《毕业论文 毕业设计 关于ProENGINEER的圆柱齿轮参数化虚拟设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文 毕业设计 关于ProENGINEER的圆柱齿轮参数化虚拟设计（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、关于Pro/ENGINEER的圆柱齿轮参数化虚拟设计摘 要随着计算机技术的飞速发展，CAD已经广泛应用于零件设计和制造中，但一般的CAD软件都具有广而博的通用性，难以满足各类具体产品设计的需要，所以以通用CAD软件为基础，根据本单位的实际，进行不同程度的开发成为产品现代设计的重要内容。齿轮作为各种机械传动设备中的重要装置，具有传动平稳，承载能力强等优点，有着非常广泛的应用前景。但其结构复杂，设计计算困难，为了提高设计效率，增加竞争优势，实现齿轮的三维参数化精确建模显得尤为重要。文运用三维实体造型软件Pro/E，实现了渐开线直齿轮的参数化精确建模。文中系统地研究了运用Pro/E软件方程输入的方式
2、建立渐开线直齿轮的三维参数化模型的过程。由于参数化齿轮模型可按照驱动参数的变化发生相应改变，再生出新的齿轮模型，所以利用此模型进行齿轮建模的重复性工作，从而极大地提高了分析效率，降低了成本。关键词：直齿轮；参数化；Pro/EVirtual Design of Cylindrical Gear Based on the Parametric Modeling by Pro/ENGINEERAbstractWith the rapid development of computer, CAD has widely used in Part design and manufacturing，but
3、because of the commonality of CAD software，it is difficult to meet the specific needs of variable product design， so on the basis of CAD software，according to the actual situation to carry out secondary development has become an important work of modern design.As an important engineering mechanical
4、transmission apparatus，gears have a very wide application Potential because of its advantage，such as high stability and bearing loads. However，the structure of gears are very sophisticated，and design difficulties. To improve the design efficiency and increase the competitive capacity，it is very impo
5、rtant to realize the 3-D parametric modeling of gears.This dissertation constructed an accurate parametric model of involutes spur gear using three-dimensional modeling based on Pro/E software. It systematically studied the process of building 3D parametric model by Pro/E in the dissertation. It can
6、 regenerate a new model of gear due to parametric model of gear changes correspondingly according to the change of drive Parameters. Therefore it avoids the repetitive tasks in modeling，thus improves the efficiency of analysis greatly and reduce the costs.Key words: Spur Gear; Parametric; Pro/E目录1 引
7、言41.1 研究背景41.2 国内外研究现状51.2.1 三维CAD发展状况51.2.2参数化设计概况61.3本文的意义和主要内容61.3.1本文研究意义62 渐开线齿轮数学模型721 渐开线成型原理72.1.1渐开线方程及特性72.1.2 直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算83 渐开线直齿轮的参数化造型103.1 参数化技术103.1.1 参数化设计的理论方法103.1.2 参数化模型103.2 Pro/E参数化建模思想113.2.1 Pro/E概述113.2.2 基于ProE三维模型的参数化设计原理123.2.3 交互式三维模型样板的建立方法123.2.4 齿轮参数化的实现124. 总结与展望13
8、参考文献14 1 引言1.1 研究背景 20世纪70年代以来，一个以计算机辅助设计技术为代表的新的技术改革浪潮席卷了全世界，它不仅促进了计算机本身性能的提高和更新换代，而且几乎影响到全部技术领域，冲击着传统的工作模式。CAD技术经历了曲面造型技术、实体造型技术和参数化技术三代飞跃式发展，已经、并将进一步给人类带来巨大的影响和利益。渐开线齿轮作为各种机械传动设备中的重要装置，具有传动比大、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等优点，广泛应用于机械、船舶、航空、电力领域1。随着大批优秀的三维CAD软件纷纷涌现，一般机械零件的三维设计对普通工程师来说已经不再是困难的工作。但是对于渐开线齿轮，由于其齿廓
9、的复杂性，一般设计者在CAD中很难精确造型，继而影响到后续齿轮加工的操作。CAD参数化设计的理念正式解决这一问题的有效途径。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。在课题前期调研中曾了解到，以某一大型制造业国企最具代表性，该企业主要生产制造各类齿轮，具有50多年的悠久历史，无论是从技术角度还是从设备角度在同行业都处于领先地位，市场份额占全国的20左右，还有相当量的好粗口。但这样一个定性企业，在设计模式和设计流程上仍然和落后。调研中发现，该厂设计部门没有自己的齿轮开发设计界面，不同的
10、设计小组之间沟通不畅，数据管理混乱，设计效率低，在CAD技术日益成熟的今天，势必要将这些问题逐一解决，才能使企业在市场竞争中立于不败之地。1.2 国内外研究现状1.2.1 三维CAD发展状况 CAD概念是50年代末有麻省理工学院首次明确提出的，60年代研制成功试验CAD系统、70年代CAD开始实用化，从二维的电路设计发展到三维的飞机、造船、汽车等设计。80年代，由于解决了三维几何造型等问题，应用范围不断扩大，大中型系统向微型化发展，出现了应用极广的微机CAD系统和性能优良的工作站CAD系统。90年代后随着CAD技术的发展，其系统性能提高，价格降低，CAD开始在设计领域全面普及，成为必不可少的设
11、计工具。目前采用CAD进行3D设计已达到了7089，Pro/E、UG、Catia，I-Deas等软件的应用很普通。应用这些软件可完成3D设计，还可以进行转配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。近几年来国内外先进工业国家对CAD/CAM技术的开发非常重视，在其开发上投入了很大的人力和物力。目前国际上流行的三维CAD软件如下：Pro/E系统是美国PTC公司推出的三维CAD/CAM软件；Catia系统是法国达索飞机公司与美国IBM公司合作开发的CAD系统；UGNX是美国UGS公司的CAD产品，该软件首次突破传统CAD/CAM模式，为用户提供了一个全方面的产品建模系统，它优越的参数化和变量化技术与传统
12、的实体、线框和表卖弄功能结合在仪器，几乎是CAD/CAM用户的首选软件。21.2.2参数化设计概况参数化设计方法的研究工作最早可追溯到20世纪60年代早期，Sutherland在他开发的Sketchepad系统中，首次将几何约束表示为非线性方程来确定二维几何形体的位置。后来Hillyard，Gossard进一步发展了这一思想，并使之实用化。自从FTC公司于1985年推出参数化CAD系统Pro/Engineer以来，参数化设计技术才真正受到工程技术界和学术界的重视，各大计算机软件公司相继推出自己的参数化CAD系统或在原有系统上增加参数化功能，展开激烈的竞争。3参数化设计的关键是几何约束关系的提取
13、和表达、几何约束的求解以及参数化几何模型的构造。目前二维参数化设计技术己发展的较为成熟，在参数化绘图方面己得到了广泛应用，而三维参数化造型能处理的问题还比较有限。虽然如此，因为三维参参数化设计是近几年发展起来的先进造型技术，它是CAD技术应用领域内的一个重要的、需要进一步研究的课题。利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，来对产品进行合理的设计，从而大大提高设计速度，并减少信息的存储量，而且有助于减轻设计人员的工作强度。参数化建模技术是CAD的核心技术，是新一代继承化CAD系统应用研究的热点理论，也是齿轮参数化造型的基础理论依据，对齿轮建模和
14、系统设计起着指导性作用。另外，研究国内外齿轮CAD参数化设计的发展状况，可以借鉴前人的研究成果，对齿轮的参数化研究有一定的指导意义。1.3本文的意义和主要内容1.3.1本文研究意义目前，流行的CAD/CAM软件众多，软件功能上也各有千秋，Pro/ENGINEER、UG、CATIA、I-DEAS等，都是比较通用的大型软件系统。但任何通用的CAD软件，由于其具有广而博的通用性，使它在具体应用时不能直接处理特定的产品，难以满足形形色色具体产品设计的需要。为了使其在特定的企业和特定产品设计中最大限度的发挥其潜力和创造效益，就有必要以通用CAD软件为基础，根据本单位的实际，进行不同程度的二次开发，以提高
15、生产效率，真正发挥CAD软件的功能。这也是众多使用通用CAD软件的企业一项非常迫切和重要的工作。本课题基于调研时发现的问题，运用Pro/ENGINEER对渐开线齿轮进行了参数化设计，保证了造型的精确性，又可以使工作者方便的运用齿轮的各个参数对齿轮进行设计，达到提高设计效率的目的。2 渐开线齿轮数学模型21 渐开线成型原理2.1.1渐开线方程及特性要对渐开线齿轮进行三维参数化造型，除了要了解渐开线形成原理之外，还需要进一步知道轮齿渐开线齿形的各点坐标值，即渐开线方程5。如图2-1所示，图2-1 渐开线齿廓的计算当直线BK沿半径为rb的圆周作纯滚动，直线上任意一点K的轨迹AK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，A为渐开线在基圆上的起点，K为渐开线上任意点，其矢径为rk。当渐开线作为齿轮的齿廓在K点啮合时，则此齿廓在点K所受的正压力方向(即法线方向)与速度方向(沿aK方向)所夹的锐角k为渐开线在点K的压力角，由图可见，又因: 公式2-1故得: 公式2-2由上式可知，展角k是压力角k的函数(呈非线性变化)称其为渐开线函数，工程上常用in
