渐开线蜗杆磨削运动仿真研究毕业论文.doc

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1、题 目 渐开线蜗杆磨削运动仿真研究 所在学院 机械工程学院 专业班级 机械设计制造及其自动化机自095班 渐开线蜗杆磨削运动仿真研究 摘要：现代工业产品对蜗杆蜗轮副在承载能力、传动效率和传动精度等方面提出了更高的要求。为满足这些要求，一方面是采用机械性能更好的材料和必要的热处理，另一方面是提高加工精度，如采用磨削加工来提高蜗杆螺旋面的形状精度和降低表面粗糙度值。因此蜗杆磨削的设计和研究有着重要的实际意义。本文主要研究渐开线蜗杆的磨削仿真，探讨了蜗杆、砂轮零件的实体建模，砂轮磨削蜗杆的运动仿真等问题。论文首先在深入研究微分几何和空间啮合原理的基础上，选定一组符合国家标准的蜗杆参数在pro/e中建

2、立蜗杆的实体模型。然后，系统的研究了渐开线蜗杆的磨削加工工艺，根据已知的蜗杆齿面形状和包络原理，求得了砂轮廓型，并进一步在pro/e建立了砂轮的实体模型。 关键词：啮合分析 法向直廓蜗杆 磨削 加工仿真 实体建模 Study on the grinding motion simulation of the involute worm Hu Kaihua（Grade9,Class05,Mchanical Design Manufacturing and Automation，Mechanical Engineering institute.，Shaan xi University of Tech

3、nology，Han zhong 723003，Shaan xi）tutor: Hou hongling Abstract：Nowadays，worm gearing which has higher performance in bearing capacity,transmission efficiency and transmission precision is needed in modem industry productsIn order to meet this demand,two measures can be taken to deal with it；one is to

4、 adopt new material with higher strength and to take heat treatment on surface，the other is to enhance the manufacture accuracy,such as to improve worm shape precision or to deduce its surface rough nessSo，worm grinding technology research and development has important and real meaningIn this disser

5、tation，involute worm has been researched，and the way how to modeling the worm gearing and grinding wheel with high accuracy and how to simulate worm gearing grinding with smooth motion also been discussedFirstly,surface equation of straight sided normal worm is built on the basis of differential geo

6、metry and spatial meshing theory and on the basis of selected a set of worm parameters meet the national standards in the pro/e worm entity model is set up. Then, the system of involute worm grinding process is studied, according to the known worm tooth surface shape and envelope principle, type san

7、d contour are obtained, and further established the entity model of grinding wheel in pro/e. Key words: meshing analysis, involute worm , Grinding, Processing simulation, Entity modeling毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究

8、成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下

9、独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签

10、名： 日期： 年 月 日目 录1 绪论11.1 引言11.2 课题研究的目的和意义21.2.1课题研究的目的21.2.2课题研究的意义21.3与本课题相关的国内外研究动态21.3.1典型蜗杆的发展21.3.2齿轮啮合理论的发展41.3.3 蜗杆传动的发展趋势51.4本课题的主要工作51.4.1主要问题61.4.2解决问题的思路与方法61.5论文的组织结构62 渐开线蜗杆啮合理论72.1螺旋面及其法线表达式72.1.1圆柱螺旋面的形成及其表达式72.1.2一般螺旋面的法线表达式72.2蜗轮蜗杆啮合方程式的建立82.3 渐开线蜗杆齿面方程式93 渐开线蜗杆的建模123.1 建模原理123.2 三维

11、造型软件ProE133.3 渐开线蜗杆实体建模思路163.4渐开线蜗杆三维实体的创建173.4.1参数的选取173.4.2蜗杆实体建模184 磨削研究及实体表示284.1蜗杆加工工艺284.2 齿面磨削工艺要求294.3 渐开线蜗杆磨削方法选择294.3.1渐开线蜗杆齿形磨削存在的问题304.3.2渐开线蜗杆齿形的磨削方法304.3.3磨削方法比较324.4砂轮表面参数方程324.5砂轮的三维建模355 结构仿真与运动分析385.1砂轮蜗杆机构的虚拟装配385.2砂轮蜗杆机构的运动仿真415.3干涉拟合曲线456 总结516.1 全文总结516.2 研究展望51参考文献52致 谢541 绪论1

12、.1 引言蜗杆传动是传递空间交错轴之间运动和转矩的一种机构，两轴线之间的夹角可为任意值，但最常用的是两轴在空间互相垂直，轴交角为90。按蜗杆分度曲面的形状不同，蜗杆传动可分为：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动。圆柱蜗杆传动又可分为：普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动，其中普通圆柱蜗杆的齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀车制而成的(ZK型蜗杆除外)。根据车刀安装位置的不同，所加工出的蜗杆齿面在不同截面中的齿廓曲线也不同。根据不同的齿廓曲线，普通圆柱蜗杆可分为：阿基米德圆柱蜗杆(ZA蜗杆)、法向直廓圆柱蜗杆(ZN蜗杆)、渐开线圆柱蜗杆(ZI蜗杆)和锥面包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆)等四种。图1.1

13、 渐开线蜗杆定义：齿面为渐开螺旋面的圆柱蜗杆，其端面齿廓是渐开线。渐开线蜗杆（ZI 蜗杆），此蜗杆端面为渐开线，相当于一个少齿数（齿数等于蜗杆头数）、大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮，ZI 蜗杆可用两把直线刀刃的车刀在车床上车削加工。刀刃顶面应与基圆柱相切，其中一把刀具高于蜗杆轴线，另一把刀具则低于蜗杆轴线。刀具的齿形角应等于蜗杆的基圆柱螺旋角。这种蜗杆可以再专用机床上磨削。1.2 课题研究的目的和意义 1.2.1课题研究的目的 本研究课题为“渐开线蜗杆磨削运动仿真的研究”。主要研究渐开线蜗杆磨削加工技术、磨削过程的实体建模和运动仿真。 1.2.2课题研究的意义现代工业产品对蜗杆蜗轮副在承载能力、传

14、动效率和传动精度等方面提出了更高的要求。为满足这些要求，一方面是采用综合机械性能更好的材料和必要的热处理，另一方面是提高制造精度，如采用磨削加工来提高蜗杆螺旋面的形状精度和降低表面粗糙度值。因此蜗杆磨削的设计和研究有着重要的实际意义。本课题是数控加工的前期准备工作，通过对所加工物体的实体建模和运动仿真，就能在实际加工前发现诸如传动副零件几何结构，制造环境资源，传动副啮合特性等的设计不当，保证产品开发设计一次成功；在确保产品功能，产品质量和尽可能低的制造成本的前提下，可以有效地缩短开发周期，因此，本课题的研究具备可观的潜在经济效益。1.3与本课题相关的国内外研究动态 1.3.1典型蜗杆的发展蜗杆

15、传动最早的研究应是古希腊学者阿基米德，据亚历山大时代的Pappus与Hieron的记载，当时出现了一个蜗轮与九个齿轮的省力装置，使得人们可以用130公斤的力量举起26吨的重物，大约放大200倍的效能。根据Pappus的记载，阿基米德曾经利用前述装置，以仅仅少数奴隶就将一艘大战舰推入海中，并引起当时社会巨大的回响。理解各种省力装置的巨大效能之后，难怪阿基米德会说：只要给我一个适合的支点，我可以搬动整个大地。另外，前述的Hieron和Vitruvius曾在自己的著作中提及以蜗轮作为测量距离的量程机构，可见在当时齿轮传动的准确性已为人所熟知。中世纪(文艺复兴)的时候，齿轮逐渐和时钟结下了密不可分的关

16、系，主要是因为教堂仪式的进行需要较为精确的时间，故为了宗教权威所需，促进了机械与天文学科的进步；当时达芬奇曾发明以水力驱动，并透过数套蜗轮与螺杆获得充分减速的铁棒压延机，同时还发明了类似现代鼓形蜗轮“Hind ley worm”的齿轮。就这样，经过中世纪文艺复兴初期对齿轮与机械机构的不断构思，到了17世纪的时候，已经开始进入对齿轮技术的细部掌握，亦即开始展开对齿形理论的研究。1765年英国人Hind ley首次提出弧面蜗杆传动“Hourglass Worm Gearing”；此后经过一百多年，到1928年美国人做了重大改进，逐步发展到今天，成为目前世界著名的“Cone Worm”。1922年美

17、国研制成被誉为威氏蜗杆“Wildhaber Worm”的平面直齿蜗杆传动；五十年代，日本人发展了此项技术，就是平面蜗杆传动“Plana Worm”。1953年西德尼曼(Nieman)教授为蜗杆传动做出重大贡献，发明了凹圆弧齿圆柱蜗杆传动，就是现在的“Cavex worm”。20世纪60年代初我国开始引进，研制平面一次包络环面蜗杆传动，并成功地应用于冶金、机床行业。1971年首都钢铁公司机械厂在制造斜齿平面蜗轮副的基础上又创造了我国第一套平面包络环面蜗轮副，1977年命名为首钢SG71型蜗杆副，获得国家发明二等奖。平面二次包络环面蜗杆传动具有承载能力大、传动效率较高和蜗杆可以磨削等优点，现已大量

18、应用于冶金、造船、采矿、机械、建筑、天文等行业，受到普遍欢迎。至于法向直廓蜗杆，由于其端面上的齿廓为延伸渐开线，轴向剖面上的齿廓为凸形曲线，齿或齿槽在法向剖面为直边齿廓。可以用砂轮端面磨削齿形。因而能够制造啮合平稳、耐磨性好、且传动效率高的高精度蜗杆蜗轮。这种齿廓的蜗杆副，广泛应用于各种精密机械传动的分度元件。在机床工业中，用作各种齿轮加工机床、刻线机、分度转台等的分度蜗杆蜗轮重庆机床厂研制的YG3780型蜗轮母机即是法向直廓蜗杆的一个应用典范，曾获得1978年的全国科学大会奖。近二十年来，蜗杆传动的研制取得了较大的进展，出现了各种新型的蜗杆传动与变态蜗杆传动，如滚锥、指锥或球面的二次包络环面

19、蜗杆传动，曲率可控点接触蜗杆，超环面行星蜗杆传动等已经达到相当的水平。尤其是利用计算机技术与图形功能参考蜗杆传动的啮合状态、齿面接触状态进行分析，对参数进行优化等方面的研究都取得了突破性的进展。据不完全统计，目前蜗杆传动的技术水平已达到： 表1-1目前蜗杆参数蜗杆传递功率Pl=10290kW蜗轮输出转矩T=2000kNm蜗杆传递的圆周力FI=800kN蜗杆传动的中心距a=2000mm蜗杆转速N=40000rmin蜗杆圆周速度=69ms蜗杆头数ZL=13蜗杆传动效率=0.98 1.3.2齿轮啮合理论的发展LaHire，Poncellent和Camus最先制定了平面啮合中求共轭齿廓的包络曲线法和旋

20、转曲线法。LEuler提出了圆柱齿轮的渐开线啮合，这种啮合后来在工业中获得了非常广泛的应用。杰出的法国几何学家TOliver和俄国学者XH的著作奠定了空间啮合理论的基础。TOliver提出了求共轭齿面的普遍法包络曲线法。但是，他虽然论证了利用辅助曲面得到线接触和点接触共扼曲面的可能性，却局限于一种几何模式。这一论断后来XH加以纠正，XH的巨大贡献在于他建立了齿轮啮合原理的理论基础。在XH之后，一些学者如由JI李特文研究了齿轮啮合的解析法，并简化成所谓的运动学法。运动学法的主要特点是：互为包络的两齿面，在其接触点处的相对运动速度矢量垂直于齿面法线矢量，即。国内的一些学者如严志达、吴大任、骆家舜、

21、王树人、吴序堂等利用相对微分理论研究了齿轮啮合问题，并建立了齿轮啮合理论的数学基础，为推动我国啮合理论的研究起到了十分重要的作用。陈惟荣分析了共轭曲线的奇异点和根切界限点之间的关系。曹存昌提出了空间螺旋啮合中啮合点和接触点三维坐标的计算方法。 1.3.3 蜗杆传动的发展趋势 研究蜗杆加工的可视化和仿真理论，包括运动的仿真，数控加工的仿真等，使蜗杆的研究可视化，是深入研究啮合理论等的基础应用工具；改善蜗杆副啮合瞬时接触线的形状，增大齿面接触点处诱导曲率半径；在共轭齿面做出“人工油涵”，为连续充分供油创造条件；合理选择材料及热处理方法；合理选择润滑油种类及润滑方式；考虑散热问题等。目前，蜗杆传动的

22、发展趋势主要表现在对改善蜗杆传动质量的途径与措施的研究：(1) 研究蜗杆加工的可视化和仿真理论，包括运动的仿真，数控加工的仿真等，使蜗杆的研究可视化，是深入研究啮合理论等的基础应用工具。(2) 研究砂轮修整技术及修整对加工精度的影响。(3) 改善蜗杆副啮合瞬时接触线的形状，增大齿面接触点处的诱导曲率半径。近年出现的各种新型蜗杆传动及变态蜗杆传动，都是朝着这方面努力的结果。(4) 在共轭齿面做出“人工油涵”，为连续充分供油创造条件，使共轭齿面具备形成动压油膜的条件。(5) 重视正式使用前的低速轻载跑合工序和跑合规律的研究。(6) 其它趋势有：a优化设计参数；b降低蜗杆、蜗轮齿面的粗糙度：c合理选

23、择蜗杆、蜗轮的材料及热处理方法；d合理选择润滑油的种类、粘度及润滑方式：e考虑箱体散热及通气问题；f采用挖窝或“声传动”等办法，除去蜗轮齿面上接触线不理想的区域：g采用非对偶法加工蜗轮轮齿，以控制啮合区；h使线接触的共轭齿面变为可控点接触的共轭齿面。以上这些趋势是未来蜗杆研究的主要方向，本文主要研究的就是第一类趋势中的运动仿真。1.4本课题的主要工作 1.4.1主要问题 本课题主要研究渐开线蜗杆的磨削仿真，探讨蜗杆、砂轮零件的实体建模，砂轮磨削蜗杆的运动仿真等问题。 1.4.2解决问题的思路与方法 首先在深入研究微分几何和空间啮合原理的基础上，选定一组符合国家标准的蜗杆参数在软件下建立蜗杆的实

24、体模型。研究蜗杆的磨削加工工艺，根据已知的蜗杆齿面形状和包络原理，求出砂轮廓型及回转曲面的方程，并建立砂轮的实体模型。最后实现砂轮磨削蜗杆的运动仿真。1.5论文的组织结构全文共由6章组成，论文的主要内容和组织如下：第1章 绪论部分简要介绍了研究背景、研究内容、研究目的意义。第2章 渐开线蜗杆啮合理论及曲面方程的建立。第3章 介绍了实体模型的建立方法，并利用pro/e建立了渐开线蜗杆的实体模型。第4章 对渐开线蜗杆的磨削加工过程进行了深入的研究，并在选择了合适的砂轮外形的基础上，建立了砂轮的实体模型，以便于后面的磨削加工仿真应用。第5章 动画与运动分析。第6章 对全文的研究工作进行总结，并对今后

25、的工作进行展望。2 渐开线蜗杆啮合理论2.1螺旋面及其法线表达式 2.1.1圆柱螺旋面的形成及其表达式 设在空间有一个固定的坐标系（）,一段空间曲线的坐标表达式：（2-1）上式中为参变数。 令曲线一方面绕轴等速转动，同时又沿着轴等速移动，这样的运动称为螺旋运动。此时该曲线在空间形成的轨迹曲面就是等升距圆柱螺旋面，以下简称螺旋面，称为螺旋面的母线，利用矢量回转公式可得右旋螺旋面的坐标表达式为：（2-2）式中: -参变数，它表示母线从起始绕轴转过的角度。 -螺旋参数，它的意义为母线绕轴转过单位角度时，沿轴线方向移动的距离。 2.1.2一般螺旋面的法线表达式设螺旋面上一点的矢径为，其法矢量为，该点两

26、参数曲线的切线矢量，由高等数学矢量运算可知：（2-3）根据行列式运算可知：由偏导计算可知： 由以上运算可得一般螺旋面的法线表达式为：（2-4）2.2蜗轮蜗杆啮合方程式的建立已知蜗杆齿面是螺旋面，且蜗杆及蜗轮都不沿轴线移动，两轮只作转动，为单自由度的空间啮合，独立的运动参数是蜗杆的角速度，而蜗轮的角速度，则啮合方程式为（见吴序堂“齿轮啮合原理” P150式3-74）：（2-5）本计算中两轴的交错角，啮合方程式可以简化为：（2-6）把螺旋方程式（2-2）及其法线方程式（2-4）代入啮合方程式（2-6），经过简单的运算可以得到：（2-7）2.3 渐开线蜗杆齿面方程式 渐开线蜗杆的齿面是渐开螺旋面。本

27、文采用端截形渐开线作螺旋运动而产生渐开螺旋面的方法来推导齿面方程式。为了适应各种实际情况,我们取齿槽对称轴(图2.1)作为蜗杆的坐标轴。在起始的端面中,右侧和左侧的渐开线方程式为 （2-8）图2.1 蜗杆坐标轴式中：“土”号的选取定为:右侧齿面方程式中y取“+”号 左侧齿面方程式中y取“一”号。符号说明见下表。表2.1符号参数名称符号参数名称基圆柱半径绕蜗杆轴线的回转角渐开线展开角q螺旋参数r节圆半径基圆柱螺旋升角齿槽对称线x与的夹角a中心距e端面齿槽宽度z蜗杆头数t端面齿形角轴间角n法向齿形角节圆柱螺旋升角p螺旋面的导程Mn法向模数砂轮的最大直径Sn节圆柱上的法向齿厚上式中 如果将蜗杆端截形

28、沿蜗杆轴线z向右旋，而轴线Z与轴线X，Y构成右手系，则右、左齿面的方程式为 （2-9） 图2.2为蜗杆右侧的渐开螺旋面。它的坐标轴与上述是一致的。由渐开螺旋面的几何构成法可知:当基圆柱的切平面v。绕基圆柱纯滚动时，在v切平面上的斜AB就形成渐开螺旋面。渐开螺旋面上任一点M的法线必位于基圆柱切平面v内，且垂直于AB。设法线的单位向量为e，则它在坐标轴上的分量为：图2.2 蜗杆溅开螺旋面 （2-10）3 渐开线蜗杆的建模3.1 建模原理 表示一个形体，有两种模型：数据模型和过程模型。数据模型以数据文件的形式存在，完全以数据描述，可进一步分为线框模型、表面模型、实体模型等，实现方法包括特征表示、空间

29、分割表示、推移表示、边界表示、构造实体几何表示等。线框模型将形体表示成一组轮廓线的集合，其特点是简单、处理速度快，是真实物体的高度抽象，但与形体之间不存在一一对应关系，不适合真实感显示；表面模型将形体表示成一组表面的集合，形体与其表面一一对应，适合于真实感显示：实体模型用来描述实体，主要用于CADCAM，包含了描述一个实体所需的较多信息，如几何信息、拓扑信息。过程模型以一个过程和相应的控制参数描述，以一个数据文件和一段代码的形式存在，例如：用一些控制参数和一个生成规则描述的植物，包括粒子系统、L系统、迭代函数系统、FBM等fill”。由于实体模型最适合于CADCAM中形体的实现，所以本论文讨论

30、的是数据模型中的实体模型的建模。实体就是具有一定的形状、具有封闭的边界(表面1、内部连通、占据有限的空间、经过运算后，仍然是有效的物体的形体。实体模型是数据模型的一种，所以适用于数据模型的表示方法也适用于实体模型，常见的实体建模表示方法有特征表示法，空间分割表示法，推移表示，边界表示法，构造实体几何表示法。特征表示法用一组特征参数表示一组类似的物体，特征包括形状特征、材料特征等，适用于工业上标准件的表示。空间分割表示法可细分为空间位置枚举表示，八叉树表示，单元分解表示等三种表示法，前两种表示不能精确表示物体，后一种表示不唯一，物体的有效性难以保证。推移表示是将物体A沿着轨迹P推移得到物体B，称

31、B为sweep体；其特点是表示简单、直观，但作几何变换困难，对几何运算不封闭。构造实体几何表示法将物体表示成一棵二叉树，称为CSG树；表示简单、直观，也是物体的构造方法，可用作图形输入手段，容易计算物体的整体性质，物体的有效性自动得到保证；但表示不唯一。不能直接用于显示，且求交计算麻烦。各种表示法之间没有本质上的优劣之分，只是适用的范围不同，本论文实现实体建模的表示法是边界表示法，下面着重介绍边界表示法。边界表示法简称Breps法。它的基本思想是一个实体可以通过它的面的集合来表示，而每一个面又可以用边来描述，边通过点，点通过三个坐标值来定义，多边形平面和样条曲面是边界表示的典型例子。边界表示法

32、强调实体外表的细节，详细记录了构成物体的所有几何信息和拓扑信息，将面F、边E、顶点v的信息分层记录，利用欧拉公式V-E+F=2建立层与层之间的联系。其优点是能精确表示物体，表示能力强，几何变换容易，适于显示处理；缺点是表示复杂，有效性难以保证，集合运算复杂。选定了适合的表示方法，如边界表示法；其具体的实现方法主要有两种。一种是应用计算机高级语言，如C、C+等，和事先推导的模型表面数据矩阵或数据库；直接对操作系统(如Windows等)的图形接口和图形库(如Open/GL等)进行开发设计，运行时不依托于其他的图形软件；这种方法的优点是避开其他软件功能的限制，设计者有很大的自主性，然而这种方法需要的

33、基础理论知识繁多，且程序设计较困难，开发周期长，不适于一般的机械产品设计人员另一种方法是借助现有的三维图形软件直接建模，并可通过编程来扩大其功能，即通常所说的二次开发。相对前一种方法而言，该方法具有与具体建模方法无关，程序编制简便，开发周期短等优点，且可利用三维软件的缩放、旋转、着色等常用功能，而无需对这些功能重新编制程序，因此是大多数机械设计人员选择的方法。目前常用的三维图形软件，如CATIA、ProE、UG等一般都是采用上面所叙述的边界表示法来表示形体，在这里我们采用ProE来建模。3.2 三维造型软件ProE（1） ProE简介 1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件

34、的研究。1988年，V10的Pro/ENGINEER诞生了。经过10余年的发展，ProENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了ProENGINEERproewildfire50。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造和产品数据管理等。ProENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。（2） ProE的主要特性 a全相关性 ProENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸以及制

35、造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。b基于特征的参数化造型 ProENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用c装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征通过给这些特征设置参数(不但包括几何尺寸，还包括非几何属性)，然后修改参数，很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。d数据管理 加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了

36、实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了ProENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。e装配管理 ProENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。f易于使用 菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。（3） ProE的功能 Pr

37、oEngineer是做模具设计最好的软件，是三维建模的领头羊。在中国使用的ProE软件都是汉化的，存在很多漏洞，需要进一步修复及加强。ProE是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。a参数化设计和特征功能 ProEngineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。b单一数据库功能 ProEngineer是建立在统一基层上的数据库上，不

38、像一些传统的CADCAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC(数控)工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。（4） ProE的工作模式a模型类型 在ProE中，可以使用装配模型、零件模型、和绘图模型。在

39、ProE中，每一个模型均伴随着一个文件。系统会根据下列伴随在模型名称后的扩展名自动辨识出模型的类型(辨识它是装配、零件还是绘图类型)。当创建类型时，系统会根据所选取的类型，自动给模型增加扩展名。当打开模型时，可以过滤出模型的类型。处于不同的工作模式，可以创建或检索不同的模型类型。草图模式(Sketcher Mode)：允许创建一个参数化的草图模型。零件模式(Part Mode)： 允许创建一个三维模型。装配模式(Assembly)： 允许创建一个将零件组装配在一起的三维模型。在ProE中，也可以已开始先构造零件或其他类型的模型，然后在复制信息到另一蜗轮蜗杆参数化设计及运动仿真个模型中。b建模准

40、则 无论在ProE中建立什么模型，都会有一个共同的思路，既设计意图(Design intention)。用ProE所提供的工具可以准确地体现产品模型的设计意图。1)记录设计准则 在尚未开始创建模型之前，应该规划好要生成的模型的设计准则，是后续工作在创建每一个特征时都能依此准则，及共同参考所谓的设计意图。特征的次序(Order of Features)。特征类型(Feature Type)。特征的形式(Feature Form)。特征的复制(Feature Duplication)。2)使用ProE作为参数化建模工具 在设计的过程中，ProE可随时修改模型(装配、零件与绘图)。当进行设计准则规划

41、时，无论对模型作任何尺寸上的修改，设计意图依旧保持不变。ProE的一个主要功能就是生成父子(ParentChild Relationship)关系，或不用父子关系，也可通过关系式(Relations)创建尺寸，彼此生成密切的关系。3)ProE全相关的优点 当在装配与绘图中使用ProE所提供的相关性时，它会自动地结合在模型当中。而且在对模型作修改时，系统也会维持设计意图不便。所以使用ProE时可以多利用此功能所提供的优点。创建装配。创建骨架(Skeleton)零件。使用工程笔记本(Engineer Notebook)。4)改变设计意图 在ProE创建模型时，一般来说没有办法实现决定整个设计。Pr

42、oE除可让设计者能够掌握模型的设计意图外，也提供了下列的选项。重定义(Redefine)：改变特征中原来定义的元素或装配中已定义的约束。新参考(Reroute)：改变模型中特征与元件所具有的外部参考。插入模式(Inset Mode)：通过将特征与元件插入重新生成循环中的方式来重新生成循环。重新排序(Reorder)：改变零件中的特征或装配中的元件的重新生成次序。替换模式(Interchange Mode)：通过另一个对等模型作交换的方式来改变装配的意图。总之，上面这些可以使设计者在设计中捕获设计意图。而ProE对于产品的设计流程。3.3 渐开线蜗杆实体建模思路 在ProE实体建模环境下，设计者

43、按照设置特征参数和关系方程、草绘二维截面图，通过各种特征的变化来实现零件的三维实体。3.4渐开线蜗杆三维实体的创建 3.4.1参数的选取 图3.1 渐开线蜗杆啮合参数表3.1普通圆柱蜗杆传动基本几何尺寸计算关系式名称代号计算关系式说明蜗杆头数z1 按规定选取齿形角a=20或n=20按蜗杆类型确定模数mm=ma=/cos按规定选取2蜗杆直径系数qq=d1/m 蜗杆轴向齿距papa=m 蜗杆导程=mz1蜗杆分度圆直径d1d1=mq蜗杆齿顶圆直径da1da1=d1+2ha1=d1+2m蜗杆齿根圆直径df1df1=d1-2hf1=d1-2(m+c) 顶隙cc=m按规定渐开线蜗杆基圆直径db1db1=d

44、1tan/tanb=mz1/tanb 蜗杆齿顶高ha1ha1=m=0.5(da1-d1)蜗杆齿根高hf1hf1=(+)m=0.5(d1-df1)蜗杆齿高h1h1=ha1+hf1=0.5(da1-df1) 蜗杆导程角渐开线蜗杆基圆导程角bcosb=coscosn 3.4.2蜗杆实体建模（1） 建立新零件，文件名任意，使用缺省三个平面。 （2）设置参数： 表3.2名称类型值说明Q实数10直径系数Z1实数4蜗杆头数M实数2模数L实数40蜗杆长度X2实数0蜗轮变位系数ALPHA实数20齿形角注：“Q ,L的取值根据机械设计表11-2普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数及其与蜗轮参数的匹配查阅（摘自GB/T 10085-1998）”。（3）设置关系GAMMA=ATAN(Z1/Q)HA1=MHF1=1.2*MHF2=M*(1.2-X2)S=PI*Z1*MTX=CEIL(L/S)LA=TX*M*Z1*PIBETA=GAMMAALPHA_T=ATAN(TAN(ALPHA/COS(BETA)S0=(M*Z2-M*Q)/2S1=M*QS2=M*Z2S3=360/(4*Z2)+180*TAN(ALPHA_T)/PI-ALPHA_T