Solidworks環(huán)境下的齒輪精確三維造型設(shè)計(jì)

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1、·工藝與裝備·組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)文章編號(hào):1001-2265(2006)01-0092-04Solidworks環(huán)境下的齒輪精確三維造型設(shè)計(jì)胡赤兵,李臻(蘭州理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,蘭州730050)摘要:詳細(xì)介紹了在Solidworks中實(shí)現(xiàn)圓柱齒輪精確三維造型的方法和技巧。重點(diǎn)討論了齒廓曲線(xiàn)的計(jì)算方法及其與齒輪加工刀具的關(guān)系,分別討論了齒廓曲線(xiàn)漸開(kāi)線(xiàn)部分和齒根過(guò)渡曲線(xiàn)部分的曲線(xiàn)方程,并編制出了齒廓曲線(xiàn)的計(jì)算程序。最后在Solidworks中繪制出了直齒圓柱齒輪的精確三維模型。關(guān)鍵詞:齒輪;精確模型;齒根;漸開(kāi)線(xiàn);Solidworks中圖分類(lèi)號(hào):TP391.7

2、9:TH132.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:APrecise3DModelingofDesignofGearUndertheEnvironmentofSolidworksHUChi2bing,LIZhen(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China)Abstract:22Keywords:旋線(xiàn)等曲線(xiàn),但是Solidworks沒(méi)有繪制漸開(kāi)線(xiàn)的專(zhuān)用0引言命令,也沒(méi)有根據(jù)參數(shù)方程繪制曲線(xiàn)的能力,因此給齒漸開(kāi)線(xiàn)齒輪傳動(dòng)是各種機(jī)械設(shè)備中廣泛使用的一輪

3、的三維造型造成了一定的困難。本文使用Visual種傳動(dòng)形式,因此齒輪的設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重C++編制程序,計(jì)算出齒廓曲線(xiàn)上的一系列點(diǎn)坐標(biāo),存要工作。目前有限元法的使用越來(lái)越廣泛,但對(duì)齒輪入文本文件,然后讓Solidworks使用此文件,繪制樣條進(jìn)行有限元分析時(shí),齒輪的三維實(shí)體造型是一個(gè)難點(diǎn),曲線(xiàn),實(shí)現(xiàn)齒廓曲線(xiàn)的精確繪制。主要原因是齒廓曲線(xiàn)較為復(fù)雜,尤其是齒根部分的過(guò)2齒廓曲線(xiàn)的計(jì)算原理渡曲線(xiàn)與齒輪的加工方式有關(guān),需要具體分析。本文結(jié)合實(shí)例,論述了在Solidworks平臺(tái)上建立齒輪三維齒廓曲線(xiàn)是由漸開(kāi)線(xiàn)和齒根過(guò)渡曲線(xiàn)連接而成,精確模型的方法,針對(duì)以前很多文獻(xiàn)中齒

4、根過(guò)渡曲線(xiàn)而齒根過(guò)渡曲線(xiàn)與齒輪的加工方法和加工刀具密切相[6,7]討論不充分的情況,詳細(xì)討論了齒根過(guò)渡曲線(xiàn)的計(jì)關(guān),本文以展成法加工而成的直齒圓柱齒輪為例,討論算方法,并介紹了將漸開(kāi)線(xiàn)與齒根過(guò)渡曲線(xiàn)連接成一齒廓曲線(xiàn)的計(jì)算方法。條曲線(xiàn)的方法。2.1漸開(kāi)線(xiàn)的形成原理如圖1所示,當(dāng)直線(xiàn)BK沿半徑為rb的圓周作純滾1Solidworks軟件簡(jiǎn)介動(dòng)時(shí),直線(xiàn)上任意一點(diǎn)K的軌跡(AK)就是該圓的漸開(kāi)Solidworks是現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中常用的一種三維設(shè)線(xiàn)。漸開(kāi)線(xiàn)的極坐標(biāo)方程為:計(jì)軟件,它具有豐富的零件實(shí)體建模功能。通過(guò)拉伸、rbrk=旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、抽殼、特征陣列以及打孔等操作,簡(jiǎn)便

5、cosαk(1)的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。通過(guò)帶控制線(xiàn)的掃描、放樣、填充θk=tanαk-αk等實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的曲面構(gòu)造,并可以對(duì)曲面進(jìn)行直觀的修其中rk和θk和是漸開(kāi)線(xiàn)上壓力角為αk的K點(diǎn)的極剪、延伸、倒角和縫合等操作。坐標(biāo),rb為基圓半徑,將rk和θk轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo),則有:Solidworks具有很強(qiáng)的曲線(xiàn)繪制能力,可以繪制分xk=rkcosθk(2)割線(xiàn)、投影曲線(xiàn)、組合曲線(xiàn)、通過(guò)指定點(diǎn)的樣條曲線(xiàn)、螺yk=rksinθk收稿日期:2005-08-23作者簡(jiǎn)介:胡赤兵(1952—),男,浙江東陽(yáng)人,蘭州理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院教授,博士研究生導(dǎo)師,研究方向?yàn)闄C(jī)械制造工藝,設(shè)備及其自

6、動(dòng)化,(E-mail)gslizhen@163.com。92?1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2006年第1期·工藝與裝備·αx=rsinφ-+rpcos(α′-φ)sinα′αy=rcosφ-+rpsin(α′-φ)(4)sinα′1αφ=+brtanα′因?yàn)榈毒叩膱A角部分和與其連接的兩段直線(xiàn)相切,所以當(dāng)?shù)毒邎A角與齒根過(guò)渡曲線(xiàn)剛開(kāi)始接觸時(shí),nn垂直于刀具的齒側(cè)直線(xiàn),此時(shí)nn與嚙合線(xiàn)重合,α′等于齒條與齒輪的分度圓壓

7、力角α;當(dāng)齒條齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)到α′等于π/2時(shí),齒條形刀具的頂部直線(xiàn)段與齒根過(guò)渡曲線(xiàn)末端接觸,然后由該段直線(xiàn)切出齒根圓弧。由此可知,(4)式中α′的取值范圍為α～π/2。2.3漸開(kāi)線(xiàn)與齒根過(guò)渡曲線(xiàn)的連接。圖1漸開(kāi)經(jīng)的形成圖2齒條形刀具示意圖按照式(1)和式(2)2.2齒根過(guò)渡曲線(xiàn)的求取繪制出的漸開(kāi)線(xiàn)是圖4用齒條形刀具加工齒輪,相當(dāng)于齒條齒輪的無(wú)間中的曲線(xiàn)1,要將其旋轉(zhuǎn)隙嚙合運(yùn)動(dòng)。以圖2所示齒條形刀具為例,刀具齒廓的到曲線(xiàn)2的位置才能與頂部有兩個(gè)圓角,Cp是圓角的圓心,圓角半徑等于rp。由式(4)繪制出的齒根刀具各參數(shù)間具有以下關(guān)系:過(guò)渡曲線(xiàn)連接為一條完33α=ham+