基于Pro_E的汽车变速器齿轮的参数化建模及运动仿真
基于Pro／E椭圆齿轮的参数化建模
《 乜 机Ｉ 技术》２ ０ ０ ８年第 ２期
汁算机技术应用
基于 Ｐ ｏ Ｅ椭 圆齿轮 的参数化建模 ｒ／
罗敏峰
（ 建 工 程 学 院机 电及 自动 化 工 程 系 ，福 建 福 州 ３ ０ １ ） 福 ５ ０ ４
摘
要 ：根据非圆齿轮节 曲线 的特殊性和齿轮一 轮齿分布 的对心性 ，提 Ⅲ在 Ｐ ｏ Ｅ环 境下进行 椭圆齿轮的参数化建 Ｊ ： ｒ／
，
已有很 多 ，有 的开 发 出 内嵌于 三 维造 型 软件 中 的
齿 轮 功能模 块 。 由于非 齿 轮 ∞曲线 的特 殊 性和 齿 轮 上轮 齿分 布 的对 应 性 ，对 非 齿 轮 的三 维造 型 建模 就 显得 有 些难 度 ，对 其进 行 参 数化 建 模 的 研 究 也甚 少 。文献 ［］ ，虽 也提 山了对 非 齿轮 ２中
模 ，不 仅可 以 让 ． 计人 员 轻 松 地 进 行 齿 轮 的 更 新 设 计 ，人 人 地 缩 短 了 设计 周 期 。而 且 也可 用 于进 行 机 械 运 动 仿 真 、数 控 砹
办 工仿 真 或 有 限 元 分 析 。 ¨
关键词 ：Ｐ ｏ Ｅ 非 网齿轮 ｒ／
椭 网齿轮
参数化建模
计算机技术应用
《 ｌ技术》２ ０ 机 乜 ０ ８年第 ２期
ａ ＝ ＋ ａ ｍ与短轴 半径 ｂ ＝ ＋ ａ ｍ 齿根 曲线 长轴 ａ ａｈ ＊ ａｂ ｈ＊ ，
。＝ ４ Ｅ ａ
（ ）ａ 蕊 ＝』二 ， ４√ 三
卜 ａ ＝ 一 ｈ ＋ ） ｍ与短轴 径 ｂ ＝ 一 ｈ ＋ ） ｍ 径 ｆ ａ （ａ ｃ 木 卜 ｆ ｂ （ａ ｃ 木 ， 按 同样步骤 绘 出齿 顶 曲线及 齿根 曲线 。如 ３中
基于pro／E的渐开线齿轮参数化建模及运动仿真
符号
ｍ Ｚ
值或计算公式
１ ４ ０
２ ０ １ ３年 ３月
基于ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ的渐开线齿轮参数化建模及运动仿 真 （ ３ ） 为其他机构的运动和仿 真提供参 考。
１ ０ ５
‘
３ ． ２ 仿 真
利用机构下 的 回放 ， 机构 分析 ， 测 量结 果 等 ， 可 以 获得齿轮渐 开线上 任 意一 点的 速度 ， 加速 度等 。可 以
５㈨
，
统， 是 目前 国内外专业设计人 员使用最广 泛 、 最先进 的 三维设计软件。渐开线 齿轮 作为应用 最广 的通 用机械 零件 ， 在Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ中却没有该零 件的标准 库。不 同齿数 、 模数和压力角的齿轮虽然可 以通过 复杂的造 型设计生 成， 但 每次设计 时都要做大 量重复性 的工作 ， 能否有 效
关键词 ： Ｐ ｍ， Ｅ 参数化设计
ｌ 引言
渐开线齿轮
仿真 计周期长 、 效率低等 问题 ， 而且容 易出现设计误差 和错
Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ是美 国 Ｐ Ｔ Ｃ公 司推 出的三维 Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｃ Ａ Ｍ系
误， 难于实现 优化设计 。建立 齿轮的三维 实体模型 ， 分 析齿轮工作状态和受力情况 ， 得到优化 齿形 ， 这对 提高 齿轮 的传动质量和使用寿命 有重要的意义 。 （ １ ） 齿轮的基 本参 数如 下 ： 齿数 Ｚ １＝４ ０ ， Ｚ ２＝２ ０ ， 压力 角 仪＝ ２ ０ ｏ ， 模数 ｍ＝１ ， 齿宽 Ｂ＝ ５ ， 齿 面圆角 ＝０ ．
［ ２ ］ 王为 ， 任欢． 基于 ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ的渐 开线齿 轮参 数化 设计 及运动仿 真 ［ Ｊ ］ ． 湖北 工业 大学 学报 ２ ０ ０ ８ ， ２ ３ （ ６ ） ：
毕业设计(论文)-基于proe的减速器的结构设计及运动仿真[管理资料]
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襄樊学院毕业设计(论文)正文题目基于PRO/E的减速器的结构设计及运动仿真专业班级姓名学号指导教师职称2007年3 月20 日摘要齿轮减速器是广泛应用于机械行业的机械装置。
它是一种在原动机与工作机之间用来降低转速的独立传动装置。
随着科学技术和国民经济的发展，在机械传动系统中的需求量越来越大，质量要求也越来越高，传统的减速器设计方法己不能满足用户的需求。
为了适应社会的发展，本论文对减速器本身的结构特点和性能进行研究。
运用PRO/E软件的高级建模技术和机构运动仿真技术对一级直齿圆柱齿轮减速器进行三维建模、虚拟装配及运动仿真。
这样更直观，更全面地反映了减速器的设计意图，让设计者在设计阶段就能清楚地见到产品的最终结果，及时发现设计问题，缩短设计开发周期。
既减轻了工作量又节省资金。
大大提高了产品的设计开发效率。
符合现代技术的发展要求。
关键词:齿轮减速器、PRO/E软件、三维建模、虚拟装配、运动仿真Abstract:The gear reducer is widely applies to the mechanical profession mechanism。
It is one kind uses for the desponding between Original machine machine and the working machine the independent。
With the development of science technology and national economy; larger number and higher quality involutes cylindrical reducer are required, and the traditional design method could not satisfy the requirement of users. In order to adapt to developing society. Using PRO/E function and so on software high-level modeling technology and organization movement simulation realizes level of cylindrical greases reduction gear various spare parts and the entire machine 3D geometry design、the assemble fictitiously and assembles and the movement simulation. Is like this more direct-viewing, comprehensively had reflected the reduction gear design intention, enables the designer in the design stage clearly to see the product the final outcome, promptly discovered the design question, and reduces the design development cycle. Both reduced the work load and to save the fund. Conforms to the modern technology development requirement.Key word: gears reducer; Pro/E software; 3D; assemble fictitiously; motion simulation目录第一章绪论 ............................................................. - 1 -§研究的目的及意义 (1)§国内外的研究现状及发展趋势 (2)§主要研究内容、途径及技术路线 (2)§....................................................................... - 2 - §....................................................................... - 3 - §本章小结.. (4)第二章减速器的零件结构设计 .............................................. - 6 -§减速器总体结构的分析.. (6)§减速器主要零件的三维造型 (6)§....................................................................... - 6 - §...................................................................... - 14 - §...................................................................... - 15 - §...................................................................... - 18 - §. (18)第三章减速器的装配 ..................................................... - 19 -§. (19)§ (19)§ (21)§ (22)第四章减速器的运动仿真 ................................................. - 23 -§. (23)§ (23)§机构仿真 (26)§ (29)第五章结束语 ............................................................ - 30 -谢辞.................................................................... - 31 -参考文献.................................................................. - 32 -第一章绪论§研究的目的及意义当今任何一个国家，若其要在综合国力上取得优势地位，就必须在科学技术上取得优势。
基于Pro／E内齿轮传动参数化设计及运动仿真
１ ． ２ 创建内齿廓渐开线
１ ）添 加 齿轮 参 照 圆关 系 。利用 关 系式 绘 出基
以及 内齿轮 传动机 构 的运动 仿真 与分析 过程 。
圆 、齿 顶 圆 、齿 根 圆 、 分 度 圆 。单 击 工 具 栏 “ 草
绘 ”按钮 ，选择Ｆ Ｒ Ｏ Ｎ Ｔ 基 准平面 为草绘平 面 ，在草 绘环境 中绘制４ 个 同心 圆，并使 这４ 个 圆的尺 寸受参 数和关 系式驱动 。选择 “ 工具 ” 关 系”命令打 开 “ 关 系 ”对话框 ，添加如表２ 所示 的关 系 。
设计效 率。通过运 动仿真 ，可 以在 虚拟的环境 下对内齿轮传 动进行运 动模 拟和干涉检查 ，验 证了内齿轮设计的准确 性 ，具有 实用价值 。 关键词 ：内齿轮 ；参数化设计 ；Ｐ Ｒ Ｏ ／ Ｅ ；运动仿真与分析
中国分类号 ：Ｔ Ｈ １ ３ ２ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０ ０ ９
低下 ，容 易 出现 差错 。而Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ 参 数 化 建模 能 使 产 品 的基 本 设 计 参 数 与 产 品 的尺 寸 、形 状 、 位置 之
间 以各 种 关 系关 联 ， 由这 些关 系式 驱 动 尺 寸 ，使 设 计 者 能 根 据 不 同的 设 计 需求 ，修 改设 计 参数 就 能 快 速 建 模 和 修 改 模 型 ，大 大 提 高 了设 计 效 率 。 产 品装配 与机 构仿 真 是Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ 软件 中的 一项 重 要 功 能 ，使 得 原 来 难 以表 达 和设 计 的机 械 运 动 ，可 以 在 虚 拟 的工 作 环 境 中 进 行运 动 模 拟 和 干 涉 检 查 ，
１ 内齿轮参数化设计
１ ． １创建设计参数 在 利用Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ进 行 参 数 化 建 模 时 ，首 先 要 设
基于Pro／Engineer的齿轮参数化设计的建模技术
作者简 介：张宏 文， ， 男 副教授 ， 事机 械设计 与工程 制图研究 。ｅｍ ｉ ｚｗｍ ｃ ｈｕ ｅｕ ｃ 。 从 － ａ ： － ａ＠ｓｚ．ｄ ．ａ ｌｈ
维普资讯
石河子大学学报 （ 然 科学版 ） 自
Ｈ ： Ａ ｌ Ｕ Ｓ Ｌ ’１ Ｉ
维普资讯
第 ２卷 ４
第５ 期
２０ ０ ６年 １ Ｏ月
石河子大学学报 （ 自然科 学版 ） Ｊｕ ａ ｏ Ｓｉ ｚ Ｕ ｉ ｒｔ Ｎ ｔ ａ Ｓｉ ｃ） ｏｒ ｌ ｆ ｈ ｅ ｎ ｅ ｉ （ ａ ｒ ｃ ｎｅ ｎ ｈ ｉ ｖ ｓｙ ｕ ｌ ｅ
软件 ， 它采用基于特征的参数化技术 。 具有产品的三 维设计 、 分析 、 仿真 、 加工和二次开发等功能…。该
菜单 ， 并设计主程序完成各部分 的调用实现齿轮参
数化的快速建模 。
软件已广泛应用于机械、 电子 、 电、 家 模具等行业 ， 是 目 国内使用最广 泛的三 维设 计 软件之一 。Ｐ ／ 前 ｒ ｏ Ｅｇ ｅｒ ｎｉ ｅ 具有强大的二次开发功能 ， 内部集 成的 ｎ 其 Ｐｏｒｍ工 具 和基于 Ｍｃ ｓｆＶｓａＣ＋＋ 编程 语 言 ｒ ａ ｓ ｉｏｏ ｉ ｌ ｒ ｔ ｕ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ． １２ ５ Ｏｃ ．２０ ６ ｔ ｏ
文 章编 号 ：０７７８ ｛０６０ — ３－３ １０—３３ ２０ ）５ ６ ３ ０ ０
基 于 Ｐｏ Ｅ ｇｎ ｅ 的齿轮 参数 化 设 计 的 建模 技 术 ｒ／ ｎ ｉｅ ｒ
张宏文 ， 吴 杰， 郑 霞
（ 石河子大学 机械 电气 工程学 院， 新疆石河子 ８２０ ） ３０３ 摘要 ： 本文探讨 了在 ＰｏＥ ｇ ｅｒ ｒ ｎｉ ｅ 环境下进行常用 齿轮参 数化建模 的关键技 术和方 法。该 技术 由 ＰｏＴ ｏ ｉ程序 ／ ｎ ｒ ｏｌ ｔ ／ ｋ 实现对齿 轮参数 的菜 单输入 ， 并调用 由 Ｐｏｒ ｒａ ｇ ｍ工具 生成 的齿轮模 型生成程序 ， 速实现常用齿 轮参数化建模 。 快 关键词 ： 齿轮 ； 数化建模 ； ｒ Ｅ ｇ ｅｒ ＰｏＴ ｏ ｉ 参 Ｐｏ ｎｉ ｅ； ｒ ｏｌｔ ／ ｎ ／ ｋ
基于Pro／E3.0的直齿锥齿轮的建模及运动仿真
（） 先 将基 准平 面 Ｔ １首 ＯＰ 向右 平 移 “ （ Ｄ／ ２＊Ｔ ＡＮ（ Ｌ ＤＥ — ＴＡ） ” ）距离 后创 建基 准平 面 Ｄ ＴＭ１创 建通 过 基 准平 面 Ｆ ＯＮＴ ， Ｒ
和 ＲＧ Ｉ ＨＴ交线的基准轴线 Ａ １并创建过基准轴 Ａ ｌ ＿， ＿ 和基准 平 面 ＤＴ 交 点 的 基 准 点 Ｐ Ｍ１ ＮＴＯ 然 后 ， Ｆ ＮＴ 平 面 内 ， ． 在 ＲＯ 以
料命 令使用 齿槽 曲面在 齿轮齿 胚上去 除材料 ， 在齿根 圆实体 上添加 齿． ６ 圆周 阵列齿 ， 或 （） 形成 所有 的齿或
齿槽． ７从齿轮胚上添加轴孔 、 （） 键槽 、 倒角等修饰特征 ， 完成齿轮的创建．
２ 设计 过程
２１ 设置直齿 圆锥齿轮 的基本参数［ ． 。 ］
启动 Ｐ ｏＥ３ ０ ， ｒ／ ． 后 首先进入零件设计模式． 利用主菜单中的“ 工具” 参数” 一“ 命令 ， 将齿轮的各已知
收稿 日期 ：０ ８ ７ Ｏ ２ ０ 一Ｏ —２
作者简介 ： 葛正浩（ ９ ５ ， ， １６ 一）男 上海市人 ， 教授 ， 博士， 究方 向： 研 机械设计及制造 自动化
第５ 期
葛正浩等 ： 基于 Ｐｏ Ｅ３ ０的直齿锥齿轮 的建模及运 动仿 真 ｒ／ ．
・１ ５ ・ １
参数依次添加到参数列表对话框中， 如模数 Ｍ、 本齿轮齿数 ｚ 相啮合齿轮齿数 Ｚ Ａ Ｍ、 、 ＿ Ｓ 压力角 Ａ Ｐ Ａ、 ＬＨ
ｓ１ －９ ； ｄ １ ０基锥母线 中点尺寸 ｓ８ Ｂ ２ 根锥母线终点尺寸为 ｓ９ Ｆ ２． ｄ ＝Ｄ ／ ； ｄ 一Ｄ ／ 绘制大 、 小端背锥母线， 二者
平行， 且其间距离为 ｓ５ （ 中 ｓ ＊＊为 Ｐｏ Ｅ中 自动生成 的尺寸代码 ） 同时创建基准点 Ｐ Ｔ 和 ｄ ＝Ｂ 其 ｄ ｒ／ ， Ｎ １
基于Pro／E的齿轮三维模型参数化设计
中图分 类号 ： Ｈ ３ ． 文献标 识码 ： Ｔ １２４ Ａ
１引言
Ｐｏ ｒ／Ｅ的三维模型参数 化设计是利用设 计参数与参数 关 系来控制三维模型。基本作法是用交互方式创建三维模型 ，再 利用 Ｐｏ Ｅ的参数、关 系功能建立参数和确定参数之间的数学 ｒ／
【 摘要】 论述了利用 ＰｏＥ的参数与关系 ｒ／ 功能实现渐开线斜齿圆柱齿轮三维模型的参数化设计，
并通过 ＰｏＴ Ｏ ＫＴ ｒ／ Ｏ Ｌ Ｉ 提供 的二次开发函数， 开发 出 人机交互式的参数化设计界面， 大大提 高了齿轮
的设 计效 率 。
关键词 ： ｒ／ ； Ｐｏ Ｅ 斜齿轮 ； 参数化 ； ｒ／ Ｏ Ｌ Ｉ Ｐ Ｔ Ｏ ＫＴ ｏ
ＷＡ ＮＧ ｈ —ｈ ｉ Ｚ ｉ ｕ ，ＣＨＥ ｉｇ Ｎ Ｊｎ
Байду номын сангаас
（ｃ ｏｌ ｆ ｃａ ｔ ｉ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｗｕ ａ ｎｖｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏｙ Ｗｕ ａ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ Ｓ ｈｏ ｏ ｈ ｎｍｎｃ ｎｉ ｅｉ ， ｈ Ｕ ｉ ｓｙｏ ｃ ｎ ｌ ， ｈ ｎ４ ０ ７ ， ｈｎ ） Ｍｅ ｎ ｎ ｎ ｅ ｔ Ｔ ｇ
基 于 Ｐｏ Ｅ的齿轮三维模型参数化设计 ｒ／
王志辉 陈 靖 （ 武汉理工大学 机电学院， 武汉 ４０ ７ ） ３０ ０
Ｐａ ａ ｔ ｒ ｅ ｅ ｉｎｎ ｆｇ ａ ｓ ｈ ｅ ｒ ｍｅ ｅ ｉ ｄ ｄ ｓｇ ｉｇ ｏ ｅ ｒ ’ｔ ｒ ｅ—ｄｍｅ ｓｏ ａ ｄ ｌ ａ ｅ ｎ Ｐｒ ／Ｅ ｚ ｉ ｎ ｉｎ ｌ ｍｏ ｅ ｓ ｄ ｏ ０ ｂ
PROE做齿轮运动仿真机构的详细过程
PROE做齿轮运动仿真机构的详细过程齿轮运动仿真机构是一种用于实现齿轮系统运动仿真的装置，能够模拟齿轮和传动件在运动过程中的相对运动关系，用于预测和分析齿轮系统在不同工况下的运动性能和传动特性。
下面将详细介绍PROE（即现在多数被称为PTC Creo）软件制作齿轮运动仿真机构的过程。
第一步：建立齿轮模型1.打开PROE软件，选择“新建”新建一个零件。
2.根据实际齿轮的参数，使用绘图工具绘制齿轮的几何图形，包括齿数、齿轮直径、法向压力角等参数。
3.随后，利用特征操作命令，例如旋转、修剪、倒角等，对齿轮模型进行修整，使其符合实际需求。
第二步：建立约束1.在齿轮模型上选择一个轴线，作为齿轮运动的旋转轴。
2.新建一个“约束组”来管理后续创建的约束。
3.使用“旋转关节”命令将齿轮相对于旋转轴固定。
4.在约束组中继续创建其他约束，例如平行、垂直、距离等，以限制齿轮运动。
第三步：建立运动关系1.打开“运动关系”界面，选择“新建”创建一个新的运动关系。
2.根据需要，选择合适的运动类型，例如旋转、滑动等。
3.选择齿轮和其他关联几何体，建立相应的运动关系。
4.设定齿轮的运动参数，例如角速度、角加速度等。
第四步：修改齿轮模型参数1.在齿轮模型中修改各种参数，例如齿数、齿宽、模数等。
2.运用“更新”功能可以实时更新齿轮模型的几何形状及尺寸。
第五步：运行仿真1.进入“运动仿真”界面，点击“运行”按钮开始仿真。
2.根据所建立的运动关系和约束，仿真系统会模拟齿轮的运动过程。
3.可以观察到齿轮与齿轮之间的相对运动、接触点位置等。
4.在仿真过程中可以调整参数，观察不同参数对齿轮运动的影响。
第六步：分析仿真结果1.在仿真过程中会生成大量的仿真数据，可以用于分析齿轮系统的运动性能。
2.可以查看齿轮之间的接触应力、摩擦力、扭矩等数据。
3.根据仿真结果评估齿轮系统的传动效率、功耗、噪声等特性。
第七步：优化设计1.根据分析结果，对齿轮系统进行优化设计。
基于Pro／E的渐开线齿轮的参数化建模研究
轮； 参数化建模
中图分类 号 ： ３ １ ７ ＴＰ ９ ． ２
文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０ １ ２ ７ ２ ０ ） ３ ０ ２—０ １ ０ —２ ５ （ ０ ６ ０ —０ ７ ３
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔ ｏ ｐ ｒ ｍ ｅ ｅ ｉｅ ｓｒ ｃ ： ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｓｉ ｆ ａ ａ ｔ ｒｚ ｄ ｃ
翟 昕， 成 颖 ， Ｃ Ｐ中工艺 卡片 的处 理 ［］ 现 刘 等． ＡＰ Ｊ． 代制造 工程 ，０ ２ （ ） ２ —２． ２ ０ ，４ ： １ ３ 汪永 明． 计算机 辅助 工艺卡片 集成 系统研 究 ［］ 机械 Ｊ．
设 计 与制 造 ，０ １ （ ） ９ ２ ２ ０ ，６ ： —１ ．
设计方法 。此方法打破了传统的数据库应用系统设
计模 式 ， 它允许 用 户在使 用过 程 中创 建 数据 表 ， 经实 践证 明能满 足不 同企 业 、 同制 造 环 境 下 工 艺 文 件 不 的产 生和 工艺 资 源库 的创 建 ， Ｃ Ｐ的实 用 文献 ：
ｍｏ ｅｉ ｇｏ ｎ ｏｕ ｅｌ ｅ ｒ ｃ ｌ ｄ ｒｇ ａ ｓ ｂ ｉｆｙ ｄ ｌ ｆｉｖ ｌ ｔ ｉ ａ ｙ ｉ ｅ ｅ ｒ ｉ ｒｅｌ ｎ ｎ ｎ
ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｉｃ ｓ ｅ ．
关键 词 ： ｒ ／ ｒ ｇａ 二 次 开 发 ； 齿 圆柱 齿 Ｐ ｏ Ｐ ｏ ｒｍ； 直
ＨＥ Ｍ ｎ ｏ—ｘ ａ ＹＩ Ｃｈ ｎ—ｂ ， Ａ０ ｉ ｎ， Ｎ ｅ ｏ ＸＩ Ｌｅ
（ ｍｉｇ Ｕｎｖ ｒｉ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎａ ｊ ｇ２ ０ ０ ， ｉａ Ｎａ ｎ ｉｅ ｓｔ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ， ｎｉ １ ０ ９ Ｃｈｎ ） ｙ ｎ
摘 要 ： 对 Ｐｏ Ｅ参 数 化 设 计 的特 点 ， 以渐 针 ｒ／ 并
基于PRO／E的渐开线圆柱齿轮机构参数化建模与运动仿真
查 目
辨
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魄 蜷
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渐 开 线 的 生 成 原 理 如图 １ 示 ， 所 当任 一 直 线 Ｂ Ｋ在 网周上 作纯 滚 动时 ， 直 线 上 任 意 点 Ｂ的 轨 迹 Ｂ Ａ就 是 该 网 的 渐 开 线 。
Ｄ＾
１１ 渐 开 线方程 的 获取 ．
／ ｏ （ ｓ ｒＯｉ ）＋ Ｔｓ ０ ｔ ｃｓ ｃ ＋ ｔｓ （ ｎ 一ｒ ｏ） ， ｎ ｂｉ ， Ｏ
二 －
√ ＋ 。． １ ０
式 中：ｂ 渐开 线 的 基 圆 ； 为 点 ＢＸ ｙ。处 的压 力 ｔ为 － （ ， ）
角； ａｃｓ ， 为点Ｂ（ ， Ｊ 一 ｒ ｏ（ ｒ ； ｃ ｒ ） ／ Ｊ ） 处的相径。 直
少样机 的试验次数 ， 高设计效率 ， 提 该方法值得在 其它机构设计 中推广应 用。 关键词 ：ＲＯ／ ；参数化；仿 真设 计 Ｐ Ｅ 中图分类号 ：Ｐ ９ ． Ｔ３１ ９ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ３ ７ ３ ２ ｌ ）３ ０ ０ — ３ １０ — ７ Ｘ（０ １０ — ２ ４ ０
唐
摘
锋 郭 ，
玲
连云港 ２２０） ２００
（． 田（ Ｉ天 连云港 ） 床 具有 限公 司； ． 机 ２江苏天 明机械集 团， 江苏
要： 文章 阐述 了运 用大型设计软件 Ｐ ＲＯ／ Ｅ的参数化设计模块设计 陶瓷零件快速成型机主从动 齿轮 的过 程 ， 并
介 绍 了齿轮传动机构 的运 动学仿 真过程。结果表 明， 参数化建模和运动 学仿 真运用于齿轮 机构设计可 以大大减 把
角坐标系下的渐开线方程是渐开线圆柱齿轮齿廓造型
基于Pro／E的渐开线齿轮的参数化设计及运动仿真
齿 轮 的加 工精 度 、 优化齿 轮 的机构 设计 非 常重要 ． 本文 研究 如 何 在 Ｐ ｏ Ｅ环 境 下 分 别 利 用 Ｐ ｏ ｒ／ ｒ— ｇ ａ 和 Ｍｅｈ ｎｓ 模 块进 行 齿 轮 的参 数 化设 计 及 ｒｍ ｃ ａｉ ｍ
运 动仿真 ．
Ｉ 用ｏｍ块进设 Ｉ 齿的本数行置 Ｉ ｐｒ 参 写序以 轮基 编程用 ｒａ ｇ模
［ 章 编 号］１ ０ － ４ ８ （０ ８ ０ —０ ３０ 文 ０ ３ ６ ４ ２ ０ ）３０ １ —２
基 于 Ｐ ｏ Ｅ 的渐 开 线 齿 的参 数 化 设 计及 运 动仿 真 ｒ／ 轮
王 为 ，任 欢
（ 北工 业 大 学机 械 工程 学 院 ，湖 北 武 汉 ４ ０ ６ ） 湖 ３ ０ ８
渐开 线 齿轮 作 为应 用 最 广 的通 用 机械 零 件 ， 在
编辑 程 序 及 齿轮 参 数 关 系 ， 形成 基 本 齿轮 模 以
型． 以流 程 图（ １ 表 示基 本齿 轮模 型形 成 的过程 ． 图 ）
１新 建 一 个 新 的文 件， 进 ／ ｒ ／ 建模 环 境 ￣ｐｏ Ｅ
廿
Ｐ ｏ Ｅ中却 没有 该零件 的标 准库 ． 同齿 数 、 ｒ／ 不 模数 和 压力角 的齿 轮虽 然 可 以通 过 复 杂 的 造 型设 计 生 成 ， 但 每次设 计 时都要 做 大量 重 复 性 的 工作 ， 否有 效 能
基于Pro／E的齿轮机构优化设计与运动仿真
２１ 在 ＰｏＥ中建立齿轮的参数 ． ｒ／
进入 Ｐ ／ ｍ Ｅ的实体建模功能主界面之后 ， 单击 主菜单 中的
【 工具 】 【 一 程序 】 令 ， 弹出 命 在 菜单 管理器 】 布式菜单 中 瀑
选择【 程序 】 【 一 编辑程序 】 选项 。 系统调用记事本 ， 在其中输入
程序 ， 图 １ 如 所示 。
齿轮机构因其结构 紧凑 、 传递动力大 、 率高 、 效 寿命长 、 可 靠性好和工作平稳等优点 ， 广泛应用于机床 、 钢铁 、 山、 矿 工程
机 械等行业 。 在传统 的齿轮设 计过程 中，需要设计人员手工计算参 数 值， 据此绘出二维 图纸 ， 之后进行新产品试制 。若试制过程 中 存 在问题 ， 则要重新一步一 步地计算 ， 查找设计过程 中的问题 存在， 这不仅耗费 了大量 的人力 和物力 ， 而且延长 了产 品的开 发周期 。同时在整个设计过程中 ， 要求设计人员具有 良好 的空 间想象 力 ，以便 快速理解二维 图形所表达 的三维实体模 型以 及 二者之问的相 互关系 ，因此对开发人员 的能力 和经验要求
弹 出的【 关系 】 对话框 中 ， 没置齿轮 毛坯 中的各个尺寸 的关系 ， 为刚 刚创 建 的模型 添加“ 关系 ” 为后续 齿轮 的参 数化和 系列 ， 化设计做 准备 。添加“ 关系 ” 与添加 “ 系” 已输入 当前 前 关 后（
人员完成 的数学模型 ，转化为 Ｐｏ ｒ Ｅ软件 能够识别 的参 数 ， ／ 为 参数化设计 做好 准备 。文 中用到 的参数为 ： 齿数 Ｚ＝２ ， ５ 压力
文件理） 骗辑∞ 孰瞬
Ｉ ＰＵ Ｈ Ｔ
格式
壹著 Ｉ
ｔ ｏｔ ｉ ｌ ｅｒ ｏ ｈ ｌｕ￣ ｈ ｎｕ ｈ ２ 自 ｅｒ Ｓ
基于Pro／E的内平动齿轮减速器建模及运动仿真
０ ５０ ２ 太原科技 大学 ， ４０ ０； ． 山西 太原 ００２ ３０ ４） （． １太原理工大学 阳泉学 院， 山西 阳泉
摘
要 ： 动齿 轮减速器是一种新 型的传动装置 ， 内平 具有体积小 、 重量轻 、 动 比大 、 传 效率高 、 动平 稳等优点 ， 范 传 应用
ｐ ｉ ｄ ｉ ｎ ｙｆｅｄ ．Ｈｏ ｅ ｅ ，ｔｅ ｅ ｇ ｅ ａｌ ｔ ｆｉｔ ｒ ｒ ｎ ｅ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｃ ｎ ｎ 。ａ ｓ ｍｂ ｉ ｇ ａ ｄ ｏ ｅ ａ ｉｎ ｌｅ ｍａ ｌ ｓ ｎ ｉ ｗ ｖ ｒ ｈ ｒ ｒ ｏ ｅ ｅｅ ｃ ｓｉ ｔ ｒｃ ｓ ｆｍａ ｈ ｉ ｇ ｓ ｅ ｌ ｐ ｒｔ ．Ｔ ｅ ｏ ｎ ｆ ｎｈ ｉ ｎ ｎ ｏ ｏｄ －
围广泛 ， 但该减速器在加工 、 配和工作 中易产生各种干涉 。为 了检验齿廓间的干涉 ， 用 Ｐｏ Ｅ软件建立 了 装 利 ｒ ／ 该减速器 的虚拟样 机模 型 ， 并对其进行 了运动仿真 。建模过程 中， 考虑 了与其啮合 的齿 轮参数及 加工方式 影 响。结果表 明 ， 利用虚拟样机技术 ， 可以直 观地检验少齿差齿轮传动机构 中易 出现的各种干涉 ， 替试验室测 代 试， 有效提高了设计效率和产品质量 。
ｗａ ｅ ｈ ｎ ｋｎ ｍａｉｓ ｓｍｕ ａｉｎ ｉ ｍａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｏ ｕｌ ｉ ｇ ａｇ ａ ｄ ｌ ｈ ａ ａ ｔ ｒ ｆ ｈ ｅ ｒ ｎ ａ ｅ ｙ ｒ ．Ｔ ｅ ｉ ｅ ｔ ｉ ｌｔ ｓ ｄ ．Ｉ ｈ ｒｃ ｓ ｆ ｉ ｎ ｅ ｒｍｏ ｅ －ｔ ｅｐ ｒ ｍｅｅ ｓｏ ｅ ｇ ａ ａ ｅ ｅ ｇ ｇ ｄ ｂ ｃ ｏ ｂ ｄ ｔ ｒ ｉ ａ ｄ ｔｅ ｉｆ ｅ ｃ ｆｐ ｏ ｅ ｓｎ ｔ ｏ ｓ ａ ｅｃ ｎ ｉ ｅｅ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｔ ｓ ｏ ａ ｅ ｉ ｔｒｅｅ ｃ ｓ ｉ ｈ ｍａｌｔ ｔ ｆ ｒ ｎ ｅ ｔｎ ｎｌ ｎ ｅｏ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ｍｅｈ ｄ ｌ ｏ ｓｄ ｒｄ ｈ ｅ ｕ ｓ ｈ ｗ ｔ ｔｔ ｎｅ ｒ ｎ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ｌ ｏ ｈ ｄ ｅ ｅ ｃ ｈ ｕ ｌ ｈ ｈ ｆ ｉ ｇ ａ ａｎ Ｃ ｅ ｄ ｒ ｃｌ ｅｅ ｔｄ ｕ ｉ ｇｖ ｒ ａ ｒ ｔ ｔｐ ｃ ｎ ｌ ｇ ，ａ ｄ ｔ ｅｋ ｎ ｍａｉｓｓｍ￣ａｉｎ ｃ ｐａ ｅｌ ｂ ｒ ｔｒ ￣ ａ ｅ ｒｔ ｉ ａ ｂ ｅ ｔ ｄ ｔｃｅ ｓ ｉ ｕ ｌ ｏ ｏ ｅ ｔ ｈ ｏ ｏ ｙ ｎ ｉ ｅ ｔ ｉ ｒ ｎ ｉ ｙ ｎ ｔ ｐ ｙ ｅ ｈ ｃ ｔ ａ ｒ ｌｃ ａ ｏ ａｏ ｙ ｔ ｔ ｏ ｎ ｅ ｅ
基于Pro-E椭圆齿轮的参数化建模
”请输入椭圆齿轮的长轴半径＝＝”
Ｂ ＮＵＭＢＥＲ＝
”请输入椭圆齿轮的短轴半径＝＝”
ＢＢ ＮＵＭＢＥＲ＝
”请输入椭圆齿轮的齿宽厚度＝＝”
ＥＮＤ ＩＮＰＵＴ
（下转第２０页）
６
万方数据
＜机电技术》２００８年第２期
计算机技术应用
理，从而不再需要网络管理员到现场进行中ＪＩ二中毒
通过用户身份认证机制及对客户端主机的
单击【基准】工具栏上【基准坐标工具】命 令，以基准平面“ＤＴＭｌ”、“ＦＲＯＮＴ”及“ＴＯＰ”创 建用户坐标系“ＣＳＯ”， 以上面当量齿轮的分度圆 二仁径“ｒｉ”计算出基园半径，通过【从方程】命
５
万方数据
《机电技术》２００８年第２期
计算机技术应用
令绘制渐开线曲线旧’。 ３．４渐开线齿廓曲线的绘制
首先通过【基准】：【具栏上【基准点丁：具】 命令，选取：肖曲线为参照，在“比率”中输入比 例值“５／Ｚ”，确定后得到一基准点“ＰＮＴｌ”，此点 即为第ｉ（ｉ＝５）个齿在节曲线上的位置。然后可通 过“ＦＲＯＮＴ”与“ＴＯＰ，，平面创建基准轴“Ａ一１”（即 椭圆：１，曲线长轴位置）。按【基准】工具栏上【基 准点工具】命令，创建过“ＰＮＴｌ”且为节曲线法 向的基准平面“ＤＴＭｌ”， 随后通过【插入】ｌ【基 准点】选取过基准平面“ＤＴＭｌ”与基准轴“Ａ一１” 为参照，得到基准点“ＰＮＴ２”（如图３所示）， 即 为１，曲线上“ＰＮＴｌ”点的曲率中心。最后，单击 【草绘】按钮进入草绘环境，通过【创建尺寸定 义】标注两基准点“ＰＮＴｌ”与“ＰＮＴ２”间的距离， 并利用【：Ｌ具】｜【关系】将此值赋值给“ｒｉ”， 即为当量齿轮的分度圆二｝径。
件。在上面所进行的椭圆齿轮参数化设计建模过
程中，已经输入了齿轮各参数或几何尺寸的关系
基于ProE的轮辐式齿轮参数化设计及运动仿真
图10 齿轮2的速度加速度位移曲线
图7 建模完成的轮辐式齿轮 图8 齿轮传动的装配图
3.2 机构的运动仿真及分析
（1）机构的设置：首先，进入“应用程序/机构”中，定义齿
轮副，小齿轮和大齿轮的节圆半径分别输入25.5 mm和76.5 mm，
理论传动比为3；在小齿轮处定义伺服电机作为机构动力，速
度为50（°）/s；设置初始条件选用快照InitCond1。 因为不定义执
传动比i= ω1 = 0.872 7 =3，且转 ω 0.290 9
向相反，说明传动正确；通过
回放显示，齿轮传动过程中并
无干涉，说明建模过程正确。
图9 测量结果对话框
图5 薄板特征的创建图6 Fra bibliotek辐拉伸特征的草绘
完成轮辐特征的拉伸之后，对其进行【倒圆角】命令，边与 边之间的圆角半径设为1，轮辐与圆柱间的圆角半径设为2。 再 将轮辐的拉伸与倒圆角命令合成为【组】，进行轴阵列。 选取齿 轮几何中心作为阵列中心，阵列角度为60°，即可得到所有的 6个轮辐特征。 图7即为阵列完成后的完整的轮辐式齿轮。
设计与分析◆Sheji yu Fenxi
基于Pro/E的轮辐式齿轮参数化设计及运动仿真
杨凯程 （宿迁学院机电工程学院，江苏 宿迁 223800）
摘 要：运用Pro/E软件对轮辐式齿轮进行设计，主要包括参数化设计及轮辐特征的创建。 对齿轮机构进行虚拟装配，并进行运动仿 真和分析，分析结果用于机构性能的评估及进一步的优化设计。
单击【基准】工具栏中的【曲线】命令，在【曲线选项】中单 击【从方程】→【完成】命令，设置圆柱坐标类型，打开rel.ptd记 事本文件，建立如下方程[2]：
x=t*sqrt((da/db)^2-1) y=180/pi
基于proe的齿轮建模仿真精编版
摘要Pro/Enginer是美国PTC公司的产品，于1988年问世。
在诞生的十多年间，经历了20多次改版，成为世界及中国地区最普及的3D CAD/CAM系统的标准软件。
广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、加点、玩具、航天等行业。
它是全方位的3D产品开发软件包，集合了零件设计、产品装配、模具开发、加工制造、钣金件设计、工业设计、逆向工程、自动测量、机构分析、产品数据库管理等功能。
从而缩短了产品开发的时间并简化了开发流程。
齿轮同样是工业生产的重要组成部分。
在齿轮生产过程中，Pro/E同样扮演着重要角色。
在齿轮行业中，由于齿轮本身的特殊性，参数化应用比较普遍。
参数化是基于几何约束的数学方法、是基于几何原理的人工智能方法、基于特征模型的造型方法。
本课题齿轮参数化建模主要对象是工业生产中常用的组件的建模。
目的是更加深入学习及齿轮及蜗杆、涡轮的设计方法和结构特征。
毕业设计是本门学科的重要组成部分，是平常学习的检测，实践性是平常教学生活不可替代的。
关键词：Pro/E；齿轮；建模；参数化AbstractPro/Enginer is America PTC products, came out in 1988.Born in ten years, has experienced 20 times of revision, become the standard software 3D CAD/CAM system in the world and China's most popular.Widely used in electronics, machinery, tooling, industrial design, automotive, aerospace and other industries, toy, add.It is the all directions 3D product development software package. A collection of parts design, product assembly, mold development, manufacturing, sheet metal parts design, industrial design, reverse engineering, automatic measurement, mechanism analysis, database management and other functions.In order to shorten product development time and simplify the development process.Gear is an important part of industrial production.In the gear production process, Pro/E also plays an important role.In the gear industry, due to the special nature of the gear itself, the parameter is widely used.Parameterization is based on mathematical method, the geometric constraint is based on artificial intelligence method, based on the principle of geometric modeling method of feature model.The gear parametric modeling is mainly used in the modeling of components in industrial production.The purpose is to design method and structure characteristics of more in-depth study of gear and the worm, worm. Graduation design is an important part of the subject, is the detection of common learning, common practice is irreplaceable teaching life.Keywords: Pro/E; Gear; Modeling; Parameter目录第一章绪论 (1)1.1齿轮 (1)1.2参数化设计 (1)1.3课题的意义 (2)第二章直齿轮的参数化设计 (3)2.1直齿轮的建模 (3)2.2创建轮齿的基本圆 (4)2.3创建轮廓曲线 (5)2.4建立齿轮实体特征 (6)2.5轮齿的特征 (7)第三章斜齿轮的参数化设计 (8)3.1新文件的建立 (8)3.2添加参数关系 (8)3.4 轮廓曲线的建立 (10)3.5 创建齿根圆实体特征 (11)3.6 创建轮齿特征 (11)第四章蜗杆的参数建模 (12)4.1新建文件 (12)4.2 添加参数关系式 (12)4.3 轮齿的创建 (13)第五章涡轮的参数化建模 (15)5.1文件的创建 (15)5.2基准的创建与圆的绘制 (16)5.3 齿轮轮廓的创建 (17)总结与展望 (19)参考文献 (20)谢辞 (21)第一章绪论齿轮是生活及工业生产中的重要组成部分，在数字化的今天，数字融入我们生活的各个方面。
基于Pro／E的汽车变速器装配及运动仿真的动画实现
１ 前
言
以参数 化 为核 心 的设 计软件 ＰｏＥ提供 了三维 实体 ｒ Ｖ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈｉ ｐ ｐ ｒ（ ｓ ｒＩ ｓｈ ｗ ｏ ｍａ ｅ Ｉ ｅ ａ ｉ ｌ ・ ｆａ ｓ ｍｂ ｉ ｇ ａ ｄ ｄ ｓ ｎｔ ｎ ｈ ２１ｔａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｉ ｈ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｓ ａ ｅ １ ｃ ｉ・ ｏ １ ｋ ｈ ｎ ｍａｉ ｎ ｏ ｓｅ ｌｎ ｎ ｉｍａ ｌ ｇ【 Ｐ Ａ１ ｒ ｎ ｍｉｓ ｏ ｎ ｔｅ ｅ ｅ ｌ ｉ
ｎＩ ｌｌ Ｊ Ｐｒ Ｔ ｅ ｅｃ ｎ ｂ ｄ ｒ ｒ Ｉ［ ｎ ｅ ｒ ｏｈ ｒａ ｉ ｌ Ｉ ｎ ｉ ｌ ｔ ｎ ｏ ａ ｓ ｍｈ ｙ ｗｈｅ ｒ ｅ ｉｎ ｄ １ １ｌｕ ｅ ｔ Ｉ ｌ ｆ Ｅ ｈ ｓ ａ ｅ ｕ ｅｂ ｅ ｃ ｔｅ ｎ ｍａ ｉｎ ａ ｄ ｓ ｍｕ ａ ｉ ｆ＇ ｅ ｌ ｉｈ ａ ｄ ｓ ｇ ｅ ｎ Ｉ ｏ ｓ
ｆ］ 王 ． ５ 琳 大型水 轮发 电机 平衡 磁拉 力数 值计 算Ｉ 中胖工 大 华 Ｊ
学 学报 ， ９ （２ ：３ ７． ｌ ７ Ｊ １ —５ ９ ７
【 Ｈ ｏ Ｒ ．１ｕ ｎ ｕ ６ ｅ Ｇｕ Ｊ ｌ ａ ｇ Ｆ Ｗ ．Ｒ ｓ ａｃ ａ ｄ Ｔ ｔ ｇ‘ ｈ ｎ ｅ ｅ ｒｈ ｎ ｔ ｉ ＇ ｔｅ ｓｎ ｒ
峨社 ．９ ９ １９
州 车 型 套 的 五 变 速器 接传 动机 构布 置 打案简 围扭 Ⅱ
罔 Ｉ 所
变速器 攮本 参数 及其结构 型式如 下表 所示
业 太学学掇 ． ０ ２ ２ （ ： — ０ ２ ０ ． １ ４）８ １
基于Pro／E的齿轮五杆机构运动仿真
第３ ０卷
２ 参 数化 齿 轮 的设 计
常见齿 轮 的齿 廓形 状是 渐开线 ， 在齿 轮 的造型设 计 中 ， 了提高设 计效 率 ， 以利用 ＰｏＥ的方 程 曲线 进 为 可 ｒ／ 行渐开 线设计 ， 同时利 用 Ｐ０Ｅ的 Ｐｏｒｍ编程 功能 ， ｒ／ ｒｇａ 实现齿 轮 的三维 参数 化设 计 。
１ 建 立 齿轮 五 杆 机 构 的 Ｐ ｏ Ｅ模 型 ｒ／
齿轮五 杆机 构是 由齿 轮和连 杆组 成 ， １ 齿 轮五杆 机构 的一 种形 式 。 由 Ｐｏ Ｅ建 立与 图 １对应 的三维 图 是 ｒ／ 模 型 （ ２ ， １和杆 ２ 杆 ２和杆 ３ 杆 ３和杆 ４ 杆 １和机架 ５ 杆 ４和机架 ５都是 通过 “ 钉 ” 接 ， 杆 １和 图 ）杆 、 、 、 、 销 连 且
中图分 类号 ： Ｈ１２ Ｔ １
文杆 机构是 一 种组 合机 构 ， 杆机 构 是 自由度 为 ２的机 构 ， 其上 必 须 装 载 一个 Ｒ＝２的齿 轮 串才 五 在 能使 齿 轮五杆 机构成 为 自由度 为 １的机 构 。齿轮 机构 为定 传 动 比， 杆 机 构为 变 传 动 比 ， 连 可实 现 较 复杂 的 运
动规 律和 轨迹 。齿轮 五杆 机构 可 以有 ７个位 置精 确实 现给定 函数 ， 比单 一 的四杆 机构 只能 有 ５个 位置 实 现 它
给定 函数 要好 。为 了能 够在 比较 短 的时 问 内推 出性 能更 好及 更符 合客 户需 要 的机械 产 品 ， 本文 通 过 ＰｏＥ建 ｒ／ 立 了齿轮 五杆 机构 的仿真 模型 ， 由于 Ｐｏ Ｅ模 型是参 数化 的 ， ｒ／ 因此 可 以快速对 仿 真模型 进行 改进 和优 化 。
的， 因此具 有不 直观 和 难 以检 验 的缺 点 。使 用 ＰｏＥ软 件 可 以形 象直观地 仿 真 出齿轮 五 杆机 构 的运 ｒ／ 动， 同时有 利 于对机 构 进行 运动 学分析 和 动力 学分析 。
基于Pro／ENGINEER的汽车变速器虚拟装配仿真技术
２０ ０ ７年 （ ２ 第 ９卷） ６期 第
汽 车 工 程 Ａ ｔｍ ｔ ｅＥ ｇ ｅｒ ｇ ｕｏ ｏｉ ｎｉ ｅｉ ｖ ｎ ｎ
２ ０ （ ｏ．９ Ｎ ． ０ ７ Ｖ １２ ） ｏ６
２ ｏ １６ ｏ ７ １
基 于 Ｐｏ Ｅ Ｇ Ｎ Ｅ ｒ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ的汽 车 变 速 ／ 器虚拟装配仿真技术 术 ．
想 。针对这一问题 ， 设计人员致力 于产 品的装配仿 真技术 的研究。利用计算机 图形学和仿真技术 ， 在 计算机上模仿产 品的实际装配过程就是产 品的装配 仿真 。装配仿真作为虚拟制造技术实施的核心技 ｊ
术 之 一 ， 任务 就 是 用 可 视 化 手段 研 究 和解 决 产 品 其 的可装 配 性 问题 Ｊ 。虚 拟 环境 中 ， 计人 员 可 以象 设
Ｚｈｏ ｍ ｉ ｕ Ｅｒ ｎ
Ｇａ ｕ ｔ ｒｄａｅ ｄ￣ｐ ｒ ｅ ｔ Ｅ ｓ Ｃ ｉａ Ｊ ｏｏ ｇ Ｕ ｉ ｒ ｔ ， ｎ ｈ ｎ ３ ０ １ ａｔ ｎ ， ａ ｔ ｈｎ ｉ ｔ ｎｖ ｓ ｙ Ｎａ ｃ ａ ｇ ３ ０ ３ ｍ ａ ｎ ｅｉ
［ ｂｔ ｃ］ Ｏ ｅｂｓ ｅ ａ ｍ ｔ ｏｅｎ ｎｔｎａｄａ ｅ ｂ ｍ ｌ ｉ ｃｎｌ ｙｏ Ｐ ／ Ｎ Ａ ｓ ａｔ ｒ ｎ ｈ ａ ｓ ｆｈ ｒ ｅ ｒ ｄｌｇ ｕ ｃｏ ｎ ｓｍ ｌ ｓ ｕ ｔｎｔ ｈｏ ｇ ｏ Ｅ — ｔ ｉｏｔ ｐ ａ ｅｍ ｉ ｆ ｉ ｓ ｙ ｉ ａｏ ｅ ｏ ｆｒ
ｔｄ，Ｓ ｈ ｙ ａ ｃ ａ ｓ ｍｂ ｙ ｓ ｌｔ ｎ ｏ ｅ ａ ｔ ｍｏ ｉｅ ｇ ａｂ ｘ ｉ ｒ ａ ｉ ｄ ｅ Ｏ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｓｅ ｌ ｉ ａｉ ｆｔ ｕ ｏ ｔ ｅ ｒ ｏ ｓ ｅ ｌ ｅ ． ｍｕ ｏ ｈ ｖ ｚ Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ａｕ ｏ ｔｖ ｅ ｒ ｏ ｙ ｒｓ ｔ ｍｏ ｉ ｅ ｇ ａ ｂ ｘ；Ｖｉｔ ａ ｓ ｅ ｌ ｒ ｕ ｌ ｓ ｍｂ ｙ；Ａｓ ｅ ｂ ｙ ｓ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｓ ｍ ｌ ｉ ｌ ｔｏ ｍ
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第18卷第3期重庆电子工程职业学院学报Vol．18No．32009年5月Journal of Chongqing College of Electronic EngineeringMay ．2009在汽车从启动加速至速度为100km/h 的过程中，汽车的驱动力和车速的变化范围很大，而汽车上普通采用高转速、低转矩的活塞式内燃机，其转速和转矩的变化范围很小，只装有发动机的汽车性能是远远不能满足实际行驶状况的需要。
因此，我们需要一种能够改变发动机输出转矩和转速的装置，它就是我们通常所说的变速器。
汽车变速器内部结构包含了大量的齿轮，在传统的齿轮设计中，对于齿轮的强度校核及设计过程主要是通过人工设计完成，设计计算繁琐、设计周期长、效率低，容易出现设计的误差和错误而难以实现优化设计；且对设计出来的齿轮，无法立即进行装配干涉等检测，使得设计周期进一步加长。
Pro ／Engineer 是美国PTC 公司优秀的三维设计软件，它采用基于特征的参数化技术，可对产品进行三维设计、分析、仿真、加工和二次开发。
该软件已广泛应用于机械、电子、家电、模具等行业，是目前国内使用最广泛的三维设计软件之一。
本文将讨论在Pro ／Engineer 环境下，对汽车变速器中的斜齿轮进行三维参数化建模及运动仿真分析。
1参数化建模及运动仿真的特点参数化建模是一种以新的思维方式来进行产品创建和修改设计的方法,它通过定义一组参数来表达产品的形状特征,并以这些参数控制设计结果,从而达到调整参数可修改模型的目的,能十分方便地创建在形状或功能上相似的设计方案。
应用参数化设计,便于实现系列化设计,可缩短产品的研发周期,减少重复设计,节约研发成本。
机构运动分析模块(Mechanism)是Pro ／Engineer Wildfire 中一个集运动仿真和机构分析于一身的功能强大的模块。
利用该模块，当各个零部件通过装配模块组装成一个完整的机构以后，设计师就可以在Pro ／Engineer 中直接启动机构运动分析模块，根据设计意图定义机构中的连接、设置伺服电机，然后运行机构分析，观察机构的整体运动轨迹和各零件之间的相对运动，以检测机械的干涉情况。
而且，利用该模块，设计师还可以进行各种的测量工作，并把分析结果保存成影片的形式。
2斜齿轮的三维参数化建模本文中谈论的汽车变速器齿轮为汽车普通机械式手动变速器所采用的渐开线齿轮,齿轮传动都遵循渐开线齿廓啮合基本定律。
通常在建立齿轮的三维参数化模型的时候，需要用数学公式来表达渐开线齿轮的特征。
本文以变速器5档齿轮为例，说明如何运用Pro/E 建立斜齿轮的三维模型。
（1）设置齿轮的基本参数。
启动Pro/E ，建立新零件，选“mmn8一Part —solid ”模板选项。
利用主菜单“工具-参数”选项，将齿轮的各参数依次添加到参数列表对话框。
如图1所示：图1斜齿轮参数表（2）绘制齿轮基本圆曲线，创建齿轮关系，确定齿轮尺寸。
使用草绘工具，以FRONT 作为草绘平面，做出任意4个同心圆，如图2所示。
然后在菜单栏中选择“工具/关系”，在弹出的关系对话框中分别添加齿轮的分度圆直收稿日期：2009-03-19作者简介：徐计（1979—），男，重庆电子工程职业学院汽车工程系，助理实验师，主要研究方向：汽车工程。
基于Pro/E 的汽车变速器齿轮的参数化建模及运动仿真徐计（重庆电子工程职业学院汽车工程系,重庆401331）摘要:在Pro/e 环境下,以汽车手动变速器齿轮为例,介绍斜齿轮三维参数化建模的方法并运用Pro/E 软件对已生成齿轮进行运动仿真。
关键词：汽车变速器；Pro/E ；斜齿轮；参数化设计；运动仿真中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1674－5787（2009）03－0097－03径、基圆直径、齿轮根度圆直径、齿顶圆直径关系如下：ha=(hax+x)*mnhf=(hax+cx-x)*mnd=mn*z/cos(beta)da=d+2*hadf=d-2*hfalphat=atan(tan(alpha)/cos(beta))db=d*cos(alphat)D0=dD1=daD2=dfD3=db我们将通过这些关系来生成齿轮的基本圆。
其中的D0、D1、D2、D3为Pro/E中草绘的四个圆的直径尺寸符号。
然后通过“编辑/再生”选项，完成齿轮基本圆尺寸的设定。
（3）创建齿轮轮廓渐开线。
这里是整个斜齿轮三维建模的重点，我们将使用到渐开线方程。
使用“创建／插入基准曲线／从方程”选项，然后坐标系选择“笛卡儿”，在打开的记事本中输入渐开线方程式文件并保存。
图2创建齿轮基圆、渐开线及螺旋曲线r=db/2theta=t*45x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180z=0单击“曲线：从方程”对话框中的取定按钮，完成齿轮单侧渐开线的创建。
然后通过由TOP与RIGHT基准面决定的基准轴GEAR_AXIS；由分度圆和刚才建立的渐开线决定的基准点PNT0创建新的基准面DTM1。
然后由基准平面DMT1和基准轴GEAR_AXIS确定新的基准平面HF_DTM，并将HF_DTM旋转“360/（4*z）”。
同时将基准平面DMT1和HF_DTM夹角参数添加到关系参数表中，关系式为“=360/（4*z）”，这样在我们更改齿数的时候能保证齿廓曲线的标准性。
最后，将基准平面HF_DTM作为镜像平面，完成另一侧的齿廓渐开线的创建，如图2。
（4）创建斜齿轮的螺旋曲线。
使用“创建／插入基准曲线／从方程”选项，然后坐标系选择“圆柱”，在打开的记事本中输入渐开线方程式文件并保存。
r=d/2theta=2*b*tan(beta)/d*t*180/piz=b*t-b/2单击“曲线：从方程”对话框中的取定按钮，完成齿轮的创螺旋曲线的创建，如图2。
（5）创建齿廓曲线。
利用齿廓渐开线完成一端齿廓曲线的创建。
然后利用“编辑/特征操作”选项，由基准平面FRONT、偏距距离“B”及基准轴GEAR_AXIS、旋转角度“2*b/d*tan(beta)*180/pi”确定另一端齿廓曲线。
同时，将偏距距离和旋转角度添加到关系参数表中。
（6）齿轮造型。
首先拉伸创建齿轮外形，并在关系对话框中输入d8=b(d8为拉伸深度)，然后利用“扫描混合”选项，完成斜齿轮的一个齿槽的创建。
需要注意的是，“扫描混合”中的扫描轨迹线为第4步中创建的螺旋曲线。
最后，利用基准轴GEAR_AXIS作为阵列中心，对齿槽进行阵列。
将关系“=360/z”和“=z”添加到关系参数表中，使用“再生”完成齿轮阵列，如图3所示。
图3完成后的中间轴5档斜齿轮3斜齿轮的运动仿真运用Pro/E中的机构运动分析模块(Mechanism)可以建立、评估和优化部件在现实环境中的运动，以便更好地满足工程和性能的要求。
通过运动仿真，设计者可以及时发现设计中不合理的结构和部件干涉,保证部件的装配关系、运动间隙及理论尺寸的正确性，提高了设计质量，缩短了设计周期。
下面简单的介绍5档齿轮组件装配完毕后，运用“应用程序/机构”选项进行运动仿真的设定。
（1）创建齿轮连接。
首先进入“应用程序/机构”工作环境，然后点击菜单栏中的“编辑/连接”选项，此时Pro/E 将弹出连接组件对话框。
单击对话框中的“运行”按钮以检查装配的连接情况，如果装配连接成功，将直接弹出连接成功的对话框。
这时，单击特征操作按钮区中的“定义齿轮副连接”工具，进行定义齿轮连接结构。
接受系统默认的传动类型—标准，选择连接轴以后，系统将自动选取齿轮的“主体”和“托架”，在“节圆直径”栏中输入设计值。
同理，对另一齿轮也进行相同的“定义齿轮副连接”操作。
然后，单击“定义齿轮副连接”对话框中的“属性”选项卡，接受“齿轮比”中的“节圆直径”，以完成整个齿轮副的连接。
（2）创建伺服电动机。
Pro/E中的伺服电动机可以为机构提供虚拟的“动力”，通过设置伺服电动机可以实现旋转以及平移运动，并且能以函数的方式定义运动轮廓。
首先，打开“伺服电动机”对话框，选择伺服电动机驱动对象；在“轮廓”面板中的“规范”栏里选择“速度”选项，在重庆电子工程职业学院学报第18卷98徐计：基于Pro/E 的汔车变速器齿轮的参数化建模及运动仿真第3期A Parametric Design Based on Pro/E for Vehicle TransmissionGears and their Movement SimulationXU Ji（Dept of Automotive Engineering,Chongqing College of Electronic Engineering,Chongqing 401331,China ）Abstract :Under the environment of Pro/E,a 3D parameterized modeling method for the involute helical gear is introduced by taking vehicle transmission gears for example,and made a movement simulation for the involute helical gear with Pro/E .Key words :vehicle transmission;Pro/E;helical gear;parameterized modeling;movement simulation“模”栏中选择“常数”，表示驱动器将以常数形式运行；最后输入转速值，以完成伺服电动机的创建。
（3）运动分析。
选择“机构/分析”选项，打开“分析”对话框，在对话框中的“类型”选项卡中选中“运动学”选项，设置运动结束时间，最后单击“运行”按钮就可以查看5档齿轮组的运行情况了，如图4。
图4汽车减速器5档齿轮组运动仿真情况4结论基于Pro/E 环境的汽车变速器齿轮的参数化建模的步骤为：首先建立斜齿轮的特征参数；再建立参数关系式，然后完成渐开线轮廓的绘制；并引用特征参数完成螺旋线的绘制，最后通过“扫描混合”得到齿型。
由于汽车变速器内斜齿轮存在左旋和右旋两种形式，可以通过更改螺旋曲线参数，利用规则来驱动模型。
对于参数化设计的齿轮，只须在“参数”窗口中灵活地更改设计参数，再使用“再生”命令即可得到不同尺寸参数的斜齿轮。
基于Pro/E 的汽车变速器齿轮的运动仿真，不仅实现了CAD/CAM 的一体化，同时能很方便地进行结构分析和故障分析等，并为汽车变速器装配或总成的运动仿真提供经验。
参考文献：[1]张继春，徐斌，林波．Pro/ENGINEER Wildfire 结构分析[M]．北京：机械工业出版社，2004.[2]林清安.Pro/ENGINEER 动态机构设计与仿真(野火3.0中文版)[M]．北京:电子工业出版社,2007.[3]詹友刚.Pro/ENGINEER 中文野火版2.0高级应用教程[M].北京:机械工业出版社,2006.责任编辑王荣辉99。