【JX461】齿轮传动和连杆机构的ProE运动仿真[RW+FY]
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【JX461】齿轮传动和连杆机构的ProE运动仿真[RW+FY],jx461,齿轮,传动,以及,连杆机构,proe,运动,仿真,rw,fy
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湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 题 目： 齿轮传动和连杆机构的 运动仿真 学 院： 兴湘学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2008963208 姓 名： 赵 曜 指导教师： 李玉平 老师 完成日期： 2012 年 5 月 1 湘潭大学兴湘学院 毕业设计（论文）任务书 论文 （设计）题目： 齿轮传动和连杆机构的 运动仿真 学号： 2008963208 姓名： 赵曜 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 李玉平 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 运动仿真技术 2、在 环境下完成多种连杆机构和齿轮传动的三维建模 3、在 块下完成连杆机构和齿轮传动的传动仿真 4、完成一篇 英文期刊上科技论文的翻译，字数要求 3000 左右 二、重点研究的问题 1、在 环境下连杆机构和齿轮传动的三维建模 3、 4、 运用 进行连杆机构和齿轮传动仿真及相关的分析 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 查阅资料 第一周至第二周 2 开题报告、制订设计方案 第三周至第四周 3 熟悉 第五周至第六周 4 建模、运动仿真 第七周至十一周 5 写出论文初稿 第十二周 6 写出正式稿论文 第十三周 7 答辩 第十四周 2 四、应收集的资料及主要参考文献 1 孙恒，陈作模 北京，高等教育 出版社， 2006. 2 濮良贵，纪名刚 北京，高等教育出版社， 2006. 3 丁广文 . 基于 2009 年 20期 4 方建军，刘仕良 分析 . 北京，化学工业出版社，2004. 5 林清安， M 北京：本经大学出版社 ， 2001 6 许小荣，雷进辉，王保荣 件设计技术指导 子工业出版社 2007 7 徐国斌 . 企业中的实施与应用 M. 北京：机械工业出版 社， 2004 8 陈力捷，发动机连杆机构的运动仿真 . 河南科技， 2010年第 9期 9 高辉 ,陈再良 . 基于 E 的四连杆机构运动仿真设计 三期， 2010 年第 3期 . 10田发达，姚养无，武俊明 . 平面组合连杆机构设计与运动学仿真 . 机械工程与自动化 , 2010 年第 4期 . 11徐平，高奇，蒲志新 . E 0中标准渐开线直齿圆柱齿轮参数化设计 . 现代制造工程 ,2006年第 4期 . 12 吴继泽，王统 北京，国防工业出版社，1989. 13 孙恒，陈作模 北京，高等教育出版社， 2006. 14 范佳，孟宪举，蔡玉强 河北理工学院学报 ,第 28卷，第一期， 2006 年 2月 . 15 钟相强 ,蒋立军 ,仵文松 ,卢博友 次开发的渐开线齿轮参数化设计 三期， 2006年 3月 . 3 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）评阅表 学号 2008963208 姓名 赵曜 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 齿轮传动和连杆机构的 运动仿真 评价项目 评 价 内 容 选题 现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 量是否适当； 研、社会等实际相结合。 能力 合归纳资料的能力； 究方法和手段的运用能力； 论文 （设计）质量 述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否 统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 无观点提炼，综合概括能力如何； 无创新之处。 综 合 评 价 该同学所完成的仿真设计基本正确且合理。毕业设计说明书的论述合理，设计计算方法正确，格式符合要求。该同学具备了一定的专业理论的综合运用能力，正确制定设计方案和解决问题的能力，工程能力，设计能力，计算机制图，及外语能力，具备了工程师的基本素质。整个毕业设计工作体现了学科教学计划的基本要求，所完成的工作达到了本科毕业设计要求，推 荐成绩为“良好”，可参与答辩。 评阅人： 年 月 日 湘潭大学兴湘学院 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 2008963208 姓名： 赵曜 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 28 页 图 表 16 张 论文（设计）题目： 齿轮连杆机构在 环境下的运动仿真 内容提要： 齿轮与连杆机构作为重要的传动机构广泛用于汽车、船舶、机床、仪表等行 业。尤其是齿轮机构，由于渐开线齿轮齿形复杂，并且齿轮的精准度对加工精度影响大， 这也成为了以往三维 在 环境下利用方程建立渐开线保证了渐 开线齿轮齿廓形状的准确性，也能为动态仿真与有限元分析等模块 做好基础。 通过改变参数与关系也能快速地实现齿轮的参数设计与定型。参数化建模的最大特点是 可以实现参数化，通过对参数的改变能更方便的得到想要的齿轮。 指导教师评语 该同学对待毕业设计任务认真负责，积极查阅资料，认真思考解决问题的方法，并能主动和老师积极探讨。具备综合运用知识去确定设计方案，独立解决设计中问题的能力。所设计的传动机构的设计原理正确，控制方法得当。所完成的毕业设计说明书条理清楚 、计算 正确，文字基本流畅。整个毕业设计工作量达到要求，完成质量较高，达到学士学位论文要求。 同意参加答辩，推 荐毕业设计成绩等级为“ ”。 指导教师： 年 月 日 1 答辩简要情况及评语 答辩小组组长： 年 月 日 答辩委员会意见 答辩委员会主任： 年 月 日 2 湘潭大学兴湘学院毕业论文（设计）工作中期检查表 系 工程系 专业 机械设计制造及其自动化 班级 08 级三班 姓 名 赵曜 学 号 2008963208 指导教师 李玉平 指导教师职称 副教授 题目名称 齿轮传动和连杆机构的 运动仿真 题目来源 科研 企业 其它 课题名称 齿轮、连杆机构在 环境下的传动仿真 题目性质 工程设计 理论研究 科学实验 软件开发 综合应用 其它 资料情况 1、选题是否有变化 有 否 2、设计任务书 有 否 3、文献综述 是否完成 完成 未完成 4、外文翻译 完成 未完成 由 学 生 填 写 目前研究设计到何阶段、进度状况： 了解学习的 的操作。分析确定了齿轮机构设计方案；设计出了零件图； 开始着手齿轮机构的传动仿真及分析；同时也开始查询关于连杆机构的数据 资料。 由 老 师 填 写 工作进度预测（按照任务书中时间计划） 提前完成 按计划完成 拖后完成 无法完成 工作态度（学生对毕业论文的认真程度、纪律及出勤情况）： 认真 较认真 一般 不认真 质量评价（学生前期已完成的工作的质量情况） 优 良 中 差 存在的问题与建议： 指导教师（签名）： 年 月 日 建议检查结果 ： 通过 限期整改 缓答辩 系意见： 签名： 年 月 日 注： 1、该表由指导教师和学生填写。 2、此表作为附件装入毕业设计（论文）资料袋存档。 目 录 摘要 . 第一章 引言 . 1 的和现实意义 . 1 内外研究现状 . 1 第二章 软件介绍 . 2 第三章 直齿圆柱齿轮建模 . 3 齿圆柱齿轮主要参数 . 3 齿圆柱齿轮造型 . 3 . 3 . 4 第四章 齿轮传动仿真与分析 . 10 配 . 10 . 10 . 10 真 . 12 . 12 伺服电动机 ” . 12 . 13 . 14 . 14 . 14 第五章 六杆机构传动仿真与分析 . 15 配 . 15 1 . 15 . 15 真 . 18 . 18 服电动机” . 18 . 20 . 20 . 20 . 20 第六章机械手仿真 配 . 21 . 21 . 21 真 . 23 . 23 伺服电动机 ” . 25 . 26 . 26 . 26 . 26 小 结 . 27 致 谢 . 28 参考文献 . 29 附录一 英文文献翻译 附录二 英文文献原件 齿轮传动和连杆机构的 运动仿真 摘要 ： 通过渐开线直齿、连杆机构的参数化建模设计，并介绍在 中进行设计的基本方法与步骤以及传动仿真。 关键字： ; 齿轮； 连杆机构； 建模； 仿真 , of ; 1 第一章 引言 的和现实意义 根据学过的知识，利用 对齿轮机构与连杆机构进行建模并对其进行仿真。 齿轮与连 杆机构作为重要的传动机构广泛用于汽车、船舶、机床、仪表等行业。尤其是齿轮机构，由于渐开线齿轮齿形复杂，并且齿轮的精准度对加工精度影响大，这也成为了以往三维 在 环境下利用方程建立渐开线保证了渐开线齿轮齿廓形状的准确性，也能为动态仿真与有限元分析等模块做好基础。 通过改变参数与关系也能快速地实现齿轮的参数设计与定型。参数化建模的最大特点是可以实现参数化，通过对参数的改变能更方便的得到想要的齿轮。 内外研究现状 美国参数技术公司 (司 )1985 年成立 ，是 域最具代表性的软件公司 ，也 是 全球最大的、发展最快的 商之一。 提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关性及工程数据再利用等概念改变了传统 观念，成为 域的新业界标准。利用此概念写成的第三代产品 所有的用户同时进行同一产品的设计制造工作，即并行工程 。 司进入 中国 开设办事处以来，以其先进的技术和完备的服务赢得了广大客户 的信赖， 司集成的计算机系统已经帮助众多的用户提高了生产率，缩短了从概念设计到制造的周期，提高了产品的质量，加速了新产品的上市。 司目前在国内拥有客户近 1500 家，包括航空航天、汽车、家用电器、通用机械等各行各业。 2 第二章 软件介绍 是 第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。 的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以 应用于工作站，而且也可以应用到单机上。 采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。 功能如下： 1 特征驱动（如：倒角、壳等）。 2 参数化，即特征之间存在相互关系，便于随时修改成想要的尺寸。 3 通过零件特征值之间关系进行设计。 4 支持大型复杂的组合键设计。 5 贯穿了所有应用的完全相关性。 3 第三章 直齿圆柱齿轮建模 齿圆柱齿轮主要参数 模数 m 齿数 z 压力角 a 齿顶高系数 顶 隙系数 c* 齿宽 b 分度圆直径 d 基圆直径 顶圆直径 根圆直径 齿圆柱齿轮造型 齿轮的建模分析 1创建基准平面、基准轴、基准坐标。 2创建齿轮的基本圆。 打开“草绘”，创建齿轮的基本原（分度圆、基圆、齿顶圆齿根圆）。 3创建渐开线 用“从方程”的方法创建渐开线。 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二步创建的渐开线，并用“关系”来控制镜像平面的角度。 5拉伸形成尸体 拉升创建实体（一个齿形实体） 4 6阵列轮齿 将上一步经行阵 列，完成齿轮基本外形。 齿轮建模过程 1创建基准平面、基准轴、基准坐标。 2创建齿轮的基本圆 这一步用草绘以的方法 建基本圆（齿顶圆，基圆，分度圆。齿根圆）。 完成草绘后，更改 4个圆尺寸属性分别为： d、 输入基本参数和关系式 在主菜单上单击“工具”“参数”对话框， 如下图 3 3参数” 4在“参数”对话框依次所需要的参数的名称、数值。 如图 35 图 3轮“参数”编辑 5在主菜单上单击“工具” “关系”，输入如下公式 +2*B=D*F 60/(4*Z) 15=360/Z 60/Z 72=360/(2*Z) 6 如图 3 3关系”编辑 6创建渐开线 （ 1） 依次单击主菜单“插入” “模型基准” “曲线”，弹出“曲线选项”菜单管理器，依次单击“从方程” “完成”，接着弹出“得到坐标系”菜单管理器，在“设置坐标类型 ”中单击“笛卡尔”，系统将弹出一个记事本窗口； （ 2） 输入如下指令 r= t*45 x=r*r*80 y=r*r*80 x=0 (3) 保存退出记事本，单击“确定”。 7镜像渐开线 （ 1） 单击分度圆曲线与渐开线作为参照，点击“确定”，完成基准点“ 创建。 （ 2） 依次在主菜单单击“插入” “模型基准” “屏幕”，弹出“基准屏面”对话框；选取“ 轴为 参照，按住 续单击” “为参照。 如图 3 3基本圆 继续在主菜单单击“插入” “模型基准” “平面”，选取“ 作为参考面。按住 为参考，在偏距文本框内输入旋转角度“ 360/(4*z)” ,再选择“是”； （ 3） 在“基准平面”对话框内单击“确定”，将关系式加到“关系”对话框，在绘图区右键单击刚刚创建的基准平面“ 在弹出的菜单上单击“编辑”。 （ 4） 在主菜单上单击“工具” “关系”，显示“ 和“ 间的夹角尺寸代号。 单击尺寸代号将自动显示“关系”对话框中。输入关系式： 60/（ 4*z），单击确定。 （ 5） 在绘图区单击渐开线特征，然后依次单击“编辑” “镜像”。系统弹出“镜像”操作面板，选取刚刚创建的“ 为镜像平面，单击 ， 完成渐开线镜像。 如图 38 图 3渐近线轨迹 沿着 伸实体，升读为 如图 3 3轮的拉伸 （ 1） 首先选取创建好的齿轮，然后依次单击“编辑” “复制” ，然后再依次单击“编辑” “选择性粘贴”，在“选择性粘贴”定义面板选取 ，在文本框输入旋转角度“ 360/z”。再单击“是”；旋转角为 9 （ 2） 在模型树中单击刚刚创建的第二个齿轮特征，依次单击“编辑” “阵列”，系统弹出“阵列”定义操控面板。选取两个轮齿间夹角尺寸“ 为阵列参照，单击 。 如图 3 3轮的阵列 10 第四章 齿轮传动仿真与分析 配 根据齿轮中心距创建基准平面和基准面。 拉开插入菜单，依次选择“元件 ” “装配”，选取基础板，单击 。 如图 4 4加基础板 开插入菜单，依次选择“元件” “装配”，选取高速齿轮轴。打开“放置”对话框中的“连接”操作面板，选择“销钉”连接，按系统提示选择基础板与高速齿轮轴的轴线。在将齿轮面与基础板面对齐完成连接，单击 。 如图 411 图 4配低速齿与基础板 开插入菜单，依次选择“元件” “装配”，选取低速齿轮轴。打开“放置”对话框中的“连接”操作面板，选择“销钉”连接，按系统提示选择基础板与低速齿轮轴的 轴线。在将齿轮面与基础板面对齐完成连接。选取“移动”中的“旋转”调整齿轮直至齿轮啮合，单击 。 如图 4 4 12 真 入机构模块 点击“应用程序”，选择“机构”，添加齿轮连接。分别选取两齿轮的轴线，节圆直径分别为 5,4 如图 4 4 4义齿轮 1 图 4义齿轮 2 加“伺服电动机 ” 点击“伺服电动机”，选择“运动轴”，选择“轮廓”的“规范”选择“速度”。“模”选“常数”，“ A”选“ 20” 13 如图 4 4义运动轴 图 4义运动轮廓 义初始条件 点击“拖动元件”，再点击“快照”，生成“ 点击“初始条件”按钮，选择快照“ 单击“确定”。 义分析 单击“定义分析”，类型为“动态”，“持续时间”为 20s，“帧频“为 10，” 14 最小间隔为 击“运动”，观察运动仿真情况。 放并保存分析结果 单击“回放”中的动画按钮，打开对话框 如图 4 4放 单击播放观察组件运动仿真。 量 单击“测量”，创建新测量，选择 ，得出如图 4图 4度位移曲线分析 15 第五章 六杆机构传动仿真与分析 配 建 装配连杆机构 依次选择“元件” “装配”，打开基础板，单击 。 如图 5 5加基础板 开插入菜单，依次选择“元件” “装配”，选取驱动杆件。打开“放置”对话框中的“连接”操作面板，选择“销钉”连接，按系统提示选择基础板 与驱动杆件的轴线。在将连杆面与基础板面对齐完成连接，单击 。 如图 516 图 5杆 3” 开插入菜单，依次选择“元件” “装配”，选取“连杆 3”。打开“放置”对话框中的“连接”操作面板，选择“销钉”连接，按系统提示选择基础板与“连杆 3”的轴线。在将连杆面与基础板面对齐完成连接，单击 。 如图 5 5配“连杆 3” 杆 6” 开插入菜单，依次选择“元件” “装配”，选取“连杆 6”。打开“放置”对话框中的“连接”操作面板，选择“销钉”连接，按系统提示选择 基础板与“连杆 6”的轴线。在将连杆面与基础板面对齐完成连接，单击 。 17 如图 5 5杆 6” 杆 2” 开插入菜单，依次选择“元件” “装配”，选取“连杆 2”。打开“放置”对话框中的“连接”操作面板，选择“销钉”连接，按系统提示分别选取“连杆2”与“驱动杆件”和“连杆 3”的轴线。依次将各杆件间的平面对齐完成连接，单击 。 如图 5 5杆 2” 杆 5” 开插入菜单，依次选择“元件” “装配”，选取“连杆 5”。打开“放置” 18 对话框中的“连接”操作面板，选 择“销钉”连接，按系统提示分别选取“连杆5”与“连杆 2”和“连杆 6”的轴线。依次将各杆件间的平面对齐完成连接，单击 。 如图 5 5配“连杆 5” 真 入机构模块 选择“应用程序”中的“机构”。 加“伺服电动机” 单击 按钮，选取驱动杆件的轴为运动轴， 如下图 519 图 5义运动轴 选取“轮廓”中的“速度”，“模”选“余弦”，其中“ A”选“ 30”，“ B”选“ 20”，“ C”选“ 10”，“ T”选“ 100” 如图 5 5义运动轮廓 其“位置”，“速度”和“加速度”曲线图 5 20 图 5速度，速度，位移曲线 动模型 单击 按钮。在六杆机构上任意选取一点移动，观察机构运动。再单击对话框中的 按钮，当前机构形态被拍为快照。单击 按钮，可观看建立的快照。 义分析 单击 按钮，单击“新建”。打开分心定义对话框，选择分析类型中的“运行”， 观察运动情况。 放并保存分析结果 单击 按钮，再单击“播放”按钮，观察机构运动。观看之后点击“保存 单击“测量”，创建新测量，选择 ，得出结果 。 21 第六章 机械手的装配与仿真 配 1将各构件依次按“销钉”方式约束，装配成如图 6 6械手装配 2将单个指头用“销钉”方式装配成“上半四指”。如图 622 图 6配成“四指”结构 指”连接用“销钉”约 束起来。如图 6 图 6配齿轮机构 23 钉”约束装配。如图 6 图 6械手整体 真 1. 定义“齿轮副一”。如图 6图 6义“齿轮副一 ” 齿轮 1 24 图 6义“齿轮副一 ” 齿轮 2 2 定义“齿轮副二 ” 如图 6图 6轮副二 ” 齿轮 1 25 图 6义 “齿轮副一 ” 齿轮 2 伺服电动机 ” 单击 按钮，选取驱动杆件的轴为运动轴，如下图 66图 6服电机定义 26 图 6义轮廓 点击“拖动元件”，再点击“快照”，生成“ 点击“初始条件”按钮，选择快照“ 单击“确定”。 单击“定义分析”，类型为“动态”，“持续时间”为 20s，“帧频“为 10，”最小间隔为 击“运动”，观察运动仿真情况。 单击“回放”中的动画按钮，打开对话框，单击播放观察组件运动仿真 单击“测量”，创建新测量，选择 ，得出结果。 27 小 结 在指导老师的李玉平 教授的辅导下，终于完成了毕业设计最关键最重要的的一步，也应该对之前的工作做次总结了。 毕业设计与以往的课程设计截然不同。它不再是老师发给你一个课题再提供相应的数据和资料。刚拿到手上时只有空空的课题与心里的一篇茫然。万事开头难，虽然软件仿真并没有像其他课题那样需要依赖原始资料与数据，但当导师不再是出题者，而是作为一位只能回答你问题疑惑的解答者时，你会发现这确实是检验四年所学的时候了。也正因为这样，我不再像以往一样一旦遇到问题首先就会去咨询同学或是老师。而是能够利用书籍与网络资源来达到自己设计的技术需求。当真正 遇到无法解答的问题去询问老师时，就发现不会像过去一样像是个局外的倾听者，而是真正的参与其中。 在学习 的过程中也让我取得不少收获，不仅是知识上的收获，更多的是一种软件设计的思维。开头总是觉得这也做不好那也做不好，但真正能开始熟练使用的时候你会发现画图的步骤是如此清晰如此契合你的思路。在设计时也时常发现一些知识的遗忘，也确实花了些功夫去恶补。当然，在设计是发现重拾一些过去遗忘的时候也是一种莫大的收获。 总之，作为对以往所学知识的汇报，我不能说我的设计有多精湛，但是巩固的学过的知识，培养了个人的学习工作 能力，也达到了本次设计的目的。 28 致 谢 衷心感谢学校能给我这次毕业设计的机会，正如之前提到的我不仅学会了不
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