基于Pro_E斜齒圓柱齒輪參數(shù)化設(shè)計及運動仿真

1、第31卷第07期2010年07月0引言齒輪是機械傳動中最重要的零件之一,斜齒輪可用于平行軸或空間交錯軸之間的運動或動力的傳遞,斜齒圓柱齒輪具有嚙合性能好,重合度大等優(yōu)點,廣泛地應(yīng)用在機床、車輛、船舶和航空器的傳動裝置中。斜齒圓柱齒輪在三維造型時,通常是先繪制出近似的漸開線齒廓,然后通過鏡像、陣列等步驟完成輪齒三維模型的建立。當(dāng)需要設(shè)計不同參數(shù)的斜齒輪結(jié)構(gòu)時,都要重復(fù)上述繁瑣的步驟。齒輪精確的三維造型是齒輪機構(gòu)動態(tài)仿真、NC加工、干涉檢驗以及有限元分析的前提,隨著CAD技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的迅速發(fā)展,三維參數(shù)化造型的應(yīng)用已日趨廣泛,應(yīng)用先進的三維CAD 軟件可以實現(xiàn)復(fù)雜零件的精確造型

2、。本文是以Pro/Engineer Windfire2.0為平臺,實現(xiàn)了斜齒圓柱齒輪機構(gòu)的三維參數(shù)化設(shè)計,并且實現(xiàn)了齒輪機構(gòu)的運動仿真。這樣可以大大縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、減少工程人員的繁瑣重復(fù)勞動,為齒輪機構(gòu)的干涉檢查、有限元分析以及數(shù)控加工等打下基礎(chǔ)。1參數(shù)化建模的關(guān)鍵1.1漸開線方程式目前大多數(shù)齒輪都采用漸開線作為齒輪的齒廓曲線,根據(jù)漸開線的形成過程,如圖1所示,可以推導(dǎo)出漸開線的直角坐標(biāo)方程x=r b sin u-r b cos uy=r b cos u-r b sin!u圖1漸開線計算用圖1.2斜齒圓柱齒輪的基本尺寸關(guān)系參數(shù)化設(shè)計通過對產(chǎn)品建模特征的分析,從特征中抽象出特征參數(shù),再對特征

3、參數(shù)進行分析,得到參數(shù)模型。斜齒圓柱齒輪的基本尺寸有分度圓直徑(d、齒頂圓直徑(d a、齒根圓直徑(d f、基圓直徑(d f等,通過分析,建立它們與基本參數(shù)(m n,n,z, h an,c n之間的關(guān)系式,成為斜齒圓柱齒輪模型的零件關(guān)系式。2斜齒圓柱齒輪參數(shù)化設(shè)計本文以斜齒圓柱齒輪為研究設(shè)計對象,使用美基于Pro/E斜齒圓柱齒輪參數(shù)化設(shè)計及運動仿真*賈吉林(陜西理工學(xué)院機械工程學(xué)院,陜西漢中723003摘要:在Pro/E環(huán)境下,以斜齒圓柱齒輪為研究對象,利用方程曲線繪制方法繪制出齒輪的漸開線齒廓曲線,通過分析各個參數(shù)之間的關(guān)系,對斜齒圓柱齒輪進行了參數(shù)化設(shè)計。該參數(shù)化后的斜齒圓柱齒輪可以通過改

4、變各個相應(yīng)驅(qū)動參數(shù),能夠快速得到不同參數(shù)的斜齒圓柱齒輪零件,體現(xiàn)了參數(shù)化設(shè)計快捷的優(yōu)點。通過機構(gòu)的運動仿真,可以看到運動仿真過程中是否出現(xiàn)干涉現(xiàn)象,有利于機構(gòu)優(yōu)化和提高設(shè)計效率。關(guān)鍵詞:斜齒圓柱齒輪;參數(shù)化設(shè)計;仿真中圖分類號:TH132.421;TP39文獻標(biāo)志碼:A文章編號:1003-0794(201007-0230-03Parametric Design and Simulation for Helical Gear Based on Pro/EJIA Ji-lin(College of Mechanical Engineering,Shaanxi University of Techn

5、ology,Hanzhong723003,China Abstract:Under the Pro/E environment,to helical gear for the study,draws up gear involute profile curve using the equation curve plan method,through the analysis helical gear each parameter between relations,has carried on the parametric design to the helical gear.After th

6、e parameter of helical gears can be driven by changing all the appropriate parameters,can quickly get different parameters helical gear parts,reflects the advantages of fast parametric design.Through the body motion simulation,may see whether in the movement simulation process to present the interfe

7、rence,is conducive to institutions to optimize and improve design efficiency.Key words:helical gear;parametric design;simulation*陜西理工學(xué)院基金項目資助(SLG0529*230國PTC公司的三維設(shè)計軟件Pro/Engineer Wind-fire2.0對其進行參數(shù)化建模,最后再進行運動仿真等。2.1添加斜齒圓柱齒輪的設(shè)計參數(shù)選擇Pro/E軟件菜單欄“工具/參數(shù)”命令,出現(xiàn)對話框。單擊添加按鈕,依次添加齒輪設(shè)計參數(shù)及初始值,M(模數(shù)值2,Z(齒數(shù)89個,ALPHA(壓

8、力角值20°,BETA(螺旋角13。B(齒寬值50mm, CX(頂隙系數(shù)0.25,HAX1,X(變位系數(shù)0,添加完畢單擊“確定”,如圖2所示。圖2添加參數(shù)對話框2.2設(shè)置齒輪關(guān)系式,確定其尺寸參數(shù)選擇菜單欄“工具/關(guān)系”命令,添加斜齒圓柱齒輪的關(guān)系式,添加完畢后,單擊“確定”,如圖3所示。圖3斜齒圓柱齒輪關(guān)系式2.3創(chuàng)建斜齒圓柱齒輪的4個基本圓及漸開線在右工具欄中單擊繪制草圖按鈕,打開草圖繪制對話框,進入草繪環(huán)境,打開“關(guān)系”對話框,將各尺寸添加到“關(guān)系”對話框中。然后繪制出任意大小的4個同心圓,并繪制一條通過圓心的豎直線,并將尺寸添加“關(guān)系”對話框中。建立笛卡爾坐標(biāo)系下的漸開線的參

9、數(shù)方程,如圖4所示。單擊“曲線:從方程”對話框中的確定按鈕,完成齒槽一側(cè)漸開線的創(chuàng)建,再創(chuàng)建基準(zhǔn)點、基準(zhǔn)軸和基準(zhǔn)平面,并鏡像漸開線,如圖5所示。圖4漸開線方程圖5齒槽齒廓漸開線2.4創(chuàng)建齒頂圓實體及另一端齒廓曲線單擊拉伸工具,選擇基準(zhǔn)平面PRONT作為草繪平面。單擊通過邊創(chuàng)建圖元工具打開“類型”對話框,選擇其中的“環(huán)”選項,然后在工作區(qū)中選擇齒頂圓曲線為草繪剖面,再在操控面板中輸入拉伸深度,完成齒頂圓實體的創(chuàng)建。依次單擊主菜單中的“編輯”“特征操作”命令,打開“菜單管理器”。依次單擊“復(fù)制”“移動”“完成”命令,選取上一步剛創(chuàng)建的齒廓曲線為復(fù)制對象,并單擊“完成”,將曲線平移到齒坯的另一側(cè)。繼

10、續(xù)在移動特征菜單中單擊“旋轉(zhuǎn)”“曲線/邊/軸”,選取軸A_1為旋轉(zhuǎn)復(fù)制參照,并單擊“正向”,設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度為“asin(2*b*tan(beta/d/3,再將前一步復(fù)制的齒廓曲線旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度,最后生成另一端齒廓曲線,如圖6所示。圖6齒頂圓實體及另一端漸開線2312.5齒形創(chuàng)建使用“掃描混合”命令,創(chuàng)建斜齒圓柱齒輪的第1個齒槽,如圖7所示。然后使用“復(fù)制”和“陣列”功能,得到最終創(chuàng)建的斜齒圓柱齒輪模型。再對生成的斜齒圓柱齒輪添加附加特征,得到如圖8所示的最終參數(shù)化斜齒圓柱齒輪模型。圖7創(chuàng)建第1個齒槽圖8斜齒圓柱齒輪模型3斜齒圓柱齒輪機構(gòu)的仿真運動仿真是機構(gòu)設(shè)計的一個重要內(nèi)容,通過仿真技術(shù)可以實現(xiàn)

11、機構(gòu)的設(shè)計與運動軌跡校核。在Pro/E環(huán)境下進行齒輪機構(gòu)的運動仿真分析,是以齒輪實體模型為基礎(chǔ),用戶通過原動件添加驅(qū)動器(伺服電機并設(shè)置時間周期和運動增量,使齒輪機構(gòu)按照實際的運動要求進行運動仿真,反映了齒輪機構(gòu)的真實運動情況。通過仿真,還可以檢查齒輪機構(gòu)在運動過程中是否存在干涉。在Pro/E環(huán)境下進行的斜齒圓柱齒輪機構(gòu)的運動仿真如圖9所示。圖9斜齒圓柱齒輪機構(gòu)運動仿真4結(jié)語在Pro/E環(huán)境下,不僅實現(xiàn)了斜齒圓柱齒輪的參數(shù)化實體快速造型,而且實現(xiàn)了齒輪機構(gòu)的運動仿真,有利于提高斜齒圓柱齒輪的設(shè)計效率,縮短開發(fā)周期,提高設(shè)計質(zhì)量,降低設(shè)計成本,具有一定的實用價值,同時為產(chǎn)品的有限元分析和生產(chǎn)加工

12、提供了實體模型,符合現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的發(fā)展要求。參考文獻:1孫桓,傅則紹.機械原理M.四版.北京:高等教育出版社,1989.2張榮成.基于圖的參數(shù)化設(shè)計方法J.計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報,1997(4:69-74.3王隆太.機械CAD/CAM技術(shù)M.北京:機械工業(yè)出版社,2002.4張學(xué)軍.Pro/Engineer Wildfire-機械設(shè)計與應(yīng)用M.北京:國防工業(yè)出版社,2006.5鐘建琳.Pro/Engineer典型機械設(shè)計M.北京:機械工業(yè)出版社,2002.作者簡介:賈吉林(1973-,陜西興平人,陜西理工學(xué)院講師,畢業(yè)于陜西工學(xué)院機械制造及其設(shè)備專業(yè),主要從事機械設(shè)計及理論的相關(guān)教學(xué)與

13、科研工作,電子信箱:jjl_jyg.責(zé)任編輯:于淑清收稿日期:2010-03-06!液壓系統(tǒng)常見的故障及原因兗州礦業(yè)(集團公司濟寧二號煤礦開展了液壓系統(tǒng)常見故障及原因的研究。液壓系統(tǒng)壓力不足或完全無壓力。油泵轉(zhuǎn)向不對、零部件磨損嚴(yán)重、吸油管上濾網(wǎng)堵塞或油太粘及吸油管漏氣;電機功率不足使油泵達(dá)不到工作壓力;溢流閥芯卡死在開口位置,彈簧斷裂后阻尼孔被堵;閥及油缸密封損壞產(chǎn)生泄漏。工作機構(gòu)運轉(zhuǎn)速度不夠或完全不動。吸油管漏氣、油箱油位太低、油太粘或溫度太低、電機轉(zhuǎn)速過低導(dǎo)致油泵吸油量過低;泵內(nèi)泄漏嚴(yán)重;溢流閥或處于壓力油管閥芯被雜質(zhì)及銹蝕卡在回油位置,使壓力油路油液流到回油管中;壓力油路管接頭及閥泄漏,特別是油缸密封損壞內(nèi)漏嚴(yán)重;溢流閥調(diào)定壓力過低。液壓系統(tǒng)在特殊情況下壓力滯后、靈敏度降低。液壓油突然被污染,造成過濾器堵塞;油管破裂或接頭漏油;隔油池串油;油溫升高使粘度變化,泄漏加劇;閥、油泵或馬達(dá)過度磨損,供油不足。噪聲和振動。系統(tǒng)特別是吸油管中有氣體;油泵脈動大,葉