基于Pro_E及Adams圆柱齿轮减速器的参数化建模及运动仿真

### 基于Pro_E及Adams圆柱齿轮减速器的参数化建模及运动仿真 #### 摘要 本文介绍了如何在Pro/E环境中利用relations关系式建立圆柱齿轮参数化实体模型的方法和步骤，以及齿轮装配的方法，并在Adams软件中进行运动仿真的操作流程，以实现对机构运动特性的仿真分析。 #### 关键词 Pro/E；Adams；齿轮；参数化建模；relation；运动仿真 #### 1 虚拟样机的建立 ##### 1.1 圆柱齿轮的参数化建模 参数化设计是一种通过定义一组参数来控制零件尺寸和属性的设计方法。通过修改这些参数，可以快速得到不同规格的零件模型。在Pro/E中，只需要输入齿轮的基本设计参数（如齿数、压力角、模数和齿宽等），系统就能自动创建出齿轮的三维几何模型。这种方法可以大大缩短建模时间，提高零件间的互换性。 **齿轮主要参数** | 齿轮名称 | 齿数 | 模数 | 压力角 | 齿顶高系数 | 顶隙系数 | 齿宽 | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | larggear | 50 | 2 | 20° | 1 | 0.25 | 25mm | | highspeedgear | 55 | 2 | 20° | 1 | 0.25 | 36mm | **参数化建模过程** 1. **打开编辑器**：通过Program > EditDesign打开编辑器。 2. **添加关系式**：在/Relation0和/EndRelation0之间添加如下关系式： - RAD_PITCH = 0.5 * TOOTH_NUMBER * MODULE - RAD_BASE = RAD_PITCH * COS(PRESSURE_ANGLE) - CIRCULAR_PITCH = PI * MODULE - TOOTH_THICK_ON_PITCH = CIRCULAR_PITCH / 2 - RAD_ADDENDUM = RAD_PITCH + 1 * MODULE - RAD_DEDEDNUM = RAD_PITCH - 1.157 * MODULE - INV_PHI = TAN(PRESSURE_ANGLE) - PRESSURE_ANGLE * 2 * PI / 360 - TOOTH_THICK_ON_BASE = 2 * RAD_BASE * (TOOTH_THICK_ON_PITCH / (2 * RAD_PITCH) + INV_PHI) - ANG_TOOTH_THICK = TOOTH_THICK_ON_BASE / RAD_BASE * 360 / (2 * PI) - ANG_TOOTH_SPACE = 360 / TOOTH_NUMBER - ANG_TOOTH_THICK - **渐开线曲线的参数方程**： - TO_DEG = 180 / PI - ROLL_ANGLE = 0 - SOLVE ROLL_ANGLE * TO_DEG - ATAN(ROLL_ANGLE) = TRAJPAR * ANG_TOOTH_THICK FOR ROLL_ANGLE - SD# = RAD_BASE * (1 + ROLL_ANGLE ^ 2) ^ 0.5 3. **生成齿轮实体**：利用Pro/E中的特征选项（如拉伸、旋转、混合扫描及阵列等）完成齿轮实体的构建。 ##### 1.2 减速器零部件的建立及装配 1. **齿轮的装配** 1. 在Largegear齿轮的过齿宽中点平行端面的绘图平面上绘制分度圆，求分度圆与齿轮任一齿面的交点，过交点作垂直齿面的轴A5；作穿过轴A5同时穿过Largegear齿轮轴中心线A1的辅助面DTM1，并命名为H1；作穿过轴A5同时垂直基准面H的辅助面DTM2，并命名为V1。 2. 同理，在High-speedgear齿轮上作出辅助面H2、辅助面V2。 3. 让H1与H2、V1与V2相对应，使两个齿轮的辅助面对齐，完成装配。 2. **其他零部件的建立** - 使用Pro/E软件的特征工具创建减速器壳体、轴承座等其他零部件的三维模型。 3. **整体装配** - 将所有零部件按照设计要求进行装配，形成完整的减速器模型。 #### 2 Adams软件中的运动仿真 在建立了圆柱齿轮减速器的三维模型后，接下来的任务是在Adams软件中进行运动仿真。Adams是一款专业的机械系统动力学仿真软件，能够模拟机械系统的动态行为。 1. **导入模型** - 使用MDI公司提供的专用接口模块Mechanism/Pro将Pro/E中的装配模型导入Adams中。 2. **定义运动学约束** - 根据实际需求设置各个运动副之间的约束条件，例如转动副、滑动副等。 3. **定义驱动和载荷** - 设置齿轮之间的驱动关系，如电机转速或扭矩输入等。 - 定义外部载荷，如重力加速度、风阻等。 4. **仿真运行** - 运行仿真，观察并记录各个部件的运动轨迹、位移、速度、加速度等数据。 5. **结果分析** - 分析仿真结果，评估减速器的工作性能，如传动效率、振动特性等。 #### 结论 本文介绍了如何利用Pro/E进行圆柱齿轮减速器的参数化建模，并在Adams中进行运动仿真。这种结合Pro/E和Adams的方法能够有效地提高设计效率，减少实物样机制造的成本和时间，帮助工程师更好地理解和优化机械系统的设计。