基于Pro/E的渐开线齿轮参数化设计.pdf
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1、第 l 6卷第 2 期 2 0 0 9年 4月 兰州工业高等专科学校学报 J o u r n a l o f La n z h o u P o l y t e c h n i c C o l l e g e Vo 1 1 6 NO 2 Ap r 20 09 文章编号: 1 0 0 9 2 2 6 9 ( 2 0 0 9 ) 0 2 -0 0 2 5 -0 4 基于 P r o E的渐开线齿轮参数化设计 安美玲 ( 兰州工业高等专科学校 机械工程系 ,甘肃 兰州 7 3 0 0 5 0 ) 摘要 :通过渐开线直齿圆柱齿轮的参数化造型设计 , 介绍 了在 P r o E中进行参数化设计 的基本 方
2、法与设计步骤 , 利用 P r o E软件 中的 P r o P r o g r a m模块进行 了二次开发 , 实现 了齿轮的参数化 设 计 关键词 :P r o E, 渐 开线齿轮 ; 参数 化设 计 中图分类 号 :TH 1 3 2 4 1 文献标识 码 :A P r o E n g i n e e r 是 美 国 P T C公 司 开 发 的 优 秀 的三维设 计软件 , 它采 用基 于特征 的参 数化 技术 , 具有 产品 的三 维 设 计 、 分 析 、 仿 真 、 加 工 和 二 次 开 发 等功能 该 软件 已广 泛应 用 于机 械 、 电子 、 家 电 、 模具 等行业 ,
3、是 目前 国 内使 用 最 广 泛 的 三维 设 计 软件 之一 渐开线齿轮 由于具有传动 比恒定、 受力方 向 不变 、 而且易 于 制 造 、 安 装 等 优 点 , 广 泛 应 用 于各 种减速器 、 车辆的变速箱等机械传动装置中, 是现 代 机械 中最常见 、 最具 代 表 性 的一 种传 动 件L 1 传 统 的 二维 平 面设 计 方 式 已不 能满 足 C AD C AM C AE技 术的发 展 , 用 高 级 三维 设 计 软 件对 齿 轮 的 三维实体进行参数化设计显得非常必要 由于在 计算 机上对 零件 的虚 拟模 型进 行运 动 学 和 动力 学 仿真分 析 以及 采 用
4、 数 控 机床 加 工 时 , 零 件造 型 的 准确性 直接影 响分 析结 果 和加 工精 度 因此 , 以 渐 开线直 齿 圆柱 齿 轮 为 研 究对 象 , 实 现齿 轮 的 三 维 参 数化 设计 , 其 设 计 思 路 和 方法 同样 适 用 于 圆 锥 齿 轮及摆 线和 圆弧 等非 渐开线 齿轮 的设计 1 设计方法 1 1 渐开 线 曲线的 生成 齿轮参数 化设计 的关键 是渐开 线齿廓 的创 * 收稿日期 : 2 0 0 9 0 1 0 9 作 者简介 : 安美玲( 1 9 6 4 - ) , 女 , 甘肃兰州人 , 副教授 渐 开线 的 直角 坐标 方程 引 一 【 O k
5、t a n a I a f r b ( c o s O +O s i n O ) ( 2 ) 一 渐开线基 圆半径 ; 一渐开线发生线在基圆上 E环境里 面方程式 中的角 度是 以角度制来 计算 兰 州 工 业 高 等 专 科 学 校 学 报 第 1 6 卷 的 因此在 P r o E中当要计算 t h e t a 值时将角度变 换为弧度制 , 当将 t h e t a带入方程参 与绘 图时 , 再 转换为角度制 利用“ 方程” 绘制渐开线曲线时 , 应 将式( 1 ) 和式( 2 ) 转换成下列相应 的表达式 渐开线方程的极坐标表达式: r m *z*c o s ( a l p h a )
6、( 2*c o s ( 4 5*t ) ) t h e t a =t a n ( 4 5 *t )*1 8 0 p i 一 ( 4 5 *t ) ) z 一 0 渐开线方程的直角坐标表达式 : r m *z*c o s ( a l p h a ) 2 t he t a= t*9 0 x r*C O S ( t h e t a ) + r*s i n( t h e t a )*t h e t a* ( p i 1 8 0 ) y r*s i n( t h e t a ) r*C O S ( t h e t a )*t h e t a* ( p i 1 8 0 ) Z = =0 1 2设计思 路
7、普通的渐开线直齿圆柱齿轮的设 计参数有: 模数 m、 齿数 z 、 压力角 a l p h a 、 齿顶高系数 h a 、 顶 隙系数 C 、 齿宽 b等 这些参数决定了齿轮的齿廓 形状 和几 何 尺寸大小 改 变设 计 参数 , 可 改 变齿 轮 的形状 和尺 寸 , 实现 齿 轮的 参数 化 设计 因此在 齿 轮建模过程 中, 将齿轮的几何参数和设计参数加 以关联 , 每个特征的尺寸都由关系式约束, 完成齿 轮的参数化建模 模型完成后 , 通过输入不同的模 数、 齿数、 压力角等设计参数可得到相应的齿轮模 型, 实现齿轮 的参数化设计 P r o E提供 了用于 进行 参 数 化设 计 的
8、 开发 工 具“ 参 数” 、 建 立参数 间 关 系式 的“ 关 系 ” 工 具 、 创 建 复杂 曲线 的“ 方程编 辑器 ” 以及 对 P r o E软件进 行 二次 开发 的 P r o P r o g r a m 功 能 因此 应 用 P r o E 来进 行齿轮 的参 数 化 设 计 时 , 利 用 “ 参 数 ” 工具 设 置齿轮的设计参数 , “ 关 系” 工具建立几何参数与 设计参数之间的约束关系式, 使用“ 方程编辑器” 编辑渐开线公式 , 精确绘制渐开线曲线 , 用各种实 体特征工具 以及复制、 阵列等操作 完成齿轮 的参 数化建模 最后利用 P r o P r o g
9、r a m 二次开发功能 实现齿轮的参数化设计 2 设计 步骤 。 1 )新建名为 g e a r 的 p r t 文件 2 )设置参数 执行【 工具 参数】 命令 , 输入设计参数 : 模数 m; 齿数 z ; 压力角 a l p h a ; 齿宽 b ; 齿顶高系数 h a 顶隙系数 C 3 )绘制齿轮的基本 圆, 并利用关 系式控制其 大小 草绘大小任意的表示齿根 圆、 基圆、 分度圆和 齿顶圆的四个 同心 圆, 然后执 行【 工具 关 系】 命 令, 在【 关系】 窗 口中输入下列控制它们 大小 的关 系式 d o m *z 一 2*m *( h a + c ) d 2 = m x -
10、z d 1 一 d 2*c o s ( a l p h a ) d 3 一 m *z + 2*h a*m 4 )创 建渐 开线基 准 曲线 本文在直角坐标 系中绘制渐开线 曲线 , 首先 执行【 插入 基准 曲线】 命令 , 选择【 从方程】 方式创 建基准曲线, 然后选取默认坐标 系 P RT C S YS D E F I 和【 笛卡尔坐标】 , 在【 方程编辑器】 记事本窗 口输 入渐开 线 方 程在 P r o E 中相 应 的表 达式 , 如 图 1所示 最 后保存 、 退 出记 事本 , 完成渐开线 曲 线 的绘制 Z 中心在原点 x - 。 C O S t 3 6 0 , - 4
11、s i n t 3 6 0 ) Z - 口 r = p l- z c 0 s ( a 1 p h a ) , 2 the tat *90 x 。 r C 0 5( t h e t a ) + F m s i R t h e t al - t h e t a p i , 1 8I ) 。 r w s i n( t h e t a) 一 r m c o s ( t h e t a) m t h e t a * ( p t l l 8 ) Z-0 图 1渐 开 线 晨 达 式 5 )创建基准特征 创建过 4个 同心 圆圆心 , 且与这些 圆草绘平 面垂直的基准轴 A一 1 ; 在分度圆和渐开线交点处
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- 基于 Pro 渐开线 齿轮 参数 设计
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