机械设计制造及自动化毕业设计论文.doc

陕西理工学院毕业设计基于Pro/e少齿数（Z=2）齿轮传动的建模与研究王军指导教师：王保民摘要:阐述了少齿数渐开线圆柱齿轮机构的传动特点,论述了渐开线和过渡曲线的方程推倒及其参数的确定,阐明了变位系数、螺旋角和几何尺寸的确定及计算,从而奠定了少齿数渐开线圆柱齿轮机构机构学的理论基础。齿轮的参数化设计是提高齿轮建模效率的有效途径,基于Pro/EWildfire4.0平台的参数化精确建模功能,通过编Pro/E的模型程序,实现了少齿数齿轮自动化建模设计,并且实现齿轮基本参数的改变自动生成新齿轮。该齿轮设计方法可使设计人员方便快捷地实现齿轮的三维特征造型设计,从而提高设计效率。关键词:坐标转换少齿数变位系数PROE软件传动仿真陕西理工学院毕业设计BasedonPROE(Z=2)lessteethofGeardrivesModelingandResearchWangjun（Grade04，Class1，MajorMachinedesignmanufactureandautomation，MechanicalengineeringinstituteDept，ShanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,Shanxi）Tutor:WangBaominAbstract:Inthispaper,wefirstintroducethedeterminationofengagingpoint,andthecharacteristicsofinvolute、conjugateprofile.Insection2,wepresentmethodsfordeterminingthemodificationcoefficient,helicalangle,andgeometricsizeoflownumberteethinvolutespurgearmechanism.Someconclnsionsaredrawninsection3.Thegearistoimprovethedesignparametersofgearmodelingefficientandeffectiveway,basedonthePro/EWildfire4.0platformforaccuratemodelingparametersofthefunctionofaneditorialPro/Eofthemodelprogram,haslessteethgeardesignautomationmodeling,andToachievethebasicparameterschangegearsautomaticallygenerateanewgear.Thegeardesignallowsdesignerstoquicklyandeasilyachievethethree-dimensionalcharacteristicsofgeardesign,therebyimprovingtheefficiencyofthedesign.Keywords:CoordinateConversion；Low-numberTeeth；Modificationcoefficient；PRO/Esoftware；Transmission；Simulatio-I-目录1前言.11.1研究意义.11.2少齿数齿轮现状分析.11.3齿轮成形技术的现状.21.4PRO/ENGINEER.22理论分析与研究阶段.42.1理论基础.42.2坐标转换法推导齿轮齿廓线方程.52.1.1齿廓曲线普遍方程式的推导.52.2.2齿轮的渐开线的方程式求解.72.2.3齿轮的过渡曲线的方程式求解.112.3少齿数计算过程.132.3.1数据初定.132.3.2设计结果校核计算.142.3.3修正设计结果.203三维建模.223.1软件简介.223.1.1Pro/Engineer软件包.223.1.2ProASSEMBLY安装模块.233.2参数化技术简析.233.3齿轮的参数化建模设计.243.3.1零件分析.243.3.2绘制齿轮.253.4参数化问题分析.324其他零件的设计建模.344.1轴.34-II-4.2轴承.344.3端盖.354.4箱体.364.5箱盖.375减速器的装配总成.385.1零件装配的基本流程.385.2装配过程中常用的配合方法.385.3装配.396减速器的运动仿真.416.1运动仿真.416.2.1运动仿真概述.416.2.2减速器仿真.41总结.42致谢.43参考文献.44外文翻译.45附录.54附录A基本理论依据.54附录B齿轮绘制在PROE软件中的公式程序化过程.55附录CC语言验证程序.58附录DAUTOLISP程序.59陕西理工学院毕业设计第1页共62页1前言1.1研究意义可以在传动比不变的情况下减少齿轮传动的体积与尺寸。也可在不改变齿轮传动体积与外形尺寸时，可得到较大的传动比，或使传动链缩短。研究少齿数齿轮传动正是解决齿轮传动小型化的突破口，从而使齿轮传动装置的体积减小，质量减轻，结构简化，成本降低。少齿数齿轮的齿数越少，这项研究便越有意义。目前对齿数少于8的齿轮参数选择时比较难确定，虽然有变位齿轮的计算公式和齿廓曲线的方程，但是不是很完善，只有变位直齿轮过渡曲线和渐开线的方程推倒，齿形的绘制也只是在范成仪上实现，设计效率比较低，此次设计使我有了对少齿数齿轮设计的理论基础和对PRO/E参数化建模的方法，在确定出方程中的参数后，用Pro/E软件将过渡曲线和渐开线曲线方程生成变位齿轮齿廓,这两条齿廓是精确的过渡曲线渐开线,而且由于建模过程实现参数化,只要修改齿轮模数、齿数、压力角、螺旋角等齿轮参数,就可以快速构建得到另一齿轮零件,不仅设计效率高,而且齿轮的齿形准确,能更好地为后续齿轮机构的动态仿真、干涉检验，设计程序可以在PRO/E软件中用记事本显示设计，为设计者提供出理论依据，并能够清楚的查看齿廓有无根切现象和齿顶变尖现象，在加工前对模型有一个感性认识。1.2少齿数齿轮现状分析少齿数齿轮传动主要应用在低功率大转速的场合，如磨铰机、电动自行车，手动葫芦,减速器等机械中应用较多少齿数渐开线圆柱齿轮减速器是齿轮传动技术上的新进展,因为减少小齿轮的齿数可显著增大齿轮的传动比；并可减小减速器的外廓尺寸和重量,具有一定的技术经济效益。当渐开线圆柱齿轮齿数在24之间取值时称为少齿数；由于齿数的小齿轮与大齿轮组成的齿轮副称为少齿数渐开线圆柱齿轮机构。对于这种机构,由于小齿轮齿数较少,首先为避免根切,须采用大变位系数的正变位；这样又引起齿顶变尖而导致齿顶高缩短。其次由于端面重合度大幅度降低而须采用较大螺旋角和较大齿宽的斜齿轮传动。再次由于齿面相对滑动速度较在也带来新的问题。本次设计就是针对这些问题进行理论和技术研究,设法予以解决。目前对少齿数齿轮齿廓绘制只是用范成仪实现，不能陕西理工学院毕业设计第2页共62页在设计前看到齿轮的实体模型。近代工业愈来愈要求齿轮传动装置既能承受高速重载,又要小型化.动力齿轮传动的齿轮装置发展趋势为:小型化(高承载能力)、高速化、标准化。利用Pro/E可精确建立齿轮的三维模型,从而实现齿轮机构的虚拟装配、模拟运动以及数控编程等。因此PRO/E对少齿数齿轮的实体建模可以提高设计效率。未来50年齿轮创新的趋势，是追求小、净、静、高可靠性、高强度、高转速、低材耗、低能耗、低重量等。目前对少齿数齿轮传动的理论研究比较少，而且对于齿数小于8的齿轮的参数取值比较难确定，根据文献推倒出少齿数齿轮的轮廓的理论计算，但是对齿轮齿廓的绘制只是通过范成仪实现，没有对少齿数齿轮实体造型的研究。1.3齿轮成形技术的现状齿轮齿形的演变：最原始的木制齿轮齿形是直线形。18世纪后，渐开线齿轮逐渐得到广泛应用。20世纪初，美国人首先提出圆弧齿形，50年代完成这项研究，60年代被命名为W.N齿轮。近几十年来，由于航空工业及其他机械工业的不断发展，传统的渐开线齿形逐渐被渐开线修形齿形所取代。近代渐开线齿轮(包括修形齿)、摆线齿形、圆弧齿形同时共存，其中渐开线齿形占主导地位，但他们各自有其独到的优越性，不可能被其中任何一种齿形完全取代。加工工艺的改善：古代的木制齿轮、铜制齿轮和铸铁齿轮均采用手工生产。17世纪末，已能用成形法切齿形，但铸造工艺还是加工齿轮的主要方法。此后，齿轮金属切削水平的提高，大大推动了齿轮加工技术的发展。近年来，随着高科技的发展和人们对机加工齿轮的强度和承载能力要求的提高，齿轮的精密成形技术便应运而生，其中，锥齿轮的精锻已日趋成熟；直齿轮的镦挤、正挤还有待进一步研究，以期早日投入规模化生产，为人类服务。1.4Pro/Engineer少齿数齿轮是在现代机械中新型一种传动机构。利用Pro/E可精确建立齿轮的三维模型,从而实现齿轮机构的虚拟装配、模拟运动等。要充分发挥Pro/E的作用、提高设计效率,必须对Pro/E进行功能拓展,加入特定产品设计的专用模块,因此二次开发势在必行。本研究基于渐开线齿轮的生成原理,结合Program程序,研制出少齿数齿轮三维实陕西理工学院毕业设计第3页共62页体造型的全参数化自动设计程序。Pro/E程序功能:Pro/E系统的核心建模思想是参数化。也就是在尺寸、尺寸之间进行参数化,并且模型的各约束、特征之间都可以建立关系式。Pro/E系统在每个模型建立好以后,都会以记事本的格式显示其程序文件。程序的实质是系统对模型的每个零件的特征的