基于Pro_E的蜗杆蜗轮参数化造型及分析

1、第3l卷第lO期 2010年 10月煤 矿 机 械Coal Mine Machinery基于Pro/E的蜗杆蜗轮参数化造型及分析 耿金萍1。爵顶。孙合新2。郛亚彬1(1.中国矿业大学机电学院,江苏徐州221008;2.徐州徐工特种工程机械有限公司,江苏徐州221100 摘要:蜗杆传动是重要的齿轮传动类型之一,具有传动比大、结构紧凑等优点,广泛应用在 矿山、冶金、起重运输、化工和国防等行业。但是蜗杆蜗轮的齿面属于复杂造型,利用Pm,E的强大 功能用方程建立精确的渐开线.可以保证齿形的准确性。同时Pro,E的自动更新功能为以后的修改 和优化提供了方便.使并行工程成为可能。关键词:蜗杆;蜗轮;实体建

2、模;渐开线中图分类号:THl32.44:TP39文献标志码:A文章编号:10030794(201010021303 Worm and Worm Gear 3D Solid Modeling and Analysis Based on Pro/E GENG Jin-ping。GAO ran91。SUN He-:tin2。GUO Ya-binl(1.School of Mechanical and Electronical Engineering,CUMT University,Xuzhou 221008,China;2.Xuzhou Xugong Special Construction Mac

3、hinery Co.,Ltd.,Xuzhou221100,ChinaKey words:wornl;worIn gear;entity modeling;involute1渐开线简述一条直线(发生线沿着半径为rh的基圆做纯 滚动.直线上任一点K的形成的轨迹AK就叫做该 圆的渐开线(见图1。生线图1渐开线形成图(1发生线沿着基圆滚过的长度等于基圆上被 滚过的圆弧长度。(2渐开线上任一点的法线恒与基圆相切。(3渐开线愈接近基圆的部分其曲率半径愈小; 离基圆愈远曲率半径越大。(4渐开线的形状取决于基圆的大小。在展角相同的情况下.基圆的大小不同渐开线 的曲率也不同。基圆半径愈小.其渐开线的曲率半 径愈

4、小;基圆半径愈大,其渐开线的曲率半径愈大; 当基圆半径为无穷大时。渐开线变成一条直线。 (5基圆内无渐开线。 2蜗杆蜗轮基本参数模数m、压力角a、蜗杆直径系数q、导程角y、 蜗杆头数名。、蜗轮齿数Z2齿顶高系数a.(取1及顶 隙系数c+(取0.2。其中模数和压力角是指蜗杆轴面 的模数和压力角.亦即蜗轮端面的模数和压力角且 均为标准值:蜗杆直径系数为蜗杆分度圆直径与其 模数的比值。3啮合蜗杆蜗轮的建模(1通过设置新的坐标系CSO。坐标系类型为 圆柱坐标系。(见图2螺旋线方程r-4*10,2theta=木4木360z=一t木4水pi木4爿c2213一删l FRo耵图2螺旋线(2选择FRONT作为草

5、绘平面,绘制4个同心 与蜗杆相同,箭头所指为渐开线齿廓如图8所示。 圆以便形成蜗杆。8dO=124sdl=124水eos(atan(tan(20/cos(atan(2/10sd3=132(3选取CS2坐标系作为曲线方程的坐标系,并设置坐标系类型为笛卡尔坐标系.然后在记事本 中输入渐开线方程:r=62水cos(atan(tan(20/cos(atan(2/lotheta=t*60x-r木cos(theta+r枣sin(theta木theta术pi/180y=r枣sin(theta-r木cos(theta木theta宰pi/180z=O绘制出的渐开线形状(箭头所指的曲线,如图 3所示。DEF图3渐

6、开线(4选择创建的渐开线.通过选择RIGHT基准 面作为镜像平面。执行镜像操作然后拉伸.圆柱直 径为30.4.长度为100如图4所示。(5使用扫描混合功能绘出渐开线齿形如图5所示。(6通过“编辑”/“特征操作”完成双头蜗杆的 绘制如图6所示。(7完整的蜗杆模型如图7所示。图4蜗杆主体 图5单头蜗杆(1类似于蜗杆的绘制方法,渐开线的生成方程图8渐开线齿廓(2旋转特征的创建绘制一条中心线使其附着到RIGHT平面.圆的 直径为20.圆心到中心线的距离为80.通过“旋转” 工具生成旋转曲面如图9所示。(3蜗轮外圈的生成使用“旋转”工具按钮和倒角.快速生成蜗轮外 圈主体如图10所示。(4“扫描混合”、“

7、阵列”,最后完成渐开线蜗轮 的实体如图11所示。图9旋转曲面 图10蜗轮外圈主体图”宪整蜗轮模型4蜗杆蜗轮的啮合性能分析M中的仿真和有限元分析工具可以方便地 进行仿真、受力分析,提供所需的信息及时进行优 化。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,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.但是蜗杆轴 向力较大。秽t=望L.:笪业L一COS 760xl 000cos y式中 移广_相对滑动速度;秽广一蜗杆分度圆的圆周速度;r蜗杆分度圆柱导程角; d,蜗杆分度圆直径;n,蜗杆转速。 一214基于Solidworks的机械手三维建模及其运动仿真(1.湘潭大学

8、土木工程与力学学院,湖南湘潭411105;2.湖南长沙矿冶研究院,长沙410012摘要:利用Solidworks建立机械手三维模型.给出Solidworks仿真的基本原理。利用solid. works插件Cosmosmotion重点对机械手抓取过程中进行运动仿真分析.为机械手的强度分析提供 一定的数据.达到优化机械手的目的。关键词:机械手;三维建模;运动仿真中图分类号:THl28:TP39文献标志码:A文章编号:10030794(201010021504Three-dimensional Modeling and Motion Simulation of Manipulator Based o

9、n SolidworksXIA Xue.-wenl。LI Fen92。GUO Xiao-gan91,ZHANG Jun-yanl(1.Civil Engineer and Mechanical College,Xiangtan University 411105,China;2.Institute of Mining and Metallurgy ofChangsha in Hunan,Changsha 410012,ChinaAbstract:It will use solidworks to establish the three-dimensional model manipulator

10、,and give thebasic principles of solidworks simulation.Also by using the cosmosmotion plug of soliworks,it will focus on the analysis of the manipulator motion simulation during the process of crawing,and providecertain data of the manipulator strength analysis in order to optimize the manipulator.K

11、ey words:manipulator;three-dimensional modeling;motion simulation1机械手的三维建模 底向上的方式进行.即先依据相关零部件的结构和 机械手是南上承梁、下承梁、背杆、主撑、伸长 尺寸建立起三维模型。再利用Solidworks的装配体 臂、三联板、铲臂爪臂、二级拉杆和液压缸等零部件 建模,按照各零部件之间的装配以及约束关系逐个 组成。机械手的三维建模包括所有零部件的j维建 进行组装,最后建立虚拟样机。对零部件的精确建 模以及虚拟样机的装配。对机械手进行建模采用自 模以及相关配合关系的了解是成功建立虚拟样机 大洋协会深海技术发展项目助(

12、DYXM一115一XXxXX 的关键。闭式蜗杆传动的功率损耗包括3部分:啮合摩Pro/ENGINEER软件包含众多的模块,而且这 擦损耗、轴承摩擦损耗和搅油损耗 些模块都建立在完全关联的系统数据库之上,任何 田跏,田棚, 一处改变都可以反映在整个设计过程的相关环节 式中 P总效率; 上面,可以自动更新,机构仿真和有限元分析功能 ,。啮合效率; 大大缩减了成本,可以及时发现问题并进一步优化 田2_轴承效率; 设计。这些特点使设计修改工作的效率大大提高, 卵广搅油效率。 同时共享数字化产品数据。蜗轮蜗杆啮合传动时.啮合轮齿间的相对滑动 参考文献:速度大,故摩擦损耗大、效率低;另一方面,相对滑 1徐

13、锦康.机械设计M北京:高等教育出版社2004黧季璧奎譬妻面孽堡:篓苎璺,眷三篓銎窖晗1黧基薹I裟M州髓蹦融幔徽计川艨滞华 减小磨损常采用价格较为昂贵的减摩性与抗磨性 3磊;i主:茹忑,高宏,等.PrDl,ENGINEER零件设计实例精讲 较好的材料及良好的润滑装置,因而成本较高。 M.北京:人民邮电出版社。2007.4.3提高蜗杆蜗轮效率的方法 4孙殿柱.真实齿面啮合理论M.北京:科学出版社,2006. 蜗杆蜗轮啮合齿面之间有相对滑动、运转不灵 5吴序堂.齿轮啮合原理M.西安:西安交通大学出版社,2009. 活、传动精度不高是普遍存在的问题,可以采用在 (6J刘鹄然,赵东福,宋德玉现代啮合理论

14、Mj杭州:浙江大学出版 车床上成对进行研磨来提高精度,在研磨时蜗杆蜗 一。磊;舞x銎ig(1984-,妥西丽丽i瓢而哑而 轮的相对位置很重要,必须使其正好啮合。通过这 电学院,研究生,机械制造及其自动化专业.电话 种方法可以提高传动效率。 电子信箱:gensiinpin9188hotmail.。鲫.5结j吾 责任编辑:于淑清收稿日期:2010-0414 基于Pro/E的蜗杆蜗轮参数化造型及分析作者:耿金萍 , 高顶 , 孙合新 , 郭亚彬 , GENG Jin-ping, GAO Ding, SUN He-xin, GUO Ya-bin作者单位:耿金萍,高顶,郭亚

15、彬,GENG Jin-ping,GAO Ding,GUO Ya-bin(中国矿业大学,机电学院,江苏 ,徐州,221008 , 孙合新,SUN He-xin(徐州徐工特种工程机械有限公司,江苏,徐州,221100 刊名:煤矿机械英文刊名:COAL MINE MACHINERY年,卷(期:2010,31(10参考文献(6条1. 刘鹄然;赵东福;宋德玉 现代啮合理论 20082. 吴序堂 齿轮啮合原理 20093. 孙殿柱 真实齿面啮合理论 20064. 明智科技;黄小龙;高宏 Pro/ENGINEER零件设计实例精讲 20075. 博创设计坊 Pro/ENGINEERWildfire4.0零件设

16、计 20086. 徐锦康 机械设计 2004本文读者也读过(10条1. 王春升 . WAGN Chun-Sheng基于Pro/E和ADAMS的蜗杆参数化设计及运动仿真 期刊论文-机电工程技术2009,38(62. 王志恒 基于Pro/E的渐开线蜗杆的参数化设计 期刊论文-中国西部科技 2010,09(233. 谭加才 . 朱理 . TAN Jia-cai. ZHU Li基于Pro/E的蜗杆蜗轮参数化造型及运动仿真 期刊论文-组合机床与自动化 加工技术 2005(54. 贾代金 . 张秀蓉 . Jia Daijin. ZHANG Xiurong渐开线圆柱蜗杆轴向齿形分析 期刊论文-机械传动 2005,29(25. 陈天训 . 王志明 渐开线蜗杆在UG中的精确建模 期刊论文-职业圈 2007(136. 孙月海 . 肖延萍 . 陈东祥 . Sun Yuehai. Xiao Yanping. Chen DongxiangTI蜗杆传动参数化造型与齿面接触分析 期 刊论文-机械传动 2005,29(57. 罗君扬 . 林述温 . 叶仲和 . 聂晓根 基于Pro/E的蜗轮传动三维造型研究 期刊论文-机电技术 2004,