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1、基于 Pro/E 齿轮参数化造型设计0XINYU UNIVERSITY毕业设计（论文）毕业设计（论文）（ 20142014 届）届）题题 目目 基于基于 Pro /E 齿轮齿轮参数化造型参数化造型设计设计 二二级级学院学院 机械工程学院机械工程学院 专专 业业 机械机械设计设计制造及其自制造及其自动动化化 班班 级级 10 机制本三班机制本三班 学学 号号 1001210341 学生姓名学生姓名 颜颜昱昱 指指导导教教师师 张张香林老香林老师师 1基于 Pro/E 齿轮参数化造型设计2摘要摘要Pro /E 乃是当今世界上比较流行的三维模型设计软件，使用这个渐开线方程或螺旋线方程启动生成渐开线或
2、螺旋线。它有更好的图形界面，和设计环境更加生动，快速的渲染功能，反映了更大的灵活性。而且可以利用计算机预先举行动态剖析及装配干预检查工作，从而最大幅度地提升工作效率，降低设计本钱。使用 pro/e 可以用到内部工具来设计齿轮，例如整列、拉伸等一些功能。设计非常的快速和方便，方便大学生学习以及工作中的办公使用。AbstractPro /E is a software of 3D model of todays more popular, the use of involutes equation or spiral line equations driven generation of invo
3、lutes and helix. It has better graphics interface, and the design environment is more vivid, quick and rendering functions, reflects the more flexibility. And can use computer prior to dynamic analysis and assembly interference inspection work, thus greatly enhance and work efficiency, increase the
4、cost of design. Pro/e can be used to design the gear used internal tools, such as column, stretching some function. The design are fast and convenient, convenient for college students study and work in the office。基于 Pro/E 齿轮参数化造型设计3目目 录录摘要摘要1Abstract.1引言引言11 研究背景.12 国内外研究现状1第第 1 章章 渐开线齿轮数学模型渐开线齿轮数学模
5、型311 渐开线成型原理31.1.1 渐开线方程及特性31.1.2 直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算5第第 2 章章 Pro/E 软件简介软件简介.72.1 软件概述7第第 3 章章 渐开线直齿轮的参数化造型渐开线直齿轮的参数化造型83.1 参数化技术83.2 参数化模型.8第第 4 章章 Pro/ENGINEER 中制作齿轮的基本方法中制作齿轮的基本方法.94.1 设置参数和关系式94.11、设置参数.94.1.2、添加关系式104.1.3、创建齿顶圆104.1.4 创建齿轮基圆124.1.5 创建渐开线144.1.6 镜像渐开线.164.1.7 创建轮齿184.1.8 阵列切料特征.19总结与展
6、望总结与展望23参考文献参考文献24基于 Pro/E 齿轮参数化造型设计- 1 -引言引言1 研究背景 20 世纪 80 年代以来，以计算机辅助设计技巧为代表的新的技术的变革浪潮保罗了全世界，它不光是促进了计算机本身性能的提高和推陈出新，而且几近影响到全部技术领域，打击着很多传统的做事形式。CAD 技术经历了曲面造型，实体建模技术和参数化技术的跨越式发展，三代，将给人类带来巨大的影响和利益。 渐开线齿轮行为各类机械传动配置中的紧要装配，具有传动比大、效率高、布局紧凑、做事可靠、寿命长等优点，普遍应用于机器、船舶、航空、电力范畴。跟着大量杰出的三维 CAD 软件纷繁涌现，一般机器零件的三维计划对
7、平凡工程师来讲曾经不再是艰苦的事情。但对渐开线齿形，由于其复杂性，在 CAD的总设计师是准确的模型非常困难，进而影响到下面的齿轮加工操作。对这个问题的形式解 CAD 参数化设计的概念，有效的方法。计算机辅助设计的广泛应用以及计算机硬件和软件技术大大提高了模型的生成和修改的速度，在产品的系列设计、相似设计及专用 CAD 系统开发反面都具有较大的应用价值。 在以往的研究中已经知道，在一个大的制造企业最具代表性的，各种齿轮生产的企业，具有 50 多年的悠久历史，无论是从技术的角度还是从行业设备的角度来看都处于领先地位，市场份额约占全国的 20%，有一个相当好的语言。但这样的定性，在设计模式和设计方法
8、仍落后。调研中发觉，该厂策划部门没有自己的齿轮研发设计界面，差别的设计小组之间并且是疏通不畅，数据管理很乱，设计效率低，在 CAD 的已经技术日趋成熟的今天，必将要将这些问题逐个解决，才能使企业在市场竞争中立于百战不殆。2 国内外研究现状AutoCAD 是一个，由美国 Autodesk 欧特克公司，于二十世纪八十年代初为微机上操作 CAD 技术而研发的画图准则软件包，连接不断的完美，它已成为国际上广泛使用的绘图工具。基于 Pro/E 齿轮参数化造型设计- 2 -AutoCAD 具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档谋划环境，让许许多多的非计算机专业人员也可以
9、很快地学会使用。为了更好地掌握它的各种应用和开发能力在不断实践的过程，从而提高工作效率。基于 Pro/E 齿轮参数化造型设计- 3 -第第 1 章章 渐开线齿轮数学模型渐开线齿轮数学模型11 渐开线成型原理依照动瞬心线法可以形成共轭齿廓的这样理念，当直线齿廓的齿条与动瞬心线(直线)S 相在一起凝集并沿齿轮作出纯转动时，可以包络出渐开线齿廓来。这种方法可以被视为齿轮与齿条或齿轮啮合啮合，每个包络原理加工齿轮的齿形，齿的加工方法称为范成法。1.1.1 渐开线方程及特性 图图- -渐开线齿轮的计算渐开线齿轮的计算基于 Pro/E 齿轮参数化造型设计- 4 -进行了渐开线齿轮的三维参数化建模，除了要了
10、解渐开线形式原则外，还需要知道齿轮渐开线渐开线方程 5 值的每个点的坐标，即， 图 2-1 所示， 如 图 2-1 渐开线齿廓的算数 当线 kb 沿半径为 rb 的圆周作滚动，直线上的任意一点 K 的轨迹 ka 称为渐开线，直线 BK 称为渐开线的发生线 6。k 称为渐开线上尤点的展角。其中，一个是基圆渐开线的开始，K 是在其前后径渐开线任一点，RK。当齿形渐开线齿轮的点在 K，则齿廓在点 K 所受到的正压力方向的即法线目标与速率方向沿 aK方向所夹的锐角 k 为渐开线在压，图图- -直齿圆柱齿轮齿轮部分名称直齿圆柱齿轮齿轮部分名称 k= kOb ， cos k= r k r b ，又因:ta
11、n k =BK/BO= r b ( k+ k)/r b= k+ k 的公式 2-1 故得: k= tan k- k 因为式可得知，展角得 k 是压力角 k 的函数呈非线性变化称其为渐开线函数，工程上经常行使 invk 来表示，即 inv k=k= tan k - ，综上所述，可得渐开线的极坐标方程为:rk= rb/ cos k k= tan k- 基于 Pro/E 齿轮参数化造型设计- 5 -1.1.2 直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算 因为齿轮己经达成了标准化，关于渐开线准则直齿圆柱齿轮，描绘齿轮根本的几何尺为齿宽 H=15、齿顶高系数 h=1、顶隙系数 c=0.25、模数 m=2、齿数 z=25
12、 和压力角 =20，渐开线的其他参数，可以使用下面的公式。图 2-2 直齿圆柱齿轮轮齿部分名称 （1）齿顶高 ha=m*h=2 公式 2-4 （2）齿根高hf=m*(h+c)=2.5 公式 2-5（3）分度圆直径d=z*m=50 公式 2-6 （4）基圆直径DB=d*cos()=46.984881 公式 2-7 （5）齿顶圆直径da=d+2*h=54 公式 2-8 （6）齿根圆直径 df=d-2hf=45 公式 2-9 渐开线的参数方程Ang=90*tR=db/2S=(PI*t*r)/2X=r*cos(ang)+(s*sin(ang)Y=r*sin(ang)-(s*cos(ang)Z=0模数
13、m 齿轮已实现标准化，齿轮圆压力角也指定的标准值。一旦你确定齿轮的模数基于 Pro/E 齿轮参数化造型设计- 6 -m，Z 和压力角等参数，然后根据机械原理知识计算齿轮。计算齿轮的几何参数，你可以把三维实体参数通过 Pro/E 系统强大的建模能力，通过齿轮传动参数创建三维实体模型。基于 Pro/E 齿轮参数化造型设计- 7 -第第 2 章章 Pro/E 软件简介软件简介2.1 软件概述Pro/ENGINEER 软件是由美国 PTC 公司建立的 CAD/CAM/CAE 系统解决方案。在目前的三维建模软件的一个重要的位置，三维处理功能，强大的先进设计理念和实际操作的许多设计师的尊重。ProE 首先
14、提出了参数化设计的概念，相关性和一个单一的数据库解决特征采用。此外，它选用了模块化方法，用户能够依据自身的需求进行选择，而没有必要安装所有的模块。ProE 法的特点是基于对整个生产过程的设计集成在一起，并行工程的设计。它不仅可以应用于工作站，也可以用一个单一的计算机。ProE 使用模块可分别，草图，装配设计，零部件制造，金属板的设计，加工，确保用户可以根据自己的需要选择参数化设计和特征功能此功能的工程设计提供了设计从不简单灵活。 单一数据库。Pro/ENGINEER 是建造在归并基层上的数据库上的，它不像一些很传统的CAD/CAM 系统建立在多个数据库上。单一数据库项目中的所有信息，是从一个库
15、，以便在产品设计工作的每个用户，不管是哪个部门。换句话说，在任何的变化，设计的全过程，还可以在整个设计过程的响应后。例如，一旦项目细节已经改变，数控（NC）的刀具路径将自动更新；拼装工程图若有任何改变，也完全同样反应全体三维模型上。这类特别的数据结构与工程设计的完全结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。基于 Pro/E 齿轮参数化造型设计- 8 -第第 3 章章 渐开线直齿轮的参数化造型渐开线直齿轮的参数化造型3.1 参数化技术齿轮是一种常使用的，传动机构，有很特别的设计和加工技术，加工精度对传动精度、机床稳定性等，有特大影
