精确三维实体绘制造型锥齿轮毕业论文.doc

精确三维实体绘制造型锥齿轮毕业论文 目 录 第一章 绪论 1 1.1课题的研究背景 1 1.1.1 齿轮传动发展史 1 1.1.2 CAD/CAE技术与齿轮 2 1.2 课题研究的意义 3 1.3 课题研究的内容 3 第二章 UG软件CAD/CAE模块 5 2.1 UG软件概述 5 2.2 UG/CAD 5 2.3 UG/CAE 7 第三章 标准直齿锥齿轮及轴的相关计算 8 3.1 标准直齿锥齿轮的几何参数相关计算 8 3.1.1选定齿轮精度等级，材料及齿数 8 3.1.2 锥齿轮的初步设计 8 3.2 锥齿轮传动的强度校核 11 3.2.1 齿面接触疲劳强度校核 11 3.2.2 齿根抗弯疲劳强度校核 14 3.3 轴的相关设计计算 15 3.3.1 输入轴结构与强度计算 15 3.3.2 输出轴的结构设计 25 第四章 直齿锥齿轮的数学模型的建立与参数化建模 29 4.1 齿轮常用的齿形曲线—渐开线 29 4.1.1 渐开线的形成及其特性 29 4.2 建模思路 31 4.3 建模过程 32 4.3.1 建立渐开线齿廓曲线 32 4.3.2 直齿锥齿轮的建立 34 第五章 基于有限元锥齿轮传动机构仿真分析 37 5.1 引言 37 5.2 有限元法基本原理 37 5.3 锥齿轮的有限元分析 38 5.3.1 仿真模型简化 38 5.3.2 有限元分析步骤 38 第六章 用于换向器的新型齿轮—球齿轮（拓展思路） 41 6.1 引言 41 6.2 渐开线齿廓球齿轮的形成与结构特点 41 6.2.1 球齿轮的形成 41 6.2.2 渐开线齿廓曲面的生成 42 6.2.3 球齿轮结构特点与安装 43 6.3 渐开线球齿轮的模型与简单安装 43 总 结 45 参考文献 46 谢 辞 47  第一章 绪论 随着现代科学技术的发展，人们不断开发研制出结构更为复杂，规模更加庞大，加工更加精密，成本投入更高的产品和设备。这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和设备的技术性能，需要对结构的静、动力强度以及环境温度等技术参数进行分析计算。计算机技术在机械领域的应用，使上述要求实现成为可能。本文主要利用机械设计、机械原理知识以及UG软件CAD/CAE模块对伞齿换向器进行结构设计和有限元分析。本章首先就课题的来源、背景进行了说明，明确了课题研究的目的和意义，给出了课题研究的主要任务和内容。 1.1课题的研究背景 作为一种典型的传动零件—齿轮，被广泛地应用于航天、航空、汽车、仪表等众多的行业领域。而实现伞齿换向器功能的核心机构则是直齿锥齿轮，对于换向器的工作状态、操纵性能有着决定性影响。锥齿轮是换向器的主要零部件，决定着换向器乃至整个电闸炉的整体性能，因此有必要对它进行分析，这项工作的首要任务就是要完成齿轮的精确三维造型。 1.1.1 齿轮传动发展史 齿轮传动是近代机器中最常见的一种机械传动方式，是传递动力和运动的主要部件，是机械产品中一类重要的零部件。与带、链、摩擦、液压等机械传动相比，具有功率范围大、传动效率高、圆周速度高、传动比准确、使用寿命长、结构紧凑等一系列特点。因此，它己经成为许多机械产品不可或缺的传动部件，也是机器中所占比重最大的传动形式。齿轮的设计与制造水平将直接影响到机械产品的性能和质量。由于齿轮在工业发展中的突出地位，致使齿轮被认为是工业化的象征。 齿轮传动技术经历了漫长的历史发展过程。公元前400～200年，我国古代 就开始用齿轮，在山西出土的青铜齿轮是迄今发现的最古老齿轮，作为反映古代科学技术成就的指南车就是以齿轮机构为核心的机械装置。20世纪以来，科技人员对于齿形曲线进行了更加深入地研究，加上新的加工方法和技术手段的出现以及制造工艺和水平不断提高，齿轮传动获得更快发展，先后发明了圆弧齿形齿轮、双圆弧齿形曲线齿轮，制造出斜齿、弧齿、蜗杆等多种类型，使得齿轮应用范围更广、承载能力更大、传递精度更高、传递速度更快，已经成为工业发展的基础。 1.1.2 CAD/CAE技术与齿轮 计算机辅助工程（Computer-Aided Engineering，CAE）是计算机技术与工程理论的有机结合，包括计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助加工(CAM)、计算机辅助分析等多项内容。CAD技术利用计算机强大的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助知识劳动者进行工程和产品的设计与分析，以达到预期的设计目标。它是综合了计算机科学与工程设计方法发展而成的一门新兴学科。计算机辅助设计的发展与计算机软件、硬件技术的发展和完善，以及工程设计方法的革新紧密相关。目前，CAD技术在工程领域已经得到了广泛应用，例如建筑设计、城市规划、交通工程设计等各行各业的发展都离不开它的支持，当中尤其以机床、汽车、