畢業(yè)設(shè)計論文基于Proe的齒輪加工設(shè)計仿真

1、摘 要pro/enginer是美國ptc公司的產(chǎn)品，于1988年問世。在誕生的十多年間，經(jīng)歷了20多次改版，成為世界及中國地區(qū)最普及的3d cad/cam系統(tǒng)的標準軟件。廣泛應(yīng)用于電子、機械、模具、工業(yè)設(shè)計、汽車、加點、玩具、航天等行業(yè)。它是全方位的3d產(chǎn)品開發(fā)軟件包，集合了零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、加工制造、鈑金件設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、逆向工程、自動測量、機構(gòu)分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理等功能。從而縮短了產(chǎn)品開發(fā)的時間并簡化了開發(fā)流程。齒輪同樣是工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分。在齒輪生產(chǎn)過程中，pro/e同樣扮演著重要角色。在齒輪行業(yè)中，由于齒輪本身的特殊性，參數(shù)化應(yīng)用比較普遍。參數(shù)化是基于幾何約束的數(shù)學方法

2、、是基于幾何原理的人工智能方法、基于特征模型的造型方法。本課題齒輪參數(shù)化建模主要對象是工業(yè)生產(chǎn)中常用的組件的建模。目的是更加深入學習及齒輪及蝸桿、渦輪的設(shè)計方法和結(jié)構(gòu)特征。畢業(yè)設(shè)計是本門學科的重要組成部分，是平常學習的檢測，實踐性是平常教學生活不可替代的。關(guān)鍵詞：pro/e；齒輪；建模；參數(shù)化abstractpro/enginer is america ptc products, came out in 1988. born in ten years, has experienced 20 times of revision, become the standard software 3d c

3、ad/cam system in the world and china's most popular. widely used in electronics, machinery, tooling, industrial design, automotive, aerospace and other industries, toy, add. it is the all directions 3d product development software package. a collection of parts design, product assembly, mold dev

4、elopment, manufacturing, sheet metal parts design, industrial design, reverse engineering, automatic measurement, mechanism analysis, database management and other functions. in order to shorten product development time and simplify the development process.gear is an important part of industrial pro

5、duction. in the gear production process, pro/e also plays an important role. in the gear industry, due to the special nature of the gear itself, the parameter is widely used.parameterization is based on mathematical method, the geometric constraint is based on artificial intelligence method, based o

6、n the principle of geometric modeling method of feature model.the gear parametric modeling is mainly used in the modeling of components in industrial production. the purpose is to design method and structure characteristics of more in-depth study of gear and the worm, worm. graduation design is an i

7、mportant part of the subject, is the detection of common learning, common practice is irreplaceable teaching life.keywords: pro/e; gear; modeling; parameter 第一章 緒論齒輪是生活及工業(yè)生產(chǎn)中的重要組成部分，在數(shù)字化的今天，數(shù)字融入我們生活的各個方面。參數(shù)建模和齒輪的特性好像天造地合的一對。齒輪的固有特性及齒輪行業(yè)一般生產(chǎn)品種少及工藝路線相對固定設(shè)計內(nèi)容和程序基本不變，制造工藝過程也是相對的。所以參數(shù)化及各種軟件被應(yīng)用齒輪行業(yè)?，F(xiàn)有的3d繪

8、圖軟件有pro/e、solid work、ug等。這些軟件應(yīng)運而生，肩負起其固有的使命，給我們的生產(chǎn)帶來了前所未有的便利。1.1齒輪在西方，齒輪的起源于公元前300年。臘哲學家亞里士多德在機械問題中就闡述了用青銅或鑄鐵齒輪傳遞旋轉(zhuǎn)運動的問題。在中國，東漢初年已有人字齒。三國時期的指南車和記里鼓車已采用齒輪傳動系統(tǒng)。到19世紀末，展成切齒法的原理及利用此原理的專用機床與刀具的相繼出現(xiàn)，隨著生產(chǎn)的的發(fā)展，齒輪運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性受到重視。齒輪的優(yōu)點：1、 瞬時傳動比恒定，工作平穩(wěn)性較高2、 傳動比變化范圍大；3、 速度范圍大，齒輪的圓周速度可從v<0.1m/s達到200m/s；4、 傳動功率范圍大，

9、承載能力高；5、 傳動效率高，特別是精度較高的圓柱齒輪；6、 結(jié)構(gòu)緊湊；7、 維護簡便；1.2參數(shù)化設(shè)計參數(shù)化設(shè)計是revit building的一個，它為兩部分：參數(shù)化修改引擎及參數(shù)化圖元。是cad技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)一個重要的、且待近一步研究的課題。可以利用參數(shù)化設(shè)計手段開發(fā)專用產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)，減少設(shè)計投入并提高設(shè)計速度，減少信息存儲量。目前參數(shù)化設(shè)計可分為以下三種方法；1、 基于約束的數(shù)學方法和代數(shù)方法；2、 基于幾何原理的人工智能方法；3、 基于特征模型的造型方法1.3課題的意義 齒輪是生產(chǎn)生活中離不開的重要組成部分，它存在于我們生活的各個方面。本次研究的課題恰恰是要我們更加深入的了解，齒輪、

10、渦輪蝸桿的結(jié)構(gòu)特征和設(shè)計方法。對于機械制造專業(yè)的學生來說，畢業(yè)設(shè)計是本門學科的重要組成部分，是對于你學習的各個環(huán)節(jié)的檢驗。可以讓學生在自主學習中，找到自己的不足，發(fā)揮自己的優(yōu)點，培養(yǎng)學生的自主學習能力。在平常的設(shè)計中，學生要按照老師的要求自主地完成一些必要工作。更能開拓學生的眼界，使他們更多的涉獵專業(yè)知識，強化自己的技能第二章 直齒輪的參數(shù)化設(shè)計2.1 直齒輪的建模 1. 新建文件。打開pro/engineer wildfire。單擊工具欄中的（新建）工具，然后點選“類型”組件中的“零件”單選鈕。并在“名稱”文本框中輸入新建文件的名稱，取消勾選“使用缺省模板”，如圖2-1所示。單擊“確定”按鈕

11、，彈出“新文件選項”對話框。 圖2-12.選擇“mmns_part_solid”模板如圖2-2所示，表示零件模型為實體、單位為mm/n/s。單擊“確定”按鈕，完成設(shè)置。圖2-22.2創(chuàng)建輪齒的基本圓1.添加齒輪參數(shù)1.單擊菜單欄中的“工具”中的“參數(shù)”命令，彈出參數(shù)對話框。2.在“參數(shù)”對話框中，單擊按鈕，將模數(shù)、齒數(shù)、齒輪壓力角、齒高系數(shù)等添加上。2.添加參數(shù)關(guān)系式單擊“關(guān)系”命令，彈出“關(guān)系”對話框如圖2-3所示，在文本框中輸入關(guān)系式。 圖2-3完成以上操作后，單擊“編輯”后點擊再生命令。參數(shù)對話框會發(fā)生變化。3.創(chuàng)建基本圓曲線（1）單擊工具，彈出“草繪”對話框。選取“front”平面作為

12、草繪平面，其余接受默認設(shè)置。（2）單擊工具，繪制四個以坐標原點為圓心的四個圓（3）單擊“關(guān)系”命令，此時剛繪制的四個圓尺寸變?yōu)閟d0、sd1、sd2、sd3。在關(guān)系對話框中輸入各圓的關(guān)系。如圖2-4： 圖2-4此時sd0、sd1、sd2、sd3分別被賦值。此時單擊按鈕，退出草繪器。2.3創(chuàng)建輪廓曲線 （1）創(chuàng)建漸開線1）單擊工具，彈出“菜單管理器”。單擊“曲線選項”菜單中的“從方程”再到完成命令，如圖2-5所示。2）在模型樹中選取系統(tǒng)定義的“prt_csys_def”作為坐標系。單擊“菜單管理器”中“設(shè)置坐標類型”菜單中的“柱坐標”并打開名為“rel.ptd”的記事本文件。3）如圖2-6所示，

13、將漸開線方程添加到該文件將文件保存到原路徑，關(guān)閉該文件，完成柱坐標方程的添加。 圖2-5 圖2-64）單擊“曲線：從方程”對話框中的“確定”按鈕，完成一側(cè)漸開線的建立。如圖2-7所示。（2）單擊工具，彈出“基準點”對話框。以漸開線與分度圓的交點創(chuàng)建基準點。 (3)創(chuàng)建基準軸“a1”,以“right”和“top”的交線建立基準軸。單擊工具，依次選取“right”和“top”平面將約束類型定義為穿過。完成基準軸的建立。(4)建立基準平面。選取基準軸“a1”后單擊工具。彈出“基準”對話框后，這時將“a1”作為第一個參照，定義為“穿過”。再選取基準點“pnt0”作為第二個參照，定義為穿過。單擊完成。（

14、5）創(chuàng)建基準平面“dtm2”單擊工具，選取基準軸“a1”為第一參照，再選取“dtm2”，輸入旋轉(zhuǎn)角度完成基準面的建立。（6）以“dtm2”為基準平面鏡像漸開線。如圖2-8所示。 圖2-7 圖2-82.4建立齒輪實體特征1.創(chuàng)建圓柱實體（1）單擊命令，彈出拉伸操作平面。單擊拉伸為實體。（2）繪制截面。1）單擊放置，單擊定義彈出草繪，選取“front”平面作為草繪平面，其余接受默認設(shè)置。2）單擊工具，彈出類型，選環(huán)。再點擊已選取的齒頂圓，完成拉伸截面的繪制。3）設(shè)置拉伸深度，完成拉伸操作。2.倒角的創(chuàng)建單擊工具，選取圓柱上下兩端面為放置參照，輸入倒角值，設(shè)置類型，完成倒角。2.5輪齒的特征1.創(chuàng)建

15、齒槽特征（1）點擊命令，選取拉伸實體和去除材料按鈕（2）單擊“放置”，再單擊“定義”彈出草繪對話框。選取“front”面作草繪平面，“right”面作參照平面。單擊工具，彈出“類型”對話框，選取“單個”按鈕。然后選取前面兩條漸開線、齒頂圓、齒根圓，單擊“關(guān)閉”按鈕，完成選取。再單擊工具，選取漸開線與齒根圓，添加齒根圓角，再修改圓角尺寸。然后點擊工具，進行修剪。退出草圖。（3）設(shè)置拉伸深度。點擊去除材料得到第一個齒輪特征。如圖2-9 圖292.復制齒槽特征在“編輯”命令中找出“特征操作”，單擊會彈出“菜單管理器”單擊其“復制”命令。在此完成復制。3.用陣列工具創(chuàng)建特征。單擊工具，設(shè)置屬性定義其參

16、照尺寸，然后完成陣列個數(shù)。完成以上操作，就會得到創(chuàng)建的齒輪特征。如圖2-10所示。 圖2-10完成以上操作，就基本上完成了直齒輪的建模。第三章 斜齒輪的參數(shù)化設(shè)計3.1新文件的建立運行pro/engineer wildfire。單擊工具，彈出對話框。點選“類型”選項的零件單選鈕，并取消“使用缺省板”會彈出“mmns_part_solid”模板，單擊確定完成設(shè)置。3.2添加參數(shù)關(guān)系單擊“參數(shù)“命令，會彈出參數(shù)對話框。在對話框中單擊按鈕，將齒輪參數(shù)按圖3-1所示，依次添加到參數(shù)列表中。其中mn為斜齒輪法面模數(shù)、z為齒數(shù)、beta為齒輪螺旋角、alphan為法面壓力角、han為齒頂高系數(shù)、cn為齒頂

17、隙系數(shù)以及width、d、db、da、df。然后單擊關(guān)系命令如圖3-2。輸入關(guān)系式，確定后單擊“再生”命令。完成各參數(shù)。 圖3-1 圖3-23.3 分度圓曲線（1） 單擊工具，彈出“草繪”對話框。取“front”平面作為草繪平面，“right”平面為參照面，方向向右。（2） 單擊工具，以坐標原點為圓心，繪制四個同心圓。（3） 單擊“關(guān)系”命令，此時繪圖的尺寸會變?yōu)閟d0、sd1、sd2、sd3。此時打開關(guān)系對話框?qū)、db、da、df、賦值于sd0、sd1、sd2、sd3。退出草繪。3.4 輪廓曲線的建立1.創(chuàng)建輪廓曲線 單擊工具，彈出菜單管理器。我們點擊“從方程”命令再點擊完成進入下一步操作

18、。選系統(tǒng)自定義坐標系，在模型樹中去“柱坐標”命令。打開彈出的記事本文件，將曲線方程添加到該文件，保存以后退出，完成漸開線方程的添加，再點擊從方程對話框的確定按鈕，完成一側(cè)輪廓曲線的創(chuàng)建，如圖3-3所示 圖3-3 圖3-42.建立鏡像面點擊工具后，依次選取漸開線和分度圓，定以后得到基準點“pnt0”。再點擊工具，依次選取基準平面“right”與“top”，并定義約束，完成基準軸“a1”的建立。完成以上操作后單擊工具，選軸“a1”為第一參照并定義約束為“穿過”再選取我們創(chuàng)建的基準點作為第二個參照定義約束類型為“穿過”，完成基準平面“dtm1”的建立。再點擊工具，選取“a1”再選取“a2”輸入旋轉(zhuǎn)角

19、度“360/z/4”得到平面“dtm2”。3.使用鏡像點擊工具，選取基準平面“dtm2”完成漸開線的建立如圖3-4所示。4.齒廓曲線的建立單擊工具，選平面進草圖后點擊工具。單個選取創(chuàng)建的漸開線與齒頂圓和齒根遠所需邊，再點擊工具，創(chuàng)建圓角，然后修改尺寸最后使用工具修剪，退出草圖。3.5 創(chuàng)建齒根圓實體特征單擊工具，點擊“拉伸為實體”按鈕。以后再點擊放置按鈕，單擊定義，選平面進草圖。單擊工具，選取環(huán)，點擊已創(chuàng)建的齒根圓，完成圖元選取，退出草繪。輸入拉伸深度完成齒根圓實體創(chuàng)建。如圖3-5所示。 圖3-5 3-63.6 創(chuàng)建輪齒特征點擊“特征操作”命令，彈出“菜單管理器”。點擊“復制”命令，在“復制特

20、征”中選“移動”命令選取特征。點選“草繪2”單擊完成命令。在單擊移動特征的旋轉(zhuǎn)命令，去軸”a1”點擊正向，輸入角度。再點擊平移選“front”面單擊正向，輸入距離。再單擊“完成移動”命令，完成輪齒齒廓曲線的復制。如圖3-6所示。繪制分度圓曲面如圖如圖3-7所示。 圖3-7 圖3-8創(chuàng)建一條與螺旋角相同的斜直線將其投影到分度圓曲面上如圖3-8所示。使用“掃面混合”命令完成第一個齒輪特征如圖3-9所示。再利用陣列工具完成所有輪齒特征如圖3-10所示。 圖3-9 圖3-10這樣就完成了斜齒輪的建模。第四章 蝸桿的參數(shù)建模4.1新建文件運行軟件，單擊工具，彈出新建對話框。選取“零件”及“實體”并取消勾

21、選“使用缺省板”并選取“mmns_part_solid”。4.2 添加參數(shù)關(guān)系式1.添加蝸桿基本參數(shù)圖4-1單擊“參數(shù)”命令，彈出參數(shù)對話框，單擊按鈕，將參數(shù)一次添加到表中如圖4-1所示。2.添加關(guān)系式單擊“關(guān)系”命令，彈出關(guān)系對話框，輸入各關(guān)系式并確定，如圖4-2所示。完成關(guān)系式的添加后，單擊“編輯”中的“再生”命令，此時對話框中的參數(shù)發(fā)生變化。 圖4-24.3 輪齒的創(chuàng)建首先點擊工具，選“top”面為參考面，向下偏移完成平面“dtm1”的建立。再點擊軸線“a1”，選取“front”與“top”面，建立軸線。再點擊工具，選取“right”與“dtm1”平面創(chuàng)建軸“a2”。 圖4-3 圖4-4

22、完成以上操作后點擊工具，建立坐標系。取x軸垂直于“top”平面向上，y軸垂直于“front”平面向外，z軸垂直于“right”平面向右，完成“cs0”的建立。再點擊工具，x軸垂直于“dtm1”向上，y垂直于“right”平面向右，z垂直于“front”平面向里完成“cs1”的建立。再以“cs1”為參考，相對于z軸旋轉(zhuǎn)完成“cs2”的建立如圖4-3所示。點擊按鈕，點擊“從方程”，選取“cs0”點擊柱坐標，彈出文本文檔，輸入方程并保存退出，完成螺旋線的建立。如圖4-4所示。點擊工具，選“front”面為草繪平面，以“top”面為參照基準，點選頂。以軸“a2”為參照軸線，繪制四個同心圓，圓心在軸“a

23、2”上。并建立關(guān)系，如圖4-5所示。點擊工具，輸入方程并保存如圖4-6所示。得到漸開線。 圖4-5 圖4-6打開“特征操作”在“復制”特征中點擊鏡像，以“right”面為鏡像面完成漸開線的鏡像。同樣在“特征操作”中選取移動，將草繪曲線及以上兩條漸開線完成移動。單擊工具，選“right”平面為草繪平面，“top”平面為參考平面。以軸線“a1”為參照畫圓，編輯關(guān)系。建立掃描混合特征特征，選取原點軌跡線為螺旋線。點擊工具，選取漸開線及最外和最里兩條圓弧線。再點擊工具，添加圓角關(guān)系。完成第一剖面繪制 ，同樣完成第二剖面。完成掃描混合。單擊工具，將掃描混合特征陣列，完成個數(shù)為2，角度為180。點擊工具，

24、選取鏡像后的漸開線與草繪曲線的交點建立“pnt0”。再點擊工具。選取“pnt0”平行于“right”平面建立平面“dtm2”。點擊工具，選取“front”平面為草繪平面，草繪參照為軸“a1”和新建平面“dtm2”。對已建立的蝸桿特征進行旋轉(zhuǎn)切除，得到完整的蝸桿特征。如圖4-7所示。 圖4-7 這樣就完成了蝸桿的參數(shù)化建模。第五章 渦輪的參數(shù)化建模5.1文件的創(chuàng)建運行軟件，點擊工具，創(chuàng)建新文件單擊“參數(shù)”命令，彈出對話框。點擊按鈕，將參數(shù)輸入如圖5-1所示。單擊“關(guān)系命令彈出參數(shù)對話框，將各關(guān)系式輸入對話框中，如圖5-2所示。點擊確定按鈕，關(guān)閉對話框，完成參數(shù)關(guān)系添加。再點擊“再生”命令。將各關(guān)

25、系添加，此時參數(shù)發(fā)生變化。此時各參數(shù)添加完畢。 圖5-1 圖5-25.2基準的創(chuàng)建與圓的繪制單擊工具，選取基準面“right”面與“top”面建立基準軸“a1”。點擊工具，選“top”平面偏移得到平面“dtm0”。點擊工具，依次選取平面“dtm0”、“right”平面，完成軸“a2”的建立。點擊工具，選取平面“right”、“dtm0”、“front”面完成“cs0”的創(chuàng)建。點擊工具，選取“front”面為草繪平面，以“cs0”為原點，繪制四個同心圓，點擊“關(guān)系”，輸入關(guān)系式，對四個圓進行賦值。5.3 齒輪輪廓的創(chuàng)建點擊工具，選取“cs0”為坐標系，點擊“從方程”，選取柱坐標輸入方程式如圖5-3所示。完成漸開線，如圖5-4所示。 圖5-3 圖5-4點擊“特征操作”選取“復制特征”中的“鏡像”選“right”面為鏡像面，完成漸開線的鏡像。再點擊“特征操作”選取“復制特征”中的“移動”，完成漸開線的平移。同樣再在“特征操作”中對剛平移的漸開曲線進行鏡像。點擊工具，以選“front”面為繪制平面，繪制半圓，建立選取旋轉(zhuǎn)軸線，完成旋轉(zhuǎn)曲面的建立。 圖5-5 圖5-6再以“fromt“面為繪制平面，選默認坐標原點繪制曲線完成曲線的繪制。點擊工具，以默認坐標系為原點繪制，完成圖形的繪制如圖5-6所示。點選“掃面混合”，選取剛繪制曲線為參照軌跡，在剖面中選取草繪剖面。進入草