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文檔簡介
基于Proe的齒輪建模研究1緒論1.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1.1CAD技術(shù)簡介CAD技術(shù)是隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展起來的,它具有工程及產(chǎn)品的分析計(jì)算、幾何建模、仿真與試驗(yàn)、繪制圖形、工程數(shù)據(jù)庫管理和生成設(shè)計(jì)文件等功能。進(jìn)二十年來,由于計(jì)算機(jī)硬件性能的不斷提高,CAD技術(shù)有了大規(guī)模的發(fā)展。目前CAD計(jì)算已經(jīng)應(yīng)用于許多行業(yè),如機(jī)械、汽車、飛機(jī)、船舶、電子、輕工、建筑、化工、紡織及服裝等。CAD技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械類產(chǎn)品設(shè)計(jì)的比例最大,機(jī)械CAD在整個(gè)工程CAD中占有比較重要的位置。1.1.2CAD軟件現(xiàn)狀、主要分類,及各自的主要特色CAD是工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具,對產(chǎn)品和工程進(jìn)行設(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。根據(jù)模型的不同,CAD系統(tǒng)一般可分為二維CAD系統(tǒng)和三維CAD系統(tǒng):二維CAD系統(tǒng)一般將產(chǎn)品和工程設(shè)計(jì)圖紙看成是“點(diǎn)、線、圓、弧、文本……”等幾何元素的集合,所依賴的數(shù)學(xué)模型是幾何模型[1]。目前使用最多的是Autodesk公司的AutoCAD軟件。三維CAD系統(tǒng)的核心是產(chǎn)品的三維模型,這種三維模型包含了更多的實(shí)際結(jié)構(gòu)特征,使用戶在采用三維CAD造型工具進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),更能反映時(shí)間產(chǎn)品的構(gòu)造或加工制造過程。目前使用最多的有PTC公司的Pro∕Engineer軟件;EDS公司的UGH軟件;Solidworks公司的Solidworks軟件;UG公司的SolidEdge軟件。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu),生產(chǎn)方式和組織管理形式不同,企業(yè)對CAD軟件的功能又有四方面不同需求:一、計(jì)算機(jī)二維繪圖功能:“甩掉圖板”把科技人員從繁瑣的手工繪圖中解放出來,其是CAD應(yīng)用的主要目標(biāo),也是CAD技術(shù)的最主要功能。二、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(CAPP)功能:進(jìn)行工藝設(shè)計(jì),工藝設(shè)計(jì)任務(wù)管理,材料定額管量等功能,實(shí)現(xiàn)工藝過程標(biāo)化,保證獲得高質(zhì)量的工藝規(guī)程,提高企業(yè)工藝編制的效率和標(biāo)準(zhǔn)化。三、三維設(shè)計(jì),裝配設(shè)計(jì),曲面設(shè)計(jì),鈑金設(shè)計(jì),有限元設(shè)計(jì),機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真,注塑分析,數(shù)控加工等三維CAD,CAM功能,可以解決企業(yè)的三維設(shè)計(jì),虛擬設(shè)計(jì)與裝配,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析,應(yīng)力應(yīng)變分析,鈑金件的展開和排樣等困難,使企業(yè)走向真正的CAD設(shè)計(jì)。四、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM。復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā),不僅要考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)結(jié)果。而且必須考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程的管量與控制.管量產(chǎn)品生命周期的所有數(shù)據(jù)(包括圖紙技術(shù)文檔)以及產(chǎn)品開發(fā)的工藝過程,使CAD、CAPP、CAM等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)共享,使產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作規(guī)范化保持一致性,保證圖紙,工藝卡,加工代碼,技術(shù)資料等的安全性。1.1.3CAD發(fā)展方向當(dāng)前工業(yè)企業(yè)正面臨著市場全球化、制造國際化和品種需求多樣化的新挑戰(zhàn),各企業(yè)間圍繞著時(shí)間、質(zhì)量和成本的競爭越來越激烈。由此出現(xiàn)了一系列先進(jìn)制造技術(shù)、系統(tǒng)和新的生產(chǎn)管理方法。如并行工程、及時(shí)生產(chǎn)、精良生產(chǎn)、敏捷制造和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等,所有這些先進(jìn)制造技術(shù)和系統(tǒng)都與CAD系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用密切相關(guān)。目前CAD系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾方面[2]:CAD系統(tǒng)應(yīng)用面向產(chǎn)品的全過程:在產(chǎn)品的全過程中,要求產(chǎn)品的信息能在產(chǎn)品生命周期的不同環(huán)節(jié)方便地轉(zhuǎn)換.有助于產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)階段能全方位地考慮產(chǎn)品的成本、質(zhì)量、進(jìn)度及甩戶需求。吃CA擊D系富統(tǒng)應(yīng)卻充分役考慮逢產(chǎn)品倒的繼擁承性蠢:在兼產(chǎn)品謝的更昌新?lián)Q慮代過喚程中闖,要壇求能兄方便乒地獲蘇得產(chǎn)桑品的摩全部努歷史吹數(shù)據(jù)孫.以延便充君分利攜用已回經(jīng)經(jīng)治過生潑產(chǎn)實(shí)溫踐的翠產(chǎn)品興信息貧。1互)在雜用C鑼AD無系統(tǒng)艙進(jìn)行暗新產(chǎn)示品成遷品的卻開發(fā)侍設(shè)計(jì)哲時(shí),遍只需嚴(yán)對其揀中極宇少部田分零洲部件跟進(jìn)行謝重新篩設(shè)計(jì)都和制次造.醫(yī)即可假得到吵全新腹的產(chǎn)膽品。掉2)虹對于把類似叉零件衫,當(dāng)防采用裝特征嗽建模侍法完良成新倍零件中設(shè)計(jì)龍后,牲并當(dāng)覺類似骨的零鋼件變遭型不沿?cái)喑鲎脂F(xiàn)時(shí)羅,應(yīng)濕自動(dòng)腰將零座件功搏能特詠征模朋型轉(zhuǎn)壞為典瞞型零竊件模多型。畜這不寬僅大鞋大縮怒短了梳產(chǎn)品圈開發(fā)墓周期秒,節(jié)吹約了視研制域成本夫,還醒提高負(fù)了產(chǎn)猛品的級標(biāo)準(zhǔn)媽化程惠度。存保證朝了產(chǎn)塑品的解一次陡成熟相性和否一次各成功熔性。蜂影CA直D系害統(tǒng)應(yīng)餓滿足乓并行扛設(shè)計(jì)溝的要謠求:權(quán)并行雕工程具的關(guān)青鍵是杯用并潑行設(shè)嬸計(jì)方旗法代夫替串滲行設(shè)慈計(jì)方堅(jiān)法。劍產(chǎn)品莫在設(shè)崇計(jì)過塘程中喂可以晴容易卷地被償分解卡為不爺同的沃模塊喊,分螺別由杜不同存設(shè)計(jì)目人員迷分工耍進(jìn)行陪設(shè)計(jì)祥.然畢后通吐過計(jì)宣算機(jī)靠網(wǎng)絡(luò)召進(jìn)行取組裝烏和集惹成。優(yōu)在產(chǎn)州品的昆開發(fā)辣過程切中,護(hù)使開灑發(fā)組代成員怖易于污實(shí)現(xiàn)鳥半結(jié)曾構(gòu)化廚通信姓.同贏時(shí)不誼同的漫設(shè)計(jì)背層具閱有不脹同的宇管理釀使用吉權(quán)限欣。對排產(chǎn)品鮮建立厚統(tǒng)一手的數(shù)談?chuàng)咝秃髢H進(jìn)行滔動(dòng)態(tài)般管理宅。柳CA鳴D系粒統(tǒng)應(yīng)萌滿足傲靈活蔑的虛書擬現(xiàn)勵(lì)實(shí)技革術(shù):膠設(shè)計(jì)趣人員俊可在裹虛擬采現(xiàn)實(shí)抄中創(chuàng)任造新摩的產(chǎn)瑞品模條型??儾z挖查設(shè)預(yù)計(jì)效校果,墾可以丸及早陳看到桐新產(chǎn)法品的時(shí)外形重,以援便從港多方蒸面觀手察和限評審相所設(shè)騾計(jì)的駁產(chǎn)品增:可蘿以運(yùn)維用虛雹擬工拴具任喉意改魚變產(chǎn)圖品的朽外形籃而無法需耗敲費(fèi)材幣料及廳占用睛加工挨設(shè)備奮。這簽種方焦法可教盡早于地發(fā)替現(xiàn)在錢產(chǎn)品猾研制禮過程痰的最終初階板段出霧現(xiàn)的辦設(shè)計(jì)呼缺陷俯如結(jié)斥構(gòu)空億間的跟干涉嚇等問杰題,紫以保駱證設(shè)炕計(jì)的李準(zhǔn)確廣性。甘CA講D系桿統(tǒng)要非具有肥很好紀(jì)的可兆移植貓性和犯自組廚織性帥:在見CA押D系饞統(tǒng)中滋.用主戶可窄以根上據(jù)自馳己的徐需要往隨時(shí)陣加入殺運(yùn)行準(zhǔn)文件冶和模練塊.杜還可什重新純裝配挺各個(gè)弱模塊數(shù)中的假子模拐塊。夏或者挺按照算自己揭的要濾求修疼改系黎統(tǒng)中困的不秀足之逆處。每而這憑種修挎改不記會(huì)影汗響這益?zhèn)€C束AD求系統(tǒng)尿。奴CA朱D系固統(tǒng)要她具有怪很好絲的集蹤成性妻:C袋AD保與C辦AP筋P、排CA怕M的漢集成嶼已成禮為工糟程領(lǐng)抄域中削急需視解決柴的問李題。僅一般邁可以扮通過把兩個(gè)鋒途徑者來解鋼決:課一是碼通過丈接口介,將貞現(xiàn)有簡的各昂自獨(dú)討立的爪CA時(shí)D、椅CA碼PP犯和C誠AM工系統(tǒng)居連接趁起來赤;二窩是開旺發(fā)集腔成的飼CA露D/勒CA說PP釘/C長AM第系統(tǒng)忍。載智能躬CA刑D系治統(tǒng):如智能拒CA裝D是守一種朋新型洋的高像層次孔計(jì)算級機(jī)輔躍助設(shè)汗計(jì)方完法和斯技術(shù)冬。它略將人派工智族能的挺理論尸和技約術(shù)與險(xiǎn)CA除D相塌結(jié)合閉,使?jié)q計(jì)算蘆機(jī)具妖有支唱持人仔類專芬家的雄設(shè)計(jì)背思維送、推億理決也策及蘭模擬島人的礦思維淘方法簽與智問能行尺為的蠶能力架,從版而把竿設(shè)計(jì)畢自動(dòng)貧化推供向更歲好的戲?qū)哟魏?。這儀種智瓶能性錄具體折表現(xiàn)青為:主(1濁)智有能地錄支持可設(shè)計(jì)矛人員揪,而皂且是綁人機(jī)惠接口蔑也是咳智能甲的。授系統(tǒng)演必須賭懂得討設(shè)計(jì)緣人員器的意博圖,企能夠間檢測宅失誤巖,回臉答問葵題,戒提出蠢建議為方案不等。紡(2鍛)具皇有推羊理能墨力,忘使不退熟悉覆的設(shè)止計(jì)人互員也析能做欲出好浸的設(shè)教計(jì)來追。愚在未忽來的叫幾十畢年里虜,C涼AD昆技術(shù)鴉將在窗建模博技術(shù)循、軟切件組元件技號集成忘智能更化等李方面酷進(jìn)一京步發(fā)粘展,圓因而忌也必齡將在衡機(jī)械律工程之設(shè)計(jì)虛的各講個(gè)領(lǐng)愧域發(fā)嘉揮越旦來越容重要引的作嘴用。榆Pr叉o/今E軟趴件簡綠介姻1.字2.小1顫軟件茶概述友Pr斤o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新齒鼠廓的恢特征神操作六結(jié)果肚圖2童.1冶2
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2攜.漸吉開線隸上任肆意點(diǎn)虹的法版線恒鍋與基帝圓相反切。箱3.殺漸開弦線愈絹接近逐于基矛圓的賓部分棗,其窯曲率副半徑租愈小殘;離尊基圓褲愈遠(yuǎn)鋸,曲族率半重徑就赴愈大蝶。信4.欣漸開叢線的拜形狀淚取決析于基土圓的異大小勸。在那展角歪相同膛的情幟況下堡,基諷圓的漢大小四不同加,漸鵝開線伏的曲釘率也妹不同蜓?;鋱A半萌徑愈蓬小,堂其漸睬開線晴的曲類率半賢徑愈施?。焕鶊A宅半徑蠅愈大層,其侮漸開拿線的告曲率萬半徑惕愈大泉;當(dāng)費(fèi)基圓狂半徑刮為無跟窮大瘋時(shí),需其漸張開線松變成督一條懂直線介。穿
5奔.基笑圓內(nèi)施無漸座開線膨。腸如圖聾3.蔬1所役示,此齒廓泥在點(diǎn)增K所漂受正銜壓的睬方向敬(即匙齒廓眠曲線綿在該絡(luò)點(diǎn)的添法線貸)與溝點(diǎn)K帝速度系方向算線之隸間所培夾的好銳角荒,為釣漸開雹線在監(jiān)點(diǎn)K耐的壓優(yōu)力角允,用忠αk饞表示討,α讓k=京∠K恨OB此,盡co原sα郵k=圾rb嘗/r栗k。江由Δ害OB抓K,參有喇ta畜nα嫁k=節(jié)BK薯/r陽b=氏rb灘(α霜k+弄θk瑞)/結(jié)rb慧=α置k+棟θk歪
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銳建模牲策略現(xiàn)根據(jù)恰零件押解析影中所掠得到職的基灶本模慣型參寬數(shù)抽夠象建瓣模特淋征所鑒需的享特征隨參數(shù)淘。在坑直齒即圓錐泰齒輪失中抽北象得諷到的萬特征據(jù)參數(shù)陵有,樓al藏ph備a(捆壓力帖角,疑根據(jù)哈國家劈標(biāo)準(zhǔn)昏,設(shè)伯定值岔為2朵0)襲、d鉛el并ta研(分核度圓鏈錐角聽)、井m(許錐齒許輪模值數(shù))郵等,塑如圖厭4.匹2所淚示。勢圖4揭.2鳥鍬特征蘋參數(shù)云設(shè)定不在特廉征參貴數(shù)中貨確定古設(shè)計(jì)墻變量呈,Z公:直炭齒錐賓齒輪報(bào)齒數(shù)客;M綿:直粱齒錐錄齒輪繭模數(shù)婦;Z唐_A敢SM勾:配跪合齒殘輪的物齒數(shù)敏(分劉度圓診錐角禮δ需艇要由雀Z和羽Z_鋼AS芹M來跡確定礙);獄CX孤徑向蝦間隙納系數(shù)倘;H側(cè)AX勉齒高租系數(shù)里;B茄齒寬跡;X披變位貍系數(shù)擺等。不建立記其余膨特征傾參數(shù)相與設(shè)鹿計(jì)變葛量之膝間約蜓束關(guān)嗎系,林如圖深4.侵3所扒示用塑工具珍中的頭關(guān)系敘來約薦束。芬圖4陽.3恭特浮征參敏數(shù)與然設(shè)計(jì)工變量蹄之間半的約鉛束關(guān)寸系限4.持2.啞3步參數(shù)喉建模喜根據(jù)稍前面劈的分羞析,機(jī)使用世背錐兆上的嘩當(dāng)量養(yǎng)齒輪櫻進(jìn)行劇相關(guān)德計(jì)算鎖。首銹先由樹大端表面的幸相關(guān)盟參量才以及物由大紀(jì)端面樓相關(guān)倉參量拍推算圓出來壤的小薪端面鞏相關(guān)套參量屋,建弓立大目端面王和小桐端面雄的分濟(jì)度圓達(dá)、齒福根圓晴、齒礦頂圓凡等,權(quán)并運(yùn)壺用設(shè)蓮置的娘相應(yīng)榮特征只參數(shù)競來驅(qū)鎖動(dòng)對揉應(yīng)尺熟寸。撇運(yùn)用紗漸開述線方怎程
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