基于Pro／E的圆柱斜齿轮三维造型.pdf

第 3 0卷第 1 1 期 2 0 09年 l 1月 煤 矿 机 械 Co a l Mi n e Ma c h i ne r y V0 l 3ONo ． 1 1 NO V ． 2 o o 9 基于 P r o ／ E的圆柱斜齿轮三维造型 杨 显 宏 成都 电子机械高等专科学校 ， 成都6 1 0 0 3 1 摘要 介绍了基于 P r o ／ E软件实现圆柱斜齿轮的参数化三维造型的一种方法， 应用此方法可 以结合计算机辅助产品设计／ 制 C AD ／ C A M 的需要， 在 P m／ E环境下完成 圆柱斜齿轮 的参数化三 维设 计 。 关键 词 齿轮 渐 开线 ； 三 维造 型 中图分类 号 T H1 3 2 ； T P 3 9文献标 志码 A文章 编 号 1 0 0 30 7 9 4 2 0 0 9 l l 一0 2 1 50 2 3 D M o l d i n g De s i g n o f Cy l i n d r i c a l He l i c a l Ge a r Ba s e d o n P r o ／ E YANG Xi a n h o n g 、 C h e n g d u E l e c t r o m e c h a n i c a l C o l l e g e ， C h e n g d u 6 1 0 0 3 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Ba s e d o n P r o ／ E s o ftwa r e t o a c hi e v e t h e p a r a me t e r s o f c y l i n d r i c a l h e l i c a l g e a r o f a me t h o d o f t h r e e - d i me n s i o n a l mo d e l i n g ， a p p l i c a t i o n o f t h e me t h o d c a n b e c o mb i n e d wi t h c o mp u t e r a i d e d d e s i g n ／ ma n u f a c t u r i n g n e e d ，i n t h e P r o ／ E e n v i r o n me n t t o c o mp l e t e c y l i n d r i c a l h e l i c a l g e a r t h r e e - d i me n s i o n a l d e s i g n p a r a me t e r s ． Ke y wor ds g e a r ；i n v o l u t e；3D mo d e l i n g 0 引 言 P r o ／ E是 F F C公 司推 出的参 数 化特 征 造 型技 术 的 C A D ／ C AM ／ C A E集成化软件 ，该软件具有零件设 计 、 模 具 开发 、 N C加 工 和 工程 分 析 等多 种 功 能 。尤 其是参数化设计及其全关联 性数据库使产品设计 更 容 易 。 大 大 缩短 了产 品 的开 发周 期 。本 文 以结 构 较为复杂的圆柱斜齿轮为例，说明渐开线齿轮的参 数 化特征 造 型方法 。 1 圆柱斜齿轮齿廓 曲面的形成原理 当发生面 S在基圆柱上作纯滚动时 ，其上与母 线 ⅣⅣ 成一倾斜角 的斜直线 K K 在空间所走过 的轨迹 ， 即为斜齿轮的渐开线齿面。该 曲面是渐开 线 螺旋 面 ， ， 称为 基 圆柱上 的螺 旋角 。如 图 1 所 示 。 图 1 斜 齿 圆柱 齿轮 齿 廓 曲面 的 形 成 由于 圆柱 斜 齿轮 的齿廓 曲面 是 渐开 线 螺 旋 面 ， 在 齿 轮 的端 面 和法 面 的齿 形不 同 ， 所 以就有 法 面和 端 面参 数 ， 加 工 时 ， 刀具 沿 着螺 旋 线 方 向进 刀 ， 故其 法面参数为标准值 ，但端面上 的齿廓也是渐开线 ， 渐 开 线 的形 成 如 图 2所 示 ，即直 线 腓 在 一 圆 上作 纯 滚动 ， 直线 上任 一点 的轨迹 A K 称 为该 圆的渐 开线。极坐标参数方程为 t r B r h ／ c O S O t K { l 0 K t a n O t K - - O t 式 中 r 渐 开线 上 K 的 向径； ， 1 渐 开线 的基 圆半径 ； 厂 渐 开线 上 K 的压 力角 ； 广 渐 开线 上 的展 角 。 2圆柱 斜 齿轮 三维造 型设 计 方法 由圆柱斜齿轮齿廓 曲面 的形成原理可 知圆柱 斜 齿轮三维造 型的关键是生成符合要求 的渐开线 和齿槽 ．渐 开线 的绘 制可 以直接 利 用 P r o ／ E软 件 中 的基准曲线 中方程 曲线绘制 ， 并利用镜像功能绘制 齿槽 的 另一 侧 的渐 开 线 ，再 绘制 斜 齿 轮 的齿 根 圆 、 齿顶圆 ， 最后绘制其齿槽轮廓 。下面以一实例说明 三维造 型设 计方 法 。 图 2渐开 线 的形 成 3圆柱 斜齿 轮设 计 实例 圆柱斜 齿 轮 法 面模 数 m 2 ． 5 、 齿 数 z 8 0 、 螺 旋 角 1 5 ， 齿宽 b 5 8 ， 1 ， c 0 ． 2 5 。以下说明设计过 程 1 绘制齿轮主体 利用 P r o ／ E的新建文件功 能进入其建模环境 ， 文件 选项 的设 置 为 mm n s _ p a r t _ s o l i d 。先 利用 工具 菜 单中的参数下拉菜单功能添加如图 3所示参数 ， 然 后利用拉伸功能绘制齿顶圆柱体并倒角 和切除轮 毂与轮辐 。 在创建齿顶圆柱体的草 图圆与拉伸深度 设置时利用工具菜单 中的关 系下拉菜单功能分别 V o 1 ． 3 0 N o ． 1 l 基于 P r o ／ E的圆柱斜齿轮三维造型杨显宏 第 3 O 卷第 l 1 期 添力 Ⅱ“ d a M N Z ／ c o s A L 2 H ～ A * M N” 与 “ L B ” 的关系式 ， 结果如图 4所示 。 M_N R e a l N L r 2 ． 5 o o 0 0 Z { R e a l N u ⋯ 8 0 ． 0 0 0 0 A N { R e alN u ⋯ 2 0 ． 0 0 0 0 A _L IR o a l N 一 1 5 ． 0 0 0 0 HA {Re a l Nu ⋯ 1 ． 0 0 0 0 1 C {R e a l N u ⋯ 0 ．2 5 0 o o B lR e alN u ⋯ 5 8 ． 0 0 0 0 图 3参数设置 图 4齿轮主体 2 绘制渐开线 利用 基 准 曲线 功 能绘 制 ， 在齿 轮 的端 面上 绘 制 斜齿的渐开线 ，曲线的坐标系为笛卡尔坐标系， 其 方程关 系式 如下 m n 2 ． 5 a n 2 0 a 1 1 5 z 8 0 m _ t m _n ／ c o s a _ 1 a _t a t a n t a n a _ n ／ c o s a _ 1 r m _t z ／ 2 r _b r c o s a _ t r _k r _ b ／ c o s t * 5 0 a 1 8 0 t a n t 5 0 ／ p i - t 5 0 xr _k c o s a y r _ k s i n a z 0 效 果如 图 5所示 。 利用基准点 、 基准 曲线 、 基准平面与镜像等功 能绘制出齿槽的端面轮廓线 ， 在绘制过程中注意添 加相应的关系式。其结果如图 6所示。 _ 图 6齿 槽 的 端面 轮 廓 线 4 绘制 齿槽 的螺旋线 利用基准平面、 草绘基准 曲线与编辑菜单 中的 相 交 功能 分 别 绘 制 齿槽 基 圆柱 面 与分 度 圆 柱 面 的 螺旋线 ， 如 图 7中 3条形如直线的线 ， 在绘制过程 中注意添加相应 的关系式。 ■ 图5渐开 线 c o rn． 3 绘 制齿槽 的端 面轮廓 线 收稿日期 2 0 0 9 0 6 1 1 、 ＼ ＼ p 、 ＼ p、 、 、 、 ＼ 、 、 、 、 、 、 、 p、 、 本刊声明 煤矿机械 月刊从 2 0 0 6年第 l 期开始 ， 以每 1 期为相应 的期次 、 卷期记 录出版次序 。1 9 8 0年创刊至今已有 2 9年 ， 每年划 为 1 卷， 2 0 0 9年为第 3 0卷 。 1 9 8 0年 1 2期为第 1 卷 1 9 8 1 年 1 6期为第 2卷 1 9 8 2年 1 6 期为第 3卷 1 9 8 3年 1 6 期为第 4卷 1 9 8 4年 1 6期为第 5卷 1 9 8 5年 1 6期为第 6卷 1 9 8 6年 1 6期为第 7卷 1 9 8 7年 l 一 6期为第 8卷 1 9 8 8年 l 一 6期为第 9卷 1 9 8 9年 1 - 1 2期为第 1 O卷 1 9 9 0 年 1 1 2期为第 l 1卷 1 9 9 1 年 1 - 6期为第 l 2卷 1 9 9 2年 1 ～ 6期为第 1 3卷 1 9 9 3年 l 一 6期为第 1 4卷 1 9 9 4年 1 6期为第 1 5卷 1 9 9 5年 l 一 6期为第 1 6卷 1 9 9 6年 l 一 6期为第 1 7卷 1 9 9 7年 1 ～ 6 期 为第 1 8卷 1 9 9 8年 1 ～ 1 2期 为 第 1 9卷 1 9 9 9年 1 ～ l 2期为第 2 0卷 2 0 0 0年 】 ～ 1 2期 为第 2 1卷 2 0 0 1 年 1 ～ 1 2期为第 2 2 卷 一 21 6 2 0 0 2年 1 一 l 2期为第 2 3卷 2 0 0 3年 1 ～ 1 2期为第 2 4卷 2 0 0 4年 1 ～ l 2期为第 2 5卷 2 0 o 5年 I 1 2期为第 2 6卷 2 0 0 6年 1 ～ 1 2期为第 2 7卷 2 0 0 7年 1 ～ l 2期为第 2 8卷 2 0 0 8年 1 ～ l 2期为第 2 9卷 2 0 o 9年 1 ～ l 2期为第 3 0卷 ‘ 文 章参考 文献 以出版 年 、 卷 、 期 、 文章页码进行引用 。