实验八-直齿渐开线齿轮制作
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渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定实验报告下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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直齿渐开线齿轮画法齿轮传动是最重要的机械传动之一。
齿轮零件具有传动效率高、传动比稳定、结构紧凑等优点。
因而齿轮零件应用广泛,同时齿轮零件的结构形式也多种多样。
根据齿廓的发生线不同,齿轮可以分为渐开线齿轮和圆弧齿轮。
根据齿轮的结构形式的不同,齿轮又可以分为直齿轮、斜齿轮和锥齿轮等。
本章将详细介绍用Pro/E创建标准直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮、圆弧齿轮以及蜗轮蜗杆的设计过程。
3.1直齿轮的创建3.1.1渐开线的几何分析图3-1 渐开线的几何分析渐开线是由一条线段绕齿轮基圆旋转形成的曲线。
渐开线的几何分析如图3-1所示。
线段s绕圆弧旋转,其一端点A划过的一条轨迹即为渐开线。
图中点(x1,y1)的坐标为:x1=r*cos(ang),y1=r*sin(ang) 。
(其中r为圆半径,ang为图示角度)对于Pro/E关系式,系统存在一个变量t,t的变化范围是0~1。
从而可以通过(x1,y1)建立(x,y)的坐标,即为渐开线的方程。
ang=t *90s=(PI *r*t)/2x1=r* cos(ang)y1=r* sin(ang)x=x1+(s*sin (ang))y=y1-(s*cos(ang))z=0以上为定义在xy平面上的渐开线方程,可通过修改x,y,z的坐标关系来定义在其它面上的方程,在此不再重复。
3.1.2直齿轮的建模分析本小节将介绍参数化创建直齿圆柱齿轮的方法,参数化创建齿轮的过程相对复杂,其中要用到许多与齿轮有关的参数以及关系式。
直齿轮的建模分析(如图3-2所示):(1)创建齿轮的基本圆这一步用草绘曲线的方法,创建齿轮的基本圆,包括齿顶圆、基圆、分度圆、齿根圆。
并且用事先设置好的参数来控制圆的大小。
(2)创建渐开线用从方程来生成渐开线的方法,创建渐开线,本章的第一小节分析了渐开线方程的相关知识。
(3)镜像渐开线首先创建一个用于镜像的平面,然后通过该平面,镜像第2步创建的渐开线,并且用关系式来控制镜像平面的角度。
渐开线直齿圆柱齿轮加工原理的实验燕山大学机电液一体化实验教学中心•一、研究目的•二、实验研究内容•三、研究步骤•四、交流与总结•五、实验研究报告一、研究目的•通过实验掌握渐开线齿轮的加工原理和加工方法;了解工厂中实际加工渐开线齿轮(滚齿加工与插齿加工)的生产过程。
•熟悉渐开线齿轮各参数的计算公式以及不同参数对齿形的影响。
•了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法。
•分析比较标准齿轮与变位齿轮的异同点。
•学生可以自主设计实验题目,利用“齿轮范成原理计算机模拟系统”软件,验证自己结论的的正确性。
二、实验原理范成法又称展开法,共扼法或包络法。
范成法加工就是利用机构本身形成的运动来加工的一种方法。
对齿轮传动来说,一对互相啮合的齿轮其共扼齿廓是互为包络的。
因此加工时视其一轮为刀具,另一轮视为待加工轮坯。
只要刀具与轮坯之间的运动和一对真正的齿轮互相啮合传动一样,则刀具刀刃在轮坯的各个位置的包络线就是渐开线。
实际加工时,刀具除作展成运动外还沿着轮坯轴线作切削运动。
本实验将模拟齿条插刀范成加工渐开线齿轮的过程(与实际不同之处在于实验中轮坯静止,齿条绕其作纯滚动,但二者的相对运动与实际加工时相同)。
三、实验内容及步骤1.观察传统的机械式齿轮范成仪,了解刀具与轮坯的相对运动关系。
2.进入“齿轮范成原理计算机模拟系统”,了解实验目的、原理、仪器,设置待模拟加工齿轮的各参数,并按照给定的公式进行计算。
3.计算正确即可进入模拟过程,利用“控制中心”提供的各种按钮执行相关的操作。
控制树的结构如下所示:4.一旦进入模拟阶段,便可以直接通过参数修改面板修改齿轮各参数,无需进行过程计算或返回上一步,这样可以节省时间,便于快速对比改变参数后齿形的变化。
5.经过多轮对比后,得出实验结论,选择1~2张典型的图片,填写实验报告,打印。
6.填写完整的实验报告,实验结束。
四、交流与总结1)渐开线齿廓的根切现象及避免根切的措施;2)变位齿轮几何尺寸的变化;3)变位齿轮的啮合传动;4)传动类型及其选择;。
渐开线直齿轮的设计1.新建gear.prt 文件。
不使用缺省模板,选择mmns_part_solid。
2.选择“工具”——“参数”命令,弹出“参数”对话框。
添加新的参数“m(模数),z(齿数),pa(压力角),ha(齿顶高系数),c(齿隙系数),X (变位系数),width(齿宽)。
“确定”退出。
3.绘制齿轮的外形:用以下关系限制外形的尺寸d0=width(宽度)d1=m*(z+2*ha)(齿顶圆直径)。
4.用“草绘-草绘工具”绘制齿顶圆,分度圆,基圆,齿根圆。
用以下尺寸限制外形sd0=m*(z+2*ha)sd1=m*zsd2=m*z*cos(pa)sd3=m*(z-2*ha-2*c)DB=sd25.用“曲线-插入基准曲线”绘制渐开线选择“从方程”——“完成”选择坐标系——“笛卡尔”在记事本中写入下列各式r=DB/2theta=t*60z=0x=r*sin(theta)-r*(theta*pi/180)*cos(theta)y=r*cos(theta)+r*(theta*pi/180)*sin(theta)“文件”——“保存”,“文件”——“退出”。
6.用“基准点工具”打开“基准点”对话框。
选择“渐开线”和“分度圆”,生成点。
7.通过“PNT0”点和圆轴“A1”生成平面。
8.通过轴“A1”将“DTM1”旋转“360/(4*z)”角度。
并在“属性”中改名为“M_DTM”。
9.通过“M_DTM”镜像渐开线。
10.通过两条渐开线绘制齿形。
下端圆角为“0.38*m”。
11.通过圆轴“A1”阵列“10”中的特征,生成齿轮。
12.后序处理,导角等。
齿轮传动是最重要的机械传动之一。
齿轮零件具有传动效率高、传动比稳定、结构紧凑等优点。
因而齿轮零件应用广泛,同时齿轮零件的结构形式也多种多样。
根据齿廓的发生线不同,齿轮可以分为渐开线齿轮和圆弧齿轮。
根据齿轮的结构形式的不同,齿轮又可以分为直齿轮、斜齿轮和锥齿轮等。
本章将详细介绍用Pro/E创建标准直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮、圆弧齿轮以及蜗轮蜗杆的设计过程。
3.1直齿轮的创建3.1.1渐开线的几何分析图3-1 渐开线的几何分析渐开线是由一条线段绕齿轮基圆旋转形成的曲线。
渐开线的几何分析如图3-1所示。
线段s绕圆弧旋转,其一端点A划过的一条轨迹即为渐开线。
图中点(x1,y1)的坐标为:x1=r*cos(ang),y1=r*sin(ang) 。
(其中r为圆半径,ang为图示角度)对于Pro/E关系式,系统存在一个变量t,t的变化范围是0~1。
从而可以通过(x1,y1)建立(x,y)的坐标,即为渐开线的方程。
ang=t *90s=(PI *r*t)/2x1=r* cos(ang)y1=r* sin(ang)x=x1+(s*sin (ang))y=y1-(s*cos(ang))z=0以上为定义在xy平面上的渐开线方程,可通过修改x,y,z的坐标关系来定义在其它面上的方程,在此不再重复。
3.1.2直齿轮的建模分析本小节将介绍参数化创建直齿圆柱齿轮的方法,参数化创建齿轮的过程相对复杂,其中要用到许多与齿轮有关的参数以及关系式。
直齿轮的建模分析(如图3-2所示):(1)创建齿轮的基本圆这一步用草绘曲线的方法,创建齿轮的基本圆,包括齿顶圆、基圆、分度圆、齿根圆。
并且用事先设置好的参数来控制圆的大小。
(2)创建渐开线用从方程来生成渐开线的方法,创建渐开线,本章的第一小节分析了渐开线方程的相关知识。
(3)镜像渐开线首先创建一个用于镜像的平面,然后通过该平面,镜像第2步创建的渐开线,并且用关系式来控制镜像平面的角度。
(4)拉伸形成实体拉伸创建实体,包括齿轮的齿根圆实体和齿轮的一个齿形实体。
渐开线齿轮实验报告渐开线齿轮实验报告引言:渐开线齿轮是一种常见的传动装置,其特点是齿轮齿面呈现出渐开线形状。
本实验旨在通过观察和分析渐开线齿轮的工作原理和特性,探究其在机械传动中的应用。
一、实验目的本实验的目的是通过制作并观察渐开线齿轮的运动过程,了解渐开线齿轮的工作原理和特性,并探究其在机械传动中的应用。
二、实验材料与方法实验所需材料包括齿轮切削机、渐开线齿轮切削刀具、测量工具等。
实验步骤如下:1. 选择合适的齿轮切削刀具,根据设计要求,确定渐开线齿轮的参数。
2. 将工件装夹在齿轮切削机上,调整切削刀具的位置和切削深度。
3. 打开齿轮切削机,开始切削渐开线齿轮。
4. 切削完成后,使用测量工具对渐开线齿轮的齿距、齿高等参数进行测量。
三、实验结果与分析通过实验,我们制作了一对渐开线齿轮,并进行了测量。
测量结果显示,渐开线齿轮的齿距和齿高均符合设计要求,表明切削过程中的刀具选择和调整都较为准确。
渐开线齿轮的工作原理是通过齿轮齿面的渐开线形状,在传动过程中实现平稳的转动。
与普通的圆弧齿轮相比,渐开线齿轮具有以下优点:1. 传动效率高:渐开线齿轮的齿面接触更加均匀,摩擦损失较小,传动效率更高。
2. 噪音低:渐开线齿轮的齿面接触点移动平稳,噪音较小。
3. 载荷能力强:渐开线齿轮的齿面接触面积大,能够承受较大的载荷。
四、应用领域渐开线齿轮广泛应用于各个领域的机械传动中。
以下是几个常见的应用领域:1. 汽车工业:渐开线齿轮被广泛用于汽车变速器中,能够实现平稳的换挡过程,提高驾驶的舒适性。
2. 工程机械:渐开线齿轮常用于工程机械的传动系统中,能够承受较大的载荷,提高机械的工作效率和可靠性。
3. 机床制造:渐开线齿轮在机床制造中的应用较为常见,能够实现高精度的传动,提高加工质量和效率。
4. 航空航天:渐开线齿轮也被广泛应用于航空航天领域,能够满足高速、高负荷的传动需求。
五、结论通过本次实验,我们制作并观察了渐开线齿轮的运动过程,了解了渐开线齿轮的工作原理和特性。
渐开线齿轮范成实验报告渐开线齿轮范成实验报告摘要:本实验旨在研究渐开线齿轮的范成过程,并通过实验验证渐开线齿轮的工作原理和特性。
通过实验观察和数据分析,我们得出了一些关于渐开线齿轮的重要结论。
引言:渐开线齿轮是一种常用于传动装置中的齿轮类型,其特点是齿廓线与齿轮轴线呈一定角度,能够实现平稳传动和较低的噪音水平。
为了更好地理解渐开线齿轮的工作原理和特性,我们进行了一系列的实验研究。
实验步骤:1. 实验前准备:准备好渐开线齿轮的绘图工具、测量工具和实验所需的材料。
2. 绘制渐开线齿轮的齿廓线:根据给定的参数,使用绘图工具绘制出渐开线齿轮的齿廓线。
3. 制作渐开线齿轮范:根据绘制好的齿廓线,制作出渐开线齿轮的范。
4. 进行范成实验:将渐开线齿轮范与齿轮材料进行配合,进行范成实验。
5. 测量和记录数据:使用测量工具对范成后的齿轮进行测量,并记录相关数据。
6. 数据分析和结论:根据测量数据进行数据分析,得出关于渐开线齿轮的结论。
实验结果与分析:通过实验观察和数据分析,我们得出了以下结论:1. 渐开线齿轮的齿廓线呈现出平滑的曲线,与传统的直齿轮相比,其传动效果更加平稳。
2. 渐开线齿轮的齿廓线与齿轮轴线之间的角度会影响其传动效果和噪音水平。
3. 范成过程中,齿轮材料与齿轮范之间的配合关系对齿轮的质量和精度有重要影响。
4. 渐开线齿轮的制造过程需要精确的计算和绘图,以确保其工作效果和传动精度。
结论:通过本次实验,我们深入了解了渐开线齿轮的范成过程,以及其工作原理和特性。
渐开线齿轮作为一种常用的传动装置,具有平稳传动和较低噪音水平的优势。
然而,渐开线齿轮的制造过程需要精确的计算和绘图,以确保其工作效果和传动精度。
通过不断的实验研究和技术改进,我们可以进一步提高渐开线齿轮的制造质量和性能,为各行各业的传动装置提供更好的解决方案。
之阿布丰王创作齿轮传动是最重要的机械传动之一.齿轮零件具有传动效率高、传动比稳定、结构紧凑等优点.因而齿轮零件应用广泛,同时齿轮零件的结构形式也多种多样.根据齿廓的发生线分歧,齿轮可以分为渐开线齿轮和圆弧齿轮.根据齿轮的结构形式的分歧,齿轮又可以分为直齿轮、斜齿轮和锥齿轮等.本章将详细介绍用Pro/E创立标准直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮、圆弧齿轮以及蜗轮蜗杆的设计过程.渐开线的几何分析图3-1 渐开线的几何分析渐开线是由一条线段绕齿轮基圆旋转形成的曲线.渐开线的几何分析如图3-1所示.线段s绕圆弧旋转,其一端点A划过的一条轨迹即为渐开线.图中点(x1,y1)的坐标为:x1=r*cos(ang),y1=r*sin(ang) .(其中r为圆半径,ang为图示角度)对Pro/E关系式,系统存在一个变量t,t的变动范围是0~1.从而可以通过(x1,y1)建立(x,y)的坐标,即为渐开线的方程.ang= t*90s=(P I*r*t)/2x1=r *cos(ang)y1=r *sin(ang)x=x1+(s*si n(ang))y=y1 -(s*cos(ang))z=0以上为界说在xy平面上的渐开线方程,可通过修改x,y,z的坐标关系来界说在其它面上的方程,在此不再重复.直齿轮的建模分析本小节将介绍参数化创立直齿圆柱齿轮的方法,参数化创立齿轮的过程相对复杂,其中要用到许多与齿轮有关的参数以及关系式.直齿轮的建模分析(如图3-2所示):(1)创立齿轮的基本圆这一步用草绘曲线的方法,创立齿轮的基本圆,包括齿顶圆、基圆、分度圆、齿根圆.而且用事先设置好的参数来控制圆的年夜小.(2)创立渐开线用从方程来生成渐开线的方法,创立渐开线,本章的第一小节分析了渐开线方程的相关知识.(3)镜像渐开线首先创立一个用于镜像的平面,然后通过该平面,镜像第2步创立的渐开线,而且用关系式来控制镜像平面的角度.(4)拉伸形成实体拉伸创立实体,包括齿轮的齿根圆实体和齿轮的一个齿形实体.这一步是创立齿轮的关键步伐.(5)阵列轮齿将上一步创立的轮齿进行阵列,完成齿轮的基本外形.这一步同样需要加入关系式来控制齿轮的生成.(6)创立其它特征创立齿轮的中间孔、键槽、小孔等特征,而且用参数和关系式来控制相关的尺寸.图3-2 齿轮的建模分析直齿轮的建模过程1.输入基本参数和关系式(1)单击,在新建对话框中输入文件名“gear”,然后单击;(2)在主菜单上单击“工具”→“参数”,系统弹出“参数”对话框,如图3-3所示;图3-3 “参数”对话框(3)在“参数”对话框内单击按钮,可以看到“参数”对话框增加了一行,依次输入新参数的名称、值、和说明等.需要输入的参数如表3-1所示;名称值说明名称值说明M 3 模数DB ___ 基圆直径Z 25 齿数DF ___ 齿根圆直径表3-1 创立齿轮参数注意:表3-1中未填的参数值,暗示是由系统通过关系式将自动生成的尺寸,用户无需指定.完成后的参数对话框如图3-4所示:图3-4 “参数”对话框(4)在主菜单上依次单击“工具”→“关系”,系统弹出“关系”对话框,如图3-5所示;(5)在“关系”对话框内输入齿轮的分度圆直径关系、基圆直径关系、齿根圆直径关系和齿顶圆直径关系.由这些关系式,系统便会自动生成表3-1所示的未指定参数的值.输入的关系式如下:ha =(hax+x)*mhf =(hax+cx-x)*md= m*zda =d+2*hadb =d*cos(alpha)df =d-2*hf完成后的“关系”对话框如图3-5所示;图3-5 “关系”对话框2.创立齿轮基本圆(1)在工具栏内单击按钮,系统弹出“草绘”对话框;(2)选择“FRONT”面作为草绘平面,选取“RIGHT”面作为参考平面,参考方向为向“左”,如图3-6所示.单击【草绘】进入草绘环境;图3-6 “草绘”对话框(3)在绘图区以系统提供的原点为圆心,绘制一个任意年夜小的圆,而且标注圆的直径尺寸.在工具栏内单击按钮,完成草图的绘制;(4)在模型中右键单击刚刚创立的草图,在弹出的快捷菜单中单击选取“编纂”;(5)在主菜单上依次单击“工具”→“关系”,系统弹出关系对话框,如图3-7所示;(6)在“关系”对话框中输入尺寸关系如下:D11=d其中D11为圆的直径尺寸代号,注意尺寸代号视具体情况会有所有同.d为用户自界说的参数,即为分度圆直径.通过该关系式创立的圆即为分度圆;图3-7 “关系”对话框(7)继续在工具栏内单击按钮,系统弹出“草绘”对话框;(8)在“草绘”对话框内单击按钮,进入草绘环境;(9)在绘图区以系统提供的原点为圆心,绘制一个任意年夜小的圆,而且标注圆的直径尺寸.在工具栏内单击按钮,完成草图的绘制;(10)在模型中右键单击刚刚创立的草图,在弹出的快捷菜单中单击选取“编纂”;(11)在主菜单上依次单击“工具”→“关系”,系统弹出关系对话框;(12)在“关系”对话框中输入尺寸关系如下:D12=da其中D12为圆的直径尺寸代号,da为用户自界说的参数,即为齿顶圆直径.通过该关系式创立的圆即为齿顶圆;(13)重复7—12步伐,创立另外两个齿轮的基本圆,分别为齿根圆和基圆,基中齿根圆的尺寸关系式为:D13=df基圆的尺寸代号为:D14=db完成后的基本圆曲线如图3-8所示,完成后的“关系”对话框如图3-9所示.图3-8 完成后的基本圆曲线图3-9 完成后的关系式3.创立渐开线(1)依次在主菜单上单击“拔出”→“模型基准”→“曲线”,或者在工具栏上单击按钮,系统弹出“曲线选项”菜单管理器,如图3-10所示;图3-10 “曲线选项”菜单管理器(2)在“曲线选项”菜单管理器上依次单击“从方程”→“完成”,弹出“获得坐标系”菜单管理器,如图3-11所示;图3-11“获得坐标系”菜单管理器(3)在绘图区单击选取系统坐标系为曲线的坐标系,弹出“设置坐标类型”菜单管理器,如图3-12所示;图3-12 “设置坐标系类型”菜单管理器(4)在“设置坐标类型”菜单管理器中单击“笛卡尔”,系统弹出一个记事本窗口;(5)在弹出的记事本窗口中输入曲线的方程,如下:ang=90*tr=db/2s=PI*r*t/2xc=r*cos(ang)yc=r*sin(ang)x=xc+s*sin(ang)y=yc-s*cos(ang)z=0渐开线的创立是齿轮创立过程中的一个难点,渐开线方程的推导已经在本章第一节中做了详细的介绍;(6)保管数据,退出记事本,单击“曲线:从方程”对话框中的【确定】,如图3-13所示;图3-13“曲线:从方程”对话框(7)完成后的曲线如图3-14所示;图3-14 完成后的渐开线4.镜像渐开线(1)在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“拔出”→“模型基准”→“点”→“点”,系统弹出“基准点”对话框,如图3-15所示;图3-15“基准点”对话框(2)单击分度圆曲线作为参照,按住Ctrl键,单击渐开线作为参照,如图3-16所示.在“基准点”对话框内单击【确定】,完成基准点“PNT 0”的创立;图3-16选取参照曲线(3)在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“拔出”→“模型基准”→“轴”,系统弹出“基准轴”对话框,如图3-17所示;(4)在绘图区单击选取“TOP”面作为参考平面,按住Ctrl键,单击选取“RIGHT”面作为参考,在“基准轴”对话框内单击【确定】,完成轴“A_ 1”的创立;(5)在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“拔出”→“模型基准”→“平面”,系统弹出“基准平面”对话框;(6)在绘图区单击选取“A_ 1”轴作为参照,按住Ctrl 键,继续单击基准点“PNT 0”作为参照,如图3-17所示;图3-17“基准平面”对话框(7)继续在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“拔出”→“模型基准”→“平面”,系统弹出“基准平面”对话框,如图3-18所示;图3-18“基准平面”对话框平面,按住Ctrl键选取“A_ 1”轴作为参考.在偏距文本框内输入旋转角度为“360/(4*z)”,系统提示是否要添加特征关系,单击“是”;(9)在“基准平面”对话框内单击【确定】,完成基准平面的创立;(10)将关系式添加到“关系”对话框.在绘图区右键单击刚刚创立的基准平面“DTM 2”,在弹出的快捷菜单上单击“编纂”.(11)在主菜单上单击“工具”→“关系”,系统弹出“关系”对话框.此时系统显示“DTM 1”面和“DTM 2”面间的夹角尺寸代号.单击该尺寸代号,尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中,输入的关系式为:d202=360/(4*z)在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式;(12)在绘图区单击渐开线特征,然后在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“编纂”→“镜像”.系统弹出“镜像”特征界说操控面板,如图3-19所示;图3-19“镜像”特征界说面板镜像平面,在“镜像”特征界说操控面板内单击按钮,完成渐开线的镜像.完成后的曲线如图3-20所示.图3-20完成后的镜像渐开线5.创立齿根圆(1)在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单内单击“拔出”→“拉伸”,弹出“拉伸”界说操控面板,在面板内单击“放置”→“界说”,弹出“草绘”界说对话框;(2)选择“FRONT”面作为草绘平面,选取“RIGHT”面作为参考平面,参考方向为向“左”,如图3-21所示.单击【草绘】进入草绘环境;图3-21“草绘”对话框(3)在工具栏内单击按钮,在绘图区单击选取齿根圆曲线,如图3-22所示.在工具栏内单击按钮,完成草图的绘制;图3-22 完成齿根圆曲线(4)在“拉伸”特征界说操控面板内单击选取“实体”按钮、“拉伸到指定深度”按钮,在拉伸深度文本框内输入深度值为B,如图3-23所示.回车后系统提示是否添加特征关系,单击“是”;图3-23“拉伸”界说面板(5)拉伸深度自动调整到用户设置的参数B的值,在“拉伸”特征界说操控面板内单击按钮,完成齿根圆的创立,完成后的齿根圆如图3-24所示.图3-24 完成后的齿根圆(6)将关系式添加到“关系”对话框,在模型树中右键单击齿根圆特征,在弹出的快捷菜单中单击“编纂”;(7)在主菜单上单击“工具”→“关系”,系统弹出“关系”对话框.此时系统显示齿根圆厚度尺寸代号.单击该尺寸代号,尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中,输入的关系式为:D20=b完成后的“关系”对话框如图3-25所示,在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式;图3-25“关系”对话框6.创立齿形(1)在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单内单击“拔出”→“拉伸”,弹出“拉伸”界说操控面板,在面板内单击“放置”→“界说”,弹出“草绘”界说对话框;(2)选择“FRONT”面作为草绘平面,选取“TOP”面作为参考平面,参考方向为向“右”,如图3-26所示.单击【草绘】进入草绘环境;图3-26“草绘”对话框(3)绘制如图3-27所示的二维草图,在工具栏内单击按钮,完成草图的绘制;图3-27绘制二维草图(4)在“拉伸”特征界说操控面板内单击选取“实体”按钮、“拉伸到指定深度”按钮,在拉伸深度文本框内输入深度值为B, 如图3-28所示.回车后系统提示是否添加特征关系,单击“是”;图3-28“拉伸”界说面板(5)拉伸深度自动调整到用户设置的参数B的值,在“拉伸”特征界说操控面板内单击按钮,完成轮齿的创立,完成后的轮齿如图3-29所示.图3-29 完成后的轮齿(6)将关系式添加到“关系”对话框,在模型树中右键单击轮齿特征,在弹出的快捷菜单中单击“编纂”;(7)在主菜单上单击“工具”→“关系”,系统弹出“关系”对话框.此时系统显示轮齿厚度尺寸代号和齿根圆角尺寸代号.单击该尺寸代号,尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中,输入的关系式为:if hax>=1D37=0.38*mendifif hax<1D37=0.46*mendifD38=bif……endif为Pro/Engineer Wildfire 3.0提供的条件关系式语句,上述关系式的意义为如果齿顶高系数hax>=1时,D37=0.38*m,如果hax<1时,D37=0.46*m.完成后的“关系”对话框如图3-30所示,在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式;图3-30“关系”对话框7.阵列轮齿为阵列轮齿,首先要创立一个轮齿.(1)首先单击选取已经创立好的轮齿,然后在主菜单上依次单击“编纂”→“复制”,然后再次依次单击“编纂”→“选择性粘贴”,系统弹出“选择性粘贴”复选框,如图3-31所示;图3-31“选择性粘贴”复选框(2)勾选复选框的前两项,如图3-31所示,单击【确定】,系统弹出“选择性粘贴”界说操控面板;(3)在“选择性粘贴”界说面板内选取按钮,在文本框输入旋转角度为“360/z”,如图3-32所示.系统提示是否添加关系,单击“是”;图3-32“选择性粘贴”界说面板(4)在绘图区单击选取齿根圆的中心轴作为旋转轴,如图3-33所示.在“选择性粘贴”界说操控面板内单击按钮,完成轮齿的创立;图3-33 选取旋转轴(5)将旋转角度关系式添加到“关系”对话框.在模型树中右键单击第二个轮齿特征,在弹出的快捷菜单中单击“编纂”;(6)在主菜单上单击“工具”→“关系”,系统弹出“关系”对话框.此时系统显示两个轮齿夹角的尺寸代号.单击该尺寸代号,尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中,输入的关系式为:d124=360/z完成后的“关系”对话框如图3-34所示,在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式;图3-34“关系”对话框(7)在模型树中单击刚刚创立的第二个轮齿特征,在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“编纂”→“阵列”,系统弹出“阵列”界说操控面板,如图3-35所示;图3-35“阵列”特征界说面板(8)在绘图区单击选取两个轮齿间的夹角尺寸“”度作为阵列参照,在“阵列”界说操控面板单击按钮,完成阵列特征的创立;(9)在绘图区可以看到,阵列把持只创立了个轮齿,下面通过添加关系式来创立其它轮齿.在模型树中右键单击选取刚刚创立的阵列特征,在弹出的快捷菜单中单击“编纂”;(10)在主菜单上单击“工具”→“关系”,系统弹出“关系”对话框.此时系统显示两个轮齿夹角的尺寸代号.单击该尺寸代号,尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中,输入的关系式为:d141=360/zp142=z-1d141为两个轮齿间的夹角,p142为阵列的个数.完成后的“关系”对话框如图3-36所示,在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式;图3-36“关系”对话框(11)在工具栏上单击重生按钮,或者依次在主菜单上单击“编纂”→“再生”,完成所有轮齿的创立,完成后的齿轮如图3-37所示.图3-37完成后的轮齿8.创立凹槽特征(1)首先加入关系式,在主菜单上依次单击“工具”→“关系”,系统弹出“关系”对话框,输入关系式如下:dd0=0.85*dfbb0=0.1*bll2=dd1/2ll1=ll2/2ll3=(dd0-dd1)/4+dd1/2dd2=(dd0-dd1)/5(2)在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单内单击“拔出”→“拉伸”,弹出“拉伸”界说操控面板,在面板内单击“放置”→“界说”,弹出“草绘”界说对话框;(3)选择齿轮一端面作为草绘平面,如图3-38所示.选取“RIGHT”面作为参考平面,参考方向为向“顶”,如图3-39所示.单击【草绘】进入草绘环境;图3-38选取草绘平面图3-39“草绘”对话框(4)绘制如图3-40所示的二维草图,草图为一个直径任意的圆.在工具栏内单击“工具”→“关系”,系统弹出“关系”对话框,将圆直径的尺寸代号添加到关系式,关系式如下:sd0=dd0图3-40绘制二维草图(5)在“关系”对话框内单击【确定】,完成对圆直径的参数化驱动.在工具栏内单击按钮,完成草图的绘制;(6)在“拉伸”界说操控面板内单击选取“实体”按钮、“拉伸到指定深度”按钮,在拉伸深度文本框内输入拉伸深度值为bb0,如图3-41所示.回车后系统提示是否添加关系式,单击“是”.单击按钮完成凹槽特征的创立;图3-41“拉伸”界说面板(7)镜像凹槽特征.在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜上单击“拔出”→“模型基准”→“平面”,系统弹出“基准平面”对话框;(8)在绘图区单击选取“FRONT”面作为参考平面,在偏移距离文本框内输入偏距为b/2,回车后系统提示是否添加关系式,单击“是”.单击【确定】,完成基准平面“DTM 2”的创立;图3-42“基准平面”对话框(9)单击选取刚刚创立的凹槽特征,在在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“编纂”→“镜像”,系统弹出“镜像”特征界说操控面板,如图3-43所示;图3-43“镜像”特征界说面板(10)单击选取齿轮的中间面“DTM 2”面作为镜像平面,在“镜像”特征界说操控面板内单击按钮,完成镜像特征的创立.9.创立轴孔特征(1)在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单内单击“拔出”→“拉伸”,弹出“拉伸”界说操控面板,在面板内单击“放置”→“界说”,弹出“草绘”界说对话框;(2)在“草绘”对话框内单击按钮,进入草绘环境;(3)绘制如图3-44所示的二维草图,在主菜单上依次单击“工具”→“关系”,系统弹出“关系”对话框,输入圆的尺寸代号的关系式:sd0=dd1在“关系”对话框内单击【确定】,在工具栏内单击按钮,完成草图的绘制;图3-44绘制二维草图(4)在“拉伸”界说操控面板内单击选取“实体”按钮、“通孔”按钮以及“去除资料”按钮,如图3-45所示.单击按钮,完成轴孔的创立;图3-45“拉伸”界说面板(5)创立键槽,继续在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单内单击“拔出”→“拉伸”,弹出“拉伸”界说操控面板,在面板内单击“放置”→“界说”,弹出“草绘”界说对话框;(6)在“草绘”对话框内单击按钮,进入草绘环境;(7)绘制如图3-46所示的二维草图,在主菜单上依次单击“工具”→“关系”,系统弹出“关系”对话框,输入圆的尺寸代号的关系式:sd0=ll1sd2=ll2sd0为键槽高的尺寸代号,sd2为键槽宽的尺寸代号.在“关系”对话框内单击【确定】,在工具栏内单击按钮,完成草图的绘制;图3-46绘制二维草图(8)在“拉伸”界说操控面板内单击选取“实体”按钮、“通孔”按钮以及“去除资料”按钮,如图3-45所示.单击按钮,完成键槽的创立.10.创立小孔(1)在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单内单击“拔出”→“拉伸”,弹出“拉伸”界说操控面板,在面板内单击“放置”→“界说”,弹出“草绘”界说对话框;(2)在“草绘”对话框内单击按钮,进入草绘环境;(3)绘制如图3-47所示的二维草图,在主菜单上依次单击“工具”→“关系”,系统弹出“关系”对话框,输入圆的尺寸代号的关系式:sd0=dd2sd1=ll3在“关系”对话框内单击【确定】,在工具栏内单击按钮,完成草图的绘制;图3-47绘制二维草图(4)在“拉伸”界说操控面板内单击选取“实体”按钮、“通孔”按钮以及“去除资料”按钮,如图3-45所示.单击按钮,完成小孔的创立;(5)阵列小孔,单击选取刚刚创立的小孔特征.在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“编纂”→“阵列”,系统弹出“阵列”界说操控面板,如图3-48所示;图3-48“阵列”界说面板(6)在绘图区单击选取齿根圆的中心轴作为阵列的参照,在“阵列”界说操控面板内输入阵列个数为“ 4”个,偏移角度为“ 90”度.单击按钮完成小孔的阵列,完成后的特征如图3-49所示.图3-49完成后的阵列特征11.创立倒角特征(1)在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“拔出”→“倒角”→“边倒角”,系统弹出“边倒角”特征界说操控面板,如图3-50所示;图3-50“边倒角”界说面板(2)在“边倒角”特征界说操控面板内输入倒角值为“ 1”,单击选取如图3-51所示的两个边线作为倒角边,单击按钮,完成倒角特征的创立;图3-51选取倒角边(3)用相同的方法,为所有圆孔创立倒角值为0.5的边倒角特征.至此,已经完成了用参数化方法来设计直齿圆柱齿轮.在主菜单上单击“工具”→“参数”,系统弹出“参数”对话框,修改其中的参数值,然后在主菜单上依次单击“编纂”→“再生”,或者在工具栏内单击按钮,即可获得其它参数的齿轮.时间:二O二一年七月二十九日。
实验八直齿渐开线圆柱齿轮参数化设计
利用ProE的参数和关系式实现直齿渐开线圆柱齿轮的精确参数化建模。
具体步骤参考如下:
1、设计参数
打开参数窗口,向模型中添加的参数主要有齿数(z),模数(m),压力角(alpha),齿宽(b)。
确定具体参数时分度圆直径、基圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿宽值设置为零、并通过关系式进行计算。
示例见表1。
说明:
1.本表适用于渐开线圆柱齿轮。
对斜齿轮是指法面模数。
2.选用模数时,应优先选用第一系列,其次是第二系列,括号内的模数尽可能不用。
压力角标准值:我国规定标准值一般为20°。
某些行业也采用14.5°,15°。
齿顶高系数ha*
齿顶高ha用齿顶高系数ha*与模数的乘积表示:
顶隙系数c*
齿根高hf用齿顶高系数ha*与顶隙系数c*之和乘以模数表示:
齿顶高系数与顶隙系数的标准值
正常齿制当m≥1mm时,ha*=1, c*=0.25
当m<1mm时,ha*=1, c*=0.35
短齿制ha*=0.8, c*=0.3
2、创建基本曲线
通过关系式生成基本曲线,首先草绘四个圆形,分别为齿顶圆、基圆、分度圆、齿根圆曲线,随意设置圆的直径数值,其具体数值将通过关系式确定。
打开关系窗口,选择特征项,选中刚刚绘制的曲线将其尺寸标注切换为符号显示形式( d0, d1, d2, d3)。
在关系的编辑窗口中建立如下约束条件。
d=m*z
db=m*z*cos(alpha)
ha=1
IF m<1
c=0.35
else
c=0.25
ENDIF
da=m*(z+2*ha )
df=m*z-2*m*(ha+c)
d0=df
d1=db
d2=d
d3=da
完成关系式的输入后,执行/校验关系并按关系创建新参数。
保存关系后,系统将根据添加的关系式,自动计算各圆直径。
3、创建渐开线
在Pro /E W ildfire中可以通过笛卡尔、柱坐标等生成渐开线,这里以柱坐标为例建立如下关系式。
rb=db/2
beta=60*t
r=(rb^2+(rb*beta*pi/180)^2)^0.5
theta=beta-atan((rb*beta*pi/180)/rb)
z=0
式中: t为系统参数, 其值为0~1。
保存关系式后,系统将根据此关系式创建渐开线,并生成图形。
4、创建过渡圆弧曲线
由机械原理的基本知识可知:基圆内没有渐开线,但是当齿轮的基圆半径大于分度圆半径时,还应该在基圆以内切除齿槽,不过由于这段曲线不影响齿轮的啮合,可以不再使用渐开线,为了简化操作,设计中将使用圆弧曲线。
5、创建齿廓曲线与曲面
通过基准、镜像、修剪等步骤完成齿廓特征。
注意在输入角度值时应保证复制的曲线和原曲线围成齿廓而不是围成齿轮,输入角度为360/4/z,是因为在分度圆周上,齿厚和齿槽宽相等。
裁去渐开线和圆弧曲线相交处多余的曲线段后,拉伸生成曲面特征,并完成柱体的生成。
6、创建齿轮的齿特征
通过齿廓曲面对齿轮的毛坯进行裁减,得到齿形。
在用轴阵列其他齿特征时,根据阵列齿数z,阵列输入角度为360/z。
(也可先用特征操作复制一个后再进行尺寸阵列)
7、修改参数,改变齿轮设计
在修改参数时,参数的修改范围并不是任意的,在本例中,齿廓曲线是由渐开线和圆弧曲线组成,这样的齿轮基圆半径大于齿根圆半径。
而当齿轮的基圆半径小于齿根圆半径时,整个齿廓曲线就全部为渐开线。
临界齿数的计算可以使用公式z0=2(ha+c)/(1-cos(alpha)),即当齿轮的齿数大于41时,将z的初始值给定在一个大于41的范围内,在创建渐开线时,不用近似圆弧。
在“工具”-“程序”中:输入
INPUT
M NUMBER
"请输入齿轮的模数=="
Z NUMBER
"请输入齿轮的齿数=="
ALPHA NUMBER
"请输入齿轮的压力角度=="
B NUMBER
"请输入齿轮的宽度=="
END INPUT。