齿轮传动仿真教程：蜗杆和涡轮机构的应用

齿轮机构是各种机械中应用最广泛的一种传动机构。它可以用来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有功率范围大、传递效率高、传动比精确、使用寿命长，以及工作安全可靠等特点。齿轮机构的应用广泛，类型众多。按照传动方式，可以分为：正齿轮、内齿轮、齿轮和齿条、螺旋齿轮、锥齿轮、人字齿轮、蜗杆和涡轮。

下面以如图4.81所示蜗杆和涡轮机构为例，讲解齿轮传动机构的仿真过程。

1.组装蜗轮蜗杆

（1）选择菜单栏中的【文件（F）】→【设置工作目录（W）】命令，系统弹出“选取工作目录”对话框，选择活塞所在的文件夹，单击【确定】按钮，完成工作目录的设置。（2）选择菜单栏中的【文件（F）】→【新建（N）】命令，系统弹出“新建”对话框，勾选【组件】复选框，在【名称】文本框中键入002，取消【使用缺省模板】复选框，单击【确定】按钮，系统弹出“新文件选项”对话框。

（3）在“文件选项”对话框中，选中【模板】列表框中的“mmns_asm_design”选项，单击【确定】按钮，进入装配设计模块。

（4）单击“工程特征”工具栏上的【创建】工具按钮，或选择菜单栏中的【插入（I）】→【元件（C）】→【创建（C）】命令，系统弹出“元件创建”对话框，如图4.82所示。

图4.81 蜗轮蜗杆机构

图4.82 “元件创建”对话框

（5）在“元件创建”对话框中，点选【骨架模型】单选按钮，在【名称】文本框中键入0002_SKEL_SKEL0001，单击【确定】按钮，系统弹出创建选项，点选【空】单选按钮，单击【确定】按钮，进入元件创建平台。

（6）单击“基准”工具栏上的【轴】工具按钮，系统弹出“基准轴”对话框，如图4.83所示，按Ctrl键，在3D模型中选择TOP、RIGHT基准面，单击【确定】按钮，完成基准轴的创建。

（7）单击“基准”工具栏上的【平面】工具按钮，系统弹出“基准平面”对话框，如图4.84所示，在3D模型中选择TOP基准平面，在【平移】文本框中键入51.05，单击【确定】按钮，完成基准平面的创建。

图4.83 “基准轴”对话框

图4.84 “基准平面”对话框

（8）单击“基准”工具栏上的【轴】工具按钮，系统弹出“基准轴”对话框，按Ctrl键，在3D模型中选择FRONT、ADTM基准面，单击【确定】按钮，完成基准轴的创建。

（9）选择菜单栏中的【窗口（W）】→【激活（A）】命令，激活当前的装配模块。

（10）单击“工程特征”工具栏上的【装配】工具按钮，或选择菜单栏中的【插入（I）】→【元件（C）】→【装配（A）】命令，系统弹出“打开”对话框，选择元件A.prt，单击【打开】按钮，蜗杆就添加到当前模型中，同时在信息提示栏中显示元件装配控制面板，如图4.85所示。

（11）选中【将约束转化为机构连接】右侧下拉列表框中的“销钉”选项，单击【放置】选项卡，单击【轴对齐】按钮，在3D模型中选择刚才创建的轴线和蜗杆的轴线，单击【平移】按钮，在3D模型中选择组件的RIGHT基准平面和蜗杆的DTM基准平面，如图4.86所示。

（12）在控制面板中【状态】文本框中显示“完成连接定义”选项，单击控制面板中的【完成】按钮，完成蜗杆的装配约束。

图4.85 控制面板

图4.86 约束的蜗杆

（13）单击“工程特征”工具栏上的【装配】工具按钮，或选择菜单栏中的【插入（I）】→【元件（C）】→【装配（A）】命令，系统弹出“打开”对话框，选择元件B.prt，单击【打开】按钮，蜗轮就添加到当前模型中，同时在信息提示栏中显示元件装配控制面板。

（14）选中【将约束转化为机构连接】右侧下拉列表框中的“销钉”选项，单击【放置】选项卡，单击【轴对齐】按钮，在3D模型中选择刚才创建的轴线和蜗轮的轴线，单击【平移】按钮，在3D模型中选择组件的RIGHT基准平面和蜗杆的DTM基准平面，如图4.87所示。

（15）在控制面板中【状态】文本框中显示“完成连接定义”选项，单击控制面板中的【完成】按钮，完成蜗轮的装配约束。(www.xing528.com)

2.机构设置

（1）选择菜单栏中的【应用程序（P）】→【机构（E）】命令，系统自动进行机构平台。（2）单击【模型】工具栏上的【伺服电动机】工具按钮，系统弹出”伺服电动机定义“对话框，点选【从动图元】选项组中【运动轴】单选按钮，单击【选取】按钮，在3D模型中选择伺服电动机旋转轴，如图4.88所示。

图4.87 销钉约束元素

（3）在“伺服电动机定义”对话框中，单击【轮廓】按钮，如图4.89所示，选择【规范】下拉列表框中的“速度”选项，选择【模】下拉列表框中的“常数”选项，在【A】文本框中键入310，单击【确定】按钮，完成伺服电动机的创建。

（4）单击【模型】工具栏上的【伺服电动机】工具按钮，系统弹出“伺服电动机定义”对话框，点选【从动图元】选项组中【运动轴】单选按钮，单击【选取】按钮，在3D模型中选择伺服电动机旋转轴，如图4.90所示。

图4.88 伺服电动机轴线

图4.89 “伺服电动机定义”对话框

图4.90 伺服电动机轴线

（5）在“伺服电动机定义”对话框中，单击【轮廓】按钮，选择【规范】下拉列表框中的“速度”选项，选择【模】下拉列表框中的“常数”选项，在【A】文本框中键入20，单击【确定】按钮，完成伺服电动机的创建。

3.运动分析

（1）运动仿真

单击“运动”工具栏上的【机构分析】工具按钮，系统弹出“分析定义”对话框，选择【类型】下来列表框中的“运动学”选项，在【终止时间】文本框中键入10。

其他选项为系统默认值，单击【运行】按钮，模型就开始运动，效果参见目录下的002.avi。

（2）分析测量结果

单击“运动”工具栏上的【测量】工具按钮，系统弹出“测量结果”对话框，单击【创建新测量】工具按钮，系统弹出“测量定义”对话框，如图4.91所示。

在“测量定义”对话框中，选择【类型】下拉列表框中的“位置”选项，单击【点或运动轴】选项组中的【选取】按钮，在3D模型中选择涡轮一点，如图4.92所示。

图4.91 “测量定义”对话框

图4.92 测量点

在“测量定义”对话框中，单击【确定】按钮，返回“测量结果”对话框，选中【测量】列表框中的“measure1”选项，选中【结果集】列表框中的“AnalysisDefinition1”选项，单击工具栏中的【绘制选定结果集所选测量的图形】按钮，系统弹出“图形工具”对话框，对话框中显示结果，如图4.93所示。

图4.93 涡轮一点位置曲线

退出图形工具窗口，保存分析结果，完成模型的分析。