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1、蝸輪的三維造型設(shè)計(jì):
(1) 蝸輪的主要參數(shù)為模數(shù)m=4,齒數(shù)z=39,傳動(dòng)中心距a=98,螺旋角β=11.3099。計(jì)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(dòng)UG軟件,新建一個(gè)名為WoLun.prt的文件,選擇“開(kāi)始”——“建?!泵睿M(jìn)入建模模塊。
(3)以XC—ZC坐標(biāo)平面作為草圖平面,繪制如圖所示草圖。
(4)選擇“插入”——“設(shè)計(jì)特征”——“回轉(zhuǎn)”命令,系統(tǒng)彈出“回轉(zhuǎn)”對(duì)話框。如
2、圖所示,選取草圖,設(shè)置回轉(zhuǎn)參數(shù),單擊“確定”按鈕,則創(chuàng)建相應(yīng)的回轉(zhuǎn)體。
(5)旋轉(zhuǎn)當(dāng)前坐標(biāo)系XC軸轉(zhuǎn)到ZC軸。
(6)選擇“工具”——“表達(dá)式”命令,系統(tǒng)彈出“表達(dá)式”對(duì)話框。建立如圖所示表達(dá)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(duì)話框。單擊“根據(jù)公式”按鈕,設(shè)置X的變化規(guī)律為xt,設(shè)置Y的變化規(guī)律為yt,設(shè)置Z的變化規(guī)律為zt,單擊“確定”按鈕,完成曲線繪制,其結(jié)果如圖所示。即為正側(cè)蝸輪齒槽螺旋線。
繪制左側(cè)螺旋線
(8)選擇“插入”——“曲線”——“規(guī)律曲線”對(duì)話框。單擊“根據(jù)公式”按鈕,設(shè)置X的變化規(guī)律為xt,設(shè)置Y的變化規(guī)律為y
3、yt,設(shè)置Z的變化規(guī)律為zzt,單擊“確定”按鈕,完成曲線繪制,其結(jié)果如上圖中間所示。即為反側(cè)蝸輪齒槽螺旋線。
繪制右側(cè)螺旋線
(9)選擇“插入”——“曲線”——“規(guī)律曲線”對(duì)話框,要求指定基礎(chǔ)變量,默認(rèn)為t。直接單擊“確定”按鈕,系統(tǒng)再次彈出對(duì)話框要求指定X坐標(biāo)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(biāo)分量的變化規(guī)律,系統(tǒng)同時(shí)彈出對(duì)話框,要求進(jìn)一步指定Y坐標(biāo)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(duì)話框的第一個(gè)按鈕,指定Z坐標(biāo)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(kāi)線,如圖所示。
繪制漸開(kāi)線
(10)以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心,分
4、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(jié)果如圖所示。
繪制3圓
(11)如圖所示,繪制原點(diǎn)到漸開(kāi)線與分度圓交點(diǎn)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(zhuǎn)復(fù)制-2.3077,結(jié)果如圖所示。
旋轉(zhuǎn)復(fù)制直線
(13)選擇“編輯”——“變換”命令,將漸開(kāi)線關(guān)于剛才變換所得的直線鏡像復(fù)制,結(jié)果如圖。
鏡像復(fù)制漸開(kāi)線
(14)補(bǔ)繪曲線,修剪曲線,結(jié)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(duì)話框,提示選擇引導(dǎo)線
5、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(dǎo)線串2。此時(shí)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(shè)置矢量方向?yàn)椤猋C,連續(xù)單擊“確定”按鈕,直到系統(tǒng)彈出“布爾運(yùn)算”對(duì)話框。選取創(chuàng)建,則創(chuàng)建獨(dú)立的單個(gè)輪齒模型,如圖所示。
創(chuàng)建單個(gè)輪齒模型
(16)顯示前面隱藏的實(shí)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(duì)話框。單擊“繞一點(diǎn)旋轉(zhuǎn)”按鈕,系統(tǒng)彈出“點(diǎn)構(gòu)造器”對(duì)話框。指定坐標(biāo)原點(diǎn),單擊“確定”按鈕,系統(tǒng)彈出對(duì)話框
6、。設(shè)置角度為360/39,單擊“確定”按鈕,系統(tǒng)彈出對(duì)話框。單擊“多重復(fù)制——可用”按鈕,系統(tǒng)彈出對(duì)話框。設(shè)置副本為38.,單擊“確定”按鈕,則多重旋轉(zhuǎn)復(fù)制掃描提,如圖所示。
旋轉(zhuǎn)復(fù)制掃描體
(18)選擇“插入”——“聯(lián)合體”——“求差”命令,先選取回轉(zhuǎn)體為目標(biāo)體,接著選取所有掃描體為工具,單擊“確定”按鈕,求布爾差運(yùn)算,結(jié)果如圖所示。
求布爾差運(yùn)算結(jié)果
(19)選擇“插入”——“草繪”命令,以回轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)特征”——“拉伸”命令,系統(tǒng)彈出“拉伸”對(duì)話框如圖所示,選擇剛剛繪制的草
7、圖,設(shè)置參數(shù),單擊“確定”按鈕,則創(chuàng)建相應(yīng)的拉伸腔體。
選草圖設(shè)置拉伸參數(shù)
(21)進(jìn)行必要的倒斜角處理,結(jié)果如圖所示。
蝸輪三維造型
蝸桿的三維造型設(shè)計(jì)
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(jì)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(nèi)與蝸輪是直線齒條與漸開(kāi)線齒輪的嚙合,由以上的計(jì)算參數(shù)可以推算出
8、蝸桿軸向直廓齒形的幾何尺寸,一個(gè)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(shí)阿基米德蝸桿圓柱胚體圍繞自身軸線,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(角速度為w),同時(shí)車刀在做平行與圓柱母線的勻速直線運(yùn)動(dòng)(線速度為v),而將兩者合成的運(yùn)動(dòng)路線形狀即為空間螺旋線。
下面以圓柱體為參考,來(lái)分析車刀前面刀刃的中心P的運(yùn)動(dòng),假設(shè)Z向矢量為蝸桿的軸向,圓柱半徑為r,運(yùn)功一段時(shí)間看后都打P1點(diǎn),則P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)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(dá)式
1)在主菜單中依次單擊“工具”——“表達(dá)式”命令
2)在
9、對(duì)話框中輸入下圖所示的參數(shù)表達(dá)式
蝸桿參數(shù)表達(dá)式
3)完成了蝸桿所有參數(shù)的輸入后,單擊“表達(dá)式”對(duì)話框中的“確定”按鈕。
(2)建立基準(zhǔn)平面
按照蝸桿的軸向矢量為ZC方向,建立基準(zhǔn)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(zhǔn)平面”按鈕,彈出“基準(zhǔn)平面”對(duì)話框,默認(rèn)“類型”中的“自動(dòng)判斷的平面”,單擊“固定方法”選項(xiàng)中的“XC-YC平面”圖標(biāo),單擊“應(yīng)用”按鈕,即可建立一個(gè)XC-YC的基準(zhǔn)平面。
2) 按照同樣的方法建立XC-ZC平面和YC-ZC基準(zhǔn)平面。
3) 單擊“基準(zhǔn)平面”對(duì)話框的“取消”的按鈕,退出該對(duì)話框。
(3) 繪制兩條空間螺旋線
1)
10、單擊工具欄上“規(guī)律曲線”按鈕,彈出“規(guī)律函數(shù)”對(duì)話框。
2) 單擊對(duì)話框中“根據(jù)方程”按鈕,彈出“規(guī)律曲線”對(duì)話框,其中t為系統(tǒng)默認(rèn)的參變量,注意提示欄出現(xiàn)“輸入定義X的參數(shù)表達(dá)式”信息,單擊“確定”按鈕。
3) 彈出“定義X”對(duì)話框,將文本框內(nèi)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(dá)式x1t
4) 彈出“規(guī)律函數(shù)”對(duì)話框,默認(rèn)“根據(jù)方程”選項(xiàng),單擊該對(duì)話框“確定”按鈕。
5) 彈出“規(guī)律函數(shù)”對(duì)話框,注意提示欄出現(xiàn)“輸入定義Y的參數(shù)表達(dá)式”的提示信息,單擊該對(duì)話框“確定”按鈕即可。
6) 彈出“定義Y”對(duì)話框,將文本框內(nèi)的“yt”,修改為“y
11、1t”,如圖所示,單擊“確定”按鈕即可。
輸入函數(shù)表達(dá)式y(tǒng)1t
7) 彈出“規(guī)律函數(shù)”對(duì)話框,默認(rèn)“根據(jù)方程”選項(xiàng),單擊該對(duì)話框“確定”按鈕。
8) 彈出“規(guī)律函數(shù)”對(duì)話框,注意提示欄出現(xiàn)“輸入定義Z的參數(shù)表達(dá)式”的提示信息,單擊該對(duì)話框“確定”按鈕即可。
9) 彈出“定義Z”對(duì)話框,默認(rèn)文本框內(nèi)的“zt”表達(dá)式,單擊“確定”按鈕即可。
10) 彈出“規(guī)律曲線”定位對(duì)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(zhǔn)平面”的信息。
規(guī)律曲線定位選項(xiàng)
11) 在視圖窗口中單擊XC-YC基準(zhǔn)平面作為“放置平面
12、”,注意提示欄出現(xiàn)了“指定水平參考—選擇基準(zhǔn)平面”的信息。
12) 在視圖窗口中單擊YC-ZC基準(zhǔn)平面作為“水平參考”,注意提示欄出現(xiàn)了“指定原點(diǎn)—選擇基準(zhǔn)平面”的信息。
13) 在視圖窗口中單擊YC-ZC基準(zhǔn)平面作為“指定原點(diǎn)”,注意提示欄出現(xiàn)了“所有約束已指定”的信息,同時(shí)在“指定CSYS參考”對(duì)話框中出現(xiàn)了相關(guān)信息,如圖所示,單擊“確定”按鈕。再次單擊“規(guī)律曲線”定位對(duì)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
13、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(dòng)工具條,選擇默認(rèn)的“草圖平面”作為繪制草圖基準(zhǔn)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(gè)圓,使圓心和XC-YC的原點(diǎn)重合,園的直徑輸入表達(dá)式“da”
3)單擊工具欄上的“完成草圖”,回到實(shí)體建模環(huán)境。
(2)繪制齒廓截面
1)以YC-ZC為基準(zhǔn)平面繪制如下草圖,將代表分度圓的直線轉(zhuǎn)換為參考線,其長(zhǎng)度值為蝸桿螺距的一半,表達(dá)式“p/2”來(lái)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(jié)束值“70”。
創(chuàng)建蝸桿圓柱體
(2) 掃掠成形(已掃掠命令)
齒廓實(shí)體和圓柱胚體
(3) 布爾求差
以“圓柱胚體”為目標(biāo)體,以“齒廓實(shí)體”為“工具體”,布爾求差。
齒廓實(shí)體切割圓柱胚體
在“部件導(dǎo)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(jìn)行抑制,獲得的蝸桿齒形實(shí)體如圖所示。
蝸桿齒形實(shí)體
(4) 細(xì)化模型
對(duì)蝸桿其他軸頸實(shí)體、齒形倒角等進(jìn)行細(xì)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