課程設(shè)計(jì)—基于ProE的平行軸齒輪傳動(dòng).

1、基于基于Pro/E的平行的平行軸齒輪傳動(dòng)軸齒輪傳動(dòng)指導(dǎo)老師：劉彤指導(dǎo)老師：劉彤學(xué)生：秦陽陽學(xué)生：秦陽陽目錄目錄項(xiàng)目背景項(xiàng)目背景 實(shí)施過程實(shí)施過程 項(xiàng)目總結(jié)項(xiàng)目總結(jié) 致謝致謝 4123項(xiàng)目背景項(xiàng)目背景 隨著市場對(duì)鋼產(chǎn)品需求量的增大及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要隨著市場對(duì)鋼產(chǎn)品需求量的增大及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷也隨之加大，而由求的提高，軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷也隨之加大，而由此引起的主傳動(dòng)系統(tǒng)事故停產(chǎn)已成為亟待解決的問題。此引起的主傳動(dòng)系統(tǒng)事故停產(chǎn)已成為亟待解決的問題。因此，深入開展對(duì)軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵傳動(dòng)部件的強(qiáng)因此，深入開展對(duì)軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵傳動(dòng)部件的強(qiáng)度及承載能力的研究。對(duì)于提高軋機(jī)生產(chǎn)

2、能力，保證度及承載能力的研究。對(duì)于提高軋機(jī)生產(chǎn)能力，保證安全生產(chǎn)，降低故障率，提高產(chǎn)品質(zhì)量都有著十分重安全生產(chǎn)，降低故障率，提高產(chǎn)品質(zhì)量都有著十分重要的意義。本文實(shí)現(xiàn)了對(duì)直齒輪齒廓的參數(shù)化精確建要的意義。本文實(shí)現(xiàn)了對(duì)直齒輪齒廓的參數(shù)化精確建模。運(yùn)用參數(shù)化建模技術(shù)在三維實(shí)體造型軟件模。運(yùn)用參數(shù)化建模技術(shù)在三維實(shí)體造型軟件ProE中實(shí)現(xiàn)對(duì)軋機(jī)齒輪分配箱直齒輪齒廓面的精確建模，中實(shí)現(xiàn)對(duì)軋機(jī)齒輪分配箱直齒輪齒廓面的精確建模，并實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真，借助軟件的數(shù)據(jù)交換接口可并實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真，借助軟件的數(shù)據(jù)交換接口可將模型引入到有限元軟件中，以滿足齒輪數(shù)值模擬前將模型引入到有限元軟件中，以滿足齒輪數(shù)值模

3、擬前處理階段需要輸入精確實(shí)體造型的要求，為齒輪三維處理階段需要輸入精確實(shí)體造型的要求，為齒輪三維有限元計(jì)算研究做鋪墊。有限元計(jì)算研究做鋪墊。項(xiàng)目背景項(xiàng)目背景 Pro/E Pro/E 提供的程序?qū)嵸|(zhì)上是一個(gè)模型建立文件，提供的程序?qū)嵸|(zhì)上是一個(gè)模型建立文件，系統(tǒng)通過該程序記錄了模型自始至終的建立步驟及系統(tǒng)通過該程序記錄了模型自始至終的建立步驟及生成文件，包括所有的建立過程、變量設(shè)置、尺寸生成文件，包括所有的建立過程、變量設(shè)置、尺寸以及關(guān)系式等內(nèi)容，系統(tǒng)允許用戶對(duì)程序進(jìn)行編輯。以及關(guān)系式等內(nèi)容，系統(tǒng)允許用戶對(duì)程序進(jìn)行編輯。在三維實(shí)體的建模過程中，當(dāng)需要不同參數(shù)的齒輪在三維實(shí)體的建模過程中，當(dāng)需要不同

4、參數(shù)的齒輪模型時(shí)，利用參數(shù)化設(shè)計(jì)通過輸入相應(yīng)的參數(shù)改變模型時(shí)，利用參數(shù)化設(shè)計(jì)通過輸入相應(yīng)的參數(shù)改變模型的形狀與大小，從而得到一系列結(jié)構(gòu)相同尺寸模型的形狀與大小，從而得到一系列結(jié)構(gòu)相同尺寸不同的相似零件，使得零件的設(shè)計(jì)、修改方便易行，不同的相似零件，使得零件的設(shè)計(jì)、修改方便易行，同時(shí)利用數(shù)學(xué)運(yùn)算方式建立尺寸間的關(guān)系，這樣不同時(shí)利用數(shù)學(xué)運(yùn)算方式建立尺寸間的關(guān)系，這樣不但減少逐次修改尺寸的繁瑣，而且可避免不必要的但減少逐次修改尺寸的繁瑣，而且可避免不必要的錯(cuò)誤，以縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)間、提高設(shè)計(jì)效率。錯(cuò)誤，以縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)間、提高設(shè)計(jì)效率。實(shí)體實(shí)體建模建模裝配裝配設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)齒輪嚙合機(jī)齒輪嚙合機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)

5、構(gòu)仿真設(shè)計(jì)實(shí)施過程實(shí)施過程齒輪的齒輪的參數(shù)化參數(shù)化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)齒輪參數(shù)化齒輪參數(shù)化再生再生齒輪參數(shù)的齒輪參數(shù)的設(shè)置設(shè)置漸開線齒廓漸開線齒廓的建立的建立四圓直徑的四圓直徑的設(shè)置與約束設(shè)置與約束基本框架的基本框架的建立建立齒廓曲面的齒廓曲面的創(chuàng)建創(chuàng)建實(shí)施過程實(shí)施過程齒輪參數(shù)的設(shè)置 選擇標(biāo)題欄選擇標(biāo)題欄“工具工具”菜單下的菜單下的“參數(shù)參數(shù)”，分別設(shè)定模數(shù)，分別設(shè)定模數(shù)m=4、齒數(shù)、齒數(shù)z=32、壓力角、壓力角pa=20、齒寬、齒寬width=30，并且，并且在數(shù)值類型中選擇在數(shù)值類型中選擇“實(shí)數(shù)實(shí)數(shù)”，設(shè)定齒輪的相關(guān)參數(shù)，設(shè)定齒輪的相關(guān)參數(shù)實(shí)施過程實(shí)施過程基本框架的建立草繪齒輪輪廓，并在草繪齒輪輪廓，

6、并在“關(guān)系關(guān)系”窗口中為其添加尺寸約束窗口中為其添加尺寸約束實(shí)施過程實(shí)施過程在關(guān)系的編輯窗口建立如下的約束條件：在關(guān)系的編輯窗口建立如下的約束條件：sd0=M*Z+2*M /齒寬齒寬 sd3=0.375*WIDTH /0.25倍的齒寬倍的齒寬 sd1=WIDTH /齒頂圓直徑的一半齒頂圓直徑的一半 基本框架的建立實(shí)施過程實(shí)施過程四圓直徑的設(shè)置與約束 在草繪環(huán)境中由外到內(nèi)依次繪制在草繪環(huán)境中由外到內(nèi)依次繪制4 個(gè)同心圓，分別個(gè)同心圓，分別為齒頂圓，分度圓，基圓，齒根圓為齒頂圓，分度圓，基圓，齒根圓。打開打開“關(guān)系關(guān)系”窗口，窗口，選擇特征項(xiàng)，選中剛剛繪制的草繪，將其尺寸標(biāo)注切換選擇特征項(xiàng)，選中剛

7、剛繪制的草繪，將其尺寸標(biāo)注切換為符號(hào)顯示形式（為符號(hào)顯示形式（sd0，sd1，sd2，sd3） 在標(biāo)題欄在標(biāo)題欄“工具工具”下的下的“關(guān)系關(guān)系”中輸入如下關(guān)系式：中輸入如下關(guān)系式：sd3=M*Z-2.5*M /齒根圓直徑齒根圓直徑sd2=M*Z*cos(PA) /基圓直徑基圓直徑sd1=M*Z /分度圓直徑分度圓直徑sd0=M*(Z+2) /齒頂圓直徑齒頂圓直徑db=sd2 /db等于基圓直徑等于基圓直徑 完成關(guān)系式的輸入后，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行按關(guān)系創(chuàng)建新完成關(guān)系式的輸入后，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行按關(guān)系創(chuàng)建新參數(shù)。保存關(guān)系后，系統(tǒng)將根據(jù)添加的關(guān)系式，自動(dòng)計(jì)參數(shù)。保存關(guān)系后，系統(tǒng)將根據(jù)添加的關(guān)系式，自動(dòng)計(jì)算各圓

8、的直徑算各圓的直徑實(shí)施過程實(shí)施過程漸開線齒廓的建立點(diǎn)擊基準(zhǔn)曲線按鈕，在點(diǎn)擊基準(zhǔn)曲線按鈕，在“曲線選項(xiàng)曲線選項(xiàng)”中，選擇中，選擇“從方程從方程”，在，在“菜單管理器菜單管理器”的選項(xiàng)中選擇圓心處的的選項(xiàng)中選擇圓心處的PRT_CSYS_DEF 作作為坐標(biāo)系，并將坐標(biāo)系的類型定義為為坐標(biāo)系，并將坐標(biāo)系的類型定義為“笛卡爾笛卡爾”，在彈出的，在彈出的記事本內(nèi)，按如下要求輸入相應(yīng)的數(shù)學(xué)參數(shù)方程式：記事本內(nèi)，按如下要求輸入相應(yīng)的數(shù)學(xué)參數(shù)方程式：r=DB/2theta=t*60 x=0z=r*sin(theta)-r*cos(theta)*(theta*pi/180)y=r*cos(theta)+r*sin

9、(theta)*(theta*pi/180)輸入完成以后，保存并退出記事本，輸入完成以后，保存并退出記事本，“確定確定”以后即生成漸以后即生成漸開線曲線，即齒輪的齒廓線開線曲線，即齒輪的齒廓線實(shí)施過程實(shí)施過程漸開線齒廓的建立實(shí)施過程實(shí)施過程齒輪1的模型生成 選擇已生成的齒廓曲面特征模型，點(diǎn)擊陣列按鈕，選擇齒選擇已生成的齒廓曲面特征模型，點(diǎn)擊陣列按鈕，選擇齒輪中心軸輪中心軸A_2 作為圓形陣列的中心，輸入陣列個(gè)數(shù)作為圓形陣列的中心，輸入陣列個(gè)數(shù)z=32，將旋轉(zhuǎn)的角度定義為，將旋轉(zhuǎn)的角度定義為360/z，鉤號(hào)即可生成全部的齒輪，鉤號(hào)即可生成全部的齒輪模型，然后將草繪曲線隱藏，最后生成的齒輪三維實(shí)體

10、模模型，然后將草繪曲線隱藏，最后生成的齒輪三維實(shí)體模型，如圖所示。型，如圖所示。實(shí)施過程實(shí)施過程齒輪2的參數(shù)化再生選取菜單命令選取菜單命令工具工具 / 程程序序打開菜單管理器打開菜單管理器,選擇選擇編輯設(shè)計(jì)編輯設(shè)計(jì)選項(xiàng)選項(xiàng),在程序編在程序編輯中的輯中的INPUT和和END INPUT兩個(gè)關(guān)鍵詞中插入兩個(gè)關(guān)鍵詞中插入下面內(nèi)容下面內(nèi)容：INPUT M NUMBER“輸入輸入M的新值的新值”Z NUMBER“輸入輸入Z的新值的新值”B NUMBER“輸入輸入B的新值的新值”END INPUT實(shí)施過程實(shí)施過程 在記事本文件菜單中依次選取保存和退出命令. 編輯完成后選取“是”按鈕,依次選取菜單命令輸入

11、/ 勾選齒數(shù)Z和齒寬WIDTH / 完成選取. 齒輪2的參數(shù)化再生實(shí)施過程實(shí)施過程齒輪2的參數(shù)化再生在彈出的對(duì)話框中在彈出的對(duì)話框中輸入新的輸入新的齒數(shù)齒數(shù)z = 3030, 齒寬齒寬width = 2525,完完成后零件自動(dòng)更新成后零件自動(dòng)更新,結(jié)果如圖所示結(jié)果如圖所示.實(shí)施過程實(shí)施過程裝配設(shè)計(jì)裝配設(shè)計(jì)軸與鍵裝軸與鍵裝配成組件配成組件1 組件組件1與齒與齒輪輪1 裝配裝配成組件成組件2 裝配設(shè)計(jì)裝配設(shè)計(jì)組件組件1與參與參數(shù)生成的數(shù)生成的齒輪齒輪2裝配裝配成組件成組件3組件組件2與組與組件件3裝配成裝配成組件組件4建立齒輪運(yùn)動(dòng)副建立齒輪運(yùn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)仿真機(jī)構(gòu)仿真進(jìn)入進(jìn)入應(yīng)用程序應(yīng)用程序機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 定

12、義齒輪副連接定義齒輪副連接 機(jī)構(gòu)仿真機(jī)構(gòu)仿真添加伺服電動(dòng)機(jī)添加伺服電動(dòng)機(jī) 分析分析 機(jī)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)分析,打開分析定義對(duì)話框打開分析定義對(duì)話框機(jī)構(gòu)仿真機(jī)構(gòu)仿真運(yùn)行分析運(yùn)行分析機(jī)構(gòu)仿真機(jī)構(gòu)仿真點(diǎn)擊點(diǎn)擊運(yùn)行運(yùn)行即可查看運(yùn)動(dòng)效果即可查看運(yùn)動(dòng)效果，捕獲并保存動(dòng)畫為捕獲并保存動(dòng)畫為 ASM0001.mpg 文件文件項(xiàng)目總結(jié)項(xiàng)目總結(jié) 在齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)在齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí),首先設(shè)置了齒輪的相關(guān)參數(shù)首先設(shè)置了齒輪的相關(guān)參數(shù),然后在然后在建模的過程中使用了大量的關(guān)系式建模的過程中使用了大量的關(guān)系式,目的就是達(dá)到參數(shù)化的目的就是達(dá)到參數(shù)化的效果效果,這樣可以帶來更方便的改變這樣可以帶來更方便的改變,也有利于在今后的工

13、作中也有利于在今后的工作中使用類似的齒輪使用類似的齒輪.為了避免繁瑣的漸開線方程的建立。并且為了避免繁瑣的漸開線方程的建立。并且能精確地得到齒輪齒根部分的非漸開線齒廓曲線即齒根過渡能精確地得到齒輪齒根部分的非漸開線齒廓曲線即齒根過渡曲線而不只是作近似處理，同時(shí)能有效地模擬齒輪輪廓的加曲線而不只是作近似處理，同時(shí)能有效地模擬齒輪輪廓的加工過程。使齒輪參數(shù)化建模更方便、精度更高，根據(jù)范成法工過程。使齒輪參數(shù)化建模更方便、精度更高，根據(jù)范成法加工齒輪原理，通過齒條刀具模擬加工齒輪過程并對(duì)齒條加工齒輪原理，通過齒條刀具模擬加工齒輪過程并對(duì)齒條齒輪嚙合系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化定義和設(shè)置，結(jié)合齒輪嚙合系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化定義和設(shè)置，結(jié)合ProE中的運(yùn)中的運(yùn)動(dòng)仿真模塊。使其齒條刀具上的各結(jié)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)仿真中生成運(yùn)動(dòng)仿真模塊。使其齒條刀具上的各結(jié)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)仿真中生成運(yùn)動(dòng)軌跡，并作軌跡曲線的修改，從而獲得精確的齒輪漸開線，動(dòng)軌跡，并作軌跡曲線的修改，從而獲得精確的齒輪漸開線，進(jìn)而完成齒輪的參數(shù)化三維模型的建立此方法有效地模擬進(jìn)而完成齒輪的參數(shù)化三維模型的建