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1、基于UG的标准斜齿圆柱齿轮及变位齿轮的参数化建模 所 在 学 院 机械工程学院 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 年 级 二零一零级 学生姓名、学号 指导教师姓名、职称 讲师 完 成 日 期 二零一零年五月 村民建房委员会应建立村级农房建设质量安全监督制度和巡查制度，选聘有责任心和具有一定施工技术常识的村民作为义务巡查监督员，开展经常性的巡查和督查。摘要摘 要齿轮是机械行业中被广泛应用的零件之一，齿轮轮齿的精确三维造型被视为齿轮机械动态仿真、NC加工、干涉检验以及有限元分析的基础。但在UG7.0软件上并没有专门的模块，所以本文详细阐述的是在UG7.0平台上建立斜齿圆柱齿轮及变位齿轮三维模
2、型的新方法。由于斜齿轮的轮廓线不是标准曲线，想实现齿轮造型的精确建模有一定的难度。斜齿轮常用的成型方法是扫掠成型法，但此方法实现的建模不准确。为了改变这种缺点，本论文提出了通过建立渐开线、齿根过渡曲线对称方程，精确计算出了分界齿数与曲线起始、终止角度，以自由形式特征下的扫掠为工具的解决方案。该方法符合标准斜齿圆柱齿轮齿廓线的定义,可以实现齿轮的精确建模。通过实例建模，此方法同样适用于变位齿轮的参数化建模，提高了变位齿轮工程设计的效率。 关键词：斜齿轮及变位齿轮；渐开线；过渡曲线；对称方程；参数化建模 AbstractABSTRACT Gear is the machinery industry
3、 is widely applied in one of the parts, and gear of gear tooth accurate three-dimensional modeling is regarded as dynamic simulation, NC gear machinery processing, the interference of the finite element analysis test and the foundation. But in UG7.0 software and no special module, so in this paper e
4、xpounds in UG7.0 platform is established on the helical gear shift gears and three dimensional model of the new method. Because the outline of the helical gear line is not standard curve, want to realize the precise gear modelling modeling has the certain difficulty. The helical gear commonly used t
5、he shaping method is sweeping ChengXingFa, but this method of modeling is not accurate. In order to change this weakness, this paper puts forward through the establishment of the involute tooth root, transition curve equation of symmetry, accurate boundary calculated with curve starting, termination
6、 number Angle, the free form the sweeping characteristics for the tool solutions. This method accord with standard helical gear tooth profile line of the definition, can realize the precise modeling gear. Through the example modeling, this method is also applicable to shift gears of parameterized mo
7、deling, improve the gear shift of the project design efficiency Key words: The helical gear and shift gears; Involute; Transition curve; Symmetrical equation; Parameterized modeling目录目录1 引言11.1国内外的研究现状及发展趋势11.2课题研究内容21.3课题研究的意义21.4参数化建模策略31.5 Unigraphics介绍42斜齿轮的基本参数与几何尺寸计算52.1斜齿轮基本参数52.2设置齿轮参数和相关尺寸计
8、算52.2.1前、后端面齿廓曲线的生成62.2.2齿根过渡曲线的建立83 标准斜齿圆柱齿轮的参数化建模113.1 基圆直径小于齿根圆直径即Z分界齿数时113.1.1设置斜齿轮基本参数113.1.2斜齿轮计算参数的设置113.1.3创建斜齿轮前、后端面齿廓123.1.4 建造齿轮模型时的表达式133.1.5创建螺旋线153.1.6创建螺旋齿163.1.7创建完成斜齿轮实体163.1.8参数化实现173.2 基圆直径大于齿根圆直径 即Z分界齿数时244.2.2基圆直径大于齿根圆直径时即Z分界齿数时315斜齿轮参数化建模395.1参数化设计步骤及其方法395.1.1利用表达式进行参数化395.1.2
9、利用表达式的电子表格功能实现参数化405.1.3利用部件族电子表格功能实现参数化416总结与展望48参考文献44致谢45 泰山学院本科毕业论文（设计）11 引言齿轮传动被视为传递机械力的主要运动方式，在工业发展中占有重要地位。目前,齿轮的发展趋势主要有以下几个方面:首先,齿轮传动装置的发展方向是小型化,速度化、标准化；其次,随着机械设备应用技术的高速发展,对齿轮各方面的工作参数要求将更高；再次,广泛应用的硬齿面齿轮,对齿轮的性能要求也更高。此外，随着齿轮制造技术的快速发展，齿轮的材质选择、热处理过程,也逐渐受到人们的重视。齿轮的应用也被公认为是工业化的一个象征。齿轮传动在各个行业中被广泛应用，
10、但UG并没有提供专门的模块。尽管通过复杂的造型设计可以构建出齿轮实体模型，但齿轮的齿宽、齿数、模数和变位系数等参数被更改后，又需要进行复杂的计算和造型设计，工作量相当复杂，为了完善以上的种种不足，本文提出了在UG软件建模环境下设计齿轮的便捷方法。 本论文提出的建模方法为参数化建模，即在获得一个齿轮实体模型的基础上，只需改变相应的参数，UG软件系统将会自动生成符合参数条件的新齿轮。1.1国内外的研究现状及发展趋势 齿轮传动中应用较为广泛的一种就是斜齿轮圆柱齿轮传动。斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮在同等条件下相比，斜齿轮的承载能力提高了，轮齿间的冲击和噪音减小了，使传动更加平稳了，主要就是斜齿轮轮齿倾
11、斜了一个角度，致使齿轮的重合度增大的结果。随着技术的发展，变位齿轮的应用也越来越广。采用变位齿轮不仅可以避免根切，还可以提高齿轮机构的承载能力、改变配凑中心距和减小齿轮机构的几何尺寸等，并且加工变位齿轮时仍就采用标准刀具，并不增加齿轮加工的困难。正因如此，变位齿轮在各重要传动中也被广泛应用1。Unigraphics(简称UG）是CAID/CAD/CAE/CAM高端软件。在当前世界上是面向制造业的最先进、最紧密集成的设计软件。为制造行业产品开发的全过程提供准1确的解决方案，功能主要包括：概念设计、工程设计、性能分析和制造。UG软件实现了设计优化技术与基于产品生产过程的知识工程的组合，显著地提高了
12、如汽2车、航天航空、机械、消费产品、医疗仪器和工具等工业的生产效率。随着计算机应用性能的提高，UG软件可以方便的在微机上使用，这样就使UG的适用范围更加广阔2。当今世界的三维设计已经不再是人们的奢侈品，它将会成为设计工程师们的首选。1.2课题研究内容标准斜齿圆柱齿轮是机械工业中被广泛使用在传递两平行轴之间运动和动力的基础零部件，它的绘图工作繁杂费时。但是，此类零件大部分具有相似的结构和形状，在新产品的设计过程中，不可避免的要进行反复修改、计算、进行零件形状、尺寸的综合协调和优化。因此，对于此类零件来说，应用参数化建模技术有着非常重要的经济效用和现实作用，对于提高设计效率和保证设计质量都具有重要
13、意义。标准斜齿轮精确的三维造型是齿轮进行机械动态仿真、NC加工、干涉检验以及有限元分析的基础，但是斜齿轮轮廓线并不是标准的曲线，所以，有些制图软件用计算出轮廓线上的点，再利用样条曲线结合生成近似轮廓的方式建模，这样绘制的轮廓曲线是不准确的3。这里介绍应用UG软件表达式功能通过齿轮渐开线对称方程精确生成齿轮轮廓的方式对斜齿轮和变位齿轮进行参数化的设计和三维造型。利用UG的表达式功能和电子表格功能,并利用渐开线对称方程和与斜齿轮几何尺寸相关的计算公式建立表达式，生成渐开线曲线及其他相互关联的曲线。并通过特征操作实现齿轮的参数化设计,精准地构建齿轮的三维模型。再根据设计需要,利用表达式和电子表格功能
14、更改齿轮相关参数,就可以得到设计者想要的三维模型,从而提高齿轮的设计效率。1.3课题研究的意义标准渐开线斜齿圆柱齿轮是机械传动设备中常用的零件,在设计制造中，设计人员经常需要对斜齿轮齿形进行精确的设计。由于斜齿轮的复杂性,有一些软件2(如Solidworks, AutoCAD)并没有提供齿形的精确造型功能。UG软件作为通用三维CAD/CAM的主要设计系统，在功能上完全能够满足机械产品的设计要求,但是在系统操作方面并非完全尽人意。为了解决齿轮精确造型方面的难题，本文应用了UG软件的工具参数表达式和参数关系,建立了基于UG的渐开线齿轮参数化设计模型。软件的开发具有重要意义:1、保证了齿轮造型的精确性;2、提高了造型速度,避免了传统手工造型的复杂繁琐过程;3、为后续的齿轮CAE、CAM等提供了精确的设计基础。1.4参数化建模策略参数化造型设计是近几年才被发展起来的先进的三维实体造型技术，现在
