介绍Pro/Engineer Wildfire的渐开线直齿圆柱齿轮的变参数设计。该方法以中文交互式输入齿轮参数,完成目标齿轮的三维模型构建,降低建模难度同时又提高设计效率,为齿轮系的运动仿真分析奠定基础。

基于PRO/E的齿轮参数化设计，程佳，任大为，齿轮是广泛应用于各种机械传动的一种常用零件，用来传递动力、改变转速和旋转方向。常见的有直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿

分析双圆弧圆柱齿轮的齿形结构并计算相关尺寸,先利用Pro/E软件的参数特征建模功能构建基本形体,再切出一个齿槽,最后阵列出其余齿槽,实现双圆弧齿轮的参数化三维设计。并通过修改相关参数的值创建同类的其他齿轮模型,提高了同类产品的设计效率。

根据圆柱槽形凸轮从动件运动规律,使用Pro/E软件的Program编程功能实现了全参数化设计,并利用Pro/E的NC加工模块对圆柱槽形凸轮的数控加工进行了三维仿真,缩短了圆柱槽形凸轮的设计周期,提高了生产效率。

推导了直齿圆柱齿轮渐开线的参数方程,根据方程并借助于Pro/E Wildfire软件,对直齿圆柱齿轮进行了三维实体建模,通过Pro/E的族表功能实现了齿轮三维模型的参数化设计,大大提高了齿轮的设计效率,为齿轮传动系统后期做虚拟装配、有限元分析和优化设计等工作打下了基础。

在Pro/E环境下,以斜齿圆柱齿轮为研究对象,利用方程曲线绘制方法绘制出齿轮的渐开线齿廓曲线,通过分析各个参数之间的关系,对斜齿圆柱齿轮进行了参数化设计。该参数化后的斜齿圆柱齿轮可以通过改变各个相应驱动参数,能够快速得到不同参数的斜齿圆柱齿轮零件,体现了参数化设计快捷的优点。通过机构的运动仿真,可以看到运动仿真过程中是否出现干涉现象,有利于机构优化和提高设计效率。

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图 4.3 有限元模型中的网格划分情况 （3）网格控制 有限元模型的建立就是划分网格的过程，网格划分情况见图 4.3。网格划分是 定义各部分几何模型的材料属性和单元类型，并控制网格密度生成能精确求解相 关问题的有限元网格。 如图 4.3所示，网格属性说明如下： 压电元件：PLANE13 (2号单元类型)、材料PZT-4+、PZT-4- 。 前辐射头：PLANE42 (1号单元类型)、材料硬铝。 后质量块：PLANE42 (1号单元类型)、材料黄铜。 预应力螺栓：PLANE42 (1号单元类型)、材料 45＃钢。 流体内边界上单元：FLIUD29 (3号单元类型)、材料水0。 中间部分流体：FLIUD29 (4号单元类型)、材料水0。 流体外圆边界线：FLIUD129 (5号单元类型)、材料水1。 网格密度控制，流体中的网格划分，要对应分析的频率上限fH的波长， 定网 格密度，一般每个波 据具体计算问题而 要的单元太多，计算量过大时，可适当减少分网格的密度。有时 为了 通过对较小频率范围分段建模分析来解决。 （4） 数量等等。 本例 确 长要分 20段以上。其实分多密为好，要根 定，求解问题需 兼顾几何模型的尺寸及有限元网格的密度，很可能造成单元数过大，如果是 由于频率范围太宽（fL下限频率决定几何模型的大尺度、fH上限频率决定有限元模 型的网格高密度），可以 网格规模查验 利用下拉菜单的 LIST命令，查验网格规模，包括节点数量、单元 分析中有限元模型包括 28415个单元、28752个节点。