Pro-e斜齿轮参数化 设计
基于ProE齿轮参数化造型设计.
XINYU UNIVERSITY毕业设计（论文）（ 2014 届）题目基于Pro /E齿轮参数化造型设计二级学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化班级10机制本三班学号1001210341学生姓名颜昱指导教师张香林老师摘要Pro /E乃是当今世界上比较流行的三维模型设计软件，使用这个渐开线方程或螺旋线方程启动生成渐开线或螺旋线。
它有更好的图形界面，和设计环境更加生动，快速的渲染功能，反映了更大的灵活性。
而且可以利用计算机预先举行动态剖析及装配干预检查工作，从而最大幅度地提升工作效率，降低设计本钱。
使用pro/e可以用到内部工具来设计齿轮，例如整列、拉伸等一些功能。
设计非常的快速和方便，方便大学生学习以及工作中的办公使用。
AbstractPro /E is a software of 3D model of today's more popular, the use of involutes equation or spiral line equations driven generation of involutes and helix. It has better graphics interface, and the design environment is more vivid, quick and rendering functions, reflects the more flexibility. And can use computer prior to dynamic analysis and assembly interference inspection work, thus greatly enhance and work efficiency, increase the cost of design. Pro/e can be used to design the gear used internal tools, such as column, stretching some function. The design are fast and convenient, convenient for college students study and work in the office。
Pro-e软件齿轮画法
齿轮画法一、预备知识：画一个M=4，Z=10，厚为44的外啮合齿轮正常齿制：ha'=1 ,c'=0.25分度圆直径 d=m*z齿顶圆直径 da=(z+2ha')*m齿根圆直径 df=(z-2h'-2c')*m 《外啮合》 df=(z+2ha'+2c')*m 〈内啮合〉经计算得：d=40，da=48，df=30二、具体操作步骤如下：1．用拉伸画一个直径为da（齿顶圆），宽为44的圆柱体：操作步骤：拉伸－－选取FRONT基准面为草绘面，绘制直径为da＝48（齿顶圆），宽为44的圆柱体2．插入基准曲线---从方程--完成--选取--坐标（三个面的交点）---笛卡尔---输入参数（参数如下）m=4z=10a=20r=(m*z*cos(a))/2fi=t*90arc=(pi*r*t)/2x=r*cos(fi)+arc*sin(fi)y=r*sin(fi)-arc*cos(fi)z=0操作步骤：点取按钮――选取“从方程”――选取“坐标系”，选取“笛卡尔”，在模型区域选取对应的坐标系――出现记事本，对话框，输入参数如图所示：点取文件――保存――退出记事本窗口——点取确定按钮，此时在模型区域出现了蓝色的曲线1，如图所示：３．选中步骤２做好的蓝色的曲线---镜像---得到第2根蓝色的曲线，此时两根曲线是相交的八字形．特别惠团购网(高品质、超低价) 4．点取第2根曲线（注意此时曲线以粗红色显示）---主菜单“编辑”---“复制”---主菜单“编辑”——“选择性粘贴”---在操作面板上选取“旋转”按钮，——选取旋转中心轴----输入旋转角度（（360/2/z）+1.74），如图所示：得到第3根细红色的曲线,该曲线与第一根曲线相交的。
(注意:原来的第2根曲线消失了)特别惠团购网(高品质、超低价) 5．选中第3根曲线（注意此时曲线以粗红色显示）---主菜单“编辑”---“复制”---主菜单“编辑”——“选择性粘贴”---在操作面板上选取“旋转”按钮，——选取旋转中心轴----输入旋转角度（-360/z），（即该曲线要与前面旋转的方向相反），此时发现模型区域如下所示：特别惠团购网(高品质、超低价) 点取确定退出操作，得到第4根蓝色曲线，此时两根曲线成八字所示如图：.6．用草绘曲线按钮画曲线：先画一个直径为df的齿根圆，用使用边命令选取那两根曲线（八字形的两根曲线）和齿顶圆---分别过那两根八字形的曲线的末端作切线，与齿根圆df交两点---修剪多余边---给根部倒角（R=0.2*m），得到图形如下所示：特别惠团购网(高品质、超低价) ７．拉伸---去除材料--- --草绘——选取步骤6所得的封闭线框，切削得到齿槽．８．阵列齿数特别惠团购网(高品质、超低价) 9．隐藏蓝色的基准曲线z在模型树中选择显示——层树——z选择层——新建层——出现“层属性”对话框——在对话框中点取“项目”黄色区域，在模型区中点取蓝色曲线使其出现在项目黄色区域内，——确定退出z在屏幕左边的“层树”框中，选中刚建立的层名LAY0001，点右键，选取隐藏选项，此时模型区域中的蓝色曲线就隐藏起来了。
ProE直齿、斜齿轮的参数化建模
摘要随着科技的发展，计算机辅助设计技术越来越广泛的应用在各个设计领域。
现在，它已经突破了二维图纸电子化的框架，转向以三维实体建模、动力学模拟仿真和有限元分析为主线的机械系统动态仿真技术。
其研究范围主要是机械系统运动学和动力学分析，核心是利用计算机辅助技术进行机械系统的运动学和动力学分析，以确定系统及其各构件在任意时刻的位置、速度和加速度，同时，通过求解代数方程组确定引起系统各构件运动所需的作用力和反作用力。
动态仿真技术一出现，就受到人们的普遍关注和重视，并且出现了许多基于动态方=仿真技术的商业软件，较有影响的有美国参数技术公司的PTC。
以Pro/MECHANICA为分析平台，运用有限元分析方法，对直齿轮、斜齿轮实际受力情况、边界条件和施加载荷进行研究。
运动分析模块可以进行机构的干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析机构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。
运动分析模块的分析结果可以指导修改零件的结构设计(加长或者缩短构件的力臂长度、修改凸轮型线、调整齿轮齿数比和中心距等)或者调整零件的材料(减轻或者加重或者增加硬度等)。
设计的更改可以直接反映在装配主模型的复制品分析方案(Scenario)中，再重新分析，一旦确定优化的设计方案，设计更改就可直接反映到装配主模型中。
将Pro/E三维实体造型与Pro/MECHANICA机构运动分析相结合，完成对连杆和凸轮机构的机构运动分析，及运动仿真。
加强对连杆和凸轮机构的认识与理解。
关键词: 直齿轮、斜齿轮; Pro/E 、Pro/MECHANICA; 运动仿真、有限元AbstractWith the development of technology, computer-aided design technology becomes more widely used in various design.Now, it has broken through the framework of two-dimensional drawings、 electronic、shift tothree-dimensional solid modeling, dynamic simulation and finite element analysis of the main line of the mechanical system dynamic simulation techniques.The major areas of its study kinematics and dynamics of mechanical systems, the core technology is the use of computer-aided kinematics and dynamics of mechanical systems analysis to determine the system and its components at any time of the position, velocity and acceleration at the same time,by solving algebraic equations determine the cause of the required system component moving action and reaction.Dynamic simulation appeared to be widespread concern and attention, and there were many parties = simulation based on dynamic business software, more influential technology companies of U.S. parameters PTC.To Pro / MECHANICA platform for analysis using the finite element method, on the spur gear, helical gear by the force of the actual situation, boundary conditions and applied load were studied.Motion analysis module analyzes institutional interference, tracking the trajectory of parts, parts of bodies in the speed, acceleration, force, reaction force and torque and so on.Motion analysis results of the analysis module to modify parts of the structure could guide design (longer or shorter moment arm length of the component, modify the cam, adjust the gear ratio and center distance, etc.) or adjust the parts of the material (to reduce or add to or increase the hardnessetc.).Design changes can be directly reflected in the assembly of copies of the master model program (Scenario), the re-analysis, Once optimized design, design changes can be directly reflected in the assembly of the main model.The Pro / E three-dimensional solid modeling and Pro / MECHANICA combined kinematic analysis, complete linkage and cam mechanism of the body motion analysis andmotion simulation.Connecting rod and cam mechanism to strengthen knowledge and understanding.Key words: spur gears, helical gears; Pro / E, Pro / MECHANICA; motion simulation, finite element摘要 (1)第一章绪论 (6)1.1、课题来源 (6)1.2、研究目的和意义 (6)1.3、国内外研究现状和发展趋势 (7)1.3.1 我国齿轮工业的概况 (8)1.3.2 中国齿轮工业的资本结构已成为三足鼎立的局面 (8)1.4、本课题的主要研究内容及拟采取的技术路线、试验方案 (8)1.4.1 预期达到的目标 (9)1.4.2 论文的结构 (9)第二章Pro/ENGINEER软件的应用和MECHNICA模块的应用 (10)2.1 PRO/MECHANICA简介 (10)2.1.1 PRO/MECHANICA模块介绍 (10)2.1.2 PRO/MECHANICA的工作模式 (11)2.1.3 使用PRO/MECHANICA的一般步骤 (11)第三章直齿轮与斜齿轮参数化设计造型 (12)3.1齿轮的基本参数、各部分的名称和尺寸关系 (12)3.1.1 直齿圆柱基本参数 (12)3.1.2 斜齿轮基本参数 (15)3.2 渐开线直齿轮参数化造型 (16)3.2.1 直齿轮参数化制作过程如下： (16)3.2.2 渐开线斜齿轮参数化造型 (18)第四章有限元优化设计 (22)4.1 有限元分析方法与原理 (24)4.1.1有限元分析 (24)4.1.2有限元的基本原理和特点 (25)4.1.3有限元网格生成技术 (26)4.1.3 网格划分举例 (27)第五章基于Pro/Mechanism直齿轮啮合、斜齿轮啮合过程中装配与运动仿真 (34)5.1 Pro/M的简介及其主要特性 (34)5.1.1 Pro/M的简介 (34)5.1.2 Pro/M的主要特性 (35)5.2 机构运动仿真的一般过程 (35)5.3 机械系统运动仿真的优越性 (37)5.4 Pro/E装配模块 (37)5.4.1 对于组装时，我们需要把握以下原则: (37)5.4.2 关于直齿轮机构的组装 (38)5.5 基于Pro/Mechanism直齿轮啮合、斜齿轮运动仿真 (40)5.5.1 运动定义及运动分析的一般步骤 (40)5.5.2 空间定轴轮系机构的运动分析 (43)5.5.3 定义齿轮从动连接结构 (43)5.5.4 添加驱动器 (44)5.5.5 运动分析 (44)5.5.6 图形结果分析 (44)第六章直齿轮、斜齿轮的静力学分析 (44)6.1 Pro/MECHANICA有限元分析的基本步骤: (44)6.2 Pro/MECHANICA STRUCTURE基本分析过程 (45)6.3 简单算例 (53)6.3.1 接触算例 (53)总结 (62)致谢 (63)阅读的主要文献、资料 (64)第一章绪论1.1、课题来源以往对于直齿、斜齿圆柱齿轮的三维造型建模很烦琐,但三维造型软件Pro/E突破性的解决了此问题。
PROE斜齿轮参数化方案设计书
封面作者：PanHongliang仅供个人学习斜齿轮的创建本节将介绍渐开线斜齿圆柱齿轮的创建，渐开线斜齿圆柱齿轮的创建方法与渐开线直齿圆柱齿轮的创建方法相似。
本节同样使用参数化的设计方法，创建渐开线斜齿圆柱齿轮。
3.2.1斜齿轮的建模分析建模分析（如图3-52所示）：（1）输入参数、关系式，创建齿轮基本圆（2）创建渐开线（3）创建扫引轨迹（4）创建扫描混合截面（5）创建第一个轮齿（6）阵列轮齿图3-52渐开线斜齿圆柱齿轮建模分析3.2.2斜齿轮的建模过程1．输入基本参数和关系式（1）单击，在新建对话框中输入文件名“hecial_gear”,然后单击；（2)在主菜单上单击“工具”→“参数”，系统弹出“参数”对话框，如图3-53所示；图3-53参数”对话框（3）在“参数”对话框内单击按钮，可以看到“参数”对话框增加了一行，依次输入新参数的名称、值、和说明等。
需要输入的参数如表3-2所示；注意：表3-2中未填的参数值，表示是由系统通过关系式将自动生成的尺寸，用户无需指定。
完成后的参数对话框如图3-54所示：图3-54“参数”对话框（4）在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框，如图3-55所示；（5）在“关系”对话框内输入齿轮的分度圆直径关系、基圆直径关系、齿根圆直径关系和齿顶圆直径关系。
由这些关系式，系统便会自动生成表3-2所示的未指定参数的值。
输入的关系式如下：/*齿轮基本关系式ha=(hax+x)*mnhf=(hax+cx-x)*mnd=mn*z/cos(beta)da=d+2*hadb=d*cos(alpha)df=d-2*hf完成后的“关系”对话框如图3-55所示；图3-55 “关系”对话框2．创建齿轮基本圆（1）在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框；（2）选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面，参考方向为向“右”，如图3-56所示。
单击【草绘】进入草绘环境；图3-56 “草绘”对话框（3）在绘图区以系统提供的原点为圆心，绘制四个任意大小的圆，并且标注圆的直径尺寸，如图3-57所示。
ProE参数化渐开线斜齿轮建模方法
Pro/E参数化渐开线斜齿轮建模方法论坛上关于斜齿轮的教程和Part并不少，但我觉得它们总是不够完美。
比如：不能以参数的形式改变斜齿轮的螺旋方向，螺旋角度太大会再生不了……。
可能是我的要求太过苛刻了吧。
经本人N久的思考，终于想出了一些方法吧。
如右图是同一个Part的两个不同的螺旋方向截图，螺旋角可以很大，整个齿面可旋转到0°～355°范围内。
1.编辑Program。
在INPUT和END INPUT之间加入以下内容：TOOTH_NUMBER NUMBER"Enter the number of teeth: "MODULE NUMBER"Enter the module: "PRESSURE_ANGLE NUMBER"Enter the pressure angle: "HELIX_ANGLE NUMBER"Enter the helix angle: "HELIX_DIRECTION YES_NO"Select the Left or Right direction (YES=Left-side / NO=Right-side): " FACE_WIDTH NUMBER"Enter the face width: "在RELATIONS和END RELATIONST之间加入以下内容：TOOTH_NUMBER=ABS(TOOTH_NUMBER)MODULE=ABS(MODULE)PRESSURE_ANGLE=ABS(PRESSURE_ANGLE)HELIX_ANGLE=ABS(HELIX_ANGLE)FACE_WIDTH=ABS(FACE_WIDTH)PITCH_RAD = TOOTH_NUMBER*MODULE/2ADDENDUM_RAD = PITCH_RAD+1*MODULEDEDENDUM_RAD = PITCH_RAD-1.25*MODULEBASE_RAD = PITCH_RAD*COS(PRESSURE_ANGLE)IF HELIX_DIRECTION==YESTOOTH_HELIX = FACE_WIDTH*TAN(HELIX_ANGLE)/PITCH_RAD*(180/PI)ELSETOOTH_HELIX = -FACE_WIDTH*TAN(HELIX_ANGLE)/PITCH_RAD*(180/PI)ENDIFROLL_ANGLE=SQRT((ADDENDUM_RAD+0.5)^2-BASE_RAD^2)/BASE_RADTHETA_AT_RP=SQRT(PITCH_RAD^2-BASE_RAD^2)/BASE_RAD*(180/PI)-PRESSURE_A NGLE保存退出并输入参数数值，合理就OK了。
Pro-e 齿轮教程
Pro-e 齿轮教程第一步新建一个文件File > New... > 出现新建文件对话框> 输入新文件名：gear > OK第二步建立第一条曲线> Sketch | Done> 选择绘图平面：FRONT> OK> Top > 选择参考平面：TOP> 绘制如图剖面>> OK> 完成第一条曲线的绘制第三步修改曲线的名称Set Up > Name > Feature > 在模型树选择曲线> 输入新的名称：PITCH_DIAMETER> Done> 回到PART菜单第四步修改尺寸的名称Modify > 在模型树选择曲线> 在零件窗口出现尺寸，如图> DimCosmetics > Symbol > 选择尺寸，如图> 输入新的名称：PCD> Done> Done> 回到PART菜单第五步建立两个参数Set up > Parameters > Part > Create > Real Number> 输入第一个参数名称：m> 直接回车(由于这个参数的值是由方程控制的，所以这里不用输入数值) > Real Number> 输入第二个参数名称：no_of_teeth> 输入数值：25> Done/Return> Done> 回到PART菜单第六步输入方程式Relations > Add> 输入方程式：m=PCD/no_of_teeth > 回车> 再一次回车以结束方程式的输入> Done> 回到PART菜单第七步绘制第二条曲线> Sketch | Done> Use Prev> Okay> 绘制如图剖面>> OK> 完成第二条曲线的绘制第八步修改第二条曲线的名称Set Up > Name > Feature > 在模型树选择第二条曲线> 输入新的名称：ADDENDUM_DIAMETER> Done> 回到PART菜单第九步修改第二条曲线尺寸的名称Modify > 在模型树选择第二条曲线> 在零件窗口出现曲线的尺寸> DimCosmetics > Symbol > 选择第二条曲线的尺寸> 输入新尺寸名称：ADD_DIAMETER> Done> Done> 回到PART菜单第十步输入第二条方程式Relations > 选择第二条曲线> 这时零件窗口显示零件尺寸的名称，如图> Add> 输入方程式：ADD_DIAMETER=PCD+2*m > 回车> 再一次回车以结束方程式的输入> Done> 回到PART菜单第十一步绘制第三条曲线> Sketch | Done> Use Prev> Okay> 绘制如图剖面>> OK> 完成第三条曲线的绘制第十二步修改第三条曲线的名称Set Up > Name > Feature > 在模型树选择第三条曲线> 输入新的名称：DEDDENDUM_DIAMETER> Done> 回到PART菜单第十三步修改第三条曲线尺寸的名称Modify > 在模型树选择第三条曲线> 在零件窗口出现曲线的尺寸，如图> DimCosmetics > Symbol > 如图所示尺寸> 输入新尺寸名称：DED_DIAMETER> Done> Done> 回到PART菜单第十四步输入第三条方程式Relations > 选择第三条曲线> 这时零件窗口显示零件尺寸的名称，如图> Add> 输入方程式：DED_DIAMETER=PCD-2*(m+(3.1415*m/20)) > 回车> 再一次回车以结束方程式的输入> Done> 回到PART菜单第十五步绘制第四条曲线> Sketch | Done> Use Prev> Okay> 绘制如图剖面>> OK> 完成第四条曲线的绘制第十六步修改第四条曲线的名称Set Up > Name > Feature > 在模型树选择第四条曲线> 输入新的名称：BASE_DIAMETER> Done> 回到PART菜单第十七步修改第四条曲线尺寸的名称Modify > 在模型树选择第四条曲线> 在零件窗口出现曲线的尺寸，如图> DimCosmetics > Symbol > 如图所示尺寸>输入新尺寸名称：BASE_DIAMETER> Done> Done> 回到PART菜单第十八步建立一个参数Set up > Parameters > Part > Create > Real Number> 输入参数名称：pressure_angle> 输入数值：20> Done/Return> Done> 回到PART菜单第十九步输入第四条方程式Relations > 选择第四条曲线> 这时零件窗口显示零件尺寸的名称，如图> Add> 输入方程式：BASE_DIAMETER=PCD*cos(pressure_angle) > 回车> 再一次回车以结束方程式的输入> Done> 回到PART菜单第二十步建立第五条曲线> Sketch | Done> Use Prev> Okay> 绘制如图剖面>> OK> 完成第五条曲线的绘制第二十一步修改第五条曲线的名称Set Up > Name > Feature > 在模型树选择第五条曲线> 输入新的名称：TOOTH> Done> 回到PART菜单第二十二步修改第五条曲线尺寸的名称Modify > 在模型树选择第五条曲线> 在零件窗口出现曲线的尺寸> DimCosmetics > Symbol > 分别将对应的尺寸改成如图所示的名称> Done> Done> 回到PART菜单第二十三步建立方程式Relations > 选择第五条曲线> 这时零件窗口显示零件尺寸的名称，如图> Add> 输入方程式：TOOTH_RAD=PCD/8 > 回车> HALF_TOOTH_TK=3.1415*m/4 > 回车> TIP_RAD=3.1415*m/8 > 回车> 再一次回车以结束方程式的输入> Done> 回到PART菜单第二十四步建立两个参数Set up > Parameters > Part > Create > Real Number> 输入参数名称：helix_angle> 输入数值：15> Real Number> 输入参数名称：face_width> 输入数值：100> Done/Return> Done> 回到PART菜单第二十五步复制曲线Feature > Copy > Move | Select | Independent | Done> 选择TOOTH曲线> Done> Translate> Plane> 选择FRONT平面> Flip | Okay> 输入数值：face_width*cos(helix_angle)/3(注：这里可以用方程式代替，这里为了简便，就不写出来了，但我已给出完整的公式，你只需将公式代出相应的尺寸名称就可以了。
齿轮参数化设计PROE
齿轮参数化设计PROE
1.新建文件夹chilui
2.设置参数工具/参数单击
3.草绘基准曲线单击先FRONT平面为草绘平面绘制四条圆曲线,尺寸任意
4.设置关系工具/关系单击3中产生草绘曲线,消失符号尺寸关系中输入关系式确定后按再生按钮
5.创建渐开线单击选取[从方程]/[完成]选项取默认坐标系,选取[笛卡尔]选项
选坐标系
打开点保存
所得曲线
1/ 3
6.创建拉伸曲面拉伸/选曲面/TRONT为草绘平面/
曲面高度任意给定
创建参数化
7.延长曲面(1)选曲面的边,[编辑]/[延长] (2)单击选项/切线
选此边
(3)建立d5=d0/2 (4)单击再生按钮
8.创建基准轴单击打开基准对话框,选TOP/RIGHT平面,创建A-1 按CTRAL
9.创建基准点单击选分度圆曲线和拉伸曲面，创建PNT0
按CTRAL
2/ 3
10.创建基准平面单击平面选A1和PNT0,创建DTM1平面3/ 3。
CREO2.0参数化设计齿轮(LuPeng)
CREO2.0参数化设计齿轮零件齿轮传动是最重要的机械传动之一。
齿轮零件具有传动效率高、传动比稳定、结构紧凑等优点。
因而齿轮零件应用广泛，同时齿轮零件的结构形式也多种多样。
根据齿廓的发生线不同，齿轮可以分为渐开线齿轮和圆弧齿轮。
根据齿轮的结构形式的不同，齿轮又可以分为直齿轮、斜齿轮和锥齿轮等。
本章将详细介绍用Pro/E创建标准直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮、圆弧齿轮以及蜗轮蜗杆的设计过程。
3.1直齿轮的创建3.1.1渐开线的几何分析图3-1 渐开线的几何分析渐开线是由一条线段绕齿轮基圆旋转形成的曲线。
渐开线的几何分析如图3-1所示。
线段s绕圆弧旋转，其一端点A划过的一条轨迹即为渐开线。
图中点（x1,y1）的坐标为：x1=r*cos(ang),y1=r*sin(ang) 。
(其中r为圆半径，ang为图示角度)对于Pro/E关系式，系统存在一个变量t，t的变化范围是0～1。
从而可以通过（x1,y1）建立（x,y）的坐标，即为渐开线的方程。
ang=t*90s=(PI*r*t)/2x1=r*cos(ang)y1=r*sin(ang)x=x1+(s*sin(ang))y=y1-(s*cos(ang))z=0以上为定义在xy平面上的渐开线方程，可通过修改x，y，z的坐标关系来定义在其它面上的方程，在此不再重复。
3.1.2直齿轮的建模分析本小节将介绍参数化创建直齿圆柱齿轮的方法，参数化创建齿轮的过程相对复杂，其中要用到许多与齿轮有关的参数以及关系式。
直齿轮的建模分析（如图3-2所示）：（1）创建齿轮的基本圆这一步用草绘曲线的方法，创建齿轮的基本圆，包括齿顶圆、基圆、分度圆、齿根圆。
并且用事先设置好的参数来控制圆的大小。
（2）创建渐开线用从方程来生成渐开线的方法，创建渐开线，本章的第一小节分析了渐开线方程的相关知识。
（3）镜像渐开线首先创建一个用于镜像的平面，然后通过该平面，镜像第2步创建的渐开线，并且用关系式来控制镜像平面的角度。