蝸輪蝸桿繪制.doc

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蝸輪的三維造型設計： （1） 蝸輪的主要參數(shù)為模數(shù)m=4，齒數(shù)z=39，傳動中心距a=98，螺旋角β=11.3099。計算蝸輪的幾何尺寸如下： d=mz=156mm β=11..3099 ha=m=4mm hf=1.2m=4.8m da=d+2ha=164mm df=d-2hf=146.4mm a=98mm (2)啟動UG軟件，新建一個名為WoLun.prt的文件，選擇“開始”——“建模”命令，進入建模模塊。 （3）以XC—ZC坐標平面作為草圖平面，繪制如圖所示草圖。 （4）選擇“插入”——“設計特征”——“回轉”命令，系統(tǒng)彈出“回轉”對話框。如圖所示，選取草圖，設置回轉參數(shù)，單擊“確定”按鈕，則創(chuàng)建相應的回轉體。 （5）旋轉當前坐標系XC軸轉到ZC軸。 （6）選擇“工具”——“表達式”命令，系統(tǒng)彈出“表達式”對話框。建立如圖所示表達式。 （7）選擇“插入”——“曲線”——“規(guī)律曲線”命令，系統(tǒng)彈出“規(guī)律曲線”對話框。單擊“根據(jù)公式”按鈕，設置X的變化規(guī)律為xt，設置Y的變化規(guī)律為yt，設置Z的變化規(guī)律為zt，單擊“確定”按鈕，完成曲線繪制，其結果如圖所示。即為正側蝸輪齒槽螺旋線。 繪制左側螺旋線 （8）選擇“插入”——“曲線”——“規(guī)律曲線”對話框。單擊“根據(jù)公式”按鈕，設置X的變化規(guī)律為xt，設置Y的變化規(guī)律為yyt，設置Z的變化規(guī)律為zzt，單擊“確定”按鈕，完成曲線繪制，其結果如上圖中間所示。即為反側蝸輪齒槽螺旋線。 繪制右側螺旋線 （9）選擇“插入”——“曲線”——“規(guī)律曲線”對話框，要求指定基礎變量，默認為t。直接單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)再次彈出對話框要求指定X坐標分量的變化規(guī)律。輸入X，單擊“確定”按鈕，則確定規(guī)律曲線X坐標分量的變化規(guī)律，系統(tǒng)同時彈出對話框，要求進一步指定Y坐標分量的變化規(guī)律。依次輸入t、Y即可。最后，單擊“規(guī)律曲線”對話框的第一個按鈕，指定Z坐標分量的變化規(guī)律為恒定值0。再次單擊“確定”按鈕，則生成漸開線，如圖所示。 繪制漸開線 （10）以坐標原點為中心，分別繪制半徑為82（稍大于齒頂園）、78（分度圓）、73.2（齒根圓）的園，結果如圖所示。 繪制3圓 （11）如圖所示，繪制原點到漸開線與分度圓交點的連線。 繪制直線 （12）選擇“編輯”——“變換”命令，將上一步繪制的直線繞Z軸旋轉復制-2.3077，結果如圖所示。 旋轉復制直線 （13）選擇“編輯”——“變換”命令，將漸開線關于剛才變換所得的直線鏡像復制，結果如圖。 鏡像復制漸開線 （14）補繪曲線，修剪曲線，結果如圖所示。修剪出的閉合曲線串即為齒輪截面曲線。 修剪曲線 （15）選擇“插入”——“掃掠”——“已掃掠”命令，系統(tǒng)彈出對話框，提示選擇引導線1。選擇蝸輪輪齒螺旋線，單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)再次提示選取引導線串2。此時不再選族任何曲線，直接單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)提示選擇截面曲線1。選取蝸輪輪齒面，單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)提示選取截面曲線2。不再選取任何曲線，單擊“確定”按鈕，設置矢量方向為—YC，連續(xù)單擊“確定”按鈕，直到系統(tǒng)彈出“布爾運算”對話框。選取創(chuàng)建，則創(chuàng)建獨立的單個輪齒模型，如圖所示。 創(chuàng)建單個輪齒模型 （16）顯示前面隱藏的實體特征。 （17）選擇“編輯”——“變換”命令，選取剛剛生成的掃描提，系統(tǒng)彈出“變換”對話框。單擊“繞一點旋轉”按鈕，系統(tǒng)彈出“點構造器”對話框。指定坐標原點，單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)彈出對話框。設置角度為360/39，單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)彈出對話框。單擊“多重復制——可用”按鈕，系統(tǒng)彈出對話框。設置副本為38.，單擊“確定”按鈕，則多重旋轉復制掃描提，如圖所示。 旋轉復制掃描體 （18）選擇“插入”——“聯(lián)合體”——“求差”命令，先選取回轉體為目標體，接著選取所有掃描體為工具，單擊“確定”按鈕，求布爾差運算，結果如圖所示。 求布爾差運算結果 （19）選擇“插入”——“草繪”命令，以回轉體的底面為草圖放置平面，繪制如圖所示草圖。退出草圖繪制模式。 繪制草圖 （20）選擇“插入”——“設計特征”——“拉伸”命令，系統(tǒng)彈出“拉伸”對話框如圖所示，選擇剛剛繪制的草圖，設置參數(shù)，單擊“確定”按鈕，則創(chuàng)建相應的拉伸腔體。 選草圖設置拉伸參數(shù) （21）進行必要的倒斜角處理，結果如圖所示。 蝸輪三維造型 蝸桿的三維造型設計 一、參數(shù) （1） 阿基米德蝸桿的基本參數(shù) 單頭圓柱蝸桿的基本參數(shù)：蝸桿頭數(shù)z=1（右旋）；軸向模數(shù)=5mm；直徑洗漱q=10；齒形角a=40（壓力角為20），根據(jù)這些基本參數(shù)可以列出蝸桿的計算參數(shù)： P=3.14ms d=msq ha=ms hf=1.2ms da=d+2ha df=d-2hf 由于阿基米德蝸桿在軸向主平面內與蝸輪是直線齒條與漸開線齒輪的嚙合，由以上的計算參數(shù)可以推算出蝸桿軸向直廓齒形的幾何尺寸，一個齒廓截面的幾何尺寸如圖所示。 （2） 阿基米德螺旋線的方程式 加工時阿基米德蝸桿圓柱胚體圍繞自身軸線，做勻速圓周運動（角速度為w），同時車刀在做平行與圓柱母線的勻速直線運動（線速度為v），而將兩者合成的運動路線形狀即為空間螺旋線。 下面以圓柱體為參考，來分析車刀前面刀刃的中心P的運動，假設Z向矢量為蝸桿的軸向，圓柱半徑為r，運功一段時間看后都打P1點，則P點的運動軌跡方程為 X=rcosθ，y=rsinθ，z=bθ 其中θ=ωt，b=y/ω 二、繪制兩條空間螺旋線 （1）建立表達式 1）在主菜單中依次單擊“工具”——“表達式”命令 2）在對話框中輸入下圖所示的參數(shù)表達式 蝸桿參數(shù)表達式 3）完成了蝸桿所有參數(shù)的輸入后，單擊“表達式”對話框中的“確定”按鈕。 （2）建立基準平面 按照蝸桿的軸向矢量為ZC方向，建立基準平面的目的是確定兩條螺旋線的空間位置。 1） 單擊工具欄中“基準平面”按鈕，彈出“基準平面”對話框，默認“類型”中的“自動判斷的平面”，單擊“固定方法”選項中的“XC-YC平面”圖標，單擊“應用”按鈕，即可建立一個XC-YC的基準平面。 2） 按照同樣的方法建立XC-ZC平面和YC-ZC基準平面。 3） 單擊“基準平面”對話框的“取消”的按鈕，退出該對話框。 （3） 繪制兩條空間螺旋線 1) 單擊工具欄上“規(guī)律曲線”按鈕，彈出“規(guī)律函數(shù)”對話框。 2) 單擊對話框中“根據(jù)方程”按鈕，彈出“規(guī)律曲線”對話框，其中t為系統(tǒng)默認的參變量，注意提示欄出現(xiàn)“輸入定義X的參數(shù)表達式”信息，單擊“確定”按鈕。 3) 彈出“定義X”對話框，將文本框內的“xt”修改為“x1t”,如圖所示，單擊“確定”按鈕即可。 輸入函數(shù)表達式x1t 4） 彈出“規(guī)律函數(shù)”對話框，默認“根據(jù)方程”選項，單擊該對話框“確定”按鈕。 5） 彈出“規(guī)律函數(shù)”對話框，注意提示欄出現(xiàn)“輸入定義Y的參數(shù)表達式”的提示信息，單擊該對話框“確定”按鈕即可。 6） 彈出“定義Y”對話框，將文本框內的“yt”，修改為“y1t”，如圖所示，單擊“確定”按鈕即可。 輸入函數(shù)表達式y(tǒng)1t 7） 彈出“規(guī)律函數(shù)”對話框，默認“根據(jù)方程”選項，單擊該對話框“確定”按鈕。 8） 彈出“規(guī)律函數(shù)”對話框，注意提示欄出現(xiàn)“輸入定義Z的參數(shù)表達式”的提示信息，單擊該對話框“確定”按鈕即可。 9） 彈出“定義Z”對話框，默認文本框內的“zt”表達式，單擊“確定”按鈕即可。 10） 彈出“規(guī)律曲線”定位對話框，如圖所示，單擊其中的“指定CSYS參考”按鈕，彈出“指定CSYS參考”，注意提示欄出現(xiàn)了“指定放置平面—選擇基準平面”的信息。 規(guī)律曲線定位選項 11） 在視圖窗口中單擊XC-YC基準平面作為“放置平面”，注意提示欄出現(xiàn)了“指定水平參考—選擇基準平面”的信息。 12） 在視圖窗口中單擊YC-ZC基準平面作為“水平參考”，注意提示欄出現(xiàn)了“指定原點—選擇基準平面”的信息。 13） 在視圖窗口中單擊YC-ZC基準平面作為“指定原點”，注意提示欄出現(xiàn)了“所有約束已指定”的信息，同時在“指定CSYS參考”對話框中出現(xiàn)了相關信息，如圖所示，單擊“確定”按鈕。再次單擊“規(guī)律曲線”定位對話框，即可繪制出第一條空間螺旋線。 指定CSYS參考 參考上述的操作步驟，把“x1t”和“y1t”修改為“x2t”和“y2t”，其他參數(shù)和放置平面都一致，即可繪制出第二條空間螺旋線，如圖所示。 繪制兩條空間螺旋線 三、繪制蝸桿基本曲線和齒廓截面 （1）繪制基本曲線 1）單擊“草圖”按鈕，出現(xiàn)“草繪圖放置平面”浮動工具條，選擇默認的“草圖平面”作為繪制草圖基準平面，單擊工具欄上的“確定”按鈕。 2）單擊工具欄上的“圓”按鈕，在視圖中繪制一個圓，使圓心和XC-YC的原點重合，園的直徑輸入表達式“da” 3)單擊工具欄上的“完成草圖”，回到實體建模環(huán)境。 （2）繪制齒廓截面 1）以YC-ZC為基準平面繪制如下草圖，將代表分度圓的直線轉換為參考線，其長度值為蝸桿螺距的一半，表達式“p/2”來控制。 齒廓截面草繪圖 四、三維造型 （1）選擇齒頂圓曲線，以ZC為拉伸方向，拉伸起始值“10”，結束值“70”。 創(chuàng)建蝸桿圓柱體 （2） 掃掠成形（已掃掠命令） 齒廓實體和圓柱胚體 （3） 布爾求差 以“圓柱胚體”為目標體，以“齒廓實體”為“工具體”，布爾求差。 齒廓實體切割圓柱胚體 在“部件導航器”中，單擊“模型歷史”下面的“Body(13)”去掉前面的小勾，即將操作特征進行抑制，獲得的蝸桿齒形實體如圖所示。 蝸桿齒形實體 （4） 細化模型 對蝸桿其他軸頸實體、齒形倒角等進行細化處理，得到最后的蝸桿零件的三維造型。 單頭蝸桿三維造型