基于ProE的蜗轮蜗杆参数化建模及运动仿真分析毕业论文.doc

. . 装装 订订 线线 . . . 毕 业 论 文 基于基于 pro/e 的蜗轮蜗杆参数化建模及运动仿真分析的蜗轮蜗杆参数化建模及运动仿真分析 1 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教 师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别 加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过 的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位 或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人 或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论 文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和 电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并 提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其 它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论 文的部分或全部内容。 作者签名： 日 期： 2 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行 研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 3 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300 字左右） 、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论） 、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等） ， 文科类论文正文字数不少于 1.2 万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件） 。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准 请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符 合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用 徒手画 3）毕业论文须用 a4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 3）其它 4 目录 摘要3 1 绪论.5 1.1 课题研究意义5 1.2 课题研究 cad 发展概述5 1.2.1cad 技术发展历程 .5 1.2.2cad 的发展趋势 .6 1.3 本课题研究的内容7 2 蜗轮蜗杆参数化设计基础.7 2.1 蜗杆传动机构简介及类型7 2.2 圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸8 2.3 参数化特征造型技术简介9 3 基于 pro/e 的蜗轮参数化建模 10 3.1 pro/e 的参数化建模简介.10 3.2 蜗杆的参数化建模12 3.2.1 零件分析12 3.2.2 创建蜗杆13 3.3 蜗轮的参数化建模19 3.3.1 零件分析19 3.3.2 蜗轮的参数化建模20 4 蜗轮传动机构的运动仿真.30 4.1pro/e 运动仿真简介30 4.2pro/e 平台机构运动仿真的步骤30 4.3 蜗轮蜗杆机构运动仿真的具体步骤31 4.3.1 蜗轮蜗杆机构的虚拟装配31 4.3.2 蜗轮蜗杆机构的运动仿真32 5 总结.33 参考文献34 致谢34 5 contents abstract4 1introduction5 1.1 the significance of this research 5 1.2 development of research on cad project5 1.2.1 cad technology development.5 1.2.2 the development trend of cad.6 1.3 the contents of this research project 7 2 basic worm gear parametric design7 2.1 introduction and type of worm gear .7 2.2 the main parameters and geometric dimensions of a cylindrical worm drive.8 2.3 the parametric feature modeling technology.9 3 modeling of worm gear parameters based on pro/e.10 3.1 parametric modeling of pro/e 10 3.2 parametric modeling of worm 12 3.2.1 part analysis .12 3.2.2 create a worm13 3.3 parametric modeling of worm gear 19 3.3.1 part analysis .19 3.3.2 parametric modeling of worm gear20 4 motion simulation of worm gear transmission mechanism30 4.1 introduction the pro/e motion simulation 30 4.2 exercise pro/e platform simulation steps.30 4.3 the specific steps of mechanism movement simulation of worm gear worm31 4.3.1 the virtual assembly of the worm gear31 4.3.2 motion simulation of worm gear32 5 summary.33 reference documentation.34 convey thanks34 6 基于基于 pro/epro/e 的蜗轮蜗杆参数化建模及运动仿真分析的蜗轮蜗杆参数化建模及运动仿真分析 冯海明 （山东农业大学 机械与电子工程学院 泰安 271018） 摘要：蜗杆传动是最重要的齿轮传动之一，它由蜗杆和蜗轮组成，主要用于传递交错轴之 间的回转运动和动力，通常两轴交错角为 90。传动中一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。 由于蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、传动平稳和噪声较小等优点，广泛应用于各种机 器和仪器中。但是蜗轮蜗杆的齿面属于复杂造型，利用 pro/e 强大的参数化设计等功能可 以保证齿形的精确性。同时通过机构的运动仿真，动态观看运动仿真的啮齿和运动情况， 测试机构的有关运动性能的参数，有利于机构优化和提高设计效率。 关键词：pro/e 蜗轮蜗杆 参数化设计 运动仿真 7 based on pro/e of the worm gear and worm of parameterized modeling and motion simulation analysis haiming feng (mechanical 参数化设计方法存储了设 计的全过程，能设计出一系列而不是单一的产品模型;对己有设计的修改，只需 变动相应的参数，而无需运行产品设计的全过程。与传统的自由约束的设计方 法相比，参数化设计更符合工程设计的习惯，因此极大地提高了设计效率，缩 短了设计周期，减少了设计过程中信息的存储量，降低了设计费用，从而增强 了产品的市场竞争力。 参数化技术经过十多年来的发展，己经成为 cad 技术的重要分支，也成 为 cad 技术研究和产品开发的热点，参数化技术正处于不断发展之中。现代 主流 cad 软件，如 pro/e, solid works, ug 等都实现了参数化。 蜗轮及蜗杆机构常被用于两轴交错、传动比大、传动功率不大或间歇工作 的场合。蜗轮蜗杆的机构特点： 1.可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑。 2.两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交错轴斜齿轮机构。 3.蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小。 4.具有自锁性。当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自 锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。如 在起重机械中使用的自锁蜗杆机构，其反向自锁性可起安全保护作用。 5.传动效率较低，磨损较严重。蜗轮蜗杆啮合传动时，啮合轮齿间的相对滑动 速度大，故摩擦损耗大、效率低。另一方面，相对滑动速度大使齿面磨损严重、 发热严重，为了散热和减小磨损，常采用价格较为昂贵的减摩性与抗磨性较好 的材料及良好的润滑装置，因而成本较高。 6.蜗杆轴向力较大。 为了保证蜗轮齿面的精确性，以 pro/e 为平台对蜗轮蜗杆进行参数化建模设计 及运动仿真分析。 14 3 基于基于 pro/e 的蜗轮蜗杆参数化建模的蜗轮蜗杆参数化建模 3.1 pro/e 的参数化建模简介的参数化建模简介 参数化设计方法使设计者构造模型时可以集中于概念设计和整体设计，充 分发挥创造性，提高设计效率。其主要思路如图 3-1 所示，通过对产品建模特 征的解析，从特征中抽象出特征参数，再对特征参数进行分析，得到参数模型。 根据模型信息建立参数间关联与约束，并确定某些参数为设计变量，进而建立 由设计变量驱动的零件族。 零件分析建模策略参数建模 零件特征参数特征创建 特征设计变量设计驱动 特征参数 参数关系 及约束 建模更新 图图 3-13-1 建模流程图建模流程图 参数化设计是 pro/e 重点强调的设计理念。参数是参数化设计的核心概念， 在一个模型中，参数是通过“尺寸”的形式来体现的。参数化设计的突出特点在 于可以通过变更参数的方法来方便的修改设计意图，从而修改设计意图。关系 式是参数化设计中的另外一项重要内容，它体现了参数之间相互制约的“父子” 关系。所以，首先要了解 proe 中参数和关系的相关理论2。 一、参数的含义 参数有两个含义： 一是提供设计对象的附加信息，是参数化设计的重要要素之一。参数和模型一 起存储，参数可以标明不同模型的属性。例如在一个“族表”中创建参数“成本” 后，对于该族表的不同实例可以设置不同的值，以示区别；二是配合关系的使 用来创建参数化模型，通过变更参数的数值来变更模型的形状和大小。 二、参数的设置 在零件模式下，单击菜单“工具”参数，即可打开参数对话框，使用该对话 15 框可添加或编辑一些参数。 1.参数的组成 (1)名称：参数的名称和标识，用于区分不同的参数，是引用参数的依据。注意： 用于关系的参数必须以字母开头，不区分大小写，参数名不能包含如下非法字 符：！、 ”、和#等。 (2)类型：指定参数的类型 a)整数：整型数据 b)实数：实数型数据 c)字符型：字符型数据 d)是否：布尔型数据。 (3)数值：为参数设置一个初始值，该值可以在随后的设计中修改 (4)指定：选中该复选框可以使参数在 pdm（product data management，产品数 据管理）系统中可见 (5)访问：为参数设置访问权限。 a)完全：无限制的访问权，用户可以随意访问参数 b)限制：具有限制权限的参数 c)锁定：锁定的参数，这些参数不能随意更改，通常由关系式确定。 (6)源：指定参数的来源 a)用户定义的：用户定义的参数，其值可以随意修改 b)关系：由关系式驱动的参数，其值不能随意修改。 (7)说明：关于参数含义和用途的注释文字 (8)受限制的：创建其值受限制的参数。创建受限制参数后，它们的定义存在于 模型中而与参数文件无关。 (9)单位：为参数指定单位，可以从其下的下拉列表框中选择。 2.增删参数的属性项目 可以根据实际需要增加或删除以上 9 项中除了“名称”之外的其他属性项目 三、关系的概念 关系是参数化设计的另一个重要因素。关系是使用者自定义的尺寸符号和参数 之间的等式。关系捕获特征之间、参数之间或组件之间的设计关系。可以这样 来理解，参数化模型建立好之后，参数的意义可以确定一系列的产品，通过更 改参数即可生成不同尺寸的零件，而关系是确保在更改参数的过程中，该零件 能满足基本的形状要求。如参数化齿轮，可以更改模数、齿数从而生成同系列、 不同尺寸的多个模型，而关系则满足在更改参数的过程中齿轮不会变成其他的 零件。 四、关系式的组成 16 关系式的组成主要有：尺寸符号、数字、参数、保留字、注释等。 符号类型 系统会给每一个尺寸数值创建一个独立的尺寸编号，在不同的模式下，被给定 的编号也不同。 3.2 蜗杆的参数化建模蜗杆的参数化建模 3.2.1 零件分析零件分析 蜗杆是和蜗轮配合使用的一种重要传动件，该传动机构可以实现大的减速 比，本例将以上面蜗轮的参数化设计过程为基础，分析蜗杆的建模过程。蜗杆 由轮齿、蜗杆主体特征等基本结构特征组成。 蜗杆零件进行三维实体参数化设计的基本思路是：拟定可变参数，根据出 设条件进行相关的几何参数的计算，初步确定参数值；在编辑器中设定各参数 并加入部分关系式，在利用“方程式”生成螺旋体中加入变参；通过进一步添 加关系式实现导程参数化；通过添加条件语句实现选项参数化；通过添加关系 式在生成蜗杆实体中加入变参。最后，对设计好的蜗杆三维实体进行特征参数 的修改。如果蜗杆能按照既定的条件变参的话，说明设计成功；否则，说明设 计有问题，要认真查找原因，直至设计成功。 蜗杆建模的具体操作步骤如下： （1） 蜗杆参数化设计的计算及创建新零件文件 （2） 参数的输入 （3） 螺旋体的生成 （4） 导程参数化 （5） 实现多头蜗杆 （6） 创建蜗杆轴实体 （7） 蜗杆的变参 3.2.2 蜗杆的参数化建模蜗杆的参数化建模 1.蜗杆参数化设计的计算及创建新零件文件：本设计拟对蜗杆模数、蜗杆头数、 蜗轮齿数、蜗杆分度圆直径、蜗杆旋向等参数实施变参设计，初定 m=2.5，z1=1，z2=30，d1=28。 文件新建 【输入零件名称:wogan,取消 使用缺省的选中记号，然后单击确定 按钮】【选择公制单位 mmns_part_solid 后单击确定按钮】【基准坐标系 及基准面 right、top、front 显示在画面上】 17 2.参数的输入 【打开记事本，在工具/程序下的 input 和 end input 之间以及 relation 和 end relation 之间添加输入参数如下，然后存盘，并退出记 事本】如图 3-2 input m number ;模数 z1 number ;蜗杆头数 z2 number ;蜗轮齿数 dia1 number ;蜗杆分度圆直径（标准 系列值） left yes_no ;旋向，yes 表示左旋， 否则为右旋 end input relations dia2=m*z2;蜗轮分度圆直径 l=(11+0.06*z2)*m;蜗杆有效螺旋线长度 end relations 图图 3-23-2 程序记事本对话框程序记事本对话框 在根据信息窗口提示，各参数赋初值如下 18 m = 2.5；z1 = 1；z2 = 30；dia1 = 28 旋向暂不输入，后期处理。各参数的建立和赋值结束。如图 3-3 消息输入对话 框 3-3 消息输入对话框消息输入对话框 3.生成螺旋体3 在螺旋扫描对话框进行螺旋扫描特性的设置，完成之后，在轮廓创建画面绘制 轮廓直线。在工具/关系对话框中输入 sd3=l；sd4=l/2；sd1=dia1/2。随后转入 导程设定，在导程设定窗口输入 m*pi*z1。在进入截面绘制画面中绘制截面图 形。在工具/关系对话框中输入 sd16=1.20*m；sd14=m；sd15=m*pi/2- 2*m*tan(20)，完成螺旋体的创建，创建后的螺旋体如图 3-4 所示。 图图 3-4 生成的螺旋体生成的螺旋体 4.导程参数化 上述造型过程中，各参数除导程外均已实现参数化，下面对导程实施参数化。 【打开记事本，找到记录扫描螺旋实体的如下段落： 伸出项：螺旋扫描 主阵列尺寸：: 19 其中 d33=7.85pitch 为描述导程的参数】 【在 relation 和 end relation 之间添加：d33=m*pi*z1存盘退出 在信息窗口输入 z1 为 2 进行变参，变参结果如图 3-5 所示。 图图 3-5 变参后的螺旋体变参后的螺旋体 5.实现多头蜗杆 首先创建回转轴线，然后实施阵列结果如图 3-6 所示。 20 图图 3-6 阵列后的螺旋体阵列后的螺旋体 在阵列完成后，在工具/关系对话框中输入 p18=z1，然后打开记事本，找到 记录螺旋体阵列的如下段落： 其中 d32=90 描述的是阵列角度，在 end add 在 relation 和 engrelation 之间添加 d32=360/z1，保存文件并退出。 6.创建蜗杆轴实体 点击拉伸图标 【在弹出的工具面板上点击图标，以设置减材料创建实体 方式放置定义】【弹出草图对话框，选择绘图平面:right 平面，参照平 面：top，方向：leftsketch】【绘制如图 3-7 所示的圆】 21 图图 3-7 绘制草图绘制草图 【工具/关系上述尺寸值将变为参数符号，弹出关系对话框，对照图，参数 符号 sd0 对应直径，输入 sd0= dia1-1.25*2*mok】【点击图标设 定深度为：表示双向对称填入尺寸 100点击图标，完成的的特 征如图所示】【工具/关系尺寸值 100 将变为参数符号输入 d21=l+40ok点击图标结果如图 3-8 所示】 图图 3-8 生成的蜗杆生成的蜗杆 (7)蜗杆的变参 22 如图 3-9 所示的对话框中对创建的蜗杆进行变参，其结果如图 3-10 和 3-11 所示 图图 3-9 变参对话框变参对话框 m=3.5;z1=1;z2=40;diai=35.5;left=y 图图 3-10 变参蜗杆变参蜗杆 m=6.3;z1=2;z2=40;diai=40;left=n 图图 3-11 变参蜗杆变参蜗杆 3.3 蜗轮的参数化建模蜗轮的参数化建模 3.3.1 零件分析零件分析 蜗轮蜗杆机构常用来传递两 90。轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中 间平面内相当于齿轮与齿条，蜗杆又与螺杆形状相似。蜗轮蜗杆机可以得到很 大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑，两轮啮合齿面间为线接触，其承载能 力大大高于交错轴斜齿轮机构，蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动， 故传动平稳、噪音很小、具有自锁性。当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量 23 摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁。 因此将以上面齿轮的参数化设计过程为基础，分析蜗轮的建模过程。蜗轮 外形如图 3-12 所示，由轮齿、蜗轮主体特征等基本结构特征组成。 图图 3-12 蜗轮模型蜗轮模型 蜗轮零件进行三维实体参数化设计的基本思路是：拟定可变参数，根据初 设条件进行相关几何参数的计算，在编辑器中设定各参数并加入部分关系式， 在生成蜗轮毛坯中加入变参，利用“方程式”生成轮齿中加入变参。最后，对 设计好的蜗轮三维实体设定条件进行变参。如果蜗轮能按照既定的条件变参的 话，说明设计成功；反之，说明设计有问题，要认真查找原因，直至设计成功。 蜗轮建模的具体操作步骤如下： （1） 创建新的零件文件及相关参数的设定 （2） 蜗轮轮坯的创建 （3） 创建单个轮齿 （4） 形成所有齿轮 （5） 蜗轮的变参 3.3.2 蜗轮的参数化建模蜗轮的参数化建模 1. 创建新的零件文件4 file/new 【输入零件名称:wolun 取消 use default template 的选中记号，然 后单击 ok 按钮】【选择公制单位 mmns_part_solid 后单击按钮】【基 准坐标系及基准面、top、front 显示 在画面上】 参数的输入 24 【打开记事本，在 input 和 end input 之间以及 relation 和 end relation 之间添加输入参数如下，然后存盘，并退出记事本】如图 3-13 所 示 input m number ;模数 z1 number ;蜗杆头数 z2 number ;蜗轮齿数 dia1 number ;蜗杆分度圆直径（标准系列值） left yes_no ;旋向，yes 表示左旋，否则为 右旋 b number ;蜗轮宽度 zxkj number ;中心孔径 end input relations gamma=atan(z1/q) beta=gamma alpha_t=atan(tan(alpha)/cos(beta) s=pi*z1*m d0=m*q/2 d1=m*(q+z2+2*x2)/2 d2=360/(4*z2)-180*tan(alpha_t)/pi+alpha_t d3=m*z2 d4=d3+2*m d5=d3*cos(alpha_t) d6=d3-2.4*m d8=asin(m*q*tan(beta)/d5) d10=asin(m*q*tan(beta)/d5) d12=2*d1 d13=m*q/2 d16=360-beta d20=d3+2*(1+x2)*m if z11 25 if z13 d21=d20+m endif d22=b d23=m*(q-2)/2 d26=m d42=0.38*m d54=0.38*m d55=360/z2 d85=360/z2 p86=z2-1 d137=360/(2*z2) end relations 26 图图 3-13 程序记事本对话框程序记事本对话框 【enterselect all,根据信息窗口提示，各参数赋初值如下】如图 3-14 图图 3-14 消息输入窗口对话框消息输入窗口对话框 m=2.5 z1=1 z2=30 dia1=28 27 left=no b=24 zxkj=30 至此，各参数的建立和赋值结束。 2. 创建蜗轮轮胚 点击“创建回转体”图标。 【默认弹出的工具面板各项设置placementdefine】【弹出 sketch 对话 框后，选择绘图平面：right，参照平面：top，方向：leftsketch】 【进入绘图平面】【绘制如图所示的截面图形（尺寸及各种约束关系如图） ， 要注意图中的两条虚线均为基准参考线，其绘制方式为首先绘制出直线高亮 显示右键点击空白处construction 即可，其中水平虚线为蜗杆中心位置线， 斜虚线是为了建立倒角线的基准】【实施参数化:tools/relations弹出 relations 对话框】【图中各尺寸分别对应参数符号如图 3-15】 图图 3-15 绘制草图绘制草图 【在对话框中输入： sd18=wlwj/2 sd20=zxkj/2 sd17=b sd14=a sd19=r2 sd16=gama ok】 28 【连续点击图标，所形成的齿轮胚实体如图 3-16】 图图 3-16 齿轮胚实体齿轮胚实体 3. 创建单个轮齿 (1)创建参考面 点击图标【弹出参考面创建对话框点选基准面 front在偏距栏内 填入 51.5，表示蜗轮蜗杆的中心距生成参考面 dtm1】【实施参数化：模 型特征树对应项呈高亮显示右键单击该项edit图中将显示偏置距离 51.5】【tools/relations上述尺寸值将变为参数符号，如图 3-17，并弹出 relations 对话框，对应参数符号 d10 输入：d10=aok 结束】 图图 3-17 创建参考面创建参考面 (2)创建蜗杆坐标系 点击图标。【弹出坐标系创建对话框按住 ctrl 键，点选基准面 top、right、dtm1ok 生成坐标系 cs0】 (3)创建蜗轮坐标系 点击图标。【弹出坐标系创建对话框按住 ctrl 键，点选基准面 top、right、front点选对话框中 orientation 并设置各选项ok】 29 （4）绘制线段 ad 点击“曲线绘制”图标。 【from equationdone】 【选择刚创建的蜗轮坐标系 cs1】 【选择坐标类型为柱面坐标 cylindrical】 【进入方程编辑器。输入曲线方程表达式如下，然后保存文件，退出编辑器】 r=df2/2+t*(da2a/2-df2/2) alfai=acos(db/2/r) theta=(tan(alfai)*180/pi-alfai)z=0 【点击 ok，第一段曲线完成，如图 3-18 所示，其中 alfai 的表达式表示压 力角随 r 从齿根变化到齿顶。 】 图图 3-18 绘制线段绘制线段 ad 和和 bc （5）绘制线段 bc 点击“曲线绘制”图标。 【from equationdone】 【选择刚创建的蜗轮坐标系 cs1】 【选择坐标类型为柱面坐标 cylindrical】 【进入方程编辑器。输入曲线方程表达式如下，然后保存文件，退出编辑器】 r=df2/2+t*(da2a/2-df2/2) 30 alfai=acos(db/2 /r) theta=-(tan(alfai)*180/pi-alfai)-（360/z2-faif) z=0 【点击 ok，第二段曲线完成，如图 3-18】 （6）绘制图中线段 点击“草图绘制”图标， 【出现草图绘制对话框绘图平面选 top，参考面选 right，定向平面选 right sketch进入绘图环境】 【绘制两段圆弧，注意必须通过已有曲线端点】 【点击图标ok 结束】 （7）绘制图中螺旋线段 【from equationdone】 【选择蜗杆坐标系 cs0】 【选择坐标类型为直角坐标系 cartesian】 【进入方程编辑器。输入曲线方程表达式如下，然后保存文件，退出编辑器】 y=-t*z1*pi*m/4 z=r1*cos(90*t) x=-r1*sin(90*t) （8）绘制图中螺旋线段 【from equationdone】 【选择蜗杆坐标系 cs0】 【选择坐标类型为直角坐标系 cartesian】 【进入方程编辑器。输入曲线方程表达式如下，然后保存文件，退出编辑器】 y=t*z1*pi*m/4 z=r1*cos(90*t) x=-r1*sin(90*t) 【点击 ok，螺旋线完成，如图 3-19】 31 图图 3-19 螺旋线的生成螺旋线的生成 （9）切出第一段半齿槽 点击“变截面扫描”图标。 【点选图标，表示要创建的是实体】【点选图标，表示要去除材料】 【点选图标 options选择 constant section，表示截面为恒定】 【点选一段螺旋线,表示扫描轨迹线】【点选图标，表示要创建扫描截 面】【点选图标，表示要利用已有线段创建截面】【依次点选各线段如 图 3-20】 图图 3-20 扫描轨迹线段扫描轨迹线段 【连续点击图标，所形成的半齿槽如图 3-21（左） 】 （10）切出另一段半齿槽 重复上述步骤，只是扫描轨迹选择另一段螺旋线，可得另一段半齿槽，如图 3- 21（右） ，至此，单个齿槽切制完成。 32 图图 3-21 生成的齿槽生成的齿槽 4.形成所有齿轮 （1）创建回转轴线 创建回转轴线。将模型特征树中对应项移至所有特征之前。 （2）两段半齿槽合并成组 按照 ctrl 键，选模型特征树中两段齿槽的对应项，使其高亮显示。 【右键点击选中项group包含两个齿槽的特征组形成，如图 3-22】 (3)阵列形成多齿 点击模型特征树中齿槽组特征项，使其高亮显示【点击“阵列”图标】 【在左上方选择框中选择轴】【在模型树中点选基准轴特征显示阵列数 目为 4，角度为 90，方向如图所示接受这些选项，点击图标，结束如 图 3-23】 图图 3-22 合并成组合并成组 33 图图 3-23 阵列轮齿阵列轮齿 （4） 实施参数化 【右键点击模型树中对应阵列的特征项 pattern 1该特征项及各齿槽呈高亮 显示edit图中将显示与阵列相关的一系列尺寸。 【tools/relations上述尺寸值将变为参数符号，并弹出 relations 对话框， 对照图，参数符号 p79 对应阵列数，d76 对应角度值，输入 ok】【点击 图标current values形成蜗轮，如图 3-24】 图图 3-24 生成的蜗轮生成的蜗轮 5.蜗轮的变参 对蜗轮的变参如图 3-25 所示 34 图图 3-25 变参后的蜗轮变参后的蜗轮 q=10;m=2.5;z2=31;z1=1; alpha=20;b=22.5;x2=-0.5 4 蜗轮传动机构的运动仿真蜗轮传动机构的运动仿真 4.1pro/e 运动仿真简介运动仿真简介 运动仿真是机构设计的一个重要内容，通过仿真技术可以实现机构的设计 与运动轨迹的校核。在 pro/e 环境下进行机构的运动仿真分析。它不需要复杂 的数学建模、也不需要复杂的计算机语言编程，而是以实体模型为基础，集设 计与运动分析于一体，实现了产品设计、分析的参数化和全相关，反映了机构 的真实运动情况，运动仿真结果可以制成 avi 动画文件，观看非常方便5。 在 pro/e 中进行机构仿真有两种方法：一是 mechanism（机构设计）功能， 它可以通过用户对各种不同运动副的连接设定，使机构按照实际的运动要求进 行运动仿真；二是 pro/mechanica motion 功能，该模块是一个完整的三维 实体，静力学、运动学、动力学仿真与优化设计工具，利用模块可以快速创建 机构虚拟模型并能方便的进行分析，从而改善机构设计，节省时间，降低成本。 4.2pro/e 平台机构运动仿真的步骤平台机构运动仿真的步骤 在 pro/e 软件平台的机构运动仿真时6，首先，在机构设计之前，必须绘制 机构简图和零件草图，进行初步的计算和尺寸设定；其次，根据计算结果，对 相关零件进行三维实体造型设计；再次，在 pro/e 的组装模块下，完成相关零 件的组装；最后，当建模和组装成功后，在 pro/e 的机构分析模块下设定初始 条件、驱动条件载荷和状态。如果机构设计正确无误，则运动仿真和分析将顺 利完成。否则，就会出现错误，此时，应该详细检查机构尺寸、组装方式或动 35 力状态。如果一切顺利可进一步设置分析条件对机构进行更为全面的分析。 4.3 蜗轮蜗杆机构运动仿真的具体步骤蜗轮蜗杆机构运动仿真的具体步骤 4.3.1 蜗轮蜗杆机构的虚拟装配蜗轮蜗杆机构的虚拟装配 用 pro/e 软件中的装配模块对各零部件进行二维实体装配的顺序一般是： 首先建立总装任务；再在其下面建立相应于各组件或部件的装配任务；然后， 把各零件从相应的库中调出，把相关零件装配成部件，再把相关部件装配成组 件；最后把各组件装配成整机。 （1）装配环境设置 在新建对话框中选取组件，然后取消缺省，选取 mmns_asm_design,确定。 （2）创建基准轴 因为没有固定件，采用下列方式。一是先为蜗轮蜗杆间的轴中心距建好组 建文件本身的参照面和基准轴，以方便对齐；二是在平移时，让蜗轮的前视面 和组建文件的基准面