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精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)E斜齒輪傳動的建模、裝配及受力分析E斜齒輪傳動的建模、裝配及受力分析?.2V01.29陜西科技大學(xué)JOURNALOFSHAANXIUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGYApr.2011?81?文章編號:i000—5811(2011)02—0081—04基于PRO/E斜齒輪傳動的建模,裝配及受力分析屈毅,葛正浩,李艷妮,張凱凱(陜西科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,陜西西安)摘要:研究了在Pro/EngineerWildfire4.0環(huán)境下對漸開線斜齒輪進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計的方法,b5E2RGbCAP保證了齒廓的準(zhǔn)確性,同時在該環(huán)境下進(jìn)行了虛擬裝配和運(yùn)動仿真,觀察了齒輪的運(yùn)動狀態(tài),最后借助此軟件的分析模塊對斜齒輪傳動進(jìn)行了受力分析,結(jié)果表明大大提高了設(shè)計效率.關(guān)鍵詞:斜齒輪;建模;裝配;受力分析中圖法分類號:TH132.413文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A0引言齒輪傳動可以達(dá)到很高的圓周速度(300m/s)和轉(zhuǎn)速(105r/min),傳遞功率達(dá)到了105kW.目前齒p1EanqFDPw輪向著高硬度,高精度,大功率,高速度的方向發(fā)展,其設(shè)計與制造技術(shù)發(fā)展很快.齒輪的機(jī)械加工,熱處理,測量所用的工具,加工和測量設(shè)備,材料等都是比較復(fù)雜的,有時因具體條件限制而對設(shè)計者有較大的制約,設(shè)計齒輪必須全面考慮齒輪的強(qiáng)度,硬度,精度和壽命要求.采用適當(dāng)可行的加工方法和測量方法,選定合適的材料和熱處理以及潤滑劑和潤滑方法,設(shè)計合理結(jié)構(gòu),以保證質(zhì)量和滿足使用要求.1斜齒輪漸開線的創(chuàng)建漸開線是由一條線段繞齒輪的基圓旋轉(zhuǎn)而成的曲線,漸開線的幾何分析如圖1所示,線段繞圓弧旋轉(zhuǎn),其一端點(diǎn)A劃過一條軌跡即為漸開線[1].如圖1所示,點(diǎn)(,Y)的坐標(biāo)為z一rcosO,Y=rsin0(r為DXDiTa9E3d基圓半徑).首先打開Pro/E4.0軟件,新建名稱為gear—prt的文件,選擇mrrlns—part—solid模式,進(jìn)入零件設(shè)計環(huán)境,點(diǎn)擊工具欄中的圖標(biāo)(曲線),在彈出的對話框中點(diǎn)擊"從方程"一"完成",系統(tǒng)提示要選擇笛卡圖1漸開線的幾何分析圖爾坐標(biāo)系,之后打開記事本,再次輸入如圖2所示的漸開線方程.對于Pro/E中的關(guān)系式,系統(tǒng)存在一個變量t,t的變換范圍為O,1,可以通過點(diǎn)B(x,3,)建立點(diǎn)A(x,3,)的坐標(biāo),即為漸開線方程:0=90?f,r一,s=p?r?/2,=r?c.s,=rsinO,x=z+?sinO,yc--s?cosO;2=oRTCrpUDGiT以上定義為XY平面上的漸開線方程,也可通過修改X,y,Z的坐標(biāo)關(guān)系來定義其他面的坐標(biāo)方程.2斜齒輪傳動的裝配2.1正確嚙合條件平行軸斜齒輪在端面內(nèi)的嚙合相當(dāng)于直齒輪的嚙合,所以其正確嚙合的條件為端面模數(shù)及端面壓力角相等.平行軸斜齒輪傳動的兩基圓柱螺旋角必須相等,=士,因外嚙合齒輪的螺旋角大小相等,方向相*收稿日期:201I-Ol一13作者簡介:屈毅(1985一)男,陜西省戶縣人,在讀碩士生,研究方向:凸輪機(jī)構(gòu)的CAD/CAE反,而內(nèi)嚙合時方向相同,故式中負(fù)號用于外嚙合,正號用于內(nèi)嚙合,于是得到平行軸斜齒輪正確嚙合條件:仁或仁?一土一士所以,對于所要裝配的齒輪組,在建模的過程中應(yīng)完全滿足正確的嚙合條件.2.2標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝對于一對模數(shù),壓力角和螺旋角分別相等的外嚙合標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪,其分度圓上的齒厚等于齒槽寬.若把兩輪安裝成其分度圓相切的狀態(tài),也就是兩輪的節(jié)圓與分度圓重合,則能實(shí)現(xiàn)無側(cè)隙嚙合傳動,這時的嚙合角等于分度圓的壓力角,而中心距稱為標(biāo)準(zhǔn)中心距.因兩輪輪齒間無側(cè)隙存在,故標(biāo)準(zhǔn)中心距就是標(biāo)準(zhǔn)齒輪外嚙合的最小中心距,其值為:口=r1+r2:(2)對齒輪嚙合時,為了避免一輪的齒頂端與另一輪的齒槽底相抵觸,并能有一定的空隙儲存潤滑油,則應(yīng)使一輪的齒頂圓與另一輪的齒根圓之間留有一定的空隙,此空隙沿半徑方向測量,稱為頂隙.齒頂隙為:f=CCOsfl(3)此時頂隙為標(biāo)準(zhǔn)值.啟動Pro/E4.0后,建立一個名為gear—asm的裝配文件,選用mmns—asia—design模板,進(jìn)入零件裝5PCzVD7HxA配的模式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)安裝.在工具欄中點(diǎn)擊圖標(biāo)(裝配),在彈出的路徑中選擇所需的零件,首先選擇機(jī)架,機(jī)架上的安裝距離是根據(jù)公式(2)得到的齒輪中心距,接下來在裝配面板中選擇"銷釘"的連接方式,在繪圖界面中選擇齒輪的軸線和機(jī)架上安裝齒輪的軸線,之后選擇齒輪端面與機(jī)架端面的匹配,輸入相應(yīng)的距離,利用主菜單中的"應(yīng)用程序"一"機(jī)構(gòu)",進(jìn)入機(jī)構(gòu)圖2裝配結(jié)果3斜齒輪傳動的動力學(xué)分析3.1輪齒及軸的受力分析仿真環(huán)境,利用凸輪副的連接方式,使齒輪的嚙合面接觸,點(diǎn)擊工具欄中的圖標(biāo)(凸輪),系統(tǒng)彈出"凸輪從動機(jī)構(gòu)連接定義"對話框,選擇兩個嚙合面,單擊"確定",此時兩齒輪進(jìn)入嚙合,然后在"連接定義"中刪除凸輪副,從而完成裝配,如圖2所示.圖3齒輪的受力分析jLBHrnAILg力)FC引.各力的方向如圖3所示.在斜齒輪傳動中,作用在齒面上的法向載荷F仍垂直于齒面,如圖3所示,F位于發(fā)面pabc內(nèi),與節(jié)圓柱的切面paae傾斜一法向嚙合角a,力F可沿齒輪的周向,徑向及軸向分解為3個相互垂直的分力.首先,將力在法線內(nèi)分解為沿徑向的分力(徑向力)F和在paae面內(nèi)的分力F,然后再將力F在paae面內(nèi)分解為沿周向的分力(圓周力)及沿軸向的分力(軸向第2期屈毅等:基于PRO/E斜齒輪傳動的建模,裝配及受力分析?83?F=,F,=,Fda,F一一FtFt(4)式中:一節(jié)圓螺旋角,對于標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪即分度圓螺旋角;一嚙合平面螺旋角,亦即基圓螺旋角;a一法向壓力角,對于標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪為2O.;口一端面壓力角.從動輪輪齒上的載荷也可解分為,Fd和F,各力,它們分別與主動輪上的各力大小相xHAQX74J0X等方向相反.3.2仿真結(jié)果及分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(Mechanism),可以把靜態(tài)設(shè)計轉(zhuǎn)換為活動的虛擬模型,并借助運(yùn)動仿真,觀察它們?nèi)绾蝿幼?既然組件要運(yùn)動,在組件組裝時就不能被鎖死即完全約束,而是要部分約束.但是,所謂部分約束并不是組裝不完全,而是根據(jù)各組件的運(yùn)動形態(tài)及彼此間的相對運(yùn)動情況,通過各種連接的設(shè)定來限制組件的運(yùn)動自由度[3].具體過程如下:(1)首先打開名為gear—asm的裝配文件.(2)對于在Pro/E中進(jìn)行動力學(xué)分析時,必須給裝配環(huán)境定義重力場,定義組件的質(zhì)量屬性,給系統(tǒng)添加相應(yīng)的阻尼和在小齒輪的旋轉(zhuǎn)軸上定義伺服電機(jī)(Servomotor1).依次點(diǎn)擊主菜單中"應(yīng)用程序"一"機(jī)構(gòu)",進(jìn)入運(yùn)動仿真環(huán)境.依次分別單擊工具欄中的圖標(biāo)(重力,質(zhì)LDAYtRyKfE量屬性,阻尼器和伺服電機(jī)),定義這些基本的參數(shù),進(jìn)行運(yùn)動結(jié)果分析,從而建立齒輪機(jī)構(gòu)的動力學(xué)模型.(3)點(diǎn)擊工具欄中的圖標(biāo)(機(jī)構(gòu)分析),建立名稱為AnalysisDefiniti0n1的分析結(jié)果,在"類型"的下拉Zzz6ZB2Ltk菜單中選擇"動態(tài)",設(shè)定仿真時間,幀數(shù),幀間隔,仿真的初始狀態(tài),然后點(diǎn)擊"運(yùn)行"按鈕以查看運(yùn)動狀態(tài).可以看出,主動輪與從動輪沿著相反的方向轉(zhuǎn)動.點(diǎn)擊工具欄中的圖標(biāo)(測量),系統(tǒng)彈出如圖4所示的"測量結(jié)果"對話框,建立所需的軸向力,扭矩等相關(guān)測量,系統(tǒng)會自動計算數(shù)值,軸向力會以如圖3所示的紅色箭頭顯示在相應(yīng)的位置.最終在圖形工具中顯示測量結(jié)果,如圖5所示,這些測量結(jié)果都為標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動的強(qiáng)度計算提供了數(shù)據(jù).(4)根據(jù)測量結(jié)果所得的軸向力Fa與公式(4),便能計算出徑向力Fr和圓周力F,并能更好地為后圖4測量結(jié)果對話框圖5圖形工具對話框續(xù)齒輪機(jī)構(gòu)的干涉檢驗(yàn),有限元分析提供幫助.4結(jié)束語Pro/E技術(shù)的廣泛應(yīng)用為復(fù)雜機(jī)械零件的設(shè)計提供了一個很好的解決方案,不僅提高了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率,降低了設(shè)計成本,而且大大縮短了產(chǎn)品從設(shè)計到進(jìn)入市場的時間,提高了企業(yè)的市場競爭力.本文綜述了齒輪傳動的特點(diǎn),應(yīng)用Pro/E技術(shù)實(shí)時的模擬出一對平行斜齒輪的嚙合狀態(tài),預(yù)測了該機(jī)構(gòu)的動力性能,從而有助于更有效,更經(jīng)濟(jì)靈活地組織制造生產(chǎn).?84?陜西科技大學(xué)第29卷參考文獻(xiàn)E1]鄭文緯,吳克堅.機(jī)械原理[M].北京:高等教育出版社,1997:157—166.[2]濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計[M].北京:高等教育出版社,2006:213—223.[3]葛正浩,楊芙蓮.Pro/EngineerWildfire3.0機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真與動力分析[M].北京:化dvzfvkwMI1學(xué)工業(yè)出版社,2008:139—182[4]解夢秋.齒輪傳動在汽車上的應(yīng)用[J].現(xiàn)代零部件,2010,(9):72—75.[5]朱建勇.漸開線圓柱齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計[J].電子機(jī)械工程,2001,(4):59—62.MoDELING.ASSEMBLAGEANDFoRCEANALYSISFORTHEHELICALGEARTRANSMISSIONBASEDONPRO/EQUYi,GEZheng—hao,LIYan—ni,ZHANGKai—kai(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering.ShaanxiUniversityofScience&Terqyn14ZNXIchnology.Xian},China)Abstract:ThispaperintroducesthemethodologyfortheinvolutehelicalgearinenvironmentEmxvxOtOcoofPro/EngineerWildfire4.0,itcanensuretheaccuracyoftheinvolutegearshape.TheSixE2yXPq5virtualassemblageanddynamicsimulationofgeararefinishedanddynamicstateisobserved6ewMyirQFLinthisenvironment.Finally,theforceanalysisofhelicalgearisfinishedbytheanalysiskavU42VRUsmoduleofPro/E4.0.Themethodofdesigncanimprovethedesignefficiency.y6v3ALoS89Keywords:helicalgear;modeling;assemblage;forceanalysisM2ub6vSTnP(上接第8O頁)?孛?孛?牽??爭?專?奪?奪?牛?孛?奪?奪?幸?奪??串?奪??串?參考文獻(xiàn)?孛?孛?奪?奪?奪?孛?[1]王毅,張早校主編.過程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用I-M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.[2]劉金琨.先進(jìn)PID控制MALAB仿真(第二版)[M].北京:電子工業(yè)出版0YujCfmUCw社,2004:2-7.[3]李洪興,王加銀,苗志宏.模糊控制系統(tǒng)的建模[J].中國科學(xué)(A輯),2002,32(9).772-781..[4]李洪興,王加銀,苗志宏.模糊控制系統(tǒng)的建模中的邊緣線性化方法[J].自然科學(xué)進(jìn)展,2003,13(5):466—472.[5]俞海珍,史旭華,徐建瑜.模糊自適應(yīng)PID控制在過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2010,27(1):69—72eUts8ZQVRd[6]林屹,葉小嶺.模糊自校正PID液位串級控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010,29(3):17-20.RESEARCHoFINTELLIGENTREGULAToRTHREETANKLIQUID-LEVELCONTROLSYSTEMBASEDoNMCGSDINGTao,WANGFangsQsAEJkW5T(1.InstituteofChemicalEngineering,YananUniversity,Yanan,China;2.InstituteofGMsIasNXkAEnergyand

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