基于Proe的渐开线斜齿圆柱齿轮参数化建模研究

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基于 Proe的渐开线斜齿圆柱齿轮参数化建模研究◆郭英鹏(山东大学 山东省 250001)【摘要】讲述渐开线斜齿圆柱齿轮的生成原理，分析参数化建模方法。使用参数化造型方法，通过修改零件的特定参数和属性，然后根据相关联的尺寸表达式的作用而引起整个模型的变化，即可得到所需零件。

【关键词】Proe渐开线柱齿轮 建模齿轮传动是机械设备中应用最广泛的动力和运动传递装置，广泛应用于航空、汽车、机床和自动化生产线等各种通用机械中。

齿轮啮合的力学行为和工作性能对整个机器有重要影响。随着机械行业的不断发展，各种精密机床不断被研发，对齿轮的成形精度有了越来越高的要求。为了精确模拟齿轮的实际成形过程，就要求对齿轮进行精确的三维建模。本文基于 Pm／E3．0平台上进行齿轮的三维建模研究。

一
、齿轮渐开线的生成原理由机械原理知识可知，当一直线 BK沿一圆周作纯滚动时，直线上任意点 K的轨迹 AK就是该圆的渐开线，这个圆称为渐开线的基圆，半径为rb，直线 BK叫做渐开线的发生线；角 0k叫做渐开线 AK段的展角。

二、渐开线斜齿圆柱齿轮的参数化建模步骤(一)创建新的零件文件。打开Pro／E，单击工具栏新建文件的按钮，选择零件模块，输人零件名称：hehcal_gear,点击 OK。将坐标系PRT-CsYs_DEF及基准平面 RIGHT、TOP、FRONT显示在画面上；(二)设置参数。点击“工具”下拉菜单中的“参数”，根据齿轮的参数进行设置；f三)作圆曲线。点击特征工具栏“草绘”按钮，选取 FRONT面作为基准面，画四个圆，点击“工具”下拉菜单中的关系，输入关系式，系统自动将关系式添人驱动，生成齿轮的基圆、齿根圆、分度圆和齿顶圆。

(四)作齿廓线(渐开线)。点击特征工具栏“基准曲线”按钮，选取 “从 程 ”一 “完成 ”一 “选 取 坐标 系 ”(选 取 系 统 坐 标 系PRT
_
CSYS
_ DEF)一“笛卡尔”，弹出如图2．6所示的文本编辑框，输人如图所示的关系式，点击文本编辑框的“文件”一“保存”，然后关闭。

(五)作基准轴、基准点、基准面。点击“基准轴”按钮，按住“Control”键选取 TOP和 RIGHT基准面即可生成齿轮基准轴 A-1。

点击“基准点”按钮 ，按住“Control”键选取步骤 4)生成的渐开线和齿轮分度圆 ，即可生成基准点 PNTO。点击“基准面”按钮 ，按住“Control”选取基准轴 A一1和基准点 PNT0，即可生成基准面DTM1。

(六)作齿廓的镜像基准面。点击“基准面”按钮 ，选取上步生成的基准面DTM1和基准轴A一1，在“旋转”选项中输入关系“360／(4*z)”，即生成基准面 DTM2。

(七)镜像生成单齿另一边的齿形线。先选取步骤 4)生成的渐开线，再点击“镜像”按钮，选择基准面 DTM2为镜像参考即可。

(八)拉伸生成齿根圆柱坯体。点击“拉伸”按钮，依次点取“放置”一“定义”，选择FRONT面作为草绘面，拾取“从边创建图元”按钮，选择“环”，选取步骤3)生成的齿根圆，点击“确定、／”，修改其长度尺寸为 LONGTH，在关系文本框中添加关系：LONGTH=B(九)草绘端面齿廓。点击“草绘”按钮，选取FRONT面作为基准面，拾取“从边创建图元”按钮 ，选择“环”，选取齿根圆曲线、两条渐开线及齿顶圆曲线 ，点击“圆角”按钮，绘制齿根过渡曲线，点击“草绘器约束”按钮，使两圆角半径相等，点击“修剪”按钮，将多余的线删除，点击“确定、／”，修改半径尺寸为r，添加关系：r=0.

38*mn，生成齿廓。

(十)进行特征操作生成另一端齿廓。选择菜单栏“编辑”一“特征操作”一“复制”一“移动”“独立”一选择上一步骤生成的齿廓 一“平移”“平面”一选择 FRONT基准面 一“正向”，输入平移距离 ：B(即齿宽)，再选择“旋转”“坐标系”一选择系统坐标系一“Z轴”一“反向”(该齿轮为左旋，若为右旋，则选“正向”，根据右手定则判定)一“正向”(即确定)，旋转角度先不管，点击确定，修改旋转角度为them，添加关系：theta=2*b*tan(beta)*180／(pi*d)。

(十一)作扫描轨迹。若将斜齿轮的分度圆柱面水平展开，则其螺旋线成为斜直线，斜直线与轴线之间的夹角即为分度圆柱上螺旋角 6。先“拉伸”操作生成分度圆柱面，修改拉伸尺寸，添加关系：longthl=b+l0。再点击“草绘”按钮，选取 RIGHT 面为草绘平面，作一斜直线(注意齿轮旋向)，点击“确定、／”，修改角度尺寸，添加关系：angle=beta。最后点击菜单栏“编辑”一“投影”，将所作直线投影到分度圆柱面上 ；(十二)混合扫描生成单个轮齿。先选中上步骤生成的投影线，点击菜单栏“插入”一“混合扫描”，点选实体按钮，点击“剖面”，在剖面选项中选取“所选截面”，先选取扫描路径上箭头所在的一端齿廓，点击“插入”，选取另一端齿廓，点击“确定、／”，生成的轮齿。

三、小结基于Pro／E的参数化建模，用户可以定义各参数之问的相互关系，使得特征之问存在依存关系。当修改某一单独特征的参数值时，会同时牵动其它与之存在依存关系的特征进行变更，以保持整体的设计意图。因此在同类零件的设计中，使用参数化造型方法 ，通过修改零件的特定参数和属性，然后根据相关联的尺寸表达式的作用而引起整个模型的变化，即可得到所需零件 ，从而为工程人员节省大量时间。

参考文献：【11李国琴，孑j、京平．AutoCAD 2006绘制机械图训练手册．北京：中国电力出版社，2006，9.

f2】刁燕，罗华．计算机辅助设计讲义．四川大学锦江学院，2008，8.

[3】周四新．Pro／ENGINEER Wildfire3．0实例教程．北京：电子工业 出版社 ，2007，7.

【4】于志伟，李明．Pr0／ENGINEER野火版 3．0零件设计完全手册．北京：人民邮电大学出版社，2007，9.

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