基于UG的齿轮虚拟加工及蜗轮蜗杆的造型研究【通过答辩毕业论文+CAD图纸】

全套设计（图纸）加 401339828 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 摘 要 本文主要 介绍 了在 轮、蜗轮蜗杆的三维建模。通过表达式绘制出渐开线，经过修剪绘制出齿廓截面，然后进行拉伸和特征阵列建立起齿轮的模型。蜗轮蜗杆通过表达式绘制出螺旋线和渐开线，绘制出或修改成齿廓截面，然后进行扫掠、特征阵列、布尔求差得到三维模型。 重点研究在 柱直齿轮进行虚拟加工模拟 。通过创建毛坯，创建程序节点，创建加工节点，创建操作，参数设置这一系列过程最终生成刀轨，借助 刀轨转换为能被数控系统所能接受的数控程序。虚拟加工可以降低 造型难度 、提高 设计效率， 直接降低齿 轮的试切、调试费用，缩短试切周期 。 关键词 :达式 ;齿轮 ;渐开线 ;虚拟加工 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 n of G. to an of to or a of on G of a of of of G be to NC to C of to to U G； 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目 录 1 绪论 . 3 2 齿轮虚拟加工 . 3 开线齿廓成形原理 . 3 开线齿廓的构建 . 4 齿圆柱齿轮实体模型建立 . 7 柱直齿齿轮的 外轮廓线切割 . 8 柱直齿齿轮的加工方案 . 9 建外轮廓线切割操作的节点 . 10 轮廓线切割操 作的参数设置 . 12 柱直齿齿轮线切割程序的生成 . 13 3 蜗杆三维造型设计 . 14 杆参数 . 14 绘制两条空间螺旋线 . 15 制蜗杆基本曲线和齿廓截面 . 18 单头圆柱蜗杆的三维造型 . 18 4 蜗轮三维造型设计 . 20 5 结束语 . 25 参考文献 . 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 1 绪论 在机械 传动的各种类型中，齿轮传动是应用最多的一种传动机构，它广泛地应用在各种机器的传动装置中，并且也是齿轮传动机构的核心零件，因此齿轮在机械传动中的作用十分重要。近年来随着运用计算机进行机械运动仿真和对齿轮机构进行准确有效分析的需要 ,齿轮的精确建模也显得极其重要。由于齿轮轮廓不是标准曲线 ,工程设计人员在齿轮的精确建模和设计制造中会涉及到曲线公式坐标旋转等较为复杂的问题 ,而且在工程设计中 经常需要对齿轮进行造型，大多数三维建模系统都不能直接、快速、高效、精确的生成齿轮的三维模型，因此齿轮的三维建模过程比较困难，所以齿 轮的参数化设计显得非常重要。本文是基于用表达式生成方法即用尺寸来驱动图形， 可以用来控制同一零件上的不同特征间的关系。利用 立表达式生成渐开线曲线及其它相关联的曲线，并通过特征操作实现齿轮的参数化设计。作为通用 对常用齿轮刀具进行参数设计计算并虚拟加工齿轮，对形成 齿廓的过程进行动态仿真，帮助刀具设计者验证刀具的齿形参数是否合理 ，减少甚至避免试切，直接降低齿轮的试切、 调试费用，缩短试切周期。为避免对每把刀具都要进行试切和检验所造成的材料浪费，多以迫切需要采用计算机虚拟加工等技术来改变传统的设计方法，以提高设计效率，减轻劳动强度， 所以对本课题的研究是具有非常深远的现实意义。 2 齿轮 虚拟加工 开线齿廓成形原理 根据机械原理中的知识，我们可以得出 （ 1） 渐开线的极坐标参数方程式 : / co sk b ta nk k k （ 1） 其中，渐开线上任意点的向径 ; 基圆半径 ; k 压力角 ; k 渐开线 的展角 (如图 1 所示 ) 图 1 渐开线形成原理 在 ，我们要使用直角坐标函数，所以必须要将渐开线的极坐标参数方买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 程转化成直角坐标方程，其方程式为 （ 2） : s i n c o r v r v vc o s s i r v r v v（ 2） 其中， v 渐开线在 K 点的滚动角 ; 此方程式表示的渐开线的开始点 A 在 X 轴上。为了表示位置的任意性，现假设 A 点不在 X 轴上，设 0v，经过整理可得渐开线方程的直角坐标系形式为 : 0c o s ( )r v0s i n ( )r v（ 3） 由于 如 直接变量只能在 0 1 之间变化。因此为了便于在 U G 中输入表达式 , 可在 U G 中定义一个变量 t, 它是从 0 到 1 的变量 , 并建立关系式 , 使它的变化控制着变量 从而使 变化到 180, 这样就为绘制一条 0 180的渐开线做了公式准备。 开线齿廓的构 建 新建一个名字为 位为 依次单击 “起始 ”“建模 ”或者 “m”进入实体建模模块。在主菜单下依次单击 “格式 ”“图层的设置 ”命令，设置图层 10为工作层。依次单击 “工具 ”“表达式 ”命令或者 “e”命令进入表达式对话框，在 “名称 ”栏中输入参数符号，在 “公式 ”栏里输入参数的初值，单击 “”接受编辑。（如图 2所示） 图 2 表达式窗口 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 在“表达式”窗口中添加下面表达式。 50z /齿数 4m /模数 d m z /分度圆直径 2d a m z /齿顶圆直径 c o /基圆直径 2 f m z /齿根圆直径 单击 “插入 /草图 ”进入草图绘制模式，在 准面上绘制 4 个圆，约束其中一个圆的圆心分别与 “ “标轴重合，再约束 4 个圆同心，单击工具栏上 “自动判断的尺寸 ”，使 4 个圆的直径分别为： d、 图 3 所示 图 3 齿轮基本曲线草图 单击 “完成草图 ”或者 “q”推出草图，回到实体建模环境。再次打开 “表达式 ”对话框，在 “表达式 ”对话框中依次输入以下表 达式： 0a /渐开线的起始角 180b /渐开线的终止角 1t /系统参数 (1 ) * *s t a t b /渐开线参数方程的自变量（角度值） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 /2 c o s s i nt b bx r s r r a d s s /渐开线在 x 方向的参数方程 s i n c o st b by r s r r a d s s /渐开线在 y 方向的参数方程 0“规律曲线 ”菜单，出现 “规律曲线 ”对话框如图 4 所示，选择其中 “根据方程 ”选择按钮 并确定，生成 的渐开线如图 5 所示 图 4 规律曲线函数 图 5 渐开线 利用渐开线 绘制齿轮形状 , 一般都需要 “镜像 ”功能以保证轮齿的对称性。在采用 y 轴作为对称中心 , 这就需要对图 5 中的坐标轴沿顺时针方向旋转一定的角度。旋转角度的确定需要研究齿廓曲线的形成及其方程式。图 6 为渐开线的镜像中心 , 图中 y 轴与齿轮渐开线的镜像中心夹角为 , = ,i, 为齿厚夹角的 1/2 , 即 90 / , (z 为齿数 )。根据渐开线形成原理 , 标准齿轮的分度圆上的展角为 : t a n 3 . 1 4 / 1 8 0 oi ，根据上述公式 ,建立以下参数约束如下 : ( t a n ( ) 3 . 1 4 / 1 8 0 ) 1 8 0 / 3 . 1 4s i t a i a f a a f a 90 /z is i t a s i t a s i t a 将上述约束参数输入表达式窗口，进行了坐标旋转以后 , 再以 y 轴作为镜像中心进行镜像 , 这样渐开线齿轮的轮廓就画好了 。如图 7 所示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 6 镜像中心 图 7 旋转镜像后渐开线 利用曲线修剪命令在渐开线与齿顶圆和齿根圆的相交处修剪渐开线，裁剪出一条齿廓线。在利用曲线修剪命令对齿顶圆及齿根圆修剪，最终得到齿轮轮廓线如图 8 所示。 图 8 齿廓平面图 齿圆柱齿轮实体模型建立 构建齿轮实体模型操作主要分为二个步骤，一是生成圆柱齿坯（齿根）；二是用拉伸齿廓截面生成三维实体，再和齿坯布尔相加。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 （ 1） 创建齿轮体 1） 单击工具栏中的“抽取几何体”按钮，弹出“抽取”对话框 ，默认其中的“曲线”类型，在视图窗口中选取上述绘制的齿根圆，单击“确定”按钮，显然，该抽取几何体和齿根圆是关联的。 2） 单击工具栏的“拉伸”按钮。弹出“拉伸”对话框，选中上述的齿根圆抽取曲线，拉伸起始值为“ 0”， 终止值为“ 10”，确认后即可创建了齿坯。 （ 2） 生成单个齿廓实体 单击工具栏中的 “拉伸 ”按钮，弹出 “拉伸 ”对话框，选中上述创建的齿廓截面，创建类似设置为和齿坯进行 “布尔相加 ”，即可生成单个齿廓实体，如图 9 所示。 图 9 生成单个齿廓 图 10 创建整个齿轮 （ 3） 创建整个齿轮 1） 单击工具栏中的“实例特征”按钮，弹出“实例”对话框，单击其中的“环形阵列”按钮，以上述创建的单个齿廓实体作为“引用特征”，确认后弹出“圆周阵列”参数设置对话框，在数字文本框内输入“ 50”，在“角度”文本框内输入“ 360/50”，确认后即可得到了整个齿轮如图 10 所示。 2）依次单击主菜单中的 “文件 ”“另存为 ”，打开 “部件另存为 ”对话框，在文件名内输入 “单击 “钮。 柱直齿齿轮的外轮廓线切割 齿轮具体的加工方法很多种，概括起来分为范成法和仿 形法两种。随着数控技术和特种加工技术的介入，使得高硬材料和特殊尺寸的齿轮加工手段越来越多。 考虑本实例渐开线圆柱直齿齿轮的材料，尺寸，生产数量和加工精度要求，采用数控线切割加工齿形轮廓的方经济和简单，在复杂轮廓的线切割加工中，有买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 一定的典型性。 柱直齿齿轮的加工方案 （ 1）加工方案的要点 1）选用数控高速快走丝线切割机，电极丝选用直径为 钼丝，采用专用线切割皂化液，在加工过程中进行冷却和绝缘等。 2）采用整体毛坯，先切割出内孔，在切割出齿形轮廓。 3）毛坯中间位置预钻直径为 3工艺 孔毛坯四周侧边预先进行初步铣削或者磨削，保证相互垂直度位置精度。 4）采用桥式安装方式，安装时通过简单的目测方法，对其中的一个侧边进行大概找正即可，这是由于中间的内孔齿廓外形一次安装，保证了相互位置精度。 5）切割方向设置为顺时针，进行左偏置设置，偏置量大小为钼丝直径的一半加上适当的放电间隙。 6）精加工的放电间隙应该小于粗加工的放电间隙，精加工的放电参数（峰值电流，电压等）一般小于粗加工的放电参数。 7）粗加工后留下的切除距离（ 定为 5 （ 2）毛坯模型的创建 根据以 上的齿轮线切割加工工艺方案，几何安装要求，可以确定相应的毛坯外形和尺寸，毛坯为长方体，中间带一个预钻孔，主要操作步骤如下。 1） 打开圆柱直齿齿轮模型文件，在主菜单中依次单击 “文件 ”“另存为 ”命令，打开 “部件文件另存为 ”对话框，在 “文件名 ”选项的文本框内输入名称为“单击 “ 2） 在主菜单中依次单击 “格式 ”“图层的设置 ”命令，出现 “图层的设置 ”，在对话框的 “工作层 ”的文本框内输入 “5”，单击 “作为工作层 ”按钮，仅让第1 层作为 “可选层 ”，其他均为 “不可见层 ”，单击对话 框下面的 “确定 ”按钮。 3） 单击工具栏的 “草图 ”按钮，进入草绘图环境。随后出现 “草绘图放置平面 ”浮动工具条，选择默认的 “草图平面 ”，作为绘制草图基准平面，单击工具栏上 “确定 ”按钮。 4） 单击工具栏中的 “矩形 ”按钮，默认 “用两点 ”绘制矩形按钮，绘制一个矩形图形。 5） 单击工具栏中的 “自动判断的尺寸 ”按钮，标注上述矩形的尺寸，最终得到的草绘如图 11 所示 。 6） 单击工具栏上的 “圆 ”按钮，在出现的浮动工具条中默认 “中心和半径决定的圆 ”图标，先在视图窗口靠近坐标系原点的位置上绘制好一个圆，直径设买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 为 3 7） 单击工 具栏上的 “约束 ”按钮，用鼠标光标选中 “使它高亮度显示。用鼠标光标逐步靠近圆心位置，单击后出现一个 “点在曲线上 ”浮动按钮，单击该按钮即可，保证了圆心和 “标轴重合。 图 11 构建的草绘图 图 12 创建的毛坯模型 8） 采用同样的方法，是圆心也和 “标轴重合，这样保证圆心和坐标原点重合。这样绘制了一个圆心和坐标系原点重合，直径为 3圆，该圆即为线切割加工穿丝用预钻孔的圆截面。 9） 单击工具栏上的 “完成草图 ”按钮 ，回到 实体建模环境。 10） 单击击工具栏中的 “拉伸 ”按钮，随之出现 “拉伸 ”对话框，拉伸起始值输入 “0”，结束值输入 “10”，单击 “确定 ”按钮。 11） 按下组合快捷键 “”，在视图窗口中选中草绘截面，安放基准平面以及基准轴，将他们全部隐藏掉。 12） 按下组合快捷键 “”，将毛坯模型的颜色和透明度改变，如图12 所示，即为创建的齿轮实体的毛坯模型，当然实际加工时必须提供符合该形状，尺寸要求的坯料。 13） 单击工具栏中的 “图层的设置 ”按钮，出现 “图层的设置 ”对话框，在“图层（状态） ”列表框内，选中 “1 单击 “作为工作层 ”按钮而将第 5层作为 “不可见层 ”，单击对话框的 “确定 ”按钮，这样只显示出齿轮实体模型。 建外轮廓线切割操作的节点 （ 1） 初始化加工环境 1） 选择 “起始 ”“加工（ N） ”命令，进入 境。由于该齿轮模型是第一次进入加工环境，系统将打开 “加工环境 ”对话框。 2） 在 “加工环境 ”对话框中，在 “话配置 ”列表框中选择买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 “项，在 “置 ”列表框中也选择 “项，单击 “初始化 ”按钮，即可完成线切割加工环境的配置。 3） 创建程序节点 ， 单击工具栏中的 “创建程序 ”按钮。随之出现 “创建程序 ”对话框，在 “类型 ”列表中选择 “型，选中 “父本组 ”下拉列表框“选项，在程序 “名称 ”输入 “单击 “确定 ”按钮，即完成线切割加工齿轮齿廓外形程序节点的创建。 （ 2） 创建加工节点 1） 单击右侧导航资源条上的 “加工操作导航器 ”按钮，单击工具栏中的“几何视图 ”按钮，可以发现系统提供了默认的线切割几何体 “标。 2） 双击 “标，出现 “话框，同时在视图窗口中出现了一个加工坐标系。 3） 单击 “项下的 “原点坐标系 ”按钮，进入 “点构造器 ”对话框，单击 “重置 ”按钮，使得各个坐标值均为 “0”，单击 “确定 ”按钮 。 4） 这样重新回到 “话框，单击 “确定 ”按钮即可，可以发现加工坐标系和工作坐标系重合了，这样就将加工坐标系调整到了预钻孔的圆心位置。 5） 单击工具栏中的 “显示 钮，将工作坐标系隐藏。 （ 3） 创建外轮廓线切割操作 1） 单击工具栏中的 “创建操作 ”按钮，打开 “创建操作 ”对话框。 2） 在对话框 “子类型 ”选项 中单击 “外轮廓切割（ ”按钮，在 “程序 ”列表框中选择上述创建的 “在 “使用几何体 ”列表框中选择 “ 在 “ 使用方法 ” 列表框中选择“其他选项均按照系统默认，如图 13 所示，单击 “应用 ”按钮。 图 13 创建齿轮外轮廓线切割操作 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 3） 弹出“ 话框，下面根据齿轮线切割工艺方案的要求，也按照“ 话框中的操作顺序，对外轮廓线切割的主要工艺参数进行设置。 轮 廓线切割操作的参数设置 （ 1）线切割几何体的选择 1）单击 “线切割几何体 ”选项下面的 “选择 ”按钮，弹出 “线切割几何体 ”对话框。 2）在 “过滤器类型 ”中单击 “面边界 ”按钮，在视图窗口中单击齿轮的端面，单击 “确定 ”按钮，返回 “话框。 3）单击 “线切割几何体 ”下面的 “编辑 ”按钮，弹出 “编辑几何体 ”对话框，在 “丝杆位置 ”选项下，关闭 “上 ”子项，激活 “相切于 ”子项，单击 “确定 ”按钮。 （ 2）线切割基本参数设置 在 “粗加工刀路数 ”右侧的文本框内输入 “1”，在 “精加工刀路数 ”右侧的文本框内输 入 “1”，在 “切除距离 ”右侧的文本框内输入 “5”，在 “丝径 ”右侧的文本框内输入 “如图 14 所示，这样根据加工方案完成了这些基本工艺参数的设置。 图 14 基本工艺参数设置 图 15 “角控制”对话框 （ 3） 切削方式的设置 单击 “话框中的 “切削 ”按钮，弹出 “切削参数 ”对话框，在 “下平面 ”右侧的文本框内输入 “5”，默认其他选项和数值，单击 “确定 ”按钮，回到 “话框。 （ 4）切入和切出方式的设置 单击 “话框中的 “输入 /输出 ”按钮，弹出 “输入和导出 ”对 话 框 ， 默 认 系 统 的 设 置 选 项 和 数 值 ， 单 击 “ 确定 ” 按 钮 ， 回 到“话框。 （ 5） 切割圆角的设置 单击“ 话框中的“角”按钮，出现“角控制”对话框，在“凸角控制”下面单击“添加圆弧”图标，在“圆角”选项前面打勾，在买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 “圆角半径”文本框内输入“ 如图 15 所示，单击“确定”按钮，回到“ 话框。 （ 6） 穿丝点和切入点的设置 1） 单击工具栏中的“图层的设置”按钮，打开“图层的 设置”对话框，在“图层（状态）”列表框内选中“ 5”，再单击“可选”按钮，即可将毛坯模型显示在视图窗口。 2） 单击“ 话框中的“移动”按钮，弹出“移动控制”对话框 。 3） 单击“从点”右侧的“指定”按钮，出现一个“从点”对话框，在其列表内选择“点构造器”图标，打开“点构造器”对话框 ，在 “本框内输入 “85”， “ “本框内输入 “0”，单击“确定”按钮，回到“从点”对话框，再单击其“确定”按钮，回到“移动控制”对话框，可以观察到“从点”选项前面打了勾。 4） 在“ 移动 控制”对话框中单击“螺纹孔”右侧的“指定”按钮，出现一个“螺纹孔”对话框，在其列表框内选择“点构造器”图标，打开“点构造器”对话框，在“ 本框内输入“ 75”， “ 本框内输入“ 0”，单击“确定”按钮，回到“螺纹孔”对话框，再次单击“确定”按钮，回到“移动控制”对话框。 5） 在“移动控制”对话框中单击“输入点” 右侧的“指定”按钮，出现一个“点构造器”对话框，在视图窗口中选择毛坯边界与 相交的点，回到“移动控制”对话框，可以观察到“输入点”选项前面打了勾。 6） 在“移动控制”对话框中单 击“退刀点”右侧的“指定”按钮，出现一个“退刀点”对话框，在其列表框内选择“点构造器”图标，打开“点构造器”对话框，在“ 本框内输入“ 75”，“ “ 本框内输入“ 0”，单击“确定”按钮，回到“移动控制”对话框。 完成了以上的工艺参数设置后，下面可以进行线切割刀轨的生成和检查。 柱直齿齿轮线切割程序的生成 刀轨生成与检查步骤如下。 （ 1） 单击“刀轨”选项的“编辑显示”按钮，弹出“显示选项”对话框，拖动“速度”滑块至“ 5”，单击“确定”按钮。 （ 2） 单击“ 话框中的“生成刀轨”按钮，系统很快按照上述参数设置，生成线切割刀路轨迹，可以通过放大、旋转视图，对刀轨进行初步检查。 （ 3） 单击“ 话框中的“刀轨确认”按钮，出现“可买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 视化刀轨轨迹”对话框，将“动画速度”滑块调整到“ 5”，单击“播放”按钮，可以观察电极丝切割齿轮外形轮廓的过程，如图 16 所示即为刀轨仿真演示。 图 16 齿轮轮廓线切割刀轨仿真演示 （ 4） 下面需要借助 供的后处理功能，将上述成功创建的线切割刀轨转化为被线切割机床的数控系统所能接受的数控 序。 3 蜗杆三维造型设计 杆参数 （ 1）阿基米德蜗杆的基本参数 单头圆柱蜗杆的基本参数：蜗杆头数 z=1（右旋）；轴向模数 径系数 q=10；齿形角 a=40 度（压力角为 20 度），根据这些基本参数可以列出蜗杆的计算参数： p=d=ha=ms da=d+2 ha df=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 由于阿基米德蜗杆在轴向主平面内与蜗轮是直线齿条与渐开线齿轮的啮合，由以上的计算参数可以推算出蜗杆轴向直廓齿形的几何尺寸，一个齿廓截面的几何尺寸如图 45 所示。 （ 2） 阿基米德螺 旋线的方程式 加工时阿基米德蜗杆圆柱坯体围绕自身轴线，作匀速圆周运动（角速度为），同时车刀在作平行与圆柱母线的匀速直线运动（线速度为 ），而将两者合成的运动路线形状即为空间螺旋线。 下面以圆柱体为参考，来分析车刀前面刀刃的中点 P 的运动，假设 z 向矢量为蜗杆的轴向，圆柱半径为 r，运动一段时间后到达 P 点的运动轨迹方程为 x=y=z=中 =t， b=/。 绘制两条空间螺旋线 （ 1） 建立表达式 1）在主菜单中依次单击“工具” “表达式”命令，随之出现“表达式”对话框。 2） 在对话框中的“名称”右侧文本框内输入“ z”，在“公式”右侧的文本框内输入“ 1”，单击“接受编辑”按钮。 按照上述步骤 （ 2） 操作方法，见其他参数表达式输入表达式中，如图17 所示为为蜗杆所有参数的表达式 。 图 17 蜗杆参数表达式 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 3） 完成了蜗杆所有参数的输入后，单击“表达式”对话框中的“ 确定”按钮。 （ 2） 建立基准平面 按照蜗杆的轴向矢量为 向，建立基准平面的目的是确定两条螺旋线的空间位置 1） 单击工具栏中的“基准平面”按钮，弹出“基准平面”对话框，默认“类型”中的“自动判断的平面”，单击“固定方法”选项中的“ C 平面”图标，单击“应用”按钮，即可建立一个 C 的基准平面 。 2） 按照同样的操作方法，建立 C 平面和 C 基准平面。 3） 单击“基准平面”对话框的“取消”按钮，退出该对话框。 （ 3） 绘制两条空间螺旋线 1） 单击工具栏上“规律曲线”按钮，弹出“规律函数”对话 框。 2） 单击对话框中的“根据方程”按钮，弹出“规律曲线”对话框，其中 t 为系统默认的参变量，注意提示栏出现“输入定义 X 的参数表达式”信息，单击“确定”按钮。 3） 弹出“定义 X”对话框，将文本框内的“ 改为“ 如图18 所示，单击“确定”按钮即可。 图 18 输入函数表达式 图 19 输入函数表达式 ） 弹出“规律函数”对话框，默认“根据方程”选项，单击该对话框“确定”按钮。 5） 弹出“规律曲线”对话框，注意提示栏出现“输入定义 Y 的参数表达式”的提示信息，单 击该对话框“确定”按钮。 6） 弹出“定义 Y”对话框，将文本框内的 “改为“ 如图 19所示，单击“确定”按钮即可。 7） 弹出“规律函数”对话框，默认“根据方程”选项，单击该对话框“确定”按钮。 8） 弹出“规律曲线”对话框，注意提示栏出现“输入定义 Z 的参数表达式”的提示信息，单击该对话框“确定”按钮 。 9） 弹出“定义 Z”对话框，默认文本框内的“ 达式，打击“确定”买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 按钮。 10） 弹出“规律曲线”定位对话框，如图 20 所示，单击其中的“指定考”按钮，弹出“指定 考”，注意提示栏出 现了“指定放置平面 选择基准平面”的信息。 图 20 规律曲线定位选项 图 21 指定 考 11） 在视图窗口中单击 C 基准平面作为“放置平面”，注意提示栏出现了“指定水平参考 选择基准平面”的信息。 12） 在视图窗口中单击 C 基准平面作为“水平参考”，注意提示栏出现了“指定原点 选择基准平面”的信息。 13） 在视图窗口中单击 C 基准平面作为“指定原点”，注意提示栏出现了“所有约束已指定”的信息，同时在“指定 考”对话框中出现了相关信息 ，如图 21 所示，单击“确定”按钮。再次单击“规律曲线”定位对话框，即可绘制出第一条空间螺旋线。 参照上述的操作步骤，把“ “ 改为“ “ 其他参数和放置平面都一致，即可绘制第二条空间螺旋线，如图 22 所示 。 图 22 绘制的两条空间螺旋线 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 制蜗杆基本曲线和齿廓截面 （ 1） 绘制基本曲线 1） 单击工具栏上的“草图”按钮，出现“草绘图放置平面”浮动工具条，选择默认的“草图平面”作为绘制草绘图基准平面，单击工具栏上的“确定”按钮。 2）单击工具栏上的“圆”按钮，在视图中绘制 一个圆，使圆心和 的直径输入表达式“ 3） 单击工具栏上的“完成草图”按钮，回到实体建模环境。 （ 2） 绘制齿廓截面 1） 单击工具栏上的“草图”按钮，出现“草绘图放置平面”浮动工具条，单击“ C 平面”图标，以 C 基准平面作为草绘图的放置平面，单击工具栏上“确定”按钮。 2） 绘制如图 23 所示的草绘图，将代表分度圆的直线转换为参考线（虚线），其长度值即为蜗杆螺距的一半，用表达式“ p/2”来控制。注意单击工具栏中的“约束”按钮后，保证提示栏会出现“草图已完全约束”的信息。 图 23 齿廓截面草绘图 单头圆柱蜗杆的三维造型 （ 1）创建蜗杆的圆柱坯体 单击工具栏中的“拉伸”按钮，弹出“拉伸”对话框，选择齿顶圆曲线，拉伸方向为系统默认的“ 量，设置拉伸起始值输入“ 10”，结束值输入“ 70”，单击“确定”按钮，即可创建圆柱蜗杆的圆柱坯体，如图 24 所示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 图 24 蜗杆圆柱坯体的创建 （ 2） 扫掠成形 1） 单击工具栏中的“已扫掠”按钮，弹出“已扫掠”对话框，在视图窗口单击如图 414 所示的“螺旋线 1”作为“导引线串 1”，单击对话框中的“确定”按钮。单击“螺旋线串 2”作为 “引导线串 2”，单击“确定”按钮。再次单击“确定”按钮，即忽略“引导线串 3”的选取。单击 “齿廓截面”作为“剖面线串 1”，单击“确定”按钮。再次单击“确定”按钮，即忽略“剖面线串 2”的选取。 2）弹出“已扫掠”指定参数对话框，单击“确定”按钮。 3）弹出“已扫掠”选择比例方法对话框，单击“横向比例”按钮。 4）弹出“已扫掠”选择脊线串对话框，单击“确定”按钮。 5）弹出“布尔操作”对话框，默认“创建”选项，单击“确定”按钮。 6）退出“已扫掠”对话框，按下组合快捷键“ ”，将齿顶圆、齿廓截面线串、 螺旋线 1、 2 全部隐藏。得到如图 25 所示的齿廓实体和圆柱坯体。 图 25 齿廓实体和圆柱坯体 图 26 错误信息 （ 3） 布尔求差 1）单击工具栏中的“布尔求差”按钮，弹出“求差”对话框，以“圆柱坯体”作为目标体，以“齿廓实体”作为“工具体”，单击“应用”按钮。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 2） 可能会弹出错误信息对话框，如图 26 所示，单击对话框的“确定”按钮。齿廓切割坯体后的情况如图 27 所示。 图 27 齿廓实体切割圆柱坯体 3） 在如图 417 所示的“部件导航器”中，单击“模型历史”下面的“ 13） ”去掉前面的小勾，即将操作特征进行抑制，获得的蜗杆齿形实体如图 28 所示。 （ 4） 细化处理 下面进行蜗杆其他轴颈实体、齿形倒角等细化处理，最后得到的蜗杆零件的三维造型如图 29 所示。 图 28 蜗杆齿形实体 图 29 单头蜗杆三维造型 4 蜗轮三维造型设计 （ 1） 蜗轮的主要参数为模数 m=4，齿数 z=39，传动中心距 a=98，螺旋角=。计算蜗轮的几何尺寸如下： d=56 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 ha=m=4 da=d+264 df= a=98 （ 2） 启动 件，新建一个名为 文件，选择“起始” “建模”命令，进入建模模块。 （ 3） 以 C 坐标平面作为草图平面，绘制如图 30 所示草图。 图 30 绘制草图 图 31 选草图设置回转参数 （ 4） 选择“插入” “设计特征” “回转”命令，系统弹出“回转”对话框。如图 31 所示，选取草图，设置回转参数，单击“确定”按钮，则创建相应的回转体。 （ 5） 旋转当前工作坐标系 转到 。 （ 6）选择“工具” “表达式”命令，系统弹出“表达式”对话框。建立如图 32 所示表达式。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 图 32 建立表达式 （ 7） 选择“插入” “曲线” “规律曲线”命令，系统弹出“规律曲线”对话框。单击“根据公式 ”按钮，设置 X 的变化规律为 置 Y 的变化规律为 置 Z 的 变化规律为 击“确定”按钮，完成曲线绘制，其结果如图 33 所示。即为正侧蜗轮齿槽螺旋线。 图 33 绘制左侧螺旋线 图 34 绘制右侧螺旋线 图 35 绘制渐开线 （ 8） 选择“插入” “曲线” “规律曲线”对话框。单击“根据公式”按钮，设置 X 的变化规律为 置 Y 的变化规律为 置 Z 的变化规律为 击“确定”按钮，完成曲线绘制，其结果如图 34 所示。即为反侧蜗轮齿槽螺旋线。 （ 9） 选择 “插入” “曲线” “规律曲线”命令，系统弹出对话框，要求指定基础变量，默认为 t。 直接单击“确定”按钮，系统再次弹出对话框要求指定 X 坐标分量的变化规律。输入 X，单击“确定”按钮，则确定规律曲线 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 坐标分量的变化规律，系统同时弹出对话框，要求进一步指定 Y 坐标分量的变化规律。依次输入 t、 Y 即可。最后，单击“规律曲线”对话框的第一个按钮，指定 Z 坐标分量的变化规律为恒定值 0。再次单击“确定”按钮，则生成渐开线，如图 35 所示。 图 36 绘制 3 圆 图 37 绘制直线 图 38 旋 转复制直线 （ 10） 以坐标原点为中心，分别绘制半径为 82（稍大于齿顶圆）、 78（分度圆）、 根圆）的圆，结果如图 36 所示。 （ 11） 如图 37 所示，绘制原点到渐开线与分度圆交点的连线。 （ 12） 选择“编辑” “变换”命令，将上一步绘制的直线绕 Z 轴旋转复制 ，结果如图 38 所示。 （ 13） 选择“编辑” “变换”命令，将渐开线关于刚才变换所得的直线镜像复制，结果如图 39 所示。 图 39 镜像复制渐开线 图 40 修剪曲线 图 41 创建单个齿轮模型 （ 14） 补绘 曲线，修剪曲线，结果如图 40 所示。修剪出的闭合曲线串即为齿轮截面曲线。 （ 15） 选择“插入” “扫掠” “已扫掠”命令，系统弹出对话框，提示选取引导线 1。选取蜗轮轮齿螺旋线，单击“确定”按钮，系统又提示选取引导线 2。此时不再选取任何曲线，直接单击“确定”按钮，系统提示选取截面曲线买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 1。选取蜗轮轮齿截面，单击“确定”按钮，系统提示选取截面曲线 2。不再选取任何曲线，单击“确定”按钮，设置矢量方向为 续单击“确定”按钮，直到系统弹出“布尔运算”对话框。选取创建，则创建独立的单个轮