樣又引起齒頂變尖而導(dǎo)致齒頂高縮短。再次由于齒面相對滑動速度較在也帶來新的問題。目前對少齒數(shù)齒輪齒廓繪制只是用范成儀實(shí)現(xiàn)，不能在設(shè)計前看到齒輪的實(shí)體模型。利用 P ro /E可精確建立齒輪的三維模型 ,從而實(shí)現(xiàn)齒輪機(jī)構(gòu)的虛擬裝配、模擬運(yùn)動以及數(shù)控編程等。未來5 0 年齒輪創(chuàng)新的趨勢，是追求小、凈、靜、高可靠性、高強(qiáng)度、高轉(zhuǎn)速、低材耗、低能耗、低重量等。 齒輪成形技術(shù)的現(xiàn)狀齒輪齒形的演變： 最原始的木制齒輪齒形是直線形。2 0世紀(jì)初，美國人首先提出圓弧齒形，5 0 年代完成這項(xiàng)研究，6 0 年代被命名為W . N 齒輪。近代漸開線齒輪( 包括修形齒) 、擺線齒形、圓弧齒形同時共存，其中漸開線齒形占主導(dǎo)地位，但他們各自有其獨(dú)到的優(yōu)越性，不可能被其中任何一種齒形完全取代。1 7 世紀(jì)末，已能用成形法切齒形，但鑄造工藝還是加工齒輪的主要方法。近年來，隨著高科技的發(fā)展和人們對機(jī)加工齒輪的強(qiáng)度和承載能力要求的提高，齒輪的精密成形技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生，其中，錐齒輪的精鍛已日趨成熟；直齒輪的鐓擠、正擠還有待進(jìn)一步研究，以期早日投入規(guī)模化生產(chǎn)，為人類服務(wù)。利用Pro /E可精確建立齒輪的三維模型,從而實(shí)現(xiàn)齒輪機(jī)構(gòu)的虛擬裝配、模擬運(yùn)動等。本研究基于漸開線齒輪的生成原理,結(jié)合Program程序,研制出少齒數(shù)齒輪三維實(shí)體造型的全參數(shù)化自動設(shè)計程序。也就是在尺寸、尺寸之間進(jìn)行參數(shù)化, 并且模型的各約束、特征之間都可以建立關(guān)系式。程序的實(shí)質(zhì)是系統(tǒng)對模型的每個零件的特征的建立, 會以特定程序的方式記錄其建立過程和生成的條件。本文就是利用這一功能, 針對齒輪產(chǎn)品的應(yīng)用廣泛而類型又多樣, 通過編輯建立齒輪模型的程序文件, 來更改齒輪的機(jī)械參數(shù), 最終實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的問答式來更改齒輪的機(jī)械參數(shù), 使設(shè)計具有相對的彈性, 體現(xiàn)Pro/E 參數(shù)設(shè)計的核心理念, 以完成新類型( 譬如直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、人字齒輪) 齒輪的自動化設(shè)計, 提高工作效率。選擇的齒廓曲線：齒輪的齒廓曲線有漸開線、擺線、變態(tài)擺線、園弧齒廓以及拋物線齒廓等，從傳動設(shè)計制造安裝使用等方面考慮，應(yīng)用作為廣泛的是漸開線齒廓。但是還是在漸開線的基礎(chǔ)上的應(yīng)用。目前齒輪齒廓的加工方法很多，除鑄造沖壓軋制外應(yīng)用最廣的還是且學(xué)加工的方法。范成法的實(shí)質(zhì)關(guān)鍵保持刀具與齒坯之間按漸開線齒輪嚙合的運(yùn)動關(guān)系來解決齒輪加工的基本問題—保證齒形準(zhǔn)確和分齒均勻。 當(dāng)齒條以勻速移動式，推動齒輪以轉(zhuǎn)速等速轉(zhuǎn)動，齒輪移動的速度和齒輪分度圓上的圓周速度相等。 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法推導(dǎo)齒輪齒廓線方程 齒廓曲線普遍方程式的推導(dǎo)用齒條形刀具加工齒輪時，被切齒輪齒闊曲線的普遍方程式的求解。而在加工變位齒輪時，刀具與輪坯之間的關(guān)系不w坯坯坯刀 mzwrv21?變，僅僅是改變了刀具與輪坯之間的相對位置，即刀具遠(yuǎn)離或者靠近輪坯的回轉(zhuǎn)中心，變位量用表示。由于刀具頂部加工的是輪坯的根部，而輪坯齒根高為 ，所以刀具比??mchaf*??傳動用齒條齒頂高出 ，故中線實(shí)際為齒高方向的中點(diǎn)線，簡稱中線。圖 非修緣的基準(zhǔn)齒條刀具在法面內(nèi)的齒形參數(shù)（按照 GB13567JB11060）當(dāng)圖 ，就認(rèn)為齒條刀具的齒廓已經(jīng)確定，因而齒條刀具上的任意一點(diǎn)在坐標(biāo)系 中的坐標(biāo)也就確定，然后就可以用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法就可以1PYX求出齒輪齒廓方程式。XOY具體過程如下：建立坐標(biāo)系（參見下圖 ）1．靜坐系 XOY坐標(biāo)原點(diǎn)取在圖 2所示輪齒的對稱軸上，且與齒輪中心 相距 距的 點(diǎn)上，1ozrf?cso為輪齒的根圓，z 為齒數(shù)。fr XYX2．動坐標(biāo)系 1PYX動坐標(biāo)系固聯(lián)在齒條刀具上，隨刀具的運(yùn)動而動，故稱之為動坐標(biāo)。 軸過 點(diǎn)，并與對稱軸垂直，向上為正。 （即用齒1Y條形刀具加工齒輪時，動坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸 沿被切齒輪的分度圓做純滾動。M39。M),(1yx出與 共軛（相嚙合）的 點(diǎn)在靜坐標(biāo)系 中的坐標(biāo)值 。MXO),(yx軸與 軸重合，在運(yùn)動過程中，動坐標(biāo)系的 軸與齒輪的分度圓始終相切，且保持1Y 1Y純滾動的運(yùn)動關(guān)系（這是求 點(diǎn)坐標(biāo)的基礎(chǔ)） 。與原始位置相比，刀具節(jié)線（ 軸）在分度圓上滾過的角度記為 過 作齒條刀具的齒廓法線 ，1 0?39。法線 與節(jié)線 的交點(diǎn)為 。NM39。當(dāng)齒條刀具節(jié)線在沿齒輪分度圓作純滾動到點(diǎn) 時，則齒條刀具齒廓N上的 點(diǎn)必然與齒輪齒廓上的 點(diǎn)重合，過這兩共軛齒廓在 （或 ）處的公法線39。（或 ）必然通過它們的相對滾動瞬心 。M上，就可以得到被加工齒輪齒廓的上 點(diǎn)在靜坐標(biāo)系中的坐標(biāo) ，從而得到XOY ??1,yx被加工齒輪齒廓的普遍方程式 （1）???????????????cossinsinco11yrxry zr式中 ——齒條刀具的滾動角，其值為? （2）rPN?由式（1）及（2）分析可知，若 點(diǎn)的坐標(biāo) 、PN 及 值都已知時，就可以39。若取齒條刀具上的若干點(diǎn)，利用式（1）求出相M),(yx應(yīng)各點(diǎn)的坐標(biāo)，標(biāo)記于坐標(biāo)系中，最后再把這些點(diǎn)連接起來就得到了齒輪的齒廓。如圖 ，在刀具的直線刀1?刃上取一點(diǎn) ，在動坐標(biāo)系中 點(diǎn)的坐標(biāo)為 ，圖中的 值可以理解為：刀39。 39。1y39。M點(diǎn)的坐標(biāo)為 （3）??????001sin)(coyyrx??將上式代入（1）式可得齒輪的漸開線的方程式為 （4）?????????????????? ?????? ?cossin2i2 incoi 200yryry zrx f上式中滾動角的變化范圍為 （5）??????????????????? ?212sin10 tgxyrhyrca式中 ， ——變位系數(shù)??ma??*在切齒過程中， 與 的求解公式，由圖 求解詳圖0yc cy與0可知 （6）??tan410x??在 的坐標(biāo)系中， 點(diǎn)的坐標(biāo)為1PYXC圖 齒條刀具齒廓的坐標(biāo)示意圖：直齒齒齒廓部分 （7）????????????costan01*0mxhycxac將（1）時代入（2）式得點(diǎn)坐標(biāo)， （8）??????????costan40*1*1hyxca將各值代入（4）式方程可求出齒輪漸開線上具體的各點(diǎn)，從而做出漸開線圖形。a切削漸開線齒輪齒廓線段時 角的變化范圍計算?為了更好的說明的求解的過程，先繪制一個非修緣齒廓，見圖 圖 ，其中 是齒廓的對稱軸，與 垂直的 軸通過齒根OXOXY圓與齒槽對稱軸的交點(diǎn) ，于是便確定了坐標(biāo)原點(diǎn) 與齒輪中心 之間