基于Pro/E內(nèi)齒輪傳動參數(shù)化設(shè)計及運(yùn)動仿真

2014-11-27 田美霞 浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

  以內(nèi)齒輪傳動設(shè)計為例,介紹了在Pro/E環(huán)境下內(nèi)齒輪的參數(shù)化設(shè)計及內(nèi)齒輪傳動的運(yùn)動仿真。采用參數(shù)化建模使設(shè)計者通過修改齒輪的設(shè)計參數(shù)便能快速修改齒輪模型,大大提高了設(shè)計效率。通過運(yùn)動仿真,可以在虛擬的環(huán)境下對內(nèi)齒輪傳動進(jìn)行運(yùn)動模擬和干涉檢查,驗(yàn)證了內(nèi)齒輪設(shè)計的準(zhǔn)確性,具有實(shí)用價值。

  引言

  內(nèi)齒輪傳動機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于儀表、機(jī)械等領(lǐng)域,如內(nèi)平動齒輪減速器、內(nèi)齒輪絞車、內(nèi)齒輪油泵等。傳統(tǒng)的齒輪設(shè)計方法是先計算齒輪的基本參數(shù),再建立幾何模型,齒輪的基本參數(shù)的改變往往導(dǎo)致設(shè)計者要重新計算,重建模型,效率低下,容易出現(xiàn)差錯。而Pro/E參數(shù)化建模能使產(chǎn)品的基本設(shè)計參數(shù)與產(chǎn)品的尺寸、形狀、位置之間以各種關(guān)系關(guān)聯(lián),由這些關(guān)系式驅(qū)動尺寸,使設(shè)計者能根據(jù)不同的設(shè)計需求,修改設(shè)計參數(shù)就能快速建模和修改模型,大大提高了設(shè)計效率。

  產(chǎn)品裝配與機(jī)構(gòu)仿真是Pro/E軟件中的一項(xiàng)重要功能,使得原來難以表達(dá)和設(shè)計的機(jī)械運(yùn)動,可以在虛擬的工作環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)動模擬和干涉檢查,幫助設(shè)計者及時發(fā)現(xiàn)問題,降低設(shè)計差錯性,節(jié)約設(shè)計成本,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。

  本文主要介紹了利用Pro/E軟件完成內(nèi)齒輪傳動機(jī)構(gòu)的漸開線直圓柱內(nèi)齒輪參數(shù)化設(shè)計的過程以及內(nèi)齒輪傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真與分析過程。

1、內(nèi)齒輪參數(shù)化設(shè)計

  1.1、創(chuàng)建設(shè)計參數(shù)

  在利用Pro/E進(jìn)行參數(shù)化建模時,首先要設(shè)置設(shè)計參數(shù)。影響漸開線直圓柱內(nèi)齒輪形狀和尺寸的基本參數(shù)主要有:模數(shù)m、齒數(shù)z、壓力角alpha、齒頂高h(yuǎn)a、齒根高h(yuǎn)f、齒寬b等,為了達(dá)到齒輪的各項(xiàng)技術(shù)要求,要讓齒輪基本設(shè)計參數(shù)與齒輪的尺寸、形狀、位置之間以各種關(guān)系關(guān)聯(lián),以達(dá)到修改齒輪設(shè)計參數(shù)來改變齒廓形狀的目的。在PRO/E軟件零件建模環(huán)境下,選擇“工具”|“參數(shù)”命令,打開“參數(shù)”對話框,在該對話框中輸入表1中齒輪參數(shù),添加基本設(shè)計參數(shù)。

表1 內(nèi)外齒輪基本設(shè)計參數(shù)

基于Pro/E內(nèi)齒輪傳動參數(shù)化設(shè)計及運(yùn)動仿真

  1.2、創(chuàng)建內(nèi)齒廓漸開線

  1)添加齒輪參照圓關(guān)系。利用關(guān)系式繪出基圓、齒頂圓、齒根圓、分度圓。單擊工具欄“草繪”按鈕,選擇FRONT基準(zhǔn)平面為草繪平面,在草繪環(huán)境中繪制4個同心圓,并使這4個圓的尺寸受參數(shù)和關(guān)系式驅(qū)動。選擇“工具”|“關(guān)系”命令打開“關(guān)系”對話框,添加如表2所示的關(guān)系。

  2)創(chuàng)建直圓柱內(nèi)齒輪齒廓漸開線。單擊特征工具欄“插入基準(zhǔn)曲線”按鈕,彈出“曲線選項(xiàng)”菜單,依次選擇“從方程”、“笛卡爾”坐標(biāo)系等,在彈出的記事本對話框中輸入如下漸開線的參數(shù)方程:

表2 內(nèi)外齒輪表達(dá)式

基于Pro/E內(nèi)齒輪傳動參數(shù)化設(shè)計及運(yùn)動仿真

4、結(jié)論

  借助Pro/E軟件對內(nèi)齒輪傳動機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒輪進(jìn)行參數(shù)化精確建模,設(shè)計者只要按照設(shè)計要求輸入?yún)?shù)就可得到不同規(guī)格的齒輪,大大提高了設(shè)計的靈活性,縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。通過對建立的內(nèi)齒輪傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動仿真檢查和分析測量,可以在虛擬環(huán)境下快速地驗(yàn)證齒輪之間是否存在干涉,是否滿足機(jī)械傳動性能的要求,能快速得到了數(shù)據(jù)圖像和運(yùn)動仿真視頻,幫助設(shè)計者快速修改模型和進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析,提高設(shè)計效率,有很強(qiáng)的實(shí)用價值。