基于UG的齿轮虚拟加工及蜗轮蜗杆的造型研究毕业论文.doc

目录1绪论.12齿轮虚拟加工.12.1渐开线齿廓成形原理.12.2渐开线齿廓的构建.22.3直齿圆柱齿轮实体模型建立.52.4圆柱直齿齿轮的外轮廓线切割.62.4.1圆柱直齿齿轮的加工方案.72.4.2创建外轮廓线切割操作的节点.82.4.3外轮廓线切割操作的参数设置.102.4.4圆柱直齿齿轮线切割程序的生成.113蜗杆三维造型设计.123.1蜗杆参数.123.2绘制两条空间螺旋线.133.3绘制蜗杆基本曲线和齿廓截面.163.4单头圆柱蜗杆的三维造型.164蜗轮三维造型设计.185结束语.23参考文献.2511绪论在机械传动的各种类型中，齿轮传动是应用最多的一种传动机构，它广泛地应用在各种机器的传动装置中，并且也是齿轮传动机构的核心零件，因此齿轮在机械传动中的作用十分重要。近年来随着运用计算机进行机械运动仿真和对齿轮机构进行准确有效分析的需要,齿轮的精确建模也显得极其重要。由于齿轮轮廓不是标准曲线,工程设计人员在齿轮的精确建模和设计制造中会涉及到曲线公式坐标旋转等较为复杂的问题,而且在工程设计中经常需要对齿轮进行造型，大多数三维建模系统都不能直接、快速、高效、精确的生成齿轮的三维模型，因此齿轮的三维建模过程比较困难，所以齿轮的参数化设计显得非常重要。本文是基于UG下对齿轮进行参数化设计，是用表达式生成方法即用尺寸来驱动图形，UG的表达式是算术或条件语句，它可以用来控制同一零件上的不同特征间的关系。利用UG表达式并利用渐开线方程和与齿轮几何尺寸相关的计算公式，建立表达式生成渐开线曲线及其它相关联的曲线，并通过特征操作实现齿轮的参数化设计。作为通用CAD/CAE/CAM软件，对常用齿轮刀具进行参数设计计算并虚拟加工齿轮，对形成齿廓的过程进行动态仿真，帮助刀具设计者验证刀具的齿形参数是否合理，减少甚至避免试切，直接降低齿轮的试切、调试费用，缩短试切周期。为避免对每把刀具都要进行试切和检验所造成的材料浪费，多以迫切需要采用计算机虚拟加工等技术来改变传统的设计方法，以提高设计效率，减轻劳动强度，所以对本课题的研究是具有非常深远的现实意义。2齿轮虚拟加工2.1渐开线齿廓成形原理根据机械原理中的知识，我们可以得出（1）渐开线的极坐标参数方程式:/coskbkrrtankkk（1）其中，kr渐开线上任意点的向径；br基圆半径；k压力角；k渐开线AK段的展角(如图1所示)图1渐开线形成原理在UG中，我们要使用直角坐标函数，所以必须要将渐开线的极坐标参数方2程转化成直角坐标方程，其方程式为（2）:sincosbbxrvrvvcossinbbyrvrvv（2）其中，v渐开线在K点的滚动角；kkv此方程式表示的渐开线的开始点A在X轴上。为了表示位置的任意性，现假设A点不在X轴上，设AOX=0v，经过整理可得渐开线方程的直角坐标系形式为:0cos()kkxrv0sin()kkyrv（3）由于UG自身的一些约束,如UG的三角函数中采用的是角度而不是弧度,直接变量只能在01之间变化。因此为了便于在UG中输入表达式,可在UG中定义一个变量t,它是从0到1的变量,并建立关系式,使它的变化控制着变量a的变化,从而使a的值可以从0°变化到180°,这样就为绘制一条0180°的渐开线做了公式准备。2.2渐开线齿廓的构建新建一个名字为gear_curve的文件，单位为mm。依次单击“起始”“建模”或者“ctrl+m”进入实体建模模块。在主菜单下依次单击“格式”“图层的设置”命令，设置图层10为工作层。依次单击“工具”“表达式”命令或者“ctrl+e”命令进入表达式对话框，在“名称”栏中输入参数符号，在“公式”栏里输入参数的初值，单击“”接受编辑。（如图2所示）图2表达式窗口3在“表达式”窗口中添加下面表达式。50z/齿数4m/模数dmz/分度圆直径2damz/齿顶圆直径cosbkdd/基圆直径2.5dfmz/齿根圆直径单击“插入/草图”进入草图绘制模式，在XC-YC基准面上绘制4个圆，约束其中一个圆的圆心分别与“XC”、“YC”坐标轴重合，再约束4个圆同心，单击工具栏上“自动判断的尺寸”，使4个圆的直径分别为：df、d、db、da。如图3所示图3齿轮基本曲线草图单击“完成草图”或者“ctrl+q”推出草图，回到实体建模环境。再次打开“表达式”对话框，在“表达式”对话框中依次输入以下表达式：0a/渐开线的起始角180b/渐开线的终止角1t/UG的系统参数(1)*statb/渐开线参数方程的自变量（角度值）