百分表表體仿真設(shè)計(jì)SimulationandDesignofthebodyofdialindicator畢業(yè)論文

1、 . . . 1 / 42畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目百分表表體仿真設(shè)計(jì)Simulation and Design of the body of dial indicator . . . I / 42摘要本文主要介紹了百分表的設(shè)計(jì)過程，利用PRO/E軟件建模、仿真技術(shù)來實(shí)現(xiàn)表體、傳動(dòng)系統(tǒng)和讀數(shù)裝置的尺寸設(shè)計(jì)，并對(duì)百分表各零部件設(shè)計(jì)合理的加工工藝。課題主要研究對(duì)象是百分表表體，通過對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算，來確定表體的基本尺寸，并且利用PRO/E軟件建模和模擬仿真技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析、選取和計(jì)算參數(shù)，再者通過查閱大量資料，設(shè)計(jì)出專用機(jī)床夾具，最大限度的提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品

2、質(zhì)量。另外，通過PRO/E軟件制作百分表仿真動(dòng)畫，使得整個(gè)設(shè)計(jì)更加直觀、易懂。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：百分表；運(yùn)動(dòng)仿真；加工工藝；表體設(shè)計(jì) . . . II / 42AbstractAbstractThis article describes the design process of dial indicator, using PRO / E software modeling and simulation technology to achieve the size of the table body, drive system and the reading device design, and

3、 Rational design of each component of the dial indicator processing technology. Main topic of study is the dial indicator meter body, calculated by the parameters of the transmission system to determine the basic dimensions of the table body, and the use of PRO / E software modeling and simulation t

4、echnology, its motion analysis, selection and calculation parameters, furthermore, access to large amounts of data through to design dedicated fixture, the maximum increase production efficiency, reduce production costs, ensure product quality. In addition, through the PRO / E software to make dial

5、indicator simulation animation, making the whole design more intuitive and easy to understand.Keyword:Keyword:Dial indicator; Motion Simulation; Processing; Table body design . . . III / 42目目 錄錄摘要 IABSTRACTII第 1 章 百分表介紹與表體設(shè)計(jì)理念 11.1 百分表定義和基本結(jié)構(gòu) 11.2 百分表的工作原理與其用途 11.3 百分表表體仿真設(shè)計(jì)理念 1第 2 章百分表傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32.1 齒

6、輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 32.1.1 分度圓、模數(shù)和壓力角設(shè)計(jì) 32.1.2 齒距、齒厚和槽寬設(shè)計(jì) 42.1.3 齒頂高、頂隙和齒根高設(shè)計(jì) 42.2 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)計(jì)算結(jié)果列表 52.2.1 齒輪 1 的設(shè)計(jì)參數(shù) 52.2.2 齒條的設(shè)計(jì)參數(shù) 62.4 齒輪材料的合理選擇 102.4.1 滿足材料的機(jī)械性能 102.4.2 滿足材料的工藝性能 102.4.3 材料的經(jīng)濟(jì)性要求 112.5 齒輪的熱處理 112.6 結(jié)論 132.7 游絲設(shè)計(jì) 132.7.1 游絲參數(shù)設(shè)計(jì) 132.7.2 游絲的技術(shù)要求 152.7.3 游絲外端的固定方法 152.8 拉伸彈簧設(shè)計(jì) 152.9 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)要求

7、 16 . . . IV / 42第 3 章百分表表體部件設(shè)計(jì) 173.1 表殼工藝設(shè)計(jì)與夾具設(shè)計(jì) 173.1.1 夾具工作原理說明 183.1.2 切削力計(jì)算和夾緊力分析 183.1.2 總結(jié) 193.2 表體其他部件簡(jiǎn)要工藝設(shè)計(jì) 193.2.1 擋冒設(shè)計(jì) 193.2.2 測(cè)桿的設(shè)計(jì) 193.2.3 上、下套筒設(shè)計(jì) 193.2.4 測(cè)頭部件設(shè)計(jì) 203.2.5 表圈設(shè)計(jì) 203.2.6 彈簧片設(shè)計(jì) 203.2.7 底板設(shè)計(jì) 203.2.8 上夾板和大夾板設(shè)計(jì) 203.2.9 導(dǎo)桿設(shè)計(jì) 213.3 表體部件技術(shù)要求 21第 4 章讀數(shù)裝置設(shè)計(jì) 224.1 上、下表盤設(shè)計(jì) 224.2 長(zhǎng)、短指針

8、設(shè)計(jì) 234.3 讀數(shù)裝置技術(shù)要求 23第 5 章百分表零件裝配工藝性分析 245.1 表體部件裝配要求 245.2 表體部件裝配的檢定與其方法 26第 6 章百分表表體運(yùn)動(dòng)仿真與分析 28第 7 章設(shè)計(jì)心得 32參考文獻(xiàn) 34附錄 34 . . . V / 42致 35 . . . 1 / 42第 1 章 百分表介紹與表體設(shè)計(jì)理念1.1 百分表定義和基本結(jié)構(gòu)百分表是美國(guó)的 B.C.艾姆斯于 1890 年制成的，是利用精密齒條齒輪機(jī)構(gòu)制成的表式通用長(zhǎng)度測(cè)量工具，其傳動(dòng)系統(tǒng)利用齒條齒輪或杠桿齒輪傳動(dòng),將測(cè)桿的直線位移變?yōu)橹羔樀慕俏灰频挠?jì)量器具。 百分表是齒輪傳動(dòng)式測(cè)微量具.由于它的外形與鐘表相似

9、,又稱為鐘表式百分表。通常由測(cè)頭、測(cè)桿、防震彈簧圈、齒條、齒輪、游絲、圓表盤與指針等組成。百分表的構(gòu)造主要由 3 個(gè)部件組成：表體部分、傳動(dòng)系統(tǒng)、讀數(shù)裝置。 百分表的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 ,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是齒輪系 ,外廓尺寸小 ,重量輕,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)惰性小,傳動(dòng)比較大,可采用圓周刻度 ,并且有較大的測(cè)量圍 ,不僅能作比較測(cè)量 ,也能作絕對(duì)測(cè)量。1.2 百分表的工作原理與其用途百分表的工作原理 ,是將被測(cè)尺寸引起的測(cè)桿微小直線移動(dòng) ,經(jīng)過齒輪傳動(dòng)放大,變?yōu)橹羔樤诳潭缺P上的轉(zhuǎn)動(dòng) ,從而讀出被測(cè)尺寸的大小。 當(dāng)測(cè)桿被工件抬高 1mm 時(shí)，測(cè)桿上的齒輪上升 2 齒。由于轉(zhuǎn)軸齒輪是 20 齒，所以齒條推動(dòng)轉(zhuǎn)軸齒輪轉(zhuǎn) 1/1

10、0 轉(zhuǎn)，與轉(zhuǎn)軸齒輪同軸的轉(zhuǎn)軸齒輪片是 120 齒，所以轉(zhuǎn)軸齒輪片轉(zhuǎn)過 12 齒，中心齒輪為 12 齒，經(jīng)轉(zhuǎn)軸齒輪片帶動(dòng)中心齒輪以與固定在其軸上的指針正好轉(zhuǎn)過一周?？潭缺P刻度為 100 等分，故當(dāng)測(cè)桿移動(dòng) 1mm 時(shí)，指針轉(zhuǎn)過 100 個(gè)分度，由此而知，指針轉(zhuǎn)過一個(gè)分度相當(dāng)于測(cè)桿移動(dòng) 0.01mm主要用于測(cè)量制件 的直線度、平面度、圓度和圓柱度等形狀誤差和平行度、垂直度、傾斜度、同軸度、對(duì)稱度和位置度等位置誤差。機(jī)械百分表是齒輪傳動(dòng)式測(cè)微量具，測(cè)量圍 010mm。它不僅能作比較測(cè)量，也能做絕對(duì)測(cè)量。1.3 百分表表體仿真設(shè)計(jì)理念本設(shè)計(jì)借助于 PRO/E 軟件技術(shù)，建立百分表各零部件模型以與總裝配

11、體，通過對(duì)百 . . . 2 / 42分表模型進(jìn)行分析，得出理論結(jié)果。雖然主要研究對(duì)象是百分表表體，但是直接從表體入手設(shè)計(jì)會(huì)造成很大困擾，也難以建立表體模型，所以，從傳動(dòng)系統(tǒng)分析，計(jì)算出齒輪傳動(dòng)參數(shù)，確定齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)在表的位置，從而，推算出表體的基本尺寸以與相關(guān)參數(shù)要求。對(duì)于，加工工藝以與表體夾具體的設(shè)計(jì)，需要參考相關(guān)資料。 . . . 3 / 42第 2 章 百分表傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)計(jì)算2.1.1 分度圓、模數(shù)和壓力角設(shè)計(jì)我們把齒輪上作為齒輪尺寸基準(zhǔn)的圓稱為分度圓，分度圓以d表示。鄰兩齒同側(cè)齒廓間的分度圓弧長(zhǎng)稱為齒距，以p表示，p=d/z，z為齒數(shù)。齒距p與 的比值p/稱為

12、模數(shù)，以m表示（模數(shù)是齒輪的基本參數(shù)） 。由此可知：齒距 P = M ； 度圓直徑 。我們把漸開線齒廓上與分度圓交點(diǎn)處的壓力角稱為分度圓壓力角，簡(jiǎn)稱壓力角，國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)壓力角=20。所以，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪壓力角=20。如圖所示為百分表結(jié)構(gòu)圖：圖 2.1 百分表結(jié)構(gòu)圖 . . . 4 / 42 為導(dǎo)桿 1 也是齒輪 1 分度圓上的線位移，齒輪 2 分度圓上的線位移；1s2s為齒輪 1 的分度圓直徑，為齒輪 2 的分度圓直徑，為齒輪 3 的分度圓直徑，1d2d3d為齒輪 4 的分度圓直徑；為齒輪 1 的模數(shù)，為齒輪 2 的模數(shù)，為齒輪 34d1m2m3m的模數(shù)，為齒輪 4 的模數(shù)；為齒輪 1 的齒數(shù)，

13、為齒輪 2 的齒數(shù)，為齒輪 34m1z2z3z的齒數(shù)，為齒輪 4 的齒數(shù)；，分別為齒輪 1 和 3 的轉(zhuǎn)動(dòng)角。 （下面有的關(guān)這4z13些參數(shù)就不再聲明）根據(jù)百分表傳動(dòng)精度要求選定模數(shù)，根據(jù)傳動(dòng)要求大概設(shè)計(jì)尺寸為10.159m 。根據(jù)公式得知，。根據(jù)百分表工作原理，傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比120Z 13.18dmm；。因此，由百分表表體總體尺寸得出，2130.1ziz3240.1ziz2120Z 312Z 。所以，。4120Z 219.08dmm31.908dmm419.08dmm2.1.2 齒距、齒厚和槽寬設(shè)計(jì)齒距 p 分為齒厚 s 和槽寬 e 兩部分，即s + e = p =m =0.5mm；標(biāo)準(zhǔn)齒

14、輪的齒厚和槽寬相等，即s = e =m/2 =0.25mm；齒距、齒厚和槽寬都是分度圓上的尺寸。2.1.3 齒頂高、頂隙和齒根高設(shè)計(jì)由分度圓到齒頂?shù)膹较蚋叨确Q為齒頂高，用 ha 表示ha = ha*m （2.1）兩齒輪裝配后，兩嚙合齒沿徑向留下的空隙距離稱為頂隙，用 c 表示c = c*m （2.2）由分度圓到齒根圓的徑向高度稱為齒根高，用 hf 表示hf = ha + c =（ha*+c*）m （2.3） . . . 5 / 42式中 ha*、c*分別稱為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)齒制規(guī)定：正常齒制ha*=1、c*=0.25，短齒制 ha*=0.8、c*=0.3。因此，ha=0.159mm，

15、c=0.04mm，hf =0.199mm由齒頂圓到齒根圓的徑向高度稱為全齒高，用 h 表示h = ha +hf =（2ha*+c*）m （2.4）h=0. 358 mm齒頂高、齒根高、全齒高與頂隙都是齒輪的徑向尺寸。2.2 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)計(jì)算結(jié)果列表2.2.1 齒輪 1 的設(shè)計(jì)參數(shù)表 2.1 漸開線直齒圓柱齒輪 1 幾何尺寸計(jì)算結(jié)果 （單位：mm）名稱符號(hào)計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果齒距ppm0.5齒厚s/ 2sm0.25槽寬ee= m/20.25齒頂高h(yuǎn)ahaah m0.159齒根高h(yuǎn)fdfaahchcm0.199全齒高h(yuǎn)h=h2afahhcm0.358分度圓直徑1dd=zm3.18齒頂圓直徑1dad

16、 =d2h =m2aaazh3.498齒根圓直徑1dfdd2hm22fafzhc 2.782基圓直徑1dbbbcoscosbmz2.988 . . . 6 / 42續(xù)表 2.1 漸開線直齒圓柱齒輪 1 幾何尺寸計(jì)算結(jié)果 （單位：mm）中心距a233411a=22zzmzzm10.4942.2.2 齒條的設(shè)計(jì)參數(shù) 傳動(dòng)導(dǎo)桿 1 與齒輪 2 的嚙合是齒輪齒條的嚙合，齒輪 2 為標(biāo)準(zhǔn)齒輪它的模數(shù)為0.2。齒輪上與齒條上的壓力角與嚙合角都一樣為。齒條的具體尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)如20下表： 表 2.2 齒條的幾何參數(shù) （單位：mm）名稱代號(hào)計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果模數(shù)m0.159周節(jié)tm0.5齒厚s12m0.25徑向間

17、隙c0.25m0.04齒根高2h1.25m0.2齒頂高1hm0.159全齒高pm0.5齒工作高度gh2.25m0.359圖 2.2 齒條的形狀 . . . 7 / 42齒條的工作長(zhǎng)度為 10mm，但加工時(shí)應(yīng)保留一些余量，取加工總長(zhǎng)度為 15mm。 . . . 7 / 422.32.3 變位齒輪設(shè)計(jì)變位齒輪設(shè)計(jì) 本課題設(shè)計(jì)的百分表輪齒采用等移距修正的變位齒輪傳動(dòng)，中心齒輪3采用正變位，軸齒輪和過輪軸采用負(fù)變位。嚙合中心距保持標(biāo)準(zhǔn)中心距， 嚙合角保持標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的嚙合角和標(biāo)準(zhǔn)全齒高。避免中心齒輪根切，改善摩擦和磨損，提高傳動(dòng)平穩(wěn)性，大大改善傳動(dòng)質(zhì)量。齒輪的變位原理：通過改變標(biāo)準(zhǔn)刀具對(duì)齒輪毛坯的徑向

18、位置或改變標(biāo)準(zhǔn)刀具的齒槽寬切制出的齒形為非標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形的齒輪。切制輪齒時(shí)，改變標(biāo)準(zhǔn)刀具對(duì)齒輪毛坯的徑向位置稱為徑向變位。改變標(biāo)準(zhǔn)刀具的齒槽寬稱為切向變位。最常用的是徑向變位，切向變位一般用于圓錐齒輪的變位。 圖 2.3 變位齒輪形狀用展成法加工齒輪時(shí),若齒條形刀具的中線 NN 與齒輪毛坯的分度圓相切并作純滾動(dòng)，加工出來的齒輪稱為標(biāo)準(zhǔn)齒輪。若齒條形刀具的中線不與齒輪毛坯的分度圓相切，而是與刀具中線平行的另一條分度線（機(jī)床節(jié)線）與齒輪毛坯的分度圓相切并作純滾動(dòng)，則加工出來的齒輪稱為徑向變位齒輪。加工徑向變位齒輪時(shí)，齒條形刀具的中線相對(duì)被加工齒輪分度圓移動(dòng)的距離稱為變位量，用 x 表示，稱為變位系

19、數(shù)，m 為模數(shù)。通常規(guī)定，刀具中線相對(duì)輪心移遠(yuǎn)時(shí)，取正值，稱為正變位；刀具中線相對(duì)輪心移近時(shí)，取負(fù)值，稱為負(fù)變位。徑向變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，其模數(shù)、齒數(shù)、分度圓和基圓均無變化；但是正變位時(shí)分度圓齒厚增大，齒根圓和齒頂圓也相應(yīng)增大；負(fù)變位時(shí)分度圓齒厚減小，齒根圓和齒頂圓也相應(yīng)地減小。為了不再加工齒輪時(shí)產(chǎn)生大量的齒根切齒現(xiàn)象，由查表得出，小齒輪的最小變位系數(shù)位 0.40。在精密儀器中齒輪的傳動(dòng)精度較高，在小模數(shù)齒輪的設(shè)計(jì)中，常用 . . . 8 / 42高度變位齒輪。這樣要求兩個(gè)相互嚙合的齒輪的總的變位系數(shù)為 0，而它們的嚙合角與壓力角相等，中心距與未變位前一樣。要求變位的齒輪有齒輪 2, 齒輪

20、 3, 齒輪4。其中齒輪 3 為證變位，齒輪 2,4 為負(fù)變位。其具體形式如下： 圖 2.4 變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的比較其具體參數(shù)如下表：表 2.3 變位齒輪 2、3、4 參數(shù)結(jié)果 （單位：mm）序號(hào)名稱計(jì)算公式1模數(shù)m=0.1592變位系數(shù)2z20.4Z 3變位系數(shù)3z30.4Z 4變位系數(shù)4z40.4Z 5壓力角6嚙合角20 . . . 9 / 42續(xù)表 2.3 變位齒輪 2、3、4 參數(shù)結(jié)果 （單位：mm）7標(biāo)準(zhǔn)齒頂高系數(shù)*1ah8變位齒頂高系數(shù)0.4ahh9頂隙系數(shù)0.25c10齒輪 2，3 中心距1a12312am zz11齒輪 3，4 中心距2a=2a331()2m zz2417.9

21、3bbdd12基圓直徑bd31.793bd（對(duì)于=0.42，小齒輪 4 的變位系數(shù)為+，大齒輪 4,6 的變位系數(shù)為-） 。*h*h根據(jù)上 表和各齒輪的模數(shù)可求得：齒輪 3 的變位量；齒輪 2 的變位量；齒輪 4 的變位量3a0.4 2a0.4 ；4a0.4 齒輪 3,4 中心距；齒輪 4,4 中心距；110.494amm210.494amm齒頂高為 （，） ； (2.5)*()aaihm hx2ixx3x4x全齒高為保持不變； (2.6)*2ahmhc齒頂圓直徑； (2.7)齒2()aaiddm hxii根圓直徑； (2.8)2()aifiddm hc dxi分度圓直徑為； (2.9)iid

22、mz將具體數(shù)據(jù)代入上面的式子得：，；3a0.4 2a0.4 4a0.4 ，；219.08dmm31.908dmm419.08dmm，；219.27admm32.353admm419.27admm，。218.56fdmm31.638fdmm418.56fdmm . . . 10 / 422.4 齒輪材料的合理選擇 在加工之前，為了保證齒輪工作的可靠性，提高其使用壽命，齒輪的材料與其熱處理應(yīng)根據(jù)實(shí)際的工作條件和材料的特點(diǎn)來選取。在本文的一些條件下，對(duì)齒輪材料的基本要：應(yīng)使齒面具有足夠的硬度和耐磨性，齒心具有足夠的韌性，以防止齒面的各種失效，同時(shí)應(yīng)具有良好的冷、熱加工的工藝性，以達(dá)到齒輪的各種技術(shù)要

23、求?？梢灾赖氖?，常用的齒輪材料為各種牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料等。一般多采用鍛件或軋制鋼材。當(dāng)齒輪結(jié)構(gòu)尺寸較大，輪坯不易鍛造時(shí)，可采用鑄鋼。開式低速傳動(dòng)時(shí)，可采用灰鑄鐵或球墨鑄鐵。低速重載的齒輪易產(chǎn)生齒面塑性變形，輪齒也易折斷，宜選用綜合性能較好的鋼材。高速齒輪易產(chǎn)生齒面點(diǎn)蝕，宜選用齒面硬度高的材料。受沖擊載荷的齒輪，宜選用韌性好的材料。對(duì)高速、輕載而又要求低噪聲的齒輪傳動(dòng)，也可采用非金屬材料、如夾布膠木、尼龍等。2.4.1 滿足材料的機(jī)械性能在加工過程中，如果齒根部受到大彎曲應(yīng)力，可能產(chǎn)生齒面或齒體強(qiáng)度失效；如果齒面各點(diǎn)都有相對(duì)滑動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生磨損。齒輪主要的失效

24、形式有齒面電蝕、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷等。 因此我們要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性，芯部要有一定的強(qiáng)度和韌性。2.4.2 滿足材料的工藝性能材料的工藝性能是指材料本身能夠適應(yīng)各種加工工藝要求的能力。 齒輪的制造要經(jīng)過鍛造、切削加工和熱處理等幾種加工，因此選擇材料時(shí)要特別注意材料的工藝性能。一般來說，碳鋼的鍛造、切削加工等工藝性能較好，其機(jī)械性能可以滿足一般工作條件的要求，但強(qiáng)度不高，淬透性較差。而合金鋼淬透性好、強(qiáng)度高，但鍛造、切削加工性能較差。我們可以通過改變工藝規(guī)程、熱處理方法等途徑來改善材料的工藝性能。 . . . 11 / 422.4

25、.3 材料的經(jīng)濟(jì)性要求 在滿足使用性能的前提下，選用齒輪材料還應(yīng)該注意盡量降低零件的總成本。從材料本身價(jià)格來考慮，碳鋼和鑄鐵的價(jià)格比較低廉，因此在滿足零件機(jī)械性能的前提下選用碳鋼和鑄鐵，不僅具有較好的加工工藝性能，而且可以降低成本。從齒輪生產(chǎn)過程的耗費(fèi)來考慮。首先，采用不同的熱處理方法相對(duì)加工費(fèi)用也不一樣。其次，通過改進(jìn)熱處理工藝也可以降低成本 。2.5 齒輪的熱處理 材料成形原理與工藝中對(duì)齒輪材料的基本要求如下： 齒面要硬,齒芯要韌 易于加工與熱處理軟齒面齒輪齒面配對(duì)硬度差為 30-50HBS常用的齒輪材料與其熱處理方法有：（1）中碳鋼(如 45 鋼)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或表面淬火，綜合力學(xué)性能較好，用

26、于低速、輕載或中載的一些不重要的齒輪。（2）合金調(diào)質(zhì)鋼(如 40Cr)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或表面淬火，綜合力學(xué)性能更好，且熱處理變形小，適用于中速、中載與精度要求較高的齒輪。（3）合金滲碳鋼(如 20Cr，20CrMnTi)進(jìn)行滲碳淬火或液體碳氮共滲，齒面硬度可達(dá) 58HRC，且心部有較高韌性，適用于高速、中載和或有沖擊載荷的齒輪（4）鑄鐵與其他非金屬材料(如尼龍、夾布膠木等)。這些材料強(qiáng)度低、易加工，適用于一些輕載的齒輪。 由于本文用到的齒輪材料為鋼制齒輪，因此主要介紹一下它的的熱處理方法（本篇文章的加工工藝過程的選用中需要用到的熱處理方法是正火和調(diào)質(zhì)）： . . . 12 / 42a.表面淬火表面淬火

27、常用于中碳鋼和中碳合金鋼，如 45、 40Cr 鋼等。表面淬火后，齒面硬度一般為 4055HRC。特點(diǎn)是抗疲勞點(diǎn)蝕、抗膠合能力高。耐磨性好；由于齒心部分未淬硬，齒輪仍有足夠的韌性，能承受不大的沖擊載荷。 b.滲碳淬火滲碳淬火常用于低碳鋼和低碳含金鋼，如 20、 20Cr 鋼等。滲碳淬火后齒面硬度可達(dá) 5662HRC，而齒輪心部仍保持較高的韌性，輪齒的抗彎強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性較好，常用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動(dòng)。齒輪經(jīng)滲碳淬火后，輪齒變形較大，應(yīng)進(jìn)行磨削加工。 c.滲氮 滲氮是一種表面化學(xué)熱處理。滲氮后不需要進(jìn)行其他熱處理，齒面硬度可達(dá)700900HV。由于滲氮處理后的齒輪硬度高，工藝溫

28、度低，變形小，故適用于齒輪和難以磨削的齒輪，常用于含鉛、鉬、鋁等合金元素的滲氮鋼，如 38CrMoAl 等。 d.調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鑰，如 45、40Cr、35SiMn 鋼等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度一般為 220280HBS。因硬度不高，輪齒精加工可在熱處理后進(jìn)行。e.正火正火能消除應(yīng)力，細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能和切削性能。機(jī)械強(qiáng)度要求不高的齒輪可采用中碳鋼正火處理，大直徑的齒輪可采用鑄鋼正火處理。 . . . 13 / 422.6 小結(jié)表 2.4 齒輪材料與熱處理2.7 游絲設(shè)計(jì)2.7.1 游絲參數(shù)設(shè)計(jì)游絲在儀表中的作用主要是通過預(yù)緊力或作用力矩，達(dá)到不論正行程還是反行程齒輪副總是單

29、項(xiàng)齒廓嚙合，消除空行程和傳動(dòng)系統(tǒng)中的摩擦力。如下圖所示：名稱材料熱處理轉(zhuǎn)軸齒輪（齒輪 1）T12A正火、光亮淬火 HRC5055，硬度至280HBW轉(zhuǎn)軸齒輪片（齒輪2、4）HPB633調(diào)質(zhì)、表面淬火中心齒輪（齒輪 3）T12A光亮淬火 HRC5055，硬度至 280HBW齒條（測(cè)桿）9Cr18正火、光亮淬火游絲輪轉(zhuǎn)軸T12A光亮淬火 HRC5055，硬度至 280HBW . . . 14 / 42圖 2.5 游絲的安裝游絲安裝在齒輪 4 上，用來防止嚙合齒輪的空回。鑒于齒輪 4 的傳動(dòng)要求，對(duì)其上的游絲的滯后和后效要求較高，這里選擇游絲的寬厚比 u=8，u=b/h，(b為游絲的寬度，h 為游絲

30、的厚度)。鑒于齒輪 4 的直徑大小選擇游絲的徑大小d1=5mm，外徑大小 d2=17mm。游絲的總轉(zhuǎn)角要求大于，其總?cè)?shù)設(shè)為 n=10。2 根據(jù)傳動(dòng)力矩大小要求，當(dāng)游絲轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它的承受力矩，2minM 由公式 min3 6fMM（2.10） 所以生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，故。0.0093fMNmmmin4 0.00930.0372MNmmmm 游絲的最大轉(zhuǎn)矩為，游絲的總長(zhǎng)度1.448N mm， 12n2ddL（2.11） 力矩與轉(zhuǎn)角，游絲寬度 b，厚度 h 的關(guān)系為 412EuhML（2.12）E 為材料的彈性模量，這里游絲的材料用錫青銅合金，根據(jù)上521.2 10/EN mm述的數(shù)據(jù)可求得 h =0.12m

31、m，b =0.96mm。 . . . 15 / 42當(dāng)轉(zhuǎn)到最大轉(zhuǎn)角時(shí)即，游絲所承受的力矩為，最大值。3260 10 MPa 因此，此時(shí)校核最大應(yīng)力：（2.13） 26260.42bbMN mmbh許用彎曲應(yīng)力，,為材料的安全系數(shù)，錫銅合金為bsbSB500600，為510，經(jīng)校核設(shè)計(jì)符合要求。S游絲的最終設(shè)計(jì)方案為：材料為錫銅合金，優(yōu)點(diǎn)：彈性滯后和彈性后效比較小，強(qiáng)度高，可實(shí)現(xiàn)在給定特性的條件下減輕重量并具有較好的振動(dòng)穩(wěn)定性，熱處理為回火加工。徑大小 ；15dmm外徑大小 ；217dmm總?cè)?shù) n=10；厚度 h =0.12mm；寬度 b =9.6mm?？傞L(zhǎng)度 L=276mm，考慮到其固定端的

32、長(zhǎng)度最終的加工長(zhǎng)度為12n2dd310mm。2.7.2 游絲的技術(shù)要求 游絲轉(zhuǎn)矩允差為8%；游絲形狀應(yīng)為阿基米德螺旋線，各圈均在垂直于螺旋中心線的平面上，圈距應(yīng)均與一致；游絲表面粗糙度 Ra0.08m，側(cè)面Ra1.25m。游絲座孔表面粗糙度 Ra1.25m，其余表面 Ra2.55m；游絲表面應(yīng)無明顯劃痕、嚴(yán)重的氧化斑點(diǎn)；應(yīng)無毛刺、發(fā)霉等缺陷。2.7.3 游絲外端的固定方法 端采用沖榫的方法固定鉚在游絲套上，外端采用錐銷楔緊在表的殼上。 . . . 16 / 422.8 拉伸彈簧設(shè)計(jì)百分表的彈簧為圓柱型拉伸彈簧，彈簧間隙=0。用來固定測(cè)桿的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)百分表的設(shè)計(jì)空間大小，彈簧的設(shè)計(jì)選用簧絲的直徑

33、大小為 d=0.2mm，旋繞比為C=10，C=D/d，D 為彈簧的中徑大小 D=10mm。技術(shù)要求測(cè)力在 0.515N 之間，為克服機(jī)構(gòu)部摩擦，應(yīng)選大于 0.5N 力作為 F1.技術(shù)要求規(guī)定測(cè)力變化不大于 0.5N，即。取，。 （、120.5FF10.6FN21FN1F為彈簧的初始拉力和最終位置拉力） 。2F根據(jù)公式（2.14）22111210FFFF可得，。 （、為彈簧變形量。 ）115mm225mm12 選擇不銹鋼絲為材料許用切應(yīng)力 843N.mm-2 切邊模量 G=78000N.mm-2 經(jīng)驗(yàn)算，直徑為 0.2mm 的鋼絲符合要求。下面計(jì)算彈簧圈數(shù)：（2.15）3228CFdGn可取 n

34、=50，即 50 圈。圖 2.6 拉伸彈簧彈簧的最終設(shè)計(jì)為： 簧絲的直徑大小為 d=0.2mm； 中徑 D=2mm； . . . 17 / 42 旋繞比為 C=10； 有效環(huán)數(shù) n=50 圈； 自由長(zhǎng)度 （n+1）d+2D1=13.6mm； 材料選擇 60si2Mn。2.9 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)技術(shù)要求齒輪和齒輪之間單項(xiàng)嚙合，相互之間無干涉現(xiàn)象存在，運(yùn)動(dòng)時(shí)平衡、靈活、無卡住現(xiàn)象，加工工藝處理得當(dāng)，零件在檢驗(yàn)時(shí)采用相應(yīng)檢具以與三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器。 . . . 17 / 42第 3 章 百分表表體部件設(shè)計(jì)3.1 表殼工藝設(shè)計(jì)與夾具設(shè)計(jì)由于上文計(jì)算了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)，因此，可以初步推算齒輪傳動(dòng)

35、機(jī)構(gòu)底板的直徑，進(jìn)而計(jì)算出表殼的直徑?，F(xiàn)設(shè)定表殼徑 43mm， 外徑 55mm，表殼厚度為 12mm，如果表殼厚度太大，會(huì)增加整體百分表的重量，因而造成測(cè)量的不便，表殼厚度太小，在測(cè)量過程中容易產(chǎn)生變形，而造成測(cè)量誤差。權(quán)衡上下，對(duì)于表殼厚度為 12mm 最為理想。有初步設(shè)定表殼徑 43mm 得知，來計(jì)算表體齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸，以達(dá)到合理放置的效果。表殼材料選擇 T8 鋼管，表面處理采用電鍍 DL3Cu15/Cr10，在電鍍之前可以采取化學(xué)除油、熱水燙、提高弱浸蝕液中鹽酸的含量以與增加電解除油液中氫氧化鈉和碳酸鈉的含量等方法, 可以有效改善表圈鍍前表面處理質(zhì)量, 消除表圈鍍層的水印故障, 同時(shí)

36、還可以提高工件表面光亮度, 提高電鍍一次出槽合格率。詳細(xì)加工工藝過程見附錄。百分表表殼夾具設(shè)計(jì)，夾具 3D 總裝配圖如下所示： 圖 3.1 表殼夾具總裝配圖 3D 圖 . . . 18 / 423.1.1 夾具工作原理說明本夾具主要用來鉆工藝孔 8mm。這個(gè)工藝孔均有尺寸精度要求為上偏差-0.034mm，下偏差-0.056mm，表面粗糙度要求，表面粗糙度為 1.6m。工件定位采用標(biāo)準(zhǔn) V 形塊和削邊定位銷定位。夾緊裝置采用快速夾緊，可以縮短工時(shí)，提高勞動(dòng)效率。工件裝配上以后，工件緊靠固定支撐板，工件確定貼平后，快速夾緊裝置把手向前推進(jìn)，推到底后旋轉(zhuǎn)一定角度，鎖住即可加工。加工精度相對(duì)比較高，直

37、接影響測(cè)桿行徑，因此，設(shè)計(jì)本夾具來達(dá)到圖紙要求。夾具平面總裝配圖如下所示: 圖 3.2 表殼夾具總裝配圖平面圖3.1.2 切削力計(jì)算和夾緊力分析由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、鉸加工，而鉆削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉸的切削力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。由切削手冊(cè)得：鉆削力 （3.1）6 . 08 . 026HBDfF . . . 19 / 42鉆削力矩（3.2）6 . 08 . 09 . 110HBfDT 式中：8Dmm150HB 代入上述兩個(gè)公式得：10.2fmm r；0.80.626 8 0.21501160FN 。1.90.80.610 80.21502900TN mm本道工序加工工藝孔時(shí)，夾緊力方向

38、與鉆削力方向垂直。因此進(jìn)行夾緊立計(jì)算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強(qiáng)度、剛度適當(dāng)即能滿足加工要求。3.1.2 總結(jié)夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，夾具對(duì)加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有直接的影響。是能否高效、便捷生產(chǎn)出合格、優(yōu)質(zhì)零件的保證。所以對(duì)夾具設(shè)計(jì)也是非常重要的。3.2 表體其他部件簡(jiǎn)要工藝設(shè)計(jì)3.2.1 擋冒設(shè)計(jì)擋冒是有冒柄和螺釘用強(qiáng)力膠粘接而成，其選用的材料分別是 HPB59-1 和45#，冒柄表面處理采用氧化鉻研磨粉精拋，螺釘采用發(fā)黑處理。3.2.2 測(cè)桿的設(shè)計(jì) 測(cè)桿選取材料為 9Cr18，熱處理工藝采用正火、光亮淬火。測(cè)桿直徑為 4.5mm，長(zhǎng)度 100mm。詳細(xì)加工工藝過程見附

39、錄。3.2.3 上、下套筒設(shè)計(jì)由于圓柱面導(dǎo)軌面的加工和檢驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，易于達(dá)到較高的精度，所以選取圓柱面導(dǎo)軌。 . . . 20 / 42在實(shí)際應(yīng)用中，為減小摩擦阻力，常用不同材料匹配使用。圓柱面導(dǎo)軌一般采用淬火鋼套筒與表殼之間采用螺紋配合。為了提高圓柱面導(dǎo)軌的精度，必須正確選擇圓柱面導(dǎo)軌的配合。因?yàn)閷?dǎo)向精度要求較高，所以選用 H7/g6 配合。已知測(cè)桿直徑為 4.5mm，所以導(dǎo)軌徑=4.5mm，外徑=8mm上套筒的長(zhǎng)度為 18mm，表面處理采用電鍍 DL3Cr15，并且外圓氧化鋁拋光；下套筒的長(zhǎng)度為 28mm，熱處理采用淬火 HRC4550，磨外圓用無心磨加工。3.2.4 測(cè)頭部件設(shè)計(jì)測(cè)頭部件

40、分為測(cè)頭體和鋼球，分別采用 HPB591 材料和 YG6X 材料。車床加工，用氧化鉻研磨粉拋光圓錐面。3.2.5 表圈設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)百分表表圈外圈直徑 60mm，采用車床加工，表圈外側(cè)加工滾花，表面處理為電鍍DL3Cu10/Cr10，發(fā)黑（HHy） ，倒角面采用氧化鉻精拋光。3.2.6 彈簧片設(shè)計(jì)彈簧片的材料選用 65Mn，加工采用沖床落料，表面發(fā)黑處理（HHy） 。3.2.7 底板設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)底板直徑 52.5mm，材料選用 HPB591，加工采用沖床落料、沖孔，表面電鍍 DL1Cr15。3.2.8 上夾板和大夾板設(shè)計(jì) 上夾板外形選用車床切削，大夾板采用沖床落料，表面處理均為電鍍DL1Cr15。詳細(xì)

41、加工工藝過程見附錄。 . . . 21 / 423.2.9 導(dǎo)桿設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)導(dǎo)桿直徑為 2mm，長(zhǎng)度 24.5mm，車床加工，材料選用 Cr40，熱處理工藝為：淬火 HRC4853。3.3 表體部件技術(shù)要求表體各零部件相互之間裝配合理，測(cè)頭表面光潔,連接穩(wěn)固，無毛刺、飛邊、缺肉、多肉等現(xiàn)象，測(cè)桿應(yīng)移動(dòng)平衡、靈活、無卡住現(xiàn)象，上下套筒應(yīng)壓配牢固、可靠，連接螺釘均為 M3、M2 標(biāo)準(zhǔn)螺釘，其他均按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 . . . 22 / 42第 4 章 讀數(shù)裝置設(shè)計(jì)根據(jù)百分表外形尺寸限制，使用方便和易于裝配的原則，確定示數(shù)裝置的結(jié)構(gòu)和尺寸，測(cè)量圍：010mm。百分表讀數(shù)裝置如圖所示為： 圖 4.1 百分表讀

42、數(shù)裝置結(jié)構(gòu)圖4.1 上、下表盤設(shè)計(jì)上表盤分度值大?。?.01mm，直徑為 56mm，下表盤分度值大?。?mm 直徑為40mm。上、下表盤正面噴細(xì)砂，陽極氧化處理（呈乳白色） ，并噴透明清漆；數(shù)字、刻線與轉(zhuǎn)數(shù)圓環(huán)線均呈黑色，廠商標(biāo)為紅色，線條應(yīng)均勻、清晰且邊緣平整；刻線與轉(zhuǎn)數(shù)圈圓環(huán)線的線寬為： 0.20.05mm，寬度差應(yīng)不大于 0.04mm。 . . . 23 / 424.2 長(zhǎng)、短指針設(shè)計(jì) 長(zhǎng)指針：材料選擇 65Mn，表面發(fā)黑處理，長(zhǎng)度 24mm。短指針：材料選擇 65Mn，表面發(fā)黑處理，長(zhǎng)度 8mm。4.3 讀數(shù)裝置技術(shù)要求讀數(shù)時(shí)應(yīng)該將百分表放在支架上，然后固定百分表，不讓其上下移動(dòng)和擺動(dòng)

43、，然后讓工件在其下面貼住測(cè)頭，然后緩慢移動(dòng)，邊移動(dòng)邊讀出百分表表盤上的示數(shù)。當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)指針指示整轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，指針偏離整轉(zhuǎn)數(shù)刻度不大于 15；指針尖端應(yīng)蓋過短刻線長(zhǎng)度的 30%80%；指針尖端與表盤之間距離不大于 0.7mm；表盤刻線寬度和指針尖端寬度應(yīng)為 0.150.25mm；測(cè)桿處于自由狀態(tài)時(shí)，指針應(yīng)位于從零位開始逆時(shí)針方向 3090之間。 . . . 24 / 42第 5 章 百分表零件裝配工藝性分析機(jī)械產(chǎn)品一般是由許多零件和部件組成。零件是機(jī)器制造的最小單元，部件是兩個(gè)或兩個(gè)以上的零件結(jié)合成為一體并可完成一定功能的功能部件。根據(jù)一定的技術(shù)要求，將若干零件結(jié)合成部件，或?qū)⑷舾蓚€(gè)零件和部件結(jié)合成機(jī)器

44、的過程稱為機(jī)器的裝配。前者稱為部件裝配，后者稱為機(jī)器的總裝配。在零件設(shè)計(jì)時(shí)，不能把零件的工藝性同整個(gè)機(jī)器的裝配工藝性分割開來。例如有的設(shè)計(jì)的零件單獨(dú)看雖具有良好的加工工藝性，但在整個(gè)機(jī)器的裝配和維修時(shí)不方便，甚至很困難，則不具有良好的工藝性。5.15.1 表體部件裝配要求表體部件裝配要求下面介紹表體主要部件裝配工藝性。對(duì)于表殼和上、下套筒的之間的裝配要求十分高，若不能精確裝配到位，會(huì)直接影響表傳動(dòng)系統(tǒng)的裝配尺寸以與測(cè)桿的行徑。其裝配時(shí)，需要靜壓力將上、下套筒壓入表殼且牢固可靠。如圖為裝配后的3D圖：圖5.1 表殼與上下套筒裝配關(guān)系在裝配表圈時(shí)應(yīng)注意表圈與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的底板配合關(guān)系，其配合間隙所引起

45、的示值變化應(yīng)小于0.001mm，而彈簧片應(yīng)壓緊表圈并且旋緊，然后釘上三個(gè)壓圈螺釘。裝 . . . 25 / 42上、下表盤時(shí)，尤其要注意上表盤與表圈配合要適當(dāng)，裝夾上以后，再裝上塑料圈。 組合齒輪的裝配關(guān)系直接影響百分表的精度要求，因此，對(duì)于這兩個(gè)齒輪的裝配要求相對(duì)比較高，采用的裝配方法是用緊密壓力機(jī)的靜壓力將轉(zhuǎn)軸齒輪與轉(zhuǎn)軸齒輪片壓鉚，不允許有任何松動(dòng)。注意的是，在裝配之前，將兩個(gè)零件清洗干凈，并且擦干。組合齒輪3D裝配圖圖如圖所示：圖 5.2 組合齒輪裝配 3D 圖大夾板和上夾板與齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的底板裝配關(guān)系也有為重要，大夾板如果裝配不對(duì)，會(huì)使齒輪傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生干涉，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生卡齒現(xiàn)象，導(dǎo)致整個(gè)

46、傳動(dòng)系統(tǒng)不能正常工作，因此，其裝配工藝要求也相對(duì)較高。對(duì)于測(cè)桿、導(dǎo)桿等部件的裝配關(guān)系應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙尺寸選擇配合。裝測(cè)桿時(shí)，與上、下套筒的間隙要小于 0.012mm 來選擇配合關(guān)系，裝配測(cè)桿后，要求其平穩(wěn)移動(dòng)，無卡住、嚴(yán)重摩擦現(xiàn)象出現(xiàn)。裝配導(dǎo)桿時(shí)，導(dǎo)桿與表殼導(dǎo)軌槽間隙小于 0.03mm來選擇配合關(guān)系，并且導(dǎo)桿另一側(cè)應(yīng)旋緊牢固，無松動(dòng)現(xiàn)象。裝配側(cè)頭部件、擋冒以與拉簧螺釘都必須旋緊牢固，其他部件均按圖紙要求裝配。如圖所示為表體部件裝配 3D 圖： . . . 26 / 42圖 5.3 表體部件 3D 裝配圖5.5.2 2 表體部件裝配的檢定與其方法表體部件裝配的檢定與其方法(1) 清洗后的測(cè)桿與上、

47、下套筒間是否能自由滑動(dòng)。(1) 檢查測(cè)桿上的套筒等各部位是否清洗干凈, 是否還有雜質(zhì)。 (3) 清洗后的游絲與齒輪間是否能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。(用一只手握住底板, 另一只手反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪, 觀察齒輪與游絲轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常, 感覺是否有阻礙, 如感覺有阻礙需對(duì)此配件再進(jìn)行清洗。直至感覺齒輪與游絲轉(zhuǎn)動(dòng)自由為止。) (4) 檢查游絲、齒輪各部位是否有雜質(zhì)。 (5) 檢查游絲裝配是否合理以與齒輪各部位的螺絲是否緊固。用一只手握住底板, 另一只手轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪, 同時(shí)用握住底板的手的中指或食指緊按大針頭處, 不讓齒輪回轉(zhuǎn), 轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪直至游絲自由狀志的2/31/3處。裝到表體上, 輕輕鎖上緊固螺釘, 放開緊按大針頭處的手指。用

48、手握住裝夾套筒于垂直高度, 用手往上推動(dòng)測(cè)桿,觀察測(cè)桿是否在游絲的作用力下自由滑下, 滑下過程是否勻速、正常。否則進(jìn)行重裝。測(cè)桿滑下正常后, 鎖上緊固螺釘。 (7) 按檢定規(guī)程對(duì)百分表進(jìn)行檢定。 . . . 27 / 42 (8) 檢定合格后, 再進(jìn)行表圈和后蓋的裝配。 (9) 再次進(jìn)行檢定。合格后貼上合格標(biāo)記, 出檢定證書。百分表方可使用。 (10) 無法修復(fù)或檢定不合格的百分表, 出具不合格通知書。 . . . 28 / 42第 6 章 百分表表體運(yùn)動(dòng)仿真與分析仿真技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中起著非常重要的作用，通過機(jī)構(gòu)仿真，可以在進(jìn)行整體設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)后，對(duì)各種零件進(jìn)行裝配后模擬機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，從

49、而檢查機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，可以檢查機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中各種運(yùn)動(dòng)構(gòu)件之間是否發(fā)生干涉。同時(shí)，可直接分析各運(yùn)動(dòng)副與構(gòu)件在某一時(shí)刻的位置、運(yùn)動(dòng)量以與各運(yùn)動(dòng)副之間的相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系與關(guān)鍵部件的受力情況。從而可以將整機(jī)設(shè)計(jì)中可能存在的問題消除在萌芽狀態(tài)，減少試制樣機(jī)的費(fèi)用，并大大縮短機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)周期?，F(xiàn)代CAD技術(shù)不再僅僅是代替手工繪圖的一種工具，而是包含了產(chǎn)品方案決策、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能分析、功能仿真，直至工藝設(shè)計(jì)的全部過程，由二維繪圖發(fā)展為今天基于特征的三維參數(shù)化和變量化造型技術(shù)。使用三維設(shè)計(jì)技術(shù)更能反映實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、構(gòu)造與制造過程，同時(shí)利用CAD軟件對(duì)機(jī)器或機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真與分析，對(duì)設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問

50、題做出預(yù)測(cè)和改進(jìn)，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。而Pro/Engineer軟件以其參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)等概念聞名于機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。該軟件的應(yīng)用領(lǐng)域主要是針對(duì)產(chǎn)品的三維實(shí)體模型建立、三維實(shí)體零件的加工、以與設(shè)計(jì)產(chǎn)品的有限元分析。該軟件的參數(shù)化造型的功能是它的一個(gè)主要功能，它貫穿于整個(gè)系統(tǒng)，包括特征、曲面、曲線以與線框模型等。而且系統(tǒng)經(jīng)過多年的努力，已經(jīng)把參數(shù)化的造型技術(shù)應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊，如繪圖、工程分析、數(shù)控編程、布線設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)等。對(duì)于本次設(shè)計(jì)而言，首先從整體研究將要建模的零件，分析其特征組成，明確不同特征之間的關(guān)系和在聯(lián)系，確定零件特征的創(chuàng)建順

51、序，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行建模、添加工程特征等設(shè)計(jì)。通過二維平面草繪圖的旋轉(zhuǎn)、拉伸、掃描和混合等工具來實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體模型的構(gòu)建。ProE三維模型將線框、曲面和實(shí)體三者有機(jī)地結(jié)合起來，形成一個(gè)整體，整個(gè)建模過程是基于特征為基本單位的參數(shù)化設(shè)計(jì)過程。其中參數(shù)包括幾何參數(shù)和尺寸參數(shù)。幾何參數(shù)確定了實(shí)體特征基本位置的固定關(guān)系，尺寸參數(shù)決定了產(chǎn)品外觀尺寸和相對(duì)距離。利用參數(shù)可以準(zhǔn)確控制和修改所建立的三維模型。通過前文對(duì)百分表表體設(shè)計(jì)來對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。由于設(shè)計(jì)的百分表量程為 . . . 29 / 42010mm，因此，設(shè)定PRO/E中百分表模型的實(shí)際位移為10mm，并對(duì)此進(jìn)行模擬測(cè)量。首先，建立測(cè)量定義，如下圖所示：圖 6.1 位置測(cè)量定義界面選取定義類型為位置，然后，選擇測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，并且選取測(cè)量基準(zhǔn)軸為側(cè)頭行程同一方向，最后運(yùn)行機(jī)構(gòu)并截取測(cè)量結(jié)果圖，如圖所示為百分表機(jī)構(gòu)仿真位置曲線：圖 6.2 百分表