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無錫克維斯:針對二級齒輪減速器的研究
作者:無錫市克維斯傳動機械有限公司    發布于:2013-03-30 08:24:54    文字:【】【】【
摘要:無錫克維斯:針對二級齒輪減速器的研究
1齒輪傳動系統參數化模型的建立

  1.1標準直齒圓柱齒輪參數,相應關系的分析

  1)參數。齒數z,模數m,壓力角pressureangle(20b),齒距p,齒頂圓直徑da,齒根圓直徑df,分度圓直徑d,基圓直徑db.

  2)參數間關系。d=m*z;p=3.1415926*m;db =d*cos(pressureangle)=m*z*cos(pressureangle);da=m*(z+2);df=m*(z-2.5)。

  1.2利用關系式制作齒輪的具體步驟

  1)草繪四個圓,然后利用<工具>y<參數>填寫齒輪參數。

  2)選擇<工具>y<關系>,添加下列關系:d=m *z;db=m*z*cos(angle)da=m*(z+2*ha);df= m*z-2*m*(ha+c);d0=df;d1=db;d2=d;d3= da.接著利用<插入基準曲線>命令,從<方程>y<選取>y<柱坐標>,打開記事本填寫下列關系:x=t* sqrt((da/db)^ 2 -1);y=180/p;ir=0.5*db*sqrt(1 +x^ 2);theta=x*y-atan(x);z=0.然后保存,退出,這樣就建立了漸開線。

  3)利用漸開線建立齒輪的輪廓。利用<插入>y <特征>y<復制>y<鏡像>(旋轉)命令來復制漸開線,然后利用<拉伸>命令制作第一個輪齒。

  4)利用陣列命令得到齒輪坯。到此齒輪建?;就瓿?,至于本文用到的斜齒輪的建模方法與上述步驟基本一樣,比較特殊的一點是在建立齒輪輪廓時要用到這個高級命令。

  2機構的運動學分析和仿真

  Pro/ENGINEER的運動學分析模塊Mechanism可以進行裝配體的運動學分析和仿真。這樣可以使在二維圖紙上難以表達和設計的運動變得非常直觀和易于修改,并且能夠大大簡化機構的設計開發過程,縮短開發周期,減少開發費用,同時提高產品質量。

  在Pro/ENGINEER中,運動仿真的結果不但可以以動畫的形式表現出來,還可以以參數的形式輸出,從而可以獲知零件之間是否干涉,干涉體積有多大等。然后根據仿真結果對所設計的零件進行修改,直到不產生干涉為止。

  2.1創建機構

  既然組件要運動,那么組件在組裝時就不能完全約束,而是要部分約束。但是,部分約束不是組裝不完全,而是根據各組件的運動形態及彼此間的相對運動情況通過各種連接的設定,來限制各組件的自由度。在Pro/ENGINEER中提供了8種連接形式:剛性(Rigid),銷釘(Pin),滑動桿(Slider),圓柱(Cylinder),平面(Planar),球(Ball)和軸承(Bearing)等。

  1)啟動Pro/ENGINEER后,單擊/文件y新建y組件(子類型是設計),再在<名稱>對話框里輸入名稱y去掉0使用缺省模板y<確定>.然后出現元件放置對話框,單擊<連接>y<自動>y<缺省>,放置好機架。

  2)單擊特征操作按鈕的<增加組件>按鈕,此時系統彈出<打開>對話框,選擇元件進行連接裝配(用的是銷釘連接)。

  3)剩下的元件的組裝步驟和步驟(2)基本一樣,至于最后的螺栓和螺母,墊圈就用/放置0來裝配,最終組裝好的減速器裝配圖。

  圖在裝配時應該注意一個問題:齒輪首先和軸建立子裝配,約束可以選擇齒輪輪轂和軸截面配合,同時還要建立一個與鍵的約束才可以使齒輪在運動過程中與軸一起轉動,此時的齒輪應該是完全約束,然后再調入總的運動組裝圖,這時運動方式不會出現問題。

  可是,如果在總裝圖中依次調入零件進行裝配齒輪,仍按上述約束的話,在進行機械運動仿真時,就會出現過約束,導致機構無法運動,所以必須去掉一個約束。

  2.2機構仿真

  1)從菜單欄中依次選擇<應用程序>yy<連接>選項,此時系統將彈出連接組件對話框。單擊對話框中的<運行>按鈕,檢查裝配的連接情況。若連接成功,系統將彈出連接成功對話框,確認檢查結果。

  2)單擊特征操作按鈕區的<齒輪副>y<新建>按鈕,打開齒輪副定義對話框。接受系統默認的名稱和傳動類型,選擇高速齒輪的連接作為連接軸;系統自動選取齒輪的主體和拖架,在<節圓直徑>欄的輸入框中輸入數值。單擊齒輪副定義對話框中的<齒輪2>選項卡,顯示有關齒輪2的對話框,選取中速齒輪的連接線為連接軸,系統自動選擇主體和拖架,在<節圓直徑>欄的輸入框中輸入直徑。

  3)按以上步驟建立另外一個齒輪副。

  4)單擊特征操作按鈕區的<伺服電動機>y<新建>按鈕,接受系統默認的名稱,在模型窗口中選取連接軸作為伺服電動機驅動對象。選取完之后,模型中顯示一紫色箭頭,表示運動的方向,參考對象呈綠色顯示,被驅動對象(高速軸)呈藍色顯示。單擊伺服電動機定義對話框中的<輪廓>按鈕,在<規范>欄中選擇<速度>y<當前>,默認當前軸的位置為零位置。

  在<模>欄中選擇<常數>,表示驅動器以常數形式運行。在欄中輸入200,單擊伺服電動機定義對話框中的<測量>按鈕,可查看電動機的工作曲線。

  5)單擊特征操作按鈕區的<分析>y<新建>按鈕,接受系統默認的分析名稱和運動分析類型以及顯示時間格式。單擊<運行>按鈕,可以觀察齒輪機構運動情況。

  單擊分析定義對話框中的<確定>按鈕,同時把運行結果存入數據集,單擊<關閉>按鈕,退出分析對話框。

  6)單擊特征操作按鈕區的<測量>y<圖形類型>,接受系統默認的<測量與時間>.再單擊對話框中的<創建新測量>y<速度>,再在驅動齒輪軸上選擇一點,接受系統默認的評估方法<每一時間步距>.單擊測量定義對話框中的<確定>按鈕,完成測量定義。

  3對齒輪結構進行靜力分析Pro/MECHANICASTRUCTURE模塊是Pro/ME2 CHANICA軟件強大的結構分析軟件包,它可以使設計者對設計模型在真實環境下的結構性能進行評估,研究和優化工作。

  1)打開已經建立好的齒輪模型。

  2)進入Pro/MECHANICA.在菜單上選擇<應用程序>yy,系統進入Pro/ MECHANICA環境,選擇Structure,系統進入結構分析主界面。

  3)定義材料屬性。依次單擊<屬性>y<材料> yy,選取模型,單擊按鈕,完成材料的定義。

  4)添加約束。

  5)添加基本應力。

  6)建立分析任務,進行有限元計算。單擊/分析0菜單<分析與設計>,在AnalysesandDesignStudies對話框中選擇y.

  7)顯示計算結果。選擇<結果>y<插入>y ,在StudySelection中的DesignStudy下方單擊<瀏覽>按鈕,選擇上面完成的分析。單擊y按鈕。

  8)根據結果來判斷設計的好壞,然后進行修改,為進一步進行優化分析提供了依據。

  4結束語

  本文利用Pro/E中的三維參數化特征造型,全相關性實體建模,單一數據庫等強大功能對機械行業中應用廣泛的齒輪減速器進行了參數化建模。在電腦上進行模擬裝配,干涉檢查,機構仿真,結構分析和動力學分析,以便能及早發現設計上的錯誤,從而減少新產品在試制過程中出現的各種問題,降低了研發成本,縮短了新產品開發周期。

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