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1、机械传动 322004年文章编号:1004-2539(2004)03-0032-04基于Pro/E齿轮参数化造型技术的研究与应用(天津工业大学, 天津 300160) 贾海利 史明华 肖 放(天津宏大纺织机械有限公司, 天津 300160) 郝霄鹏 刘建东摘要 针对齿轮类零件结构复杂、造型困难、使用频繁的特点,本文研究了在Pro/E环境下渐开线齿轮的三维参数化造型技术,并介绍了融合该技术和设计人员知识经验的基础上利用VisualC++和Pro/Toolkit开发的纺机常用件三维参数化CAD造型系统。该系统不仅在纺机行业具有一定的通用
2、性,其设计思想对其他行业同样具有参考和借鉴价值。关键词 Pro/E 渐开线齿轮 参数化造型 CAD式,应用Insertadatumcurve(插入基准曲线)菜单的引言FromEquation(从方程)命令绘制出渐开线。再根据齿随着CAD技术的发展,三维造型技术的应用越来轮的齿顶圆、齿根圆及齿数等齿轮参数,进行Trim(剪越广泛。渐开线齿轮由于能保证特定传动比、受力方切)、Mirror(镜像)等操作生成渐开线齿廓。向不变等优点,而广泛应用于各种通用机械中,但因其齿廓形状和轮体结构复杂多变而成为三维造型技术的难点。Pro/ENGINEER(以下简称Pro/E)为解决这一难题提供
3、了方便,它是美国参数技术公司(Parametric图2 渐开线齿廓曲线的生成过程TechnologyCorporation,简称PTC)推出的用于产品三维渐开线齿廓的具体绘制步骤如下模型设计、加工、分析及绘图等的CAD/CAE/CAM软件(1)首先将渐开线方程转换为Pro/E环境下相应系统,并以参数化驱动、单一全关联的数据库、功能齐[1]坐标系的方程式。如用直角坐标表示的渐开线方程全的模块等强大优势而占据重要地位,目前已在我国x=rbcos(u)+rbusin(u)的机械、汽车、电子、塑料模具、航空航天和船舶等众多y=rbsin(u)-rbucos(u)领域广泛应用。式中r
4、b———代表齿轮基圆半径1 齿轮的三维参数化特征造型u———渐开线在K点的滚动角,如图3在Pro/E环境下采用圆柱坐标系转变为工程设计中渐开线齿轮(以下简称齿轮)最为典x=t3sqrt((da/db)^2-1)型,本文以圆柱直齿、斜齿,圆锥齿轮(不等顶隙)为例y=180/pi对其参数化特征造型作详细说明。r=0.53db3sqrt(1+x^2)(1)1.1 齿轮的三维实体造型theta=x3y-atan(x)在Pro/E环境下进行齿轮的z=0三维造型大致可分为3个阶段。式中 db———代表齿轮基圆直径1.1.1齿轮轮体的造型da———代表齿顶圆直径这一阶段完成齿轮的整体造t
5、heta———Pro/E系统用来表示极坐标极角的变量型,对于圆柱直齿轮和斜齿轮,要t———从0～1的Pro/E系统变量完成一个圆柱体,利用Pro/E的图1圆锥直齿轮轮(2)以输入方程的形式绘制渐开线。首先选择插实体拉伸(Extrude)命令即可创体三维立体图入基准曲线(Insertadatumcurve)命令,从其弹出的建。对于圆锥齿轮则需用旋转(Revolve)命令创建,如CRVOPTIONS下拉菜单中选择FromEquation、Done命图1所示。令,然后点选Pro/E的三维绘图坐标,弹出的菜单提供1.1.2齿轮齿廓的精确创建 齿廓的创建在此指渐三种坐标系可供选择:
6、Cartesian(卡笛尔坐标)Cylin2开线的绘制,是齿轮造型的关键技术。其基本思路如drical(圆柱坐标)Spherical(球坐标),选择其中一种图2所示,将渐开线方程转换为Pro/E中相应的表达(在此选择圆柱坐标系),然后输入相应的方程———上©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第28卷 第3期 基于Pro/E齿轮参数化造型技术的研究与应用 33式(1),完成
7、渐开线的绘制。r=db/s在此应该注意,当齿theta=t3tan(a)3b323180/(m3(z+2)3pi)数>41时,齿根圆大于基z=tb圆、齿廓为渐开线的一部(2)分,按照上述方法即可绘式中 db———基圆直径制精确的渐开线齿廓;当a———压力角齿数≤41时,齿根圆小于m———模数基圆、在基圆内无渐开线,z———齿数所以需采用近似圆弧做过图3 直角坐标系下的渐开线b———齿宽渡曲线,近似圆弧的公式为(参考图4)圆弧半径=d/齿顶圆柱面上的螺旋8,圆弧中心点到垂直中心线的距离=db/2,圆弧曲线线方程只需将
