基于ProE的蝸輪蝸桿參數(shù)化建模與運(yùn)動(dòng)仿真分析畢業(yè)論文

1、. . 裝裝訂訂線線. . . 畢 業(yè) 論 文基于基于 Pro/EPro/E 的蝸輪蝸桿參數(shù)化建模與運(yùn)動(dòng)仿真分析的蝸輪蝸桿參數(shù)化建模與運(yùn)動(dòng)仿真分析1 / 38畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ，是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期

2、：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說明使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳?。作者簽名： 日 期：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明2 / 38本人重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)

3、的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文使用授權(quán)書學(xué)位論文使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注意事項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的容包括：3 / 381）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文

4、摘要（300 字左右） 、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論） 、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等） ，文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 1.2 萬(wàn)字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件） 。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體與大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使

5、用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它目錄摘要 31 緒論 51.1 課題研究意義 51.2 課題研究 CAD 發(fā)展概述 51.2.1CAD 技術(shù)發(fā)展歷程 54 / 381.2.2CAD 的發(fā)展趨勢(shì) 61.3 本課題研究的容 72 蝸輪蝸桿參數(shù)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 72.1 蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與類型 72.2 圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸 82.3 參數(shù)化特征造型技術(shù)簡(jiǎn)介 9

6、3 基于 PRO/E 的蝸輪參數(shù)化建模 103.1 PRO/E 的參數(shù)化建模簡(jiǎn)介 103.2 蝸桿的參數(shù)化建模 123.2.1 零件分析 123.2.2 創(chuàng)建蝸桿 133.3 蝸輪的參數(shù)化建模 193.3.1 零件分析 193.3.2 蝸輪的參數(shù)化建模 204 蝸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 304.1PRO/E 運(yùn)動(dòng)仿真簡(jiǎn)介 304.2PRO/E 平臺(tái)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的步驟 304.3 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的具體步驟 314.3.1 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的虛擬裝配 314.3.2 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 325 總結(jié) 33參考文獻(xiàn) 34致 345 / 38ContentsAbstract41Introducti

7、on51.1The significance of this research51.2Development of research on CAD project51.2.1CAD technology development51.2.2The development trend of CAD61.3The contents of this research project72Basic worm gear parametric design72.1Introduction and type of worm gear72.2 The main parameters and geometric

8、dimensions of a cylindrical worm drive82.3The parametric feature modeling technology93 Modeling of worm gear parameters based on PRO/E103.1 Parametric modeling of Pro/E103.2 Parametric modeling of worm123.2.1Part analysis123.2.2Create a worm133.3 Parametric modeling of worm gear193.3.1 Part analysis

9、193.3.2Parametric modeling of worm gear204 Motion simulation of worm gear transmission mechanism304.1 Introduction the Pro/E motion simulation304.2 Exercise Pro/E platform simulation steps304.3The specific steps of mechanism movement simulation of worm gear worm314.3.1 The virtual assembly of the wo

10、rm gear314.3.2 Motion simulation of worm gear325Summary33Reference documentation34Convey thanks346 / 38基于基于 Pro/EPro/E 的蝸輪蝸桿參數(shù)化建模與運(yùn)動(dòng)仿真分析的蝸輪蝸桿參數(shù)化建模與運(yùn)動(dòng)仿真分析海明（農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)械與電子工程學(xué)院 271018）摘要：蝸桿傳動(dòng)是最重要的齒輪傳動(dòng)之一，它由蝸桿和蝸輪組成，主要用于傳遞交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，通常兩軸交錯(cuò)角為 90。傳動(dòng)中一般蝸桿是主動(dòng)件，蝸輪是從動(dòng)件。由于蝸桿傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)和噪聲較小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器和儀

11、器中。但是蝸輪蝸桿的齒面屬于復(fù)雜造型，利用 Pro/E 強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計(jì)等功能可以保證齒形的精確性。同時(shí)通過機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真，動(dòng)態(tài)觀看運(yùn)動(dòng)仿真的嚙齒和運(yùn)動(dòng)情況，測(cè)試機(jī)構(gòu)的有關(guān)運(yùn)動(dòng)性能的參數(shù)，有利于機(jī)構(gòu)優(yōu)化和提高設(shè)計(jì)效率。關(guān)鍵詞：Pro/E 蝸輪蝸桿 參數(shù)化設(shè)計(jì) 運(yùn)動(dòng)仿真7 / 38BasedBased onon ProPro/E/E ofof thethe wormworm geargear andand wormworm ofof parameterizedparameterized modelingmodeling andand motionmotion simulationsimulati

12、on analysisanalysisHaiming Feng(Mechanical & Electrical EngineeringCollege ofShandongAgricultural University, Taian, Shandong 271018)AbstractAbstract the worm drive is one of the most important gear transmission, It is made up of worm and worm gear，Mainly used for transfer between crisscross axi

13、s rotary motion and power, Usually two axial stagger Angle is 90 . General worm is active in transmission, worm gear is a follower. Because of worm drive with large transmission ratio, compact structure, smooth transmission and less noise, etc, are widely used in various kinds of machines and equipm

14、ent. But the worm and worm wheel tooth surface belongs to complex modeling, using Pro/E is a powerful function such as parametric design can guarantee accuracy of tooth profile. At the same time, through the mechanism motion simulation, dynamic watch movement simulation of rodents and movement, on s

15、ports performance parameters of the test facility, to optimize and improve the design efficiency.KeywordsKeywords: Pro/E ；worm gear and worm； parametric design； movement simulation8 / 381 1 緒論緒論1.11.1 課題研究意義課題研究意義蝸桿蝸輪傳動(dòng)中，蝸桿推動(dòng)蝸輪實(shí)現(xiàn)減速、增扭的定速比傳動(dòng)。由于蝸桿外行曲面比較復(fù)雜，無法用機(jī)械制圖的方法精確描述其曲面形狀，因此在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)中，通常由設(shè)計(jì)人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。應(yīng)

16、用傳統(tǒng)方法對(duì)其繪制時(shí)，不僅過程繁瑣、效率低，而且在產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)中存在著一定的自由性，加工出的產(chǎn)品經(jīng)常會(huì)存在各種缺陷，不能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。隨著 CAD 和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用先進(jìn)的虛擬制造技術(shù)，可以達(dá)到精確的造型和可靠地質(zhì)量。針對(duì)蝸桿類零件曲面形成的特點(diǎn)，若能利用計(jì)算機(jī)對(duì)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，對(duì)蝸輪蝸桿本體進(jìn)行輔助制造，就成為當(dāng)前蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)研究的主要趨勢(shì)，所以，采用 CAD 軟件，優(yōu)化蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)參數(shù)、并對(duì)其進(jìn)行虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真，不僅能更直觀的描述產(chǎn)品，而且在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對(duì)產(chǎn)品的缺陷、相關(guān)零件的裝配關(guān)系、空間干涉等情況進(jìn)行分析與檢驗(yàn)，從而有效提高設(shè)計(jì)的效率，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期

17、。本文正是針對(duì)蝸輪蝸桿零件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)、虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真的研究，希望可以為空間復(fù)雜構(gòu)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)、虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真提供一般性的研究方法。1.21.2 課題研究課題研究 CADCAD 發(fā)展概述發(fā)展概述CAD 是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design)的簡(jiǎn)稱，是工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具，用自己的專業(yè)知識(shí)對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行總體設(shè)計(jì)、繪圖、分析和編寫技術(shù)文檔等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱。它以提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本為主要目的。CAD 技術(shù)是 20 世紀(jì)全球高科技領(lǐng)域杰出的工程技術(shù)之一，是跨世紀(jì)的國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)。CAD 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代

18、化的重要標(biāo)志。1.2.1CAD1.2.1CAD 技術(shù)發(fā)展歷程技術(shù)發(fā)展歷程CAD 技術(shù)起步于 20 世紀(jì) 50 年代，1950 年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出可以顯示簡(jiǎn)單圖形的圖形設(shè)備“旋風(fēng) 1 號(hào)” ，50 年代末美國(guó) Gerber 公司研制出平板繪圖儀，Calcomp 公司研制出滾筒式繪圖儀，這些研究成果為 CAD 技術(shù)的發(fā)展提9 / 38供了最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)，整個(gè) 50 年代 CAD 技術(shù)還剛剛萌芽，只是處于被動(dòng)式的圖形處理階段。進(jìn)入 60 年代，CAD 技術(shù)開始蓬勃發(fā)展起來，1962 年麻省理工學(xué)院的 Sutherland 發(fā)表的博士論文SKETCHPAD一種人機(jī)對(duì)話系統(tǒng) ，為 CAD 技術(shù)的

19、發(fā)展和應(yīng)用打下了理論基礎(chǔ)，1966 年出現(xiàn)了第一臺(tái)實(shí)用的圖形顯示裝置，同一時(shí)期還出現(xiàn)了許多商品化的 CAD 設(shè)備，如美國(guó) IBM 公司推出的商品化計(jì)算機(jī)繪圖設(shè)備等。從 70 年初期開始，CAD 進(jìn)入了早期實(shí)用階段，1970 年美國(guó)Applicon 公司第一個(gè)推出完整的 CAD 系統(tǒng)，隨著各種廉價(jià)的圖形輸入設(shè)備的相繼問世，CAD 逐步走進(jìn)中小企業(yè)。從 80 年代至今，CAD 技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，一方面小型機(jī)與微型機(jī)的性能不斷提高，價(jià)格不斷下跌，諸如大型數(shù)字化儀、自動(dòng)繪圖機(jī)等計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備己經(jīng)成為 CAD 的一般配置,為推動(dòng) CAD 技術(shù)向更高水平發(fā)展提供了必要的條件，另一方面，基于小型機(jī)和微機(jī)的

20、軟件技術(shù)也迅速提高，大量成熟的商品化軟件不斷涌現(xiàn)，又促進(jìn)了 CAD 技術(shù)的發(fā)展，CAD 技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前，流行的 CAD 技術(shù)基礎(chǔ)理論主要是以 PRO/E 為代表的參數(shù)化造型理論和以 SDRC / I-DEAS 為代表的變量化造型理論兩大流派，它們都屬于基于約束的實(shí)體造型技術(shù)。國(guó)對(duì) CAD 技術(shù)的研究，開始于 20 世紀(jì) 70 年代初期，研究工作主要集中在高等學(xué)校和科研院所，研究容主要是計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助繪圖進(jìn)入 80 年代以后，我國(guó)的 CAD 技術(shù)的研究得到了較快的發(fā)展，在二維交互繪圖系統(tǒng)、三維造型和幾何設(shè)計(jì)、有限元分析、數(shù)控編程等方面都取得了很多成果，不少自主的

21、軟件己經(jīng)在國(guó)行業(yè)中得到推廣應(yīng)用。但從總體上來說，我國(guó)的 CAD軟件，無論是從產(chǎn)品開發(fā)水平方面，還是從商品化、市場(chǎng)化程度方面，都與發(fā)達(dá)國(guó)家存在著不小的差趾，主流的 CAD 軟件基本上都是國(guó)外產(chǎn)品。1.2.2CAD1.2.2CAD 的發(fā)展趨勢(shì)的發(fā)展趨勢(shì)隨著 CAD 技術(shù)的不斷研究、開發(fā)與廣泛應(yīng)用，對(duì) CAD 技術(shù)提出越來越高的要求，因此 CAD 從本身技術(shù)的發(fā)展來看，其發(fā)展趨勢(shì)是參數(shù)化、三維化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化和標(biāo)準(zhǔn)化日。具體表現(xiàn)為:1.參數(shù)化參數(shù)化既能為用戶提供設(shè)計(jì)對(duì)象直觀、準(zhǔn)確的反饋，又能隨時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象加以修改，同時(shí)減少設(shè)計(jì)中的疏忽，從而在很大程度上提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率。參數(shù)化是實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)

22、計(jì)自動(dòng)化的前提和基礎(chǔ)。2.智能化現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)智能化程度越來越高，原來繁瑣的操作逐漸被計(jì)算機(jī)的智能化處理所替代。將人工智能引入 CAD 系統(tǒng)，使其具有專家的經(jīng)驗(yàn)10 / 38和知識(shí)，具有學(xué)習(xí)、推理、聯(lián)想和判斷的能力，以與智能化的視覺、聽覺和語(yǔ)言的處理能力，從而達(dá)到設(shè)計(jì)自動(dòng)化的目的。3.三維化隨著三維圖形技術(shù)的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)部建立相應(yīng)的三維實(shí)體模型能夠更直觀、更全面地反映設(shè)計(jì)意圖，并且在三維模型的基礎(chǔ)上可以方便地進(jìn)行虛擬裝配、干涉檢查、有限元分析和運(yùn)動(dòng)分析等應(yīng)用。4.集成化集成化就是向企業(yè)提供一體化的解決方案，其出發(fā)點(diǎn)是企業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)是不可分割的，必須統(tǒng)一考慮。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的三維

23、模型將最大限度地被后續(xù)的分析、加工、工藝和仿真所利用。5.網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化可以充分發(fā)揮系統(tǒng)的總體優(yōu)勢(shì)，共享昂貴的設(shè)備，節(jié)省投資。不同設(shè)計(jì)人員可以在網(wǎng)絡(luò)上方便地交換設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。6.標(biāo)準(zhǔn)化隨著 CAD 系統(tǒng)的集成化和網(wǎng)絡(luò)化，指定各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)、評(píng)測(cè)和數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)勢(shì)在必行，如建立符合 STEP 標(biāo)準(zhǔn)的全局產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型等。1.31.3 課題研究的容課題研究的容課題主要包括以下研究容：(1)系統(tǒng)分析蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)參數(shù)化特征造型技術(shù)、(2)分析了 Pro/E 平臺(tái)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本思路，提出了蝸輪蝸桿的數(shù)學(xué)模型，通過基于 Pro/E 平臺(tái)的蝸輪蝸桿零件三維建模過程，歸納出蝸輪蝸桿零件三維實(shí)體建模時(shí)的基本思路

24、和方法(3)利用所總結(jié)的蝸桿蝸輪零件三維實(shí)體建模的經(jīng)驗(yàn)，以參數(shù)化設(shè)計(jì)思想作為指導(dǎo)，緊緊抓住蝸輪蝸桿零件三維建模這條主線，依托蝸輪蝸桿零件的數(shù)學(xué)方程式，運(yùn)用條件語(yǔ)句將變參設(shè)計(jì)融入到零件整體建模過程中。(4)設(shè)計(jì)初步條件，對(duì)設(shè)計(jì)完成的零件進(jìn)行變參造型，進(jìn)而進(jìn)行虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)仿真，針對(duì)運(yùn)動(dòng)仿真中出現(xiàn)的干涉問題提出行之有效的解決方案。2 2 蝸輪蝸桿參數(shù)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)蝸輪蝸桿參數(shù)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2.12.1 蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與類型蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介與類型蝸輪蝸桿傳動(dòng)用于傳遞交錯(cuò)軸間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，通常兩軸交錯(cuò)角為 11 / 3890。蝸桿類似于螺桿，有左旋和右旋之分，除特殊要求外，均采用右旋蝸桿；蝸輪可以看成是

25、一個(gè)具有凹形輪緣的斜齒輪，其齒面與蝸桿齒面相共軛。在蝸桿傳動(dòng)中，一般以蝸桿為主動(dòng)件按形狀的不同，蝸桿可分為：圓柱蝸桿傳動(dòng)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)和錐蝸桿傳動(dòng)。圓柱蝸桿又可分：（1）普通圓柱蝸桿：阿基米德蝸桿（ZA 蝸桿） ；漸開線蝸桿（ZI 蝸桿） ；法向直廓蝸桿（ZN 蝸桿） ；錐面包絡(luò)蝸桿（ZK 蝸桿）（2）圓弧圓柱蝸桿（ZC 蝸桿）2.22.2 圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸中間平面：通過蝸桿軸線并與蝸輪軸線垂直的平面（蝸桿的軸面，蝸輪的端面） 。蝸桿、蝸輪的參數(shù)和尺寸大多在中間平面（主平面）確定。圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)：1.模數(shù) m 和壓力角 通過蝸桿軸線并垂直

26、于蝸輪軸線的平面，稱為中間平面。由于蝸輪是用與蝸桿形狀相仿的滾刀，按成原理切制輪齒，所以 ZA 蝸桿傳動(dòng)中間平面蝸輪與蝸桿的嚙合就相當(dāng)于漸開線齒輪與齒條的嚙合。蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算都以中間平面的參數(shù)和幾何關(guān)系為準(zhǔn)。它們正確嚙合條件是：蝸桿軸向模數(shù) ma1 和軸向壓力角 a1 應(yīng)分別等于蝸輪端面模數(shù) mt2 和端面壓力角 t21。圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)時(shí)，一般是先根據(jù)傳動(dòng)的功用和傳動(dòng)比的要求，選擇蝸桿頭數(shù) z1 和蝸輪齒數(shù) z2，然后再按強(qiáng)度計(jì)算確定中心距 a 和模數(shù) m，上述參數(shù)確定后，即可根據(jù)表 2-1 計(jì)算出蝸桿、蝸輪的幾何尺寸。12 / 38名稱計(jì)算公式蝸桿 蝸輪蝸桿分度圓

27、直徑，蝸輪分度圓直徑齒頂高齒根高蝸桿齒頂圓直徑，蝸輪喉圓直徑齒根圓直徑蝸桿軸向齒距，蝸輪端面齒距徑向間隙d1=mq d2=mz2ha=m ha=mhf=1.2m hf=1.2mda1=m（q+2） da2=m（z2+2）df1=m（q-2.4） df2=m（z2-2.4）pa1=p12=px=mc=0.20m中心距a=0.5(d1+d2)=0.5m(q+z2)表表 2-12-1 圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算圓柱蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算2.32.3 參數(shù)化特征造型技術(shù)簡(jiǎn)介參數(shù)化特征造型技術(shù)簡(jiǎn)介參數(shù)化設(shè)計(jì)(Parametric Design)，也稱為尺寸驅(qū)動(dòng)(Dimension-Driven)，是通過

28、改動(dòng)圖形的某一部分或某幾部分的尺寸，或者修改已經(jīng)定義好的參數(shù)。自動(dòng)完成對(duì)圖形中相關(guān)部分的改動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的驅(qū)動(dòng)。參數(shù)化設(shè)計(jì)是 CAD 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中提出的課題。機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)造性的活動(dòng)，是一個(gè)反復(fù)修改、不斷完善的過程。同時(shí)，對(duì)很多企業(yè)，設(shè)計(jì)工作往往是變型或系列化設(shè)計(jì)，新的設(shè)計(jì)經(jīng)常用到己有的設(shè)計(jì)結(jié)果。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，零件的結(jié)構(gòu)要素 90%以上是通用或標(biāo)準(zhǔn)化的，零件有 70%-80%是相似的。在參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)出現(xiàn)以前，傳統(tǒng)的 CAD 使用的方法是先繪制精確圖形，再?gòu)闹谐橄髱缀侮P(guān)系，設(shè)計(jì)只存儲(chǔ)最后的結(jié)果，而不關(guān)心設(shè)計(jì)的過程。這種設(shè)計(jì)系統(tǒng)不支持初步設(shè)計(jì)過程，缺乏變參數(shù)設(shè)計(jì)功能，不能很好地自動(dòng)處理

29、對(duì)己有圖形的修改，不能有效地支持變化、系列化設(shè)計(jì)，從而使得設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)費(fèi)用高、設(shè)計(jì)中存在大量重復(fù)勞動(dòng)，嚴(yán)重影響了設(shè)計(jì)的效率，無法滿足市場(chǎng)需求。在這種情況下參數(shù)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)運(yùn)而生。參數(shù)化設(shè)計(jì)以約束造型為核心、以尺一寸驅(qū)動(dòng)為特征。在參數(shù)化設(shè)計(jì)中采用參數(shù)化模型，設(shè)計(jì)者可以通過調(diào)整參數(shù)來修改和控制幾何形狀，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精確造型，而不必在設(shè)計(jì)時(shí)專注主于產(chǎn)品的具體尺寸;參數(shù)化設(shè)計(jì)方法存儲(chǔ)了設(shè)計(jì)的全過程，能設(shè)計(jì)出一系列而不是單一的產(chǎn)品模型;對(duì)己有設(shè)計(jì)的修改，只需13 / 38變動(dòng)相應(yīng)的參數(shù)，而無需運(yùn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過程。與傳統(tǒng)的自由約束的設(shè)計(jì)方法相比，參數(shù)化設(shè)計(jì)更符合工程設(shè)計(jì)的習(xí)慣，因此極提高了設(shè)計(jì)效率，縮

30、短了設(shè)計(jì)周期，減少了設(shè)計(jì)過程息的存儲(chǔ)量，降低了設(shè)計(jì)費(fèi)用，從而增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。參數(shù)化技術(shù)經(jīng)過十多年來的發(fā)展，己經(jīng)成為 CAD 技術(shù)的重要分支，也成為CAD 技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)的熱點(diǎn)，參數(shù)化技術(shù)正處于不斷發(fā)展之中?，F(xiàn)代主流CAD 軟件，如 PRO/E, solid works, UG 等都實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化。蝸輪與蝸桿機(jī)構(gòu)常被用于兩軸交錯(cuò)、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)功率不大或間歇工作的場(chǎng)合。蝸輪蝸桿的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：1.可以得到很大的傳動(dòng)比，比交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)緊湊。2.兩輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力大大高于交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)。3.蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于螺旋傳動(dòng)，為多齒嚙合傳動(dòng)，故傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音很小。4.具有自鎖性。當(dāng)蝸

31、桿的導(dǎo)程角小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)具有自鎖性，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而不能由蝸輪帶動(dòng)蝸桿。如在起重機(jī)械中使用的自鎖蝸桿機(jī)構(gòu)，其反向自鎖性可起安全保護(hù)作用。5.傳動(dòng)效率較低，磨損較嚴(yán)重。蝸輪蝸桿嚙合傳動(dòng)時(shí)，嚙合輪齒間的相對(duì)滑動(dòng)速度大，故摩擦損耗大、效率低。另一方面，相對(duì)滑動(dòng)速度大使齒面磨損嚴(yán)重、發(fā)熱嚴(yán)重，為了散熱和減小磨損，常采用價(jià)格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料與良好的潤(rùn)滑裝置，因而成本較高。6.蝸桿軸向力較大。為了保證蝸輪齒面的精確性，以 Pro/E 為平臺(tái)對(duì)蝸輪蝸桿進(jìn)行參數(shù)化建模設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真分析。3 3 基于基于 Pro/EPro/E 的蝸輪蝸桿參數(shù)化建模的

32、蝸輪蝸桿參數(shù)化建模3.13.1 Pro/EPro/E 的參數(shù)化建模簡(jiǎn)介的參數(shù)化建模簡(jiǎn)介 參數(shù)化設(shè)計(jì)方法使設(shè)計(jì)者構(gòu)造模型時(shí)可以集中于概念設(shè)計(jì)和整體設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮創(chuàng)造性，提高設(shè)計(jì)效率。其主要思路如圖 3-1 所示，通過對(duì)產(chǎn)品建模特征的解析，從特征中抽象出特征參數(shù)，再對(duì)特征參數(shù)進(jìn)行分析，得到參數(shù)模型。根據(jù)模型信息建立參數(shù)間關(guān)聯(lián)與約束，并確定某些參數(shù)為設(shè)計(jì)變量，進(jìn)而建立由設(shè)計(jì)變量驅(qū)動(dòng)的零件族。14 / 38零件分析建模策略參數(shù)建模零件特征參數(shù)特征創(chuàng)建特征設(shè)計(jì)變量設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)特征參數(shù)參數(shù)關(guān)系與約束建模更新圖圖 3-13-1 建模流程圖建模流程圖參數(shù)化設(shè)計(jì)是 Pro/E 重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的設(shè)計(jì)理念。參數(shù)是參數(shù)化設(shè)計(jì)的

33、核心概念，在一個(gè)模型中，參數(shù)是通過“尺寸”的形式來體現(xiàn)的。參數(shù)化設(shè)計(jì)的突出特點(diǎn)在于可以通過變更參數(shù)的方法來方便的修改設(shè)計(jì)意圖，從而修改設(shè)計(jì)意圖。關(guān)系式是參數(shù)化設(shè)計(jì)中的另外一項(xiàng)重要容，它體現(xiàn)了參數(shù)之間相互制約的“父子”關(guān)系。所以，首先要了解 proe 中參數(shù)和關(guān)系的相關(guān)理論2。一、參數(shù)的含義參數(shù)有兩個(gè)含義：一是提供設(shè)計(jì)對(duì)象的附加信息，是參數(shù)化設(shè)計(jì)的重要要素之一。參數(shù)和模型一起存儲(chǔ)，參數(shù)可以標(biāo)明不同模型的屬性。例如在一個(gè)“族表”中創(chuàng)建參數(shù)“成本”后，對(duì)于該族表的不同實(shí)例可以設(shè)置不同的值，以示區(qū)別；二是配合關(guān)系的使用來創(chuàng)建參數(shù)化模型，通過變更參數(shù)的數(shù)值來變更模型的形狀和大小。二、參數(shù)的設(shè)置 在零件模

34、式下，單擊菜單“工具”參數(shù)，即可打開參數(shù)對(duì)話框，使用該對(duì)話框可添加或編輯一些參數(shù)。 1.參數(shù)的組成(1)名稱：參數(shù)的名稱和標(biāo)識(shí)，用于區(qū)分不同的參數(shù)，是引用參數(shù)的依據(jù)。注意：用于關(guān)系的參數(shù)必須以字母開頭，不區(qū)分大小寫，參數(shù)名不能包含如下非法字符：！、 ” 、和#等。(2)類型：指定參數(shù)的類型a)整數(shù)：整型數(shù)據(jù) b)實(shí)數(shù)：實(shí)數(shù)型數(shù)據(jù) c)字符型：字符型數(shù)據(jù) d)是否：布爾型數(shù)據(jù)。15 / 38(3)數(shù)值：為參數(shù)設(shè)置一個(gè)初始值，該值可以在隨后的設(shè)計(jì)中修改(4)指定：選中該復(fù)選框可以使參數(shù)在 PDM（Product Data Management，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)中可見(5)訪問：為參數(shù)設(shè)置訪問權(quán)限

35、。a)完全：無限制的訪問權(quán)，用戶可以隨意訪問參數(shù) b)限制：具有限制權(quán)限的參數(shù) c)鎖定：鎖定的參數(shù)，這些參數(shù)不能隨意更改，通常由關(guān)系式確定。(6)源：指定參數(shù)的來源a)用戶定義的：用戶定義的參數(shù)，其值可以隨意修改 b)關(guān)系：由關(guān)系式驅(qū)動(dòng)的參數(shù)，其值不能隨意修改。(7)說明：關(guān)于參數(shù)含義和用途的注釋文字(8)受限制的：創(chuàng)建其值受限制的參數(shù)。創(chuàng)建受限制參數(shù)后，它們的定義存在于模型中而與參數(shù)文件無關(guān)。(9)單位：為參數(shù)指定單位，可以從其下的下拉列表框中選擇。2.增刪參數(shù)的屬性項(xiàng)目可以根據(jù)實(shí)際需要增加或刪除以上 9 項(xiàng)中除了“名稱”之外的其他屬性項(xiàng)目三、關(guān)系的概念關(guān)系是參數(shù)化設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要因素。關(guān)

36、系是使用者自定義的尺寸符號(hào)和參數(shù)之間的等式。關(guān)系捕獲特征之間、參數(shù)之間或組件之間的設(shè)計(jì)關(guān)系?？梢赃@樣來理解，參數(shù)化模型建立好之后，參數(shù)的意義可以確定一系列的產(chǎn)品，通過更改參數(shù)即可生成不同尺寸的零件，而關(guān)系是確保在更改參數(shù)的過程中，該零件能滿足基本的形狀要求。如參數(shù)化齒輪，可以更改模數(shù)、齒數(shù)從而生成同系列、不同尺寸的多個(gè)模型，而關(guān)系則滿足在更改參數(shù)的過程中齒輪不會(huì)變成其他的零件。四、關(guān)系式的組成關(guān)系式的組成主要有：尺寸符號(hào)、數(shù)字、參數(shù)、保留字、注釋等。符號(hào)類型系統(tǒng)會(huì)給每一個(gè)尺寸數(shù)值創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)立的尺寸編號(hào)，在不同的模式下，被給定的編號(hào)也不同。3.23.2 蝸桿的參數(shù)化建模蝸桿的參數(shù)化建模3.2.1

37、3.2.1 零件分析零件分析 蝸桿是和蝸輪配合使用的一種重要傳動(dòng)件，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)大的減速比，本例將以上面蝸輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)過程為基礎(chǔ)，分析蝸桿的建模過程。蝸桿16 / 38由輪齒、蝸桿主體特征等基本結(jié)構(gòu)特征組成。蝸桿零件進(jìn)行三維實(shí)體參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本思路是：擬定可變參數(shù)，根據(jù)出設(shè)條件進(jìn)行相關(guān)的幾何參數(shù)的計(jì)算，初步確定參數(shù)值；在編輯器中設(shè)定各參數(shù)并加入部分關(guān)系式，在利用“方程式”生成螺旋體中加入變參；通過進(jìn)一步添加關(guān)系式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)程參數(shù)化；通過添加條件語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)選項(xiàng)參數(shù)化；通過添加關(guān)系式在生成蝸桿實(shí)體中加入變參。最后，對(duì)設(shè)計(jì)好的蝸桿三維實(shí)體進(jìn)行特征參數(shù)的修改。如果蝸桿能按照既定的條件變參的話，說明設(shè)

38、計(jì)成功；否則，說明設(shè)計(jì)有問題，要認(rèn)真查找原因，直至設(shè)計(jì)成功。蝸桿建模的具體操作步驟如下：（1） 蝸桿參數(shù)化設(shè)計(jì)的計(jì)算與創(chuàng)建新零件文件（2） 參數(shù)的輸入（3） 螺旋體的生成（4） 導(dǎo)程參數(shù)化（5） 實(shí)現(xiàn)多頭蝸桿（6） 創(chuàng)建蝸桿軸實(shí)體（7） 蝸桿的變參3.2.23.2.2 蝸桿的參數(shù)化建模蝸桿的參數(shù)化建模1.蝸桿參數(shù)化設(shè)計(jì)的計(jì)算與創(chuàng)建新零件文件：本設(shè)計(jì)擬對(duì)蝸桿模數(shù)、蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒數(shù)、蝸桿分度圓直徑、蝸桿旋向等參數(shù)實(shí)施變參設(shè)計(jì)，初定m=2.5，z1=1，z2=30，d1=28。文件新建 輸入零件名稱:wogan,取消 使用缺省的選中記號(hào)，然后單擊確定按鈕選擇公制單位 mmns_part_solid

39、 后單擊確定按鈕基準(zhǔn)坐標(biāo)系與基準(zhǔn)面 RIGHT、TOP、FRONT 顯示在畫面上2.參數(shù)的輸入打開記事本，在工具/程序下的 INPUT 和 END INPUT 之間以與 RELATION 和END RELATION 之間添加輸入?yún)?shù)如下，然后存盤，并退出記事本如圖 3-2INPUTM NUMBER ;模數(shù)Z1 NUMBER ;蝸桿頭數(shù)Z2 NUMBER ;蝸輪齒數(shù)DIA1 NUMBER ;蝸桿分度圓直徑（標(biāo)準(zhǔn) 系列值） LEFT YES_NO ;旋向，YES 表示左旋， 否則為右旋17 / 38END INPUT RELATIONSDIA2=M*Z2;蝸輪分度圓直徑L=(11+0.06*Z2)

40、*M;蝸桿有效螺旋線長(zhǎng)度END RELATIONS 圖圖 3-23-2 程序記事本對(duì)話框程序記事本對(duì)話框在根據(jù)信息窗口提示，各參數(shù)賦初值如下 M = 2.5；Z1 = 1；Z2 = 30；DIA1 = 28旋向暫不輸入，后期處理。各參數(shù)的建立和賦值結(jié)束。如圖 3-3 消息輸入對(duì)話框3-33-3 消息輸入對(duì)話框消息輸入對(duì)話框3.生成螺旋體3在螺旋掃描對(duì)話框進(jìn)行螺旋掃描特性的設(shè)置，完成之后，在輪廓?jiǎng)?chuàng)建畫面繪制輪廓直線。在工具/關(guān)系對(duì)話框中輸入 sd3=L；sd4=L/2；sd1=DIA1/2。隨后轉(zhuǎn)入導(dǎo)程設(shè)定，在導(dǎo)程設(shè)定窗口輸入 M*PI*Z1。在進(jìn)入截面繪制畫面中繪制截面18 / 38圖形。在工

41、具/關(guān)系對(duì)話框中輸入 sd16=1.20*M；sd14=M；sd15=M*PI/2-2*M*TAN(20)，完成螺旋體的創(chuàng)建，創(chuàng)建后的螺旋體如圖 3-4 所示。圖圖 3-43-4 生成的螺旋體生成的螺旋體4.導(dǎo)程參數(shù)化上述造型過程中，各參數(shù)除導(dǎo)程外均已實(shí)現(xiàn)參數(shù)化，下面對(duì)導(dǎo)程實(shí)施參數(shù)化。打開記事本，找到記錄掃描螺旋實(shí)體的如下段落：伸出項(xiàng)：螺旋掃描主陣列尺寸：:其中 d33=7.85PITCH 為描述導(dǎo)程的參數(shù)在 RELATION 和 END RELATION 之間添加：d33=M*PI*Z1存盤退出在信息窗口輸入 z1 為 2 進(jìn)行變參，變參結(jié)果如圖 3-5 所示。19 / 38圖圖 3-53-

42、5 變參后的螺旋體變參后的螺旋體5.實(shí)現(xiàn)多頭蝸桿首先創(chuàng)建回轉(zhuǎn)軸線，然后實(shí)施陣列結(jié)果如圖 3-6 所示。圖圖 3-63-6 陣列后的螺旋體陣列后的螺旋體在陣列完成后，在工具/關(guān)系對(duì)話框中輸入 p18=z1，然后打開記事本，找到記錄螺旋體陣列的如下段落：其中 d32=90 描述的是陣列角度，在 END 20 / 38ADD 在 RELATION 和 ENGRELATION 之間添加 d32=360/z1，保存文件并退出。6.創(chuàng)建蝸桿軸實(shí)體點(diǎn)擊拉伸圖標(biāo) 在彈出的工具面板上點(diǎn)擊圖標(biāo)，以設(shè)置減材料創(chuàng)建實(shí)體方式放置定義彈出草圖對(duì)話框，選擇繪圖平面:RIGHT 平面，參照平面：TOP，方向：LEFTSket

43、ch繪制如圖 3-7 所示的圓圖圖 3-73-7 繪制草圖繪制草圖工具/關(guān)系上述尺寸值將變?yōu)閰?shù)符號(hào)，彈出關(guān)系對(duì)話框，對(duì)照?qǐng)D，參數(shù)符號(hào) sd0 對(duì)應(yīng)直徑，輸入 sd0= DIA1-1.25*2*MOK點(diǎn)擊圖標(biāo)設(shè)定深度為：表示雙向?qū)ΨQ填入尺寸 100點(diǎn)擊圖標(biāo)，完成的的特征如圖所示工具/關(guān)系尺寸值 100 將變?yōu)閰?shù)符號(hào)輸入 d21=L+40OK點(diǎn)擊圖標(biāo)結(jié)果如圖 3-8 所示21 / 38圖圖 3-83-8 生成的蝸桿生成的蝸桿(7)蝸桿的變參如圖 3-9 所示的對(duì)話框中對(duì)創(chuàng)建的蝸桿進(jìn)行變參，其結(jié)果如圖 3-10 和 3-11 所示圖圖 3-93-9 變參對(duì)話框變參對(duì)話框M=3.5;Z1=1;Z2

44、=40;DIAI=35.5;LEFT=Y圖圖 3-103-10 變參蝸桿變參蝸桿M=6.3;Z1=2;Z2=40;DIAI=40;LEFT=N圖圖 3-113-11 變參蝸桿變參蝸桿22 / 383.33.3 蝸輪的參數(shù)化建模蝸輪的參數(shù)化建模3.3.13.3.1 零件分析零件分析蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)常用來傳遞兩 90。軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。蝸輪與蝸桿在其中間平面相當(dāng)于齒輪與齒條，蝸桿又與螺桿形狀相似。蝸輪蝸桿機(jī)可以得到很大的傳動(dòng)比，比交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)緊湊，兩輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力大大高于交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)，蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于螺旋傳動(dòng)，為多齒嚙合傳動(dòng)，故傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音很小、具有自鎖性。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小

45、于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)具有自鎖性，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖。因此將以上面齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)過程為基礎(chǔ)，分析蝸輪的建模過程。蝸輪外形如圖 3-12 所示，由輪齒、蝸輪主體特征等基本結(jié)構(gòu)特征組成。圖圖 3-123-12 蝸輪模型蝸輪模型蝸輪零件進(jìn)行三維實(shí)體參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本思路是：擬定可變參數(shù)，根據(jù)初設(shè)條件進(jìn)行相關(guān)幾何參數(shù)的計(jì)算，在編輯器中設(shè)定各參數(shù)并加入部分關(guān)系式，在生成蝸輪毛坯中加入變參，利用“方程式”生成輪齒中加入變參。最后，對(duì)設(shè)計(jì)好的蝸輪三維實(shí)體設(shè)定條件進(jìn)行變參。如果蝸輪能按照既定的條件變參的話，說明設(shè)計(jì)成功；反之，說明設(shè)計(jì)有問題，要認(rèn)真查找原因，直至設(shè)計(jì)成功。蝸輪建模的具體操作步驟如下：（1

46、） 創(chuàng)建新的零件文件與相關(guān)參數(shù)的設(shè)定（2） 蝸輪輪坯的創(chuàng)建（3） 創(chuàng)建單個(gè)輪齒（4） 形成所有齒輪（5） 蝸輪的變參23 / 383.3.23.3.2 蝸輪的參數(shù)化建模蝸輪的參數(shù)化建模1. 創(chuàng)建新的零件文件4 File/New 輸入零件名稱:wolun 取消 Use default template 的選中記號(hào)，然后單擊 OK 按鈕選擇公制單位 mmns_part_solid 后單擊按鈕基準(zhǔn)坐標(biāo)系與基準(zhǔn)面、TOP、FRONT 顯示在畫面上參數(shù)的輸入打開記事本，在 INPUT 和 END INPUT 之間以與 RELATION 和 END RELATION 之間添加輸入?yún)?shù)如下，然后存盤，并退出

47、記事本如圖 3-13 所示INPUT M NUMBER ;模數(shù) Z1 NUMBER ;蝸桿頭數(shù) Z2 NUMBER ;蝸輪齒數(shù) DIA1 NUMBER ;蝸桿分度圓直徑（標(biāo)準(zhǔn)系列值） LEFT YES_NO ;旋向，YES 表示左旋，否則為右旋 B NUMBER ;蝸輪寬度 ZXKJ NUMBER ;中心孔徑END INPUTRELATIONSGAMMA=ATAN(Z1/Q)BETA=GAMMAALPHA_T=ATAN(TAN(ALPHA)/COS(BETA)S=PI*Z1*MD0=M*Q/2D1=M*(Q+Z2+2*X2)/2D2=360/(4*Z2)-180*TAN(ALPHA_T)/PI

48、+ALPHA_TD3=M*Z2D4=D3+2*MD5=D3*COS(ALPHA_T)D6=D3-2.4*MD8=ASIN(M*Q*TAN(BETA)/D5)D10=ASIN(M*Q*TAN(BETA)/D5)D12=2*D124 / 38D13=M*Q/2D16=360-BETAD20=D3+2*(1+X2)*MIF Z11IF Z13D21=D20+MENDIFD22=BD23=M*(Q-2)/2D26=MD42=0.38*MD54=0.38*MD55=360/Z2D85=360/Z2P86=Z2-1D137=360/(2*Z2)END RELATIONS25 / 38圖圖 3-133-13

49、 程序記事本對(duì)話框程序記事本對(duì)話框 EnterSelect All,根據(jù)信息窗口提示，各參數(shù)賦初值如下如圖 3-14圖圖 3-143-14 消息輸入窗口對(duì)話框消息輸入窗口對(duì)話框M=2.5Z1=1Z2=30DIA1=2826 / 38LEFT=NOB=24ZXKJ=30至此，各參數(shù)的建立和賦值結(jié)束。 2. 創(chuàng)建蝸輪輪胚 點(diǎn)擊“創(chuàng)建回轉(zhuǎn)體”圖標(biāo)。默認(rèn)彈出的工具面板各項(xiàng)設(shè)置PlacementDefine彈出 Sketch 對(duì)話框后，選擇繪圖平面：RIGHT，參照平面：TOP，方向：LEFTSketch進(jìn)入繪圖平面繪制如圖所示的截面圖形（尺寸與各種約束關(guān)系如圖） ，要注意圖中的兩條虛線均為基準(zhǔn)參考線，

50、其繪制方式為首先繪制出直線高亮顯示右鍵點(diǎn)擊空白處Construction 即可，其中水平虛線為蝸桿中心位置線，斜虛線是為了建立倒角線的基準(zhǔn)實(shí)施參數(shù)化:Tools/Relations彈出 Relations 對(duì)話框圖中各尺寸分別對(duì)應(yīng)參數(shù)符號(hào)如圖 3-15圖圖 3-153-15 繪制草圖繪制草圖在對(duì)話框中輸入：sd18=WLWJ/2sd20=ZXKJ/2sd17=Bsd14=Asd19=R2sd16=GAMAOK27 / 38 連續(xù)點(diǎn)擊圖標(biāo)，所形成的齒輪胚實(shí)體如圖 3-16圖圖 3-163-16 齒輪胚實(shí)體齒輪胚實(shí)體3. 創(chuàng)建單個(gè)輪齒(1)創(chuàng)建參考面點(diǎn)擊圖標(biāo)彈出參考面創(chuàng)建對(duì)話框點(diǎn)選基準(zhǔn)面 FRON

51、T在偏距欄填入 51.5，表示蝸輪蝸桿的中心距生成參考面 DTM1實(shí)施參數(shù)化：模型特征樹對(duì)應(yīng)項(xiàng)呈高亮顯示右鍵單擊該項(xiàng)Edit圖中將顯示偏置距離 51.5Tools/Relations上述尺寸值將變?yōu)閰?shù)符號(hào)，如圖 3-17，并彈出Relations 對(duì)話框，對(duì)應(yīng)參數(shù)符號(hào) d10 輸入：d10=AOK 結(jié)束圖圖 3-173-17 創(chuàng)建參考面創(chuàng)建參考面(2)創(chuàng)建蝸桿坐標(biāo)系點(diǎn)擊圖標(biāo)。彈出坐標(biāo)系創(chuàng)建對(duì)話框按住 Ctrl 鍵，點(diǎn)選基準(zhǔn)面TOP、RIGHT、DTM1OK 生成坐標(biāo)系 CS0(3)創(chuàng)建蝸輪坐標(biāo)系點(diǎn)擊圖標(biāo)。彈出坐標(biāo)系創(chuàng)建對(duì)話框按住 Ctrl 鍵，點(diǎn)選基準(zhǔn)面TOP、RIGHT、FRONT點(diǎn)選對(duì)話

52、框中 Orientation 并設(shè)置各選項(xiàng)OK（4）繪制線段 ad點(diǎn)擊“曲線繪制”圖標(biāo)。From EquationDone28 / 38選擇剛創(chuàng)建的蝸輪坐標(biāo)系 CS1選擇坐標(biāo)類型為柱面坐標(biāo) Cylindrical進(jìn)入方程編輯器。輸入曲線方程表達(dá)式如下，然后保存文件，退出編輯器r=DF2/2+t*(DA2A/2-DF2/2)ALFAI=acos(DB/2/r)theta=(tan(ALFAI)*180/pi-ALFAI)z=0點(diǎn)擊 OK，第一段曲線完成，如圖 3-18 所示，其中 ALFAI 的表達(dá)式表示壓力角隨 r 從齒根變化到齒頂。圖圖 3-183-18 繪制線段繪制線段 adad 和和 b

53、cbc（5）繪制線段 bc點(diǎn)擊“曲線繪制”圖標(biāo)。From EquationDone選擇剛創(chuàng)建的蝸輪坐標(biāo)系 CS1選擇坐標(biāo)類型為柱面坐標(biāo) Cylindrical進(jìn)入方程編輯器。輸入曲線方程表達(dá)式如下，然后保存文件，退出編輯器r=DF2/2+t*(DA2A/2-DF2/2)ALFAI=acos(DB/2 /r)theta=-(tan(ALFAI)*180/pi-ALFAI)-（360/Z2-FAIF)z=0點(diǎn)擊 OK，第二段曲線完成，如圖 3-18（6）繪制圖中線段點(diǎn)擊“草圖繪制”圖標(biāo)，出現(xiàn)草圖繪制對(duì)話框繪圖平面選 TOP，參考面選 RIGHT，定向平面選 29 / 38RIGHT Sketch進(jìn)

54、入繪圖環(huán)境繪制兩段圓弧，注意必須通過已有曲線端點(diǎn)點(diǎn)擊圖標(biāo)OK 結(jié)束（7）繪制圖中螺旋線段From EquationDone選擇蝸桿坐標(biāo)系 CS0選擇坐標(biāo)類型為直角坐標(biāo)系 Cartesian進(jìn)入方程編輯器。輸入曲線方程表達(dá)式如下，然后保存文件，退出編輯器y=-t*z1*pi*m/4z=R1*cos(90*t)x=-R1*sin(90*t)（8）繪制圖中螺旋線段From EquationDone選擇蝸桿坐標(biāo)系 CS0選擇坐標(biāo)類型為直角坐標(biāo)系 Cartesian進(jìn)入方程編輯器。輸入曲線方程表達(dá)式如下，然后保存文件，退出編輯器y=t*z1*pi*m/4z=R1*cos(90*t)x=-R1*sin(9

55、0*t)點(diǎn)擊 OK，螺旋線完成，如圖 3-19圖圖 3-193-19 螺旋線的生成螺旋線的生成（9）切出第一段半齒槽點(diǎn)擊“變截面掃描”圖標(biāo)。點(diǎn)選圖標(biāo)，表示要?jiǎng)?chuàng)建的是實(shí)體點(diǎn)選圖標(biāo)，表示要去除材料點(diǎn)選圖標(biāo) Options選擇 Constant section，表示截面為恒定點(diǎn)選一段螺旋線,表示掃描軌跡線點(diǎn)選圖標(biāo)，表示要?jiǎng)?chuàng)建掃描截面點(diǎn)選圖標(biāo)，表示要利用已有線段創(chuàng)建截面依次點(diǎn)選各線段如圖 3-2030 / 38圖圖 3-203-20 掃描軌跡線段掃描軌跡線段連續(xù)點(diǎn)擊圖標(biāo)，所形成的半齒槽如圖 3-21（左）（10）切出另一段半齒槽重復(fù)上述步驟，只是掃描軌跡選擇另一段螺旋線，可得另一段半齒槽，如圖 3-2

56、1（右） ，至此，單個(gè)齒槽切制完成。圖圖 3-213-21 生成的齒槽生成的齒槽4.形成所有齒輪（1）創(chuàng)建回轉(zhuǎn)軸線創(chuàng)建回轉(zhuǎn)軸線。將模型特征樹中對(duì)應(yīng)項(xiàng)移至所有特征之前。（2）兩段半齒槽合并成組按照 Ctrl 鍵，選模型特征樹中兩段齒槽的對(duì)應(yīng)項(xiàng)，使其高亮顯示。右鍵點(diǎn)擊選中項(xiàng)Group包含兩個(gè)齒槽的特征組形成，如圖 3-2231 / 38(3)陣列形成多齒點(diǎn)擊模型特征樹中齒槽組特征項(xiàng)，使其高亮顯示點(diǎn)擊“陣列”圖標(biāo)在左上方選擇框中選擇軸在模型樹中點(diǎn)選基準(zhǔn)軸特征顯示陣列數(shù)目為 4，角度為 90，方向如圖所示接受這些選項(xiàng)，點(diǎn)擊圖標(biāo)，結(jié)束如圖 3-23圖圖 3-223-22 合并成組合并成組圖圖 3-233

57、-23 陣列輪齒陣列輪齒（4） 實(shí)施參數(shù)化右鍵點(diǎn)擊模型樹中對(duì)應(yīng)陣列的特征項(xiàng) Pattern 1該特征項(xiàng)與各齒槽呈高亮顯示Edit圖中將顯示與陣列相關(guān)的一系列尺寸。Tools/Relations上述尺寸值將變?yōu)閰?shù)符號(hào)，并彈出 Relations 對(duì)話框，對(duì)照?qǐng)D，參數(shù)符號(hào) p79 對(duì)應(yīng)陣列數(shù)，d76 對(duì)應(yīng)角度值，輸入 OK點(diǎn)擊圖標(biāo)Current Values形成蝸輪，如圖 3-2432 / 38圖圖 3-243-24 生成的蝸輪生成的蝸輪5.蝸輪的變參對(duì)蝸輪的變參如圖 3-25 所示圖圖 3-253-25 變參后的蝸輪變參后的蝸輪Q=10;M=2.5;Z2=31;Z1=1;ALPHA=20;B=

58、22.5;X2=-0.54 4 蝸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真蝸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真4.1Pro/E4.1Pro/E 運(yùn)動(dòng)仿真簡(jiǎn)介運(yùn)動(dòng)仿真簡(jiǎn)介運(yùn)動(dòng)仿真是機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要容，通過仿真技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)軌跡的校核。在 Pro/E 環(huán)境下進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真分析。它不需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)建模、也不需要復(fù)雜的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程，而是以實(shí)體模型為基礎(chǔ)，集設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析于一體，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析的參數(shù)化和全相關(guān)，反映了機(jī)構(gòu)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)情況，運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果可以制成 AVI 動(dòng)畫文件，觀看非常方便5。在 Pro/E 中進(jìn)行機(jī)構(gòu)仿真有兩種方法：一是 Mechanism（機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)）功能，33 / 38它可以通過用戶對(duì)各種不同運(yùn)動(dòng)副的連接設(shè)定，使機(jī)構(gòu)按照實(shí)際的運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真；二是 Pro/MECHANICA MOTION 功能，該模塊是一個(gè)完整的三維實(shí)體，靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)工具，利用模塊可以快速創(chuàng)建機(jī)構(gòu)虛擬模型并能方便的進(jìn)行分析，從而改善機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，節(jié)省時(shí)間，降低成本。4.2Pro/E4.2Pro/E 平臺(tái)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的步驟平臺(tái)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的步驟在 Pro/E 軟件平臺(tái)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真時(shí)6，首先，在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，必須繪制機(jī)