陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)基于Pro/e少齒數(shù)（Z=2）齒輪傳動(dòng)的建模與研究王軍指導(dǎo)教師：王保民摘要:闡述了少齒數(shù)漸開線圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn),論述了漸開線和過渡曲線的方程推倒及其參數(shù)的確定,闡明了變位系數(shù)、螺旋角和幾何尺寸的確定及計(jì)算,從而奠定了少齒數(shù)漸開線圓柱齒輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)學(xué)的理論基礎(chǔ)。齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)是提高齒輪建模效率的有效途徑,基于Pro/EWildfire4.0平臺(tái)的參數(shù)化精確建模功能,通過編Pro/E的模型程序,實(shí)現(xiàn)了少齒數(shù)齒輪自動(dòng)化建模設(shè)計(jì),并且實(shí)現(xiàn)齒輪基本參數(shù)的改變自動(dòng)生成新齒輪。該齒輪設(shè)計(jì)方法可使設(shè)計(jì)人員方便快捷地實(shí)現(xiàn)齒輪的三維特征造型設(shè)計(jì),從而提高設(shè)計(jì)效率。關(guān)鍵詞:坐標(biāo)轉(zhuǎn)換少齒數(shù)變位系數(shù)PROE軟件傳動(dòng)仿真陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)BasedonPROE(Z=2)lessteethofGeardrivesModelingandResearchWangjun（Grade04，Class1，MajorMachinedesignmanufactureandautomation，MechanicalengineeringinstituteDept，ShanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,Shanxi）Tutor:WangBaominAbstract:Inthispaper,wefirstintroducethedeterminationofengagingpoint,andthecharacteristicsofinvolute、conjugateprofile.Insection2,wepresentmethodsfordeterminingthemodificationcoefficient,helicalangle,andgeometricsizeoflownumberteethinvolutespurgearmechanism.Someconclnsionsaredrawninsection3.Thegearistoimprovethedesignparametersofgearmodelingefficientandeffectiveway,basedonthePro/EWildfire4.0platformforaccuratemodelingparametersofthefunctionofaneditorialPro/Eofthemodelprogram,haslessteethgeardesignautomationmodeling,andToachievethebasicparameterschangegearsautomaticallygenerateanewgear.Thegeardesignallowsdesignerstoquicklyandeasilyachievethethree-dimensionalcharacteristicsofgeardesign,therebyimprovingtheefficiencyofthedesign.Keywords:CoordinateConversion；Low-numberTeeth；Modificationcoefficient；PRO/Esoftware；Transmission；Simulatio-I-目錄1前言.11.1研究意義.11.2少齒數(shù)齒輪現(xiàn)狀分析.11.3齒輪成形技術(shù)的現(xiàn)狀.21.4PRO/ENGINEER.22理論分析與研究階段.42.1理論基礎(chǔ).42.2坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法推導(dǎo)齒輪齒廓線方程.52.1.1齒廓曲線普遍方程式的推導(dǎo).52.2.2齒輪的漸開線的方程式求解.72.2.3齒輪的過渡曲線的方程式求解.112.3少齒數(shù)計(jì)算過程.132.3.1數(shù)據(jù)初定.132.3.2設(shè)計(jì)結(jié)果校核計(jì)算.142.3.3修正設(shè)計(jì)結(jié)果.203三維建模.223.1軟件簡(jiǎn)介.223.1.1Pro/Engineer軟件包.223.1.2ProASSEMBLY安裝模塊.233.2參數(shù)化技術(shù)簡(jiǎn)析.233.3齒輪的參數(shù)化建模設(shè)計(jì).243.3.1零件分析.243.3.2繪制齒輪.253.4參數(shù)化問題分析.324其他零件的設(shè)計(jì)建模.344.1軸.34-II-4.2軸承.344.3端蓋.354.4箱體.364.5箱蓋.375減速器的裝配總成.385.1零件裝配的基本流程.385.2裝配過程中常用的配合方法.385.3裝配.396減速器的運(yùn)動(dòng)仿真.416.1運(yùn)動(dòng)仿真.416.2.1運(yùn)動(dòng)仿真概述.416.2.2減速器仿真.41總結(jié).42致謝.43參考文獻(xiàn).44外文翻譯.45附錄.54附錄A基本理論依據(jù).54附錄B齒輪繪制在PROE軟件中的公式程序化過程.55附錄CC語言驗(yàn)證程序.58附錄DAUTOLISP程序.59陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第1頁共62頁1前言1.1研究意義可以在傳動(dòng)比不變的情況下減少齒輪傳動(dòng)的體積與尺寸。也可在不改變齒輪傳動(dòng)體積與外形尺寸時(shí)，可得到較大的傳動(dòng)比，或使傳動(dòng)鏈縮短。研究少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)正是解決齒輪傳動(dòng)小型化的突破口，從而使齒輪傳動(dòng)裝置的體積減小，質(zhì)量減輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，成本降低。少齒數(shù)齒輪的齒數(shù)越少，這項(xiàng)研究便越有意義。目前對(duì)齒數(shù)少于8的齒輪參數(shù)選擇時(shí)比較難確定，雖然有變位齒輪的計(jì)算公式和齒廓曲線的方程，但是不是很完善，只有變位直齒輪過渡曲線和漸開線的方程推倒，齒形的繪制也只是在范成儀上實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)效率比較低，此次設(shè)計(jì)使我有了對(duì)少齒數(shù)齒輪設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)和對(duì)PRO/E參數(shù)化建模的方法，在確定出方程中的參數(shù)后，用Pro/E軟件將過渡曲線和漸開線曲線方程生成變位齒輪齒廓,這兩條齒廓是精確的過渡曲線漸開線,而且由于建模過程實(shí)現(xiàn)參數(shù)化,只要修改齒輪模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、螺旋角等齒輪參數(shù),就可以快速構(gòu)建得到另一齒輪零件,不僅設(shè)計(jì)效率高,而且齒輪的齒形準(zhǔn)確,能更好地為后續(xù)齒輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)仿真、干涉檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)程序可以在PRO/E軟件中用記事本顯示設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)者提供出理論依據(jù)，并能夠清楚的查看齒廓有無根切現(xiàn)象和齒頂變尖現(xiàn)象，在加工前對(duì)模型有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。1.2少齒數(shù)齒輪現(xiàn)狀分析少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)主要應(yīng)用在低功率大轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，如磨鉸機(jī)、電動(dòng)自行車，手動(dòng)葫蘆,減速器等機(jī)械中應(yīng)用較多少齒數(shù)漸開線圓柱齒輪減速器是齒輪傳動(dòng)技術(shù)上的新進(jìn)展,因?yàn)闇p少小齒輪的齒數(shù)可顯著增大齒輪的傳動(dòng)比；并可減小減速器的外廓尺寸和重量,具有一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)漸開線圓柱齒輪齒數(shù)在24之間取值時(shí)稱為少齒數(shù)；由于齒數(shù)的小齒輪與大齒輪組成的齒輪副稱為少齒數(shù)漸開線圓柱齒輪機(jī)構(gòu)。對(duì)于這種機(jī)構(gòu),由于小齒輪齒數(shù)較少,首先為避免根切,須采用大變位系數(shù)的正變位；這樣又引起齒頂變尖而導(dǎo)致齒頂高縮短。其次由于端面重合度大幅度降低而須采用較大螺旋角和較大齒寬的斜齒輪傳動(dòng)。再次由于齒面相對(duì)滑動(dòng)速度較在也帶來新的問題。本次設(shè)計(jì)就是針對(duì)這些問題進(jìn)行理論和技術(shù)研究,設(shè)法予以解決。目前對(duì)少齒數(shù)齒輪齒廓繪制只是用范成儀實(shí)現(xiàn)，不能陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第2頁共62頁在設(shè)計(jì)前看到齒輪的實(shí)體模型。近代工業(yè)愈來愈要求齒輪傳動(dòng)裝置既能承受高速重載,又要小型化.動(dòng)力齒輪傳動(dòng)的齒輪裝置發(fā)展趨勢(shì)為:小型化(高承載能力)、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化。利用Pro/E可精確建立齒輪的三維模型,從而實(shí)現(xiàn)齒輪機(jī)構(gòu)的虛擬裝配、模擬運(yùn)動(dòng)以及數(shù)控編程等。因此PRO/E對(duì)少齒數(shù)齒輪的實(shí)體建?？梢蕴岣咴O(shè)計(jì)效率。未來50年齒輪創(chuàng)新的趨勢(shì)，是追求小、凈、靜、高可靠性、高強(qiáng)度、高轉(zhuǎn)速、低材耗、低能耗、低重量等。目前對(duì)少齒數(shù)齒輪傳動(dòng)的理論研究比較少，而且對(duì)于齒數(shù)小于8的齒輪的參數(shù)取值比較難確定，根據(jù)文獻(xiàn)推倒出少齒數(shù)齒輪的輪廓的理論計(jì)算，但是對(duì)齒輪齒廓的繪制只是通過范成儀實(shí)現(xiàn)，沒有對(duì)少齒數(shù)齒輪實(shí)體造型的研究。1.3齒輪成形技術(shù)的現(xiàn)狀齒輪齒形的演變：最原始的木制齒輪齒形是直線形。18世紀(jì)后，漸開線齒輪逐漸得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)初，美國人首先提出圓弧齒形，50年代完成這項(xiàng)研究，60年代被命名為W.N齒輪。近幾十年來，由于航空工業(yè)及其他機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的漸開線齒形逐漸被漸開線修形齒形所取代。近代漸開線齒輪(包括修形齒)、擺線齒形、圓弧齒形同時(shí)共存，其中漸開線齒形占主導(dǎo)地位，但他們各自有其獨(dú)到的優(yōu)越性，不可能被其中任何一種齒形完全取代。加工工藝的改善：古代的木制齒輪、銅制齒輪和鑄鐵齒輪均采用手工生產(chǎn)。17世紀(jì)末，已能用成形法切齒形，但鑄造工藝還是加工齒輪的主要方法。此后，齒輪金屬切削水平的提高，大大推動(dòng)了齒輪加工技術(shù)的發(fā)展。近年來，隨著高科技的發(fā)展和人們對(duì)機(jī)加工齒輪的強(qiáng)度和承載能力要求的提高，齒輪的精密成形技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生，其中，錐齒輪的精鍛已日趨成熟；直齒輪的鐓擠、正擠還有待進(jìn)一步研究，以期早日投入規(guī)?；a(chǎn)，為人類服務(wù)。1.4Pro/Engineer少齒數(shù)齒輪是在現(xiàn)代機(jī)械中新型一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。利用Pro/E可精確建立齒輪的三維模型,從而實(shí)現(xiàn)齒輪機(jī)構(gòu)的虛擬裝配、模擬運(yùn)動(dòng)等。要充分發(fā)揮Pro/E的作用、提高設(shè)計(jì)效率,必須對(duì)Pro/E進(jìn)行功能拓展,加入特定產(chǎn)品設(shè)計(jì)的專用模塊,因此二次開發(fā)勢(shì)在必行。本研究基于漸開線齒輪的生成原理,結(jié)合Program程序,研制出少齒數(shù)齒輪三維實(shí)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第3頁共62頁體造型的全參數(shù)化自動(dòng)設(shè)計(jì)程序。Pro/E程序功能:Pro/E系統(tǒng)的核心建模思想是參數(shù)化。也就是在尺寸、尺寸之間進(jìn)行參數(shù)化,并且模型的各約束、特征之間都可以建立關(guān)系式。Pro/E系統(tǒng)在每個(gè)模型建立好以后,都會(huì)以記事本的格式顯示其程序文件。程序的實(shí)質(zhì)是系統(tǒng)對(duì)模型的每個(gè)零件的特征的