机械设计制造及自动化专业毕业设计说明书―齿轮传动建模与仿真

陕西理工学院毕业设计基于Pro/e少齿数（Z=2）齿轮传动的建模与研究王军（陕理工机械工程学院机械设计制造及其自动化专业机自041班，陕西汉中723003）指导教师：王保民[摘要]:阐述了少齿数渐开线圆柱齿轮机构的传动特点,论述了渐开线和过渡曲线的方程推倒及其参数的确定,阐明了变位系数、螺旋角和几何尺寸的确定及计算,从而奠定了少齿数渐开线圆柱齿轮机构机构学的理论基础。齿轮的参数化设计是提高齿轮建模效率的有效途径,基于Pro/EWildfire4.0平台的参数化精确建模功能,通过编Pro/E的模型程序,实现了少齿数齿轮自动化建模设计,并且实现齿轮基本参数的改变自动生成新齿轮。该齿轮设计方法可使设计人员方便快捷地实现齿轮的三维特征造型设计,从而提高设计效率。[关键词]:坐标转换少齿数变位系数PROE软件传动仿真陕西理工学院毕业设计BasedonPROE(Z=2)lessteethofGeardrive'sModelingandResearchWangjun（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-目录1前言.....................................................11.1研究意义.................................................11.2少齿数齿轮现状分析.......................................11.3齿轮成形技术的现状.......................................21.4PRO/ENGINEER...............................................22理论分析与研究阶段.........................................42.1理论基础.................................................42.2坐标转换法推导齿轮齿廓线方程..............................52.1.1齿廓曲线普遍方程式的推导..............................52.2.2齿轮的渐开线的方程式求解..............................72.2.3齿轮的过渡曲线的方程式求解...........................112.3少齿数计算过程..........................................132.3.1数据初定.............................................132.3.2设计结果校核计算.....................................142.3.3修正设计结果.........................................203三维建模..................................................223.1软件简介................................................223.1.1Pro/Engineer软件包..................................223.1.2Pro／ASSEMBLY安装模块..............................233.2参数化技术简析..........................................233.3齿轮的参数化建模设计....................................243.3.1零件分析.............................................243.3.2绘制齿轮.............................................253.4参数化问题分析..........................................324其他零件的设计建模........................................344.1轴......................................................34-II-4.2轴承....................................................344.3端盖....................................................354.4箱体....................................................364.5箱盖....................................................375减速器的装配总成..........................................385.1零件装配的基本流程......................................385.2装配过程中常用的配合方法.................................385.3装配....................................................396减速器的运动仿真..........................................416.1运动仿真................................................416.2.1运动仿真概述.........................................416.2.2减速器仿真...........................................41总结........................................................42致谢........................................................43参考文献....................................................44外文翻译....................................................45附录........................................................55附录A基本理论依据.........................................55附录B齿轮绘制在PROE软件中的公式程序化过程.................56附录CC语言验证程序.......................................59附录DAUTOLISP程序..........................................60陕西理工学院毕业设计第1页共62页1前言1.1研究意义可以在传动比不变的情况下减少齿轮传动的体积与尺寸。也可在不改变齿轮传动体积与外形尺寸时，可得到较大的传动比，或使传动链缩短。研究少齿数齿轮传动正是解决齿轮传动小型化的突破口，从而使齿轮传动装置的体积减小，质量减轻，结构简化，成本降低。少齿数齿轮的齿数越少，这项研究便越有意义。目前对齿数少于8的齿轮参数选择时比较难确定，虽然有变位齿轮的计算公式和齿廓曲线的方程，但是不是很完善，只有变位直齿轮过渡曲线和渐开线的方程推倒，齿形的绘制也只是在范成仪上实现，设计效率比较低，此次设计使我有了对少齿数齿轮设计的理论基础和对PRO/E参数化建模的方法，在确定出方程中的参数后，用Pro/E软件将过渡曲线和渐开线曲线方程生成变位齿轮齿廓,这两条齿廓是精确的过渡曲线渐开线,而且由于建模过程实现参数化,只要修改齿轮模数、齿数、压力角、螺旋角等齿轮参数,就可以快速构建得到另一齿轮零件,不仅设计效率高,而且齿轮的齿形准确,能更好地为后续齿轮机构的动态仿真、干涉检验，设计程序可以在PRO/E软件中用记事本显示设计，为设计者提供出理论依据，并能够清楚的查看齿廓有无根切现象和齿顶变尖现象，在加工前对模型有一个感性认识。1.2少齿数齿轮现状分析少齿数齿轮传动主要应用在低功率大转速的场合，如磨铰机、电动自行车，手动葫芦,减速器等机械中应用较多少齿数渐开线圆柱齿轮减速器是齿轮传动技术上的新进展,因为减少小齿轮的齿数可显著增大齿轮的传动比;并可减小减速器的外廓尺寸和重量,具有一定的技术经济效益。当渐开线圆柱齿轮齿数在2～4之间取值时称为少齿数;由于齿数的小齿轮与大齿轮组成的齿轮副称为少齿数渐开线圆柱齿轮机构。对于这种机构,由于小齿轮齿数较少,首先为避免根切,须采用大变位系数的正变位;这样又引起齿顶变尖而导致齿顶高缩短。其次由于端面重合度大幅度降低而须采用较大螺旋角和较大齿宽的斜齿轮传动。再次由于齿面相对滑动速度较在也带来新的问题。本次设计就是针对这些问题进行理论和技术研究,设法予以解决。目前对少齿数齿轮齿廓绘制只是用范成仪实现，不能陕西理工学院毕业设计第2页共62页在设计前看到齿轮的实体模型。近代工业愈来愈要求齿轮传动装置既能承受高速重载,又要小型化.动力齿轮传动的齿轮装置发展趋势为:小型化(高承载能力)、高速化、标准化。利用Pro