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基于ProE渐开线齿轮的建模和传动仿真【带三维】【无CAD图纸+全套机械毕业设计】

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斜齿

AnalysisDefinition1.pbk

helical-gear-locality-velocity.grt

helical-gear-velicity_locality.jpg

helical-gear.asm.8

HELICAL-GEAR.mpg

xiechilun1.prt.2

xiechilun2.prt.4

运动包络.jpg

直齿

conic-straight-locality-velocity.grt

conic-straight-locality-velocity.jpg

conic-straight.asm.6

CONIC-STRAIGHT.mpg

conic-straight_env0001.prt.1

zhichilun1.prt.3

zhichilun2.prt.3

运动包络.jpg

锥齿

fz_done_env0001.prt.1

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herring-gear.asm.6

HERRING-GEAR.mpg

zhuichilun1.prt.2

zhuichilun2.prt.4

轨迹曲线.jpg

运动包络.jpg

外文翻译=故障的分析、尺寸的决定以及凸轮的分析和应用=8000字符.zip

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关键词：: 基于 proe 渐开线齿轮建模以及传动仿真三维 cad 图纸全套机械毕业设计

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斜齿三维图纸

直齿三维图纸

锥齿三维图纸

第一章引言1

1.1目的和现实意义1

1.2国内外研究现状1

1.3研究方法1

第二章齿轮传动概述2

第三章直齿圆柱齿轮建模2

3.1直齿圆柱齿轮主要参数 2

3.2直齿圆柱齿轮建模3

3.2.1直齿轮的建模分析：3

3.2.2直齿轮的建模过程3

第四章斜齿圆柱齿轮建模11

4.1斜齿圆柱齿轮主要参数11

4.2斜齿圆柱齿轮建模 11

第五章圆锥齿轮建模15

5.1圆锥齿轮主要参数15

5.2圆锥齿轮建模15

5.2.1锥齿轮建模分析15

5.2.2圆锥齿轮建模过程15

第六章齿轮传动仿真与分析23

6.1装配23

6.1.1新建FZ.ASM23

6.1.2装配齿轮23

6.2仿真24

6.2.1进入机构模块24

6.2.2添加“伺服电动机”24

6.2.3定义初始条件25

6.2.4定义分析25

第七章小结 ....................................................28

第八章致谢29

附录一参考文献

附录二英文文献翻译

附录三英文文献原件

基于Pro/E渐开线齿轮的建模和传动仿真

摘　要：通过渐开线直齿、斜齿和锥齿圆柱齿轮的参数化建模设计，介绍在Pro/E中进行参数化设计的基本方法与设计步骤，利用Pro/E软件进行齿轮的传动仿真。

关键字：Pro/E；齿轮；建模；仿真　　

Modeling and Simulation of Involute Gear Based on Pro/E

Abstract: Through the involute spur gear, helical cylindrical bevel wheel and cone of parameterized modeling design in Pro/E, introduction of parametric design of the basic methods and steps, using Pro/E of gear assembly and software simulation.

Keywords: Pro/E ; gear; sculpt; Simulation

毕业论文（设计）任务书

论文（设计）题目：基于Pro/E渐开线齿轮的建模和传动仿真

一、主要内容及基本要求

1、通过查阅相关文献，了解渐开线齿轮参数化造型设计方法，并在Pro/E环境下完成渐开线直齿圆柱、斜齿圆柱和圆锥三种齿轮的三维建模。

2、利用Pro/E软件对直齿圆柱、斜齿圆柱和圆锥齿轮传动进行装配。

3、在Pro/E系统下分别对这三种齿轮机构进行运动仿真。

4、完成一篇关于机械方面外文期刊的翻译，字数要求3000 。

二、重点研究的问题

1、在Pro/E环境下齿轮的参数化建模

2、在 Pro/E环境下齿轮的装配

3、运用Pro/E齿轮传动仿真及其分析

三、进度安排

序号各阶段完成的内容完成时间

1查阅资料、调研2010年3月上旬

2开题报告、制订设计方案 2010年3月中、下旬

3设计2010年4月

4分析、验证2010年5月上旬

5写出初稿2010年5月中旬

6修改，写出第二稿2010年5月下旬

7写出正式稿2010年6月初

8答辩2010年6月7日

四、应收集的资料及主要参考文献

[1] 孙江宏.Pro/ENGINEER Wildfire3.0中文版企业应用与工程实践.清华大学出版社，2007年6月.

[2] 温建民等.Pro/E野火中文版产品设计应用范例.清华大学出版社，2006年5月.

[3] 詹友刚.Pro/E Wildfire中文野火版3.0数控加工精解[M]. 机械工业出版社,2008年4月:316-337.

[4] 韩国才,张锂.基于Pro/E圆柱齿轮优化设计CAD系统的二次开发[J]. 制造业自动化,2005,（03）: 31-33.

[5] 继春.Pro/ ENGINEER二次开发实用教程[M].北京大学出版社,2003年5月:253-325

[6] 张滢.Pro/E Wildfire数控加工及二次开发技术[M].机械工业出版社,2005年9月:208-244.

[7] 林清安. Pro/ENGINEER 2001 模具设计 [M ] 北京 : 北京大学出版社 , 2001

[8] 张沛颀等. Pro/ENGINEER2000ｉ进阶教程 [Ｍ] 北京 :清华大学出版社,2001.　

[9] 冯炳尧等. 具设计与制造简明手册[Ｍ]上海:上海科学出版社,1985.　

[10]郑大中等. 具结构图册[Ｍ] 北京:机械工业出版社,1995.

[11]《塑料模具设计手册》编写组编. 料模具设计手册[M] 第二版北京: 机械工业出版社，2000

[12] 屈华昌. 成型工艺与模具设计[M] 北京 :机械工业出版社，1995.

[13] 宋学智. 塑料吹塑成型入门 [M ] 杭州 :浙江学技术出版社 ,2000.

[14] 罗伯特. 洛伊. 塑料注塑制件设计[M ] 北京 : 化学工业出版社 ,2001.

[15] 欧阳德祥、蒋太斌、董晓华等. 按键双色注射模设计[M ] 模具工业出版社,2004

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内容简介：: 目录第一章引言 . 1 1.1目的和现实意义 . 1 1.2国内外研究现状 . 1 1.3研究方法 . 1 第二章齿轮传动概述 . 2 第三章直齿圆柱齿轮建模 . 2 3.1直齿圆柱齿轮主要参数 . 2 3.2直齿圆柱齿轮建模 . 3 3.2.1 直齿轮的建模分析： . 3 3.2.2 直齿轮的建模过程 . 3 第四章斜齿圆柱齿轮建模 . 11 4.1 斜齿圆柱齿轮主要参数 . 11 4.2斜齿圆柱齿轮建模 . 11 第五章圆锥齿轮建模 . 15 5.1 圆锥齿轮主要参数 . 15 5.2圆锥齿轮建模 . 15 5.2.1锥齿轮建模分析 . 15 5.2.2圆锥齿轮建模过程 . 15 第六章齿轮传动仿真与分析 . 23 6.1装配 . 23 6.1.1新建 FZ.ASM. 23 6.1.2装配齿轮 . 23 6.2仿真 . 24 6.2.1进入机构模块 . 24 6.2.2添加“伺服电动机” . 24 6.2.3定义初始条件 . 25 6.2.4定义分析 . 25 nts 第七章小结 .28 第八章致谢 . 29 附录一参考文献附录二英文文献翻译附录三英文文献原件 nts 1 基于 Pro/E 渐开线齿轮的建模和传动仿真摘要：通过渐开线直齿、斜齿和锥齿圆柱齿轮的参数化建模设计，介绍在Pro/E 中进行参数化设计的基本方法与设计步骤，利用 Pro/E 软件进行齿轮的传动仿真。关键字： Pro/E；齿轮；建模；仿真 Modeling and Simulation of Involute Gear Based on Pro/E Abstract: Through the involute spur gear, helical cylindrical bevel wheel and cone of parameterized modeling design in Pro/E, introduction of parametric design of the basic methods and steps, using Pro/E of gear assembly and software simulation. Keywords: Pro/E ; gear; sculpt; Simulation nts 1 第一章引言 1.1目的和现实意义 Pro/Engineer 是美国 PTC 公司开发的优秀的三维设计软件，它采用基于特征的参数化技术，具有产品的三维设计、分析、仿真、加工和二次开发等功能，该软件已广泛应用于机械、电子、家电、模具等行业，是目前国内使用最广泛的三维设计软件之一。装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。仿真软件包括为仿真服务的仿真程序、仿真程序包、仿真语言和以数据库为核心的仿真软件系统。仿真软件的种类很多，在工程领域，用于系统性能评估，如机构动力学分析、控制力学分析、结构分析、热分析、加工仿真等的仿真软件系统。 1.2国内外研究现状 1985 年， PTC 公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988 年， V1.0 的 Pro/ENGINEER 诞生了。经过 10 余年的发展， Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。 Pro/ENGINEER 的所有模块都是全相关的。基于特征的参数化造型： Pro/ENGINEER 使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。 1.3研究方法 Pro/Engineer 功能如下： (1)特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）。 (2)参数化（参数 =尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）， Pro/E为一参数化系统，即特征之间存在相互关系，使得某一特征的修改会同时牵动其他特征的变更，以满足设计者的要求。如果某一特征参考到其他特征时，特征之间即产生父 /子关系。 (3)通过零件的特征值之间，载荷 /边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计。 (4)支持大型、复杂组合件的设计 (规则排列的系列组件，交替排列，Pro PROGRAM 的各种能用零件设计的程序化方法等 )。 nts 2 (5)贯穿所有应用的完全相关性 (任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动 )。其它辅助模块将进一步提高扩展 Pro ENGINEER 的基本功能。 (6)全相关性： Pro/ENGINEER 的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。普通的渐开线齿轮的设计参数有：模数 m、齿数 z、压力角 alpha、齿顶高系数 ha、顶隙系数 c、齿宽 b 等。这些参数决定了齿轮的齿廓形状和几何尺寸大小。改变设计参数，可以改变齿轮的形状和尺寸，实现齿轮的参数化设计。因此在齿轮建模过程中，将齿轮的几何参数和设计参数加以关联，每个特征的尺寸都由关系式约束，完成齿轮的参数化建模。模型完成后，通过输入不同的模数、齿数、压力角等参数可得到相应的齿轮模型，实现齿轮的参数化设计。第二章齿轮传动概述齿轮传动是机械传动中最主要的一类，型式很多，应用广泛，齿轮设计在机械设计中占据着相当重要的地位，但它的设计步骤多、涉及参数多，需查询的图表总数有二十多个，给设计工作者带来很多的不便，降低了设计效率。随着计算机辅助设计与制造（ CAD/CAM）技术的发展，在产品开发的过程中，有限元分析、装配设计、运动仿真、数控加工等都必须以三维模型为基础。在进行齿轮机构设计时，经常需要利用 CAD技术设计并建立齿轮的三维实体模型，从而利用 CAD/CAM软件进行装配、检测和分析。第三章直齿圆柱齿轮 3.1直齿圆柱齿轮主要参数模数 m 齿数 z 压力角 alpha 齿顶高系数 ha* nts 3 顶隙系数 c* 齿宽 b 分度圆直径 d 基圆直径 db 齿顶圆直径 da 齿根圆直径 df 3.2直齿圆柱齿轮造型参数化创建齿轮的过程相对复杂，其中要用到许多与齿轮有关的参数以及关系式。 3.2.1 直齿轮的建模分析： (1)创建和更改基准平面、基准轴、基准坐标。 (2)创建齿轮的基本圆。这一步用草绘曲线的方法，创建齿轮的基本圆，包括齿顶圆、基圆、分度圆、齿根圆。并且用事先设置好的参数来控制圆的大小。 (3)创建渐开线用从方程来生成渐开线的方法，创建渐开线，本章的第一小节分析了渐开线方程的相关知识。 (4)镜像渐开线首先创建一个用于镜像的平面，然后通过该平面，镜像第 2 步创建的渐开线，并且用关系式来控制镜像平面的角度。 (5)拉伸形成实体拉伸创建实体，包括齿轮的齿根圆实体和齿轮的一个齿形实体。这一步是创建齿轮的关键步骤。 (6)阵列轮齿将上一步创建的轮齿进行阵列，完成齿轮的基本外形。这一步同样需要加入关系式来控制齿轮的生成。 (7)创建其它特征创建齿轮的中间孔、键槽、小孔等特征，并且用参数和关系式来控制相关的尺寸。 3.2.2 直齿轮的建模过程 (1)创建和更改基准平面、基准轴、基准坐标，祥见模型 prtzhichilun1 (2)创建齿轮的基本圆这一步用草绘曲线的方法，以 DTM3 为基准，创建齿轮的基本圆，包括齿顶圆、基圆、分度圆、齿根圆，大小随意。 nts 4 完成草绘后，双击曲线，更改 4 个圆的尺寸属性分别为： d、 db、 da、df。如图 3-1 所示图 3-1 尺寸属性 (3)输入基本参数和关系式单击，在新建对话框中输 “ zhichilun1” ,然后单击；在主菜单上单击 “工具” “参数”，系统弹出“参数”对话框，如图 3-2 所示：图 3-2 “参数”对话框 nts 5 (4)在“参数”对话框依次输入新参数的名称、值等。需要输入的参数如表3-1 所示：表 3-1 创建齿轮参数名称值说明名称值说明 M 1.5 模数 B 10 齿轮宽度 Z 17 齿数 HF _ 齿根高 ALPHA 20 压力角 HA _ 齿顶高 HAX 1 齿顶高系数 B 10 齿轮宽度 CX 0 25 顶系系数 X 0 变位系数完成后的参数对话框如图 3-3 所示：图 3-3 填充后的参数对话框 nts 6 (5)在主菜单上依次单击“工具”“关系”，键入如下公式，如图 3-4 所示 HA=(HAX+X)*M HF=(HAX+CX-X)*M D=M*Z DA=D+2*HA DB=D*COS(ALPHA) DF=D-2*HF D6=360/(4*Z) 图 3-4 参数关系图 (6)创建渐开线依次在主菜单上单击 “插入” “模型基准” “曲线”，或者在工具栏上单击按钮，系统弹出“曲线选项”菜单管理器，在“曲线选项”菜单管理器上依次单击 “从方程” “完成”，弹出“得到坐标系”菜单管理器，在“设置坐标类型”菜单管理器中单击 “笛卡尔”，系统弹出一个记事本窗口；在弹出的记事本窗口中输入曲线的方程，如下： r=DB/2 theta=t*45 x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180 y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180 z=0 nts 7 保存数据，退出记事本，单击“曲线：从方程”对话框中的【确定】 (7)镜像渐开线单击分度圆曲线和渐开线作为参照，在“基准点”对话框内单击【确定】，完成基准点 “ PNT0” 的创建；创建平面 DTM4 在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击 “插入” “模型基准” “平面”，系统弹出“基准平面”对话框；在绘图区单击选取 “ GEAR_AXIS” 轴作为参照，按住 Ctrl 键，继续单击基准点“ PNT0” 作为参照，如图 3-5 所示；图 3-5 创建平面 DTM4 继续在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击 “插入” “模型基准” “平面”，在绘图区单击选取刚刚创建的 “ DTM1” 面作为参考平面，按住 Ctrl 键选取 “ A_1” 轴作为参考。在偏距文本框内输入旋转角度为 “ 360/（ 4*z）”，系统提示是否要添加特征关系，单击 “是”；在“基准平面”对话框内单击【确定】，完成基准平面的创建；将关系式添加到“关系”对话框。在绘图区右键单击刚刚创建的基准平面 “ HF_DTM” ，在弹出的快捷菜单上单击 “编辑”。在主菜单上单击 “工具” “关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示 “ DTM4” 面和 “ HF_DTM” 面间的夹角尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入的关系式为： D6=360/(4*Z) 在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式； nts 8 在绘图区单击渐开线特征，然后在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击 “编辑” “镜像”。系统弹出“镜像”特征定义操控面板，在绘图区单击选取刚刚创建的 “ HF_DTM” 平面作为镜像平面，在“镜像”特征定义操控面板内单击按钮，完成渐开线的镜像。完成后的曲线如图 3-6所示 : 图 3-6 渐开线镜像 (8)拉伸形成实体沿 df 圆曲线，拉伸实体，深度为 D9，沿两渐开线拉伸一个形齿，如图3-7 所示图 3-7 形齿拉伸 nts 9 (9)阵列轮齿首先单击选取已经创建好的轮齿，然后在主菜单上依次单击 “编辑” “复制”，然后再次依次单击 “编辑” “选择性粘贴”，系统弹出“选择性粘贴”复选框，系统弹出“选择性粘贴”定义操控面板；在“选择性粘贴”定义面板内选取按钮，在文本框输入旋转角度为“ 360/z”，系统提示是否添加关系，单击 “是”；旋转角为 d15,关系中有添加。在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征，在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击 “编辑” “阵列”，系统弹出“阵列”定义操控面板，在绘图区单击选取两个轮齿间的夹角尺寸“ 21.2”度作为阵列参照，在“阵列”定义操控面板单击按钮，完成阵列特征的创建如图 3-8所示：图 3-8 直齿圆柱齿轮阵列特征 (10)拉伸孔，键槽，尺寸； (11)程序设计，在程设计中键入 M NUMBER 请输入齿轮的模数 = Z NUMBER 请输入齿轮的齿数 = ALPHA NUMBER nts 10 请输入齿轮的压力角度 = B NUMBER 请输入齿轮的宽度 = HAX NUMBER 请输入齿轮的齿顶高系数 = CX NUMBER 请输入齿轮的齿底隙系数 = X NUMBER 请输入齿轮的变位系数 = (12)隐藏曲线、基准、基准点，着色等，最后如图 3-9 所示图 3-9 直齿圆柱齿轮 nts 11 第四章斜齿圆柱齿轮 4.1 斜齿圆柱齿轮主要参数螺旋角法面模数 mn 齿数 z 齿宽 b 法面压力角 an 法面齿顶高系数 han 法面顶隙系数 ca 分度圆直径 d 基圆直径 db 齿顶圆直径 da 齿根圆直径 df 4.2斜齿圆柱齿轮造型斜齿轮的创建方法跟直齿轮的方法差不多，只是多几步螺旋角的步骤： (1)曲线的创建在“特征”菜单管理器上依次单击 “复制” “完成”，系统弹出“复制特征”菜单管理器。在“复制特征菜单管理器”上依次单击 “移动” “完成”，系统弹出“选取特征”菜单管理器，在绘图区单击选取上一步创建的截面特征，在“选取特征”菜单管理器上单击 “完成”，系统弹出“移动特征”菜单管理器。菜单管理器。系统提示输入偏移距离，输入偏移距离为 b,系统提示是否添加关系式，单击 “是”，在“移动特征”菜单管理器中单击 “完成移动”，在“组可变尺寸”菜单管理器中单击 “完成”，在随后弹出的“组元素”对话框中单击【确定】，在“ 特征”菜单管理器中单击“确定”，完成特征的复制。将关系式添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击刚刚的复制特征，在弹出的快捷菜单中单击 “编辑”；在主菜单上单击 “工具” “关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示两个截面的尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入的关系式为： D8=b。旋转复制上一步复制的截面，在主菜单上依次单击 “编辑” “特征操作”，系统弹出“特征”菜单管理器。在“特征”菜单管理器上依次单击 “复制” “完成”，系统弹出“复制特nts 12 征”菜单管理器。在“复制特征菜单管理器”上依次单击 “移动” “完成”，系统弹出“选取特征”菜单管理器，在绘图区单击选取上一步创建的复制截面特征，在“选取特征”菜单管理器上单击 “完成”，系统弹出“移动特征”菜单管理器。在“移动特征”菜单管理器上单击 “旋转”，系统弹出“选取方向”菜单管理器。在“ 选取方向”菜单管理器中单击选取 “曲线 /边 /轴”，然后在绘图区单击选取齿根圆的中心轴作为参照，如图所示。系统弹出“方向”菜单管理器，单击 “反向” “ 正向 ”；系统提示输入旋转角度，输入旋转角度为“ D7=ASIN(2*B*TAN(BETA)/D)” ,系统提示是否添加关系式，单击 “是”，在“移动特征”菜单管理器中单击 “完成移动”，在“组可变尺寸”菜单管理器中单击 “完成”，在随后弹出的“组元素”对话框中单击【确定】，在 “ 特征”菜单管理器中单击“确定”，完成特征的复制。旋转角度尺寸添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击刚刚旋转复制的截面，在弹出的快捷菜单中单击 “编辑”。在主菜单上单击 “工具” “关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示旋转角度的尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入的关系式为： D11=ASIN(2*B*TAN(BETA)/D)。 (2)创建第一个轮齿特征在主菜单上依次单击 “插入” “扫描混合”，系统弹出“扫描混合”特征定义操控面板。在“扫描混合”特征定义操控面板内单击 “参照”菜单，系统弹出“参照”对话框，如图 4-1 所示：图 4-1 “参照”对话框在“参照”对话框的“剖面控制”文本框内单击选取“垂直于轨迹”，在“水平 /垂直控制”文本框内输入“垂直于曲面” 。 nts 13 在绘图区单击选取分度圆上的投影曲线作为扫描混合的扫引线，两齿廓曲线为参照曲线，得一个齿如图图 4-2所示：图 4-2 形齿拉伸 (3)其余的步骤就跟直齿的一样的，省略不述。 (4)其程序设计代码如下所示： MN NUMBER 请输入齿轮的法向模数 = Z NUMBER 请输入齿轮的齿数 = ALPHA NUMBER 请输入齿轮的压力角度 = BETA NUMBER 请输入齿轮的螺旋角 = B NUMBER 请输入齿轮的宽度 = nts 14 HAX NUMBER 请输入齿轮的齿顶高系数 = CX NUMBER 请输入齿轮的齿底隙系数 = X NUMBER 请输入齿轮的变位系数 = （ 5）隐藏曲线、基准、基准点，着色等，最后如图 4-3 所示：图 4-3 斜齿圆柱齿轮nts 15 第五章圆锥齿轮 5.1 圆锥齿轮主要参数模数 m 齿数 z 压力角 alpha 分锥角分度圆直径 d 基圆直径 db 齿顶圆直径 da 齿根圆直径 df 顶隙 c 齿宽 b 5.2圆锥齿轮造型参数化设计锥齿轮的过程中应用了大量的参数与关系式。 5.2.1锥齿轮建模分析 (1)输入关系式、绘制创建锥齿轮所需的基本曲线 (2)创建渐开线 (3)创建齿根圆锥 (4)创建第一个轮齿 (5)阵列轮齿 5.2.2圆锥齿轮建模过程前面的基准等步骤工作就不累述了。 (1)输入基本参数和关系式在“参数”对话框内单击按钮，可以看到“参数”对话框增加了一行，依次输入新参数的名称、值、和说明等。需要输入的参数如表 5-1所示：表 5-1 创建齿轮参数名称值说明名称值说明 M 3 模数 DELTA _ 分锥角 Z 25 齿数 DELTA_A _ 顶锥角 Z_ASM 45 大齿轮齿数 DELTA_B _ 基锥角 ALPHA 20 压力角 DELTA_F _ 根锥角 B 20 齿宽 HB _ 齿基高 nts 16 HAX 1 齿顶高系数 RX _ 锥距 CX 0.25 顶隙系数 THETA_A _ 齿顶角 HA _ 齿顶高 THETA_B _ 齿基角 HF _ 齿根高 THETA_F _ 齿根角 H _ 全齿高 BA _ 齿顶宽 D _ 分度圆直径 BB _ 齿基宽 DB _ 基圆直径 BF _ 齿根宽 DA _ 齿顶圆直径 X 0 变位系数 DF _ 齿根圆直径在主菜单上依次单击 “工具” “关系”，系统弹出“关系”对话框；在“关系”对话框内输入齿轮的基本关系式。由这些关系式，系统便会自动生成。 (2)创建基本曲线创建基准平面。在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击 “插入” “模型基准” “平面”。系统弹出“基准平面”对话框，创建基准平面 “ DTM4” ；在 “ 基准平面 ” 对话框的偏移项内输入偏移距离为“ d/(2*tan(delta)” ，单击【确定】完成。将偏移距离添加到 “ 关系 ” 对话框，在主菜单上依次单击 “工具” “关系”，在弹出的 “ 关系 ” 对话框内添加关系式，如图 5-1 所示；图 5-1 参数关系图基准步骤省略，祥见模型。 nts 17 (3)草绘截面如图 5-2: 图 5-2 草绘截图 (4)将尺寸代号添加到“关系”对话框中，在主菜单上依次单击 “工具” “关系”，系统弹出“关系”对话框，添加如图 5-3所示的关系式；图 5-3 尺寸关系 nts 18 (5)草绘曲线大端基本圆并添加关系式。将大端齿轮基本圆的关系式添加到“关系” 对话框中，在主菜单上依次单击 “工具” “关系”，在弹出的 “ 关系 ” 对话框内添加关系式，如图 5-4 所示；图 5-4 大端齿轮基本圆的关系 (6)创建小端齿轮基本圆，草绘曲线并添加关系式。将小端齿轮基本圆的关系式添加到“关系”对话框中，在主菜单上依次单击 “工具” “关系”，在弹出的“关系”对话框内添加关系式，如图 5-5 所示；图 5-5 小端齿轮基本圆的关系 nts 19 (7)创建渐开线创建渐开线。依次在主菜单上单击 “插入” “模型基准” “曲线”，或者在工具栏上单击按钮，系统弹出“曲线选项”菜单管理器； (8)在“曲线选项”菜单管理器上依次单击 “从方程” “完成”，在弹出的记事本窗口中输入曲线的方程，如下： r=D11/2 theta=t*60 x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180 y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180 z=0 (9)保存数据，退出记事本，单击如图所示“曲线：从方程”对话框中的【确定】，完成后的曲线如图 5-6 所示；图 5-6 齿轮大端上渐开线 (10)创建齿轮小端上的渐开线。方法同大端，详见模型。图 5-7 齿轮小端上渐开线 nts 20 (11)镜像渐开线，创建第一个轮齿，阵列轮齿都跟直齿、斜齿一样，完成后的齿轮如图 5-8所示。图 5-8 圆锥齿轮 (12)其主要参数代码如下： HA=(HAX+X)*M HF=(HAX+CX-X)*M H=(2*HAX+CX)*M DELTA=ATAN(Z/Z_ASM) D=M*Z DB=D*COS(ALPHA) DA=D+2*HA*COS(DELTA) DF=D-2*HF*COS(DELTA) HB=(D-DB)/(2*COS(DELTA) RX=D/(2*SIN(DELTA) THETA_A=ATAN(HA/RX) THETA_B=ATAN(HB/RX) THETA_F=ATAN(HF/RX) nts 21 DELTA_A=DELTA+THETA_A DELTA_B=DELTA-THETA_B DELTA_F=DELTA-THETA_F BA=B/COS(THETA_A) BB=B/COS(THETA_B) BF=B/COS(THETA_F) D0=D/(2*TAN(DELTA) D1=D/2 D2=DA/2 D3=DB/2 D4=DF/2 D5=B D6=90 D9=D/COS(DELTA) D10=DA/COS(DELTA) D11=DB/COS(DELTA) D12=DF/COS(DELTA) D14=(D-2*B*SIN(DELTA)/COS(DELTA) D15=(DA-2*BA*SIN(DELTA_A)/COS(DELTA) D16=(DB-2*BB*SIN(DELTA_B)/COS(DELTA) D17=(DF-2*BF*SIN(DELTA_F)/COS(DELTA) D19=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHA D20=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHA D21=360*COS(DELTA)/(4*Z) D25=0.8*H D26=H IF HAX=1 D37=0.2*M D49=0.2*M ENDIF nts 22 D51=360/Z D75=360/Z P76=Z-1 D150=360/(2*Z) (13)程序设计代码如下： INPUT M NUMBER 请输入齿轮的模数 = Z NUMBER 请输入齿轮的齿数 = Z_ASM NUMBER 请输入与之啮合齿轮的齿数 = ALPHA NUMBER 请输入齿轮的压力角度 = B NUMBER 请输入齿轮的宽度 = HAX NUMBER 请输入齿轮的齿顶高系数 = CX NUMBER 请输入齿轮的齿底隙系数 = X NUMBER 请输入齿轮的变位系数 = END INPUT nts 23 第六章齿轮运动仿真与分析 6.1装配 6.1.1新建 FZ.ASM。根据相传动的齿轮中心距创建基准平面和基准轴，尺寸为相互传动的中心距，详细尺寸见 FZ.ASM。 6.1.2装配齿轮。与第一步创建的基准相对应；其装配类型均为“销钉”连接，如图 6-1、 6-2、 6-3所示图 6-1 直齿圆柱齿轮的啮合图 6-2 斜齿圆柱齿轮的啮合 nts 24 图 6-3 圆锥齿轮的啮合 6.2仿真 6.2.1进入机构模块。点击“应用程序”，进入“机构”模块，添加 3 个 “齿轮”连接。对于相互传动的齿轮添加如图所示的齿轮连接。 6.2.2添加“伺服电动机” 。点击“伺服电动机”图标，定义“伺服电动机”，名称为“ ServoMotor1”，类型选择“运动轴”，点击装配时生成的销钉轴；“轮廓”的“规范” 选择“速度”，“模”为“常数”，“ A”值为“ 20”。界面如下图 6-1所示： nts 25 图 6-1 伺服电动机 6.2.3定义初始条件点击“拖动元件”按钮，点击“快照”，生成“ Snapshot1”。点击“初始条件”按钮，名称为“ InitCond1”，选择“快照”为“ Snapshot1”，单击“确定”完成初始条件的定义。 6.2.4定义分析 nts 26 单击“机构分析”按钮，名称为“ AnalysisDefinition1”，类型为“动态”，“优先选项”中，“持续时间”为 20s,“帧频”为“ 10”，“最小间隔”为“ 0.1”。“初始条件”选择先前定义的“ InitCond1”，将 3 电动机添加到分析中。点击“运动”，可以观察运动仿真情况。测量可以帮助理解和分析机构运行产生的结果，并且提供可用来改进机构设计的信息。依次点击主菜单“分析”中“测量”选项，或者点击右侧工具栏中的按钮，弹出“测量结果”对话框。通过此对话框，可以将结果保存到表中或者进行打印等。图 6-2 直齿圆柱齿轮速度位移曲线分析 T=14 (s) V=7.009679 (mm / sec) 图 6-3 斜齿圆柱齿轮速度位移曲线分析 T=17.5 (s) V=24.929892 (mm / sec) nts 27 图 6-4 锥齿圆柱齿轮速度位移曲线分析 T=13 (s) V=33.434983 (mm / sec) nts 28 第七章小结在指导老师周里群教授的精心辅导下，经过近一个学期的努力，基本完成了此次毕业设计的任务。通过这个过程，对大学四年所学的专业知识和各项技能都有了一个重新的认识，对Pro/E 软件有了更进一步的了解，是一个阶段性提高自我的过程，从中，也不断发现自己在专业知识和创新思维方面的不足，达到改进的目的。在整个毕业设计的过程中，经常性的查阅各种资料和文献，遇到问题反复思考探究，向人请教，学到了不少的知识。对本课题的相关知识，有了更深层次的理解和消化，计算机应用能力有了显著的提升。 nts 29 第八章致谢衷心感谢学校这次毕业设计的学习锻炼机会，通过这次毕业设计，我收获颇多，知识面有了很大的提高，综合运用能力得到加强，可以说经过这样一次设计，我们才真正达到了毕业的要求。首先，我感觉这次设计提高了我们解决实际问题的能力。在一个实际题目当前，怎样才能解决问题呢？这不是哪本书上能说清楚的。这就要求我们根据实际情况，分析实际问题，想出解决方案，这就是一个能力的问题了。平时我们很少有这样的机会，能把所学的知识运用于解决实际问题当中，但这次设计就给予了我们一个很好的机会。其次，这次设计考验了我的自学能力。在整个设计过程中，许多知识都不是我以前所学过的，特别是软件的应用方面。因此这让我意识到学习能力的重要性，活学活用，才能立于不败之地。再次，这次设计锻炼了我的综合运用知识能力。在设计时，我不但要用到机械方面的知识，还要用到许多计算机方面的知识。如何把握许多方面的知识，综合运用这些知识，这就要求我们掌握重点，灵活运用，不然是难以解决设计中的问题的。最后在整个设计过程中，特别感谢我的指导老师周里群教授，是他悉心指导，耐心教育，我才得以解决许多百思不得其解的问题，尤其是许多论文的细节。所有这些，都让我内心深处感激不尽！ nts 30 附录一参考文献 1孙江宏 .Pro/ENGINEER Wildfire3.0中文版企业应用与工程实践 .清华大学出版社，2007年 6月 . 2温建民等 .Pro/E野火中文版产品设计应用范例 .清华大学出版社， 2006年 5月 . 3詹友刚 .Pro/E Wildfire中文野火版 3.0数控加工精解 M. 机械工业出版社 ,2008年 4月 :316-337. 4韩国才 ,张锂 .基于 Pro/E圆柱齿轮优化设计 CAD系统的二次开发 J. 制造业自动化 ,2005,（ 03） : 31-33. 5张继春 .Pro/ ENGINEER二次开发实用教程 M.北京大学出版社 ,2003年 5月 :253-325. 6张滢 .Pro/E Wildfire数控加工及二次开发技术 M.机械工业出版社 ,2005年 9月 :208-244. 7林清安 . Pro/ENGINEER 2001 模具设计 M 北京 : 北京大学出版社 , 2001 8张沛颀等 . Pro/ENGINEER2000进阶教程北京 :清华大学出版社 ,2001. 9冯炳尧等 . 具设计与制造简明手册上海 :上海科学出版社 ,1985. 10郑大中等 . 具结构图册北京 :机械工业出版社 ,1995. 11塑料模具设计手册编写组编 . 料模具设计手册 M 第二版北京 : 机械工业出版社，2000 12屈华昌 . 成型工艺与模具设计 M 北京 :机械工业出版社， 1995. 13宋学智 . 塑料吹塑成型入门 M 杭州 :浙江学技术出版社 ,2000. 14罗伯特 . 洛伊 . 塑料注塑制件设计 M 北京 : 化学工业出版社 ,2001. 15欧阳德祥、蒋太斌、董晓华等 . 按键双色注射模设计 M 模具工业出版社 ,2004 nts湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题目：基于 Pro/E 渐开线齿轮建模和传动仿真专业：机械设计制造及其自动化学号： 2006183837 姓名：茹斌指导教师：周里群完成日期： 2010 年 5 月 30 日 nts湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目：基于 Pro/E 渐开线齿轮的建模和传动仿真学号： 2006183837 姓名：茹斌专业：机械设计制造及其自动化指导教师：周里群系主任：周友行一、主要内容及基本要求 1、通过查阅相关文献，了解渐开线齿轮参数化造型设计方法，并在 Pro/E 环境下完成渐开线直齿圆柱、斜齿圆柱和圆锥三种齿轮的三维建模。 2、利用 Pro/E 软件对直齿圆柱、斜齿圆柱和圆锥齿轮传动进行装配。 3、在 Pro/E 系统下分别对这三种齿轮机构进行运动仿真。 4、完成一篇关于机械方面外文期刊的翻译，字数要求 3000 。二、重点研究的问题 1、在 Pro/E 环境下齿轮的参数化建模 2、在 Pro/E 环境下齿轮的装配 3、运用 Pro/E 齿轮传动仿真及其分析三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间 1 查阅资料、调研 2010 年 3 月上旬 2 开题报告、制订设计方案 2010 年 3 月中、下旬 3 设计 2010 年 4 月 4 分析、验证 2010 年 5 月上旬 nts5 写出初稿 2010 年 5 月中旬 6 修改，写出第二稿 2010 年 5 月下旬 7 写出正式稿 2010 年 6 月初 8 答辩 2010 年 6 月 7 日四、应收集的资料及主要参考文献 1 孙江宏 .Pro/ENGINEER Wildfire3.0中文版企业应用与工程实践 .清华大学出版社，2007年 6月 . 2 温建民等 .Pro/E野火中文版产品设计应用范例 .清华大学出版社， 2006年 5月 . 3 詹友刚 .Pro/E Wildfire中文野火版 3.0数控加工精解 M. 机械工业出版社 ,2008年4月 :316-337. 4 韩国才 ,张锂 .基于 Pro/E圆柱齿轮优化设计 CAD系统的二次开发 J. 制造业自动化 ,2005,（ 03） : 31-33. 5 继春 .Pro/ ENGINEER二次开发实用教程 M

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