摘　要（yào）：本文以在產品設計研發中具有廣泛使用範圍（wéi）的CAD 軟件Pro/ENGINEER 為平台，根（gēn）據計算（suàn）結果對（duì）車床（chuáng）J1C6132 的進（jìn）給係統進行零件參數化（huà）建模、裝配及運動仿真等CAD 設計，驗（yàn）證計算結果的正確性。研究結果為產品的設計提供了新的方法，對提升產品在設計上的開發能力，縮短開發周（zhōu）期，降低開發成本具有一定的實際意義。
 
       關鍵（jiàn）詞：CAD 進給係（xì）統 參數化建模 裝配 運動（dòng）仿真
   
      傳統設計模式基本采用的是串（chuàn）行的工作流程，其設（shè）計、製（zhì）造周期長，不能快速響應市場，同時在對（duì）大（dà）型、複（fù）雜程度較高的產品設計時，存在預見性差和產品設計質量不高（gāo）
等問題[1-3]。為解決上述（shù）問題，本文提出一種基於Pro/ENGINEER 軟件的CAD 平台對傳統產品的設計開發方法，以普通車床進給係統（tǒng）為（wéi）典型案例，應用CAD 技術，完成產品的參數化三維實體造型，虛裝配幹涉檢查和機構運動（dòng）仿真分析，以發現製（zhì）造中可能出現的問題，在產品實際生產前就采取預防措施，從而使（shǐ）產（chǎn）品一次性製造成功，達到降低成本、縮短產品開（kāi）發周期（qī）的目的，為企業全麵采用（yòng）CAD 技術開發技術設計（jì）產品，提（tí）供可行的流程和（hé）方法。
 

       1　、車床J1C6132 進給係統零件（jiàn）結構的參數化（huà）設（shè）計車床的傳動主要是（shì）靠齒輪傳動。

      傳統的齒輪傳動（dòng）設計方（fāng）法相當複雜，設計周期長、工（gōng）作量大，設（shè）計過程重複利用率（lǜ）低，工作效率低。當（dāng）齒輪的某一參數改變時，整個設計過程都要跟著改（gǎi）變，設計工作繁雜。因此，要想解決傳（chuán）統設計方法的不足，就要對齒輪進行參數化設計。
 
      1.1　標（biāo）準圓柱直齒（chǐ）外齧合（hé）齒輪的建模
    
     
    
      標準圓柱直齒外齧合齒輪的建模過程如下。
 
      （1）輸入齒輪控（kòng）製（zhì）參數如（rú）：模數m、齒數z、壓力角angle、齒（chǐ）寬b。
      （2）輸入關係式。
      （3）使用草繪工（gōng）具選擇FRONT 基準麵繪製4 個同心（xīn）圓，尺寸隨意，見圖1。
      （4）確定（dìng）對（duì）應關係，見圖1。
  

      
    
       圖（tú）1　繪製同心圓和對應關係            圖（tú）2　生成齒輪漸開線
     
      （5）經關係式控（kòng）製（zhì）再生。
      （6）插入（rù）漸開線，選（xuǎn）取（qǔ）笛卡爾坐標係，輸入如下漸開線方程，生成輪齒漸開線，見圖2。
 
      r=db/2
      fi=t*90
      Arc=(pi*r*t)/2
      x=r*cos(fi)+Arc*sin(fi)
      y=r*sin(fi)-Arc*cos(fi)
      z=0
 
     （7）利用鏡像工具複製漸開線，見圖3。
     （8）利用拉伸工具（jù）拉伸齒（chǐ）根圓，見圖4。
  

      
  
        圖3　複（fù）製漸開線                      圖4　拉伸齒形
   
     （9）利用拉伸工具拉伸出一（yī）個齒形，見圖4。
     （10）利（lì）用陣列（liè）工具生成全部輪齒，並隱藏相關（guān）曲線，見圖5。

     
                       圖5　最終齒輪圖
   
     （11）要（yào）生成其（qí）他的齒輪，隻需輸入齒輪的模（mó）數、齒數、齒寬等參數再生即可生（shēng）成。
 
      1.2　花鍵軸的建模
  
      軸的直（zhí）徑由與（yǔ）之配合（hé）的滾動軸承的內徑確定。軸的（de）建模過程如下。

     （1）利用拉伸工具（jù）生成軸的部分。
     （2）利用拉伸（shēn）工具及（jí）陣列工具生成花鍵軸的主體。
     （3）利用拉伸工具生成軸的兩端。
     （4）利用倒角工具生成（chéng）倒角，見圖（tú）6。
  

     
  
                                                  圖6　花鍵軸
       
      1.3　深溝球軸承的建模
   
      深溝球軸承由（yóu）內圈、外圈和滾動體組成。軸承是標準件（jiàn），由（yóu）專門的軸（zhóu）承工廠成批生產。在此，隻需根據工（gōng）作（zuò）條件選用合適（shì）的深溝球軸承類型和型號進行組合結構設計。204 型（xíng）深溝（gōu）球軸承基本尺寸d×D×B 是20×47×14，單（dān）位mm。下麵（miàn）是204 型深溝（gōu）球軸承的建（jiàn）模過程。
 
      （1）內（nèi）圈（quān）的建模：利用旋轉工具進行建模（mó），見圖7（a）。
      （2）外圈的建模：同樣利用旋轉工具進行建模，見圖7（b）。
      （3）滾動體的建模：利用旋轉工具進行旋轉即可生成滾動體，見圖7（c）。
  

     
 
                                  圖（tú）7　深溝球軸承的零件
 
 
      1.4　單向推力球軸承的（de）建模
 
      單向推力球軸承包（bāo）括一（yī）個（gè）軸圈（quān）、一個座（zuò）圈（quān）和鋼（gāng）球。型（xíng）號為8105 的單向推（tuī）力球軸承基本（běn）尺寸d×D×B 是25×42×11，單位mm。單向推力球軸承的建模過程如下。
 
     （1）軸圈的建模：利用旋轉工具進行建模，見圖8（a）。
     （2）座圈的（de）建模：同樣利用旋轉工具進行建模，見圖8（b）。
     （3）鋼（gāng）球的建模：利用旋轉工具進行旋轉即可生成鋼球，見圖8（c）。
  

     
  
                              圖8　單向推力球軸承的零件
   
      2　、車床J1C6132 進給係（xì）統的裝配
 
      2.1　軸承的裝配
 
      現實的機（jī）械中軸承（chéng）的內圈、外圈及滾動體之間有相對的（de）轉動，但在進行運動仿真時可以將其簡化為（wéi）不轉動，有利於進行仿真而並不（bú）影響仿真結果。下麵以型號為204 的
深溝球軸承為例。
 
      （1）裝配軸承的外圈，采用默認的（de）放置方（fāng）式。調入軸承內圈，采用軸線對（duì）齊（qí）的約（yuē）束方式（shì）放置，見圖（tú）9（a）。
      （2）滾動體的裝配。采用滾動體（tǐ）球麵相切的約束方式放置於外圈（quān）與內圈之間（jiān），並使用陣列工具生成所有滾動（dòng）體，見圖9（b）。
  

     
  
                                   圖9　軸承的（de）裝配
   
      2.2　軸上（shàng）齒輪與軸承的裝配
 
      在現實的機器中齒輪（lún）裝在軸上與軸之間沒有相對的運動，其軸Ⅲ的裝配如圖10 所示。
  

     
  
                                   圖10　軸（zhóu）Ⅲ裝配圖
   
      2.3　進（jìn）給係統的總體裝配（pèi）
 
      進給係統的（de）總體裝配見圖11。
  
  

      
                                 圖11　進給係統總體裝配
   
       3　、進給係統的（de）運（yùn）動仿真
 
      Pro/ENGINEER 軟件可實現機構的運動仿真，給用戶一個動態（tài）的直觀的效果。
 
     （1）新建組件文（wén）件，利用（yòng）基準（zhǔn）平麵（miàn）工具和基準（zhǔn）軸工具創建三條基準軸，其中1、3 兩軸重合，軸（zhóu）距為68mm。
     （2）利用裝配工具將三根軸部件裝配起來（lái），其中應選擇銷釘模式。
     （3）點擊應用程序- 機構，利（lì）用齒輪工具添（tiān）加齒輪副關係。
     （4）利用電機工具添加（jiā）電機。
     （5）利用機構分（fèn）析（xī）工具進行分析。
     （6）利用測量工具輸出仿（fǎng）真（zhēn）結果，見圖12。
  

     
  
                                      圖（tú）12　測（cè）量結果
   
     選取的齒輪副是Ⅰ 軸上的（de）45×1.5 與Ⅱ 軸上的45×1.5，及Ⅱ軸上的（de）60×1.5 與Ⅲ軸上的30×1.5，理論傳動比為2:1，測量結果與實際情況（kuàng）相（xiàng）符，表明運用Pro/ENGINEER 進行運動仿真（zhēn）是可行的。
 
     4　、結論
 
     本文基於CAD 技術，以Pro/ENGINEER 軟件為（wéi）平台對車床J1C6132 進給係統進行了設計（jì）與運動仿真，其結論如下。
 
     第一（yī），以Pro/ENGINEER 軟件為平台研究了（le）軸、標（biāo）準直齒圓柱齒輪、滾動軸承等主要零件的三維建模方法。
     第二，在Pro/ENGINEER 軟件的組件模（mó）塊中分析進給係統的裝配和（hé）運動仿真。
     第三，提（tí）供了（le）一種基於Pro/ENGINEER 軟件的CAD方法，為產品的設計與檢驗提供了可行的技術保障。