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齿轮零件建模
齿轮传动是最重要的机械传动之一。齿轮零件具有传动效率高、传动比稳定、结构紧凑等优点。因而齿轮零件应用广泛,同时齿轮零件的结构形式也多种多样。根据齿廓的发生线不同,齿轮可以分为渐开线齿轮和圆弧齿轮。根据齿轮的结构形式的不同,齿轮又可以分为直齿轮、斜齿轮和锥齿轮等。本章将详细介绍用Pro/E创建标准直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮、圆弧齿轮以及蜗轮蜗杆的设计过程。
3.1直齿轮的创建
3.1.1渐开线的几何分析
图3-1 渐开线的几何分析
渐开线是由一条线段绕齿轮基圆旋转形成的曲线。渐开线的几何分析如图3-1所示。线段s绕圆弧旋转,其一端点A划过的一条轨迹即为渐开线。图中点(x1,y1)的坐标为:x1=r*cos(ang),y1=r*sin(ang) 。(其中r为圆半径,ang为图示角度)
对于Pro/E关系式,系统存在一个变量t,t的变化范围是0~1。从而可以通过(x1,y1)建立(x,y)的坐标,即为渐开线的方程。
ang=t*90 s=(PI*r*t)/2 x1=r*cos(ang) y1=r*sin(ang) x=x1+(s*sin(ang)) y=y1-(s*cos(ang)) z=0
以上为定义在xy平面上的渐开线方程,可通过修改x,y,z的坐标关系来定义在其它面上的方程,在此不再重复。
3.1.2直齿轮的建模分析
本小节将介绍参数化创建直齿圆柱齿轮的方法,参数化创建齿轮的过程相对复杂,其中
要用到许多与齿轮有关的参数以及关系式。 直齿轮的建模分析(如图3-2所示):
(1)创建齿轮的基本圆
这一步用草绘曲线的方法,创建齿轮的基本圆,包括齿顶圆、基圆、分度圆、齿根圆。
并且用事先设置好的参数来控制圆的大小。
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(2)创建渐开线
用从方程来生成渐开线的方法,创建渐开线,本章的第一小节分析了渐开线方程的相关
知识。
(3)镜像渐开线
首先创建一个用于镜像的平面,然后通过该平面,镜像第2步创建的渐开线,并且用
关系式来控制镜像平面的角度。
(4)拉伸形成实体
拉伸创建实体,包括齿轮的齿根圆实体和齿轮的一个齿形实体。这一步是创建齿轮的关
键步骤。
(5)阵列轮齿
将上一步创建的轮齿进行阵列,完成齿轮的基本外形。这一步同样需要加入关系式来控
制齿轮的生成。
(6)创建其它特征
创建齿轮的中间孔、键槽、小孔等特征,并且用参数和关系式来控制相关的尺寸。
图3-2 齿轮的建模分析
3.1.3直齿轮的建模过程
1.输入基本参数和关系式 (1)单击
,在新建对话框中输入文件名“gear”,然后单击
;
(2)在主菜单上单击 “工具”→ “参数”,系统弹出“参数”对话框,如图3-3所示;
图3-3 “参数”对话框
(3)在“参数”对话框内单击按钮,可以看到“参数”对话框增加了一行,依次
输入新参数的名称、值、和说明等。需要输入的参数如表3-1所示;
名称 M Z ALPHA HAX CX B HA HF X 值 3 25 20 1 0.25 10 ___ ___ 0