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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UG軟件，新建一個(gè)名為WoLun.prt的文件，選擇“開始”——“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)”對話框。如圖所示，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yyt，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，則生成漸開線，如圖所示。 繪制漸開線 （10）以坐標(biāo)原點(diǎn)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(jié)果如圖所示。 繪制3圓 （11）如圖所示，繪制原點(diǎn)到漸開線與分度圓交點(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)彈出對話框，提示選擇引導(dǎo)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(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”對話框。指定坐標(biāo)原點(diǎn)，單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)彈出對話框。設(shè)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(fù)制——可用”按鈕，系統(tǒng)彈出對話框。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”對話框如圖所示，選擇剛剛繪制的草圖，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線齒輪的嚙合，由以上的計(jì)算參數(shù)可以推算出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（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（線速度為v），而將兩者合成的運(yùn)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(yùn)動，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）在對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”對話框，默認(rèn)“類型”中的“自動判斷的平面”，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(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)”對話框，默認(rèn)“根據(jù)方程”選項(xiàng)，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(dá)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(nèi)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(dá)式y(tǒng)1t 7） 彈出“規(guī)律函數(shù)”對話框，默認(rèn)“根據(jù)方程”選項(xiàng)，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(dá)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(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”，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(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，其長度值為蝸桿螺距的一半，表達(dá)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(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