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37
基于
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渐开线
齿轮
建模
以及
传动
仿真
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37基于ProE渐开线齿轮的建模和传动仿真,37,基于,proe,渐开线,齿轮,建模,以及,传动,仿真
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目录第一章 引言 .11.1 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 .33.2.1 直 齿 轮 的 建 模 分 析 ： .33.2.2 直 齿 轮 的 建 模 过 程 .3第四章 斜齿圆柱齿轮建模 .114.1 斜 齿 圆 柱 齿 轮 主 要 参 数 .114.2 斜齿圆柱齿轮建模 . 11第五章 圆锥齿轮建模 .155.1 圆 锥 齿 轮 主 要 参 数 .155.2 圆锥齿轮建模 .155.2.1 锥齿轮建模分析 .155.2.2 圆锥齿轮建模过程 .15第六章 齿轮传动仿真与分析 .236.1 装配 .236.1.1 新建 FZ.ASM.236.1.2 装配齿轮 .236.2 仿真 .246.2.1 进入机构模块 .246.2.2 添加“伺服电动机” .246.2.3 定义初始条件 .256.2.4 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; Simulation1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 )。 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*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 df3.2 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 。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ALPHA20 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 ：6图 3-3 填 充 后 的 参 数 对 话 框(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)*MHF=(HAX+CX-X)*MD=M*ZDA=D+2*HADB=D*COS(ALPHA)DF=D-2*HFD6=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/2theta=t*457x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180z=0 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8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：D 6=360/(4*Z)在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；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9图 3-7 形 齿 拉 伸(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 =10Z NUMBER请 输 入 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 =(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 df4.2 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，12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：13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” 。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 =14BETA NUMBER请 输 入 齿 轮 的 螺 旋 角 =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 =（ 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 b5.2 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16HAX 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。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=D11/2theta=t*60x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180z=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)*MHF=(HAX+CX-X)*MH=(2*HAX+CX)*MDELTA=ATAN(Z/Z_ASM)D=M*ZDB=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)21DELTA_A=DELTA+THETA_ADELTA_B=DELTA-THETA_BDELTA_F=DELTA-THETA_FBA=B/COS(THETA_A)BB=B/COS(THETA_B)BF=B/COS(THETA_F)D0=D/(2*TAN(DELTA)D1=D/2D2=DA/2D3=DB/2D4=DF/2D5=BD6=90D9=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-ALPHAD20=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHAD21=360*COS(DELTA)/(4*Z)D25=0.8*HD26=HIF HAX=1D37=0.2*MD49=0.2*MENDIF22D51=360/ZD75=360/ZP76=Z-1D150=360/(2*Z)(13)程序设计代码如下：INPUTM 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 INPUT23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24图 6-2 斜齿圆柱齿轮的啮合图 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：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。266.2.4 定义分析单击“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)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)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，
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