（机械工程专业论文）滚子链轮三维参数化实体建模及数控加工.pdf

摘要 摘要 链传动广泛应用在农业、矿山、起重动输、冶金、建筑，石油、化工等 机械行业。滚子链传动是链传动当中应用最广的一种。它是由链条和主、从 动链轮所组成。滚子链轮上制有特殊齿形的齿，依靠链轮轮齿与链节的啮合 来传递运动和动力。 滚子链轮的齿形已有国家标准，根据g b t1 2 4 3 1 9 9 7 的规定，链轮端 面的齿形推荐采用“三圆弧一直线”的形状。链轮的型号较多，链轮的设 计要经过查表、计算、绘图等，重复劳动量大、效率低、计算周期长、错误 率较高。 滚子链轮齿槽形状常用相应的标准刀具加工，但对于单件或是少批量的 链轮加工来说，成本太高，如果采用普通铣床加工，对操作工人的要求较高， 而且易出现齿形不准的情况。 针对于这种情况，本文利用三维机械设计软件a u t o d e s ki n v e n t o r 的参 数化功能，结合数据摩管理软件e x c e l 和计算辅助制造软件m a s t e r c a m 进行 滚子链轮三维参数化设计及数控加工。本文完成的主要内容：( 1 ) 利用 a u t o d e s ki n v e n t o r 的参数化技术建立了链轮三维参数化模型。设计人员在 e x c e l 当中选择不同的链轮参数时，系统更新后会自动绘制出滚子链轮的三 维模型。这样可以减少链轮的重复建模时间，将大大提高设计的效率。 ( 2 ) 将a u t o d e s ki n v e n t o r 生成的三维模型转入到m a s t e r c a m 中，用m a s t e r c a m 的c a d c a m 功能，设置合理的加工参数，生成正确的数控加工程序，传入到 数控铣床当中，实现对链轮的数控加工，缩短了滚子链轮的生产周期，提高 了加工精度。 关键词：链轮；a u t o d e s ki n v e n t o r ；参数化；数控加工；m a s t e r c a m a b s t r a c t a b s t r a c t c h a i nd r i v e sh a sb e e na p p l i e di ns o m cf i e l d s ，s u c ha sf r a m i n g ，m i n i n g , l i f t i n g , t r a n s p o r t a t i o n , m e t a l l u r g y , a r c h i t e c t u r e ，p e t r o l e u m ，c h e m i c a li n d u s t r ya n do t h e r m e c h a n i c a lf i e l d s r o l l e rc h a i ni st h ew i d e s ta p p l i c a t i o ni nt h ec h a i nd r i v e s i t c o n s i s t so ft h ec h a i n t h ed r i v es p r o c k e ta n dt h ed r i v e ns p r o c k e t r o l l e rs p r o c k e t s h a v es o m es p e c i a ld e n t i f o r mt e e t h d e p e n d i n gu p o nt h em e s h i n gw h i c hl i e si n b e f w l lc h a i nt e e t ha n dc h a i nn o d e s ，i tc a l lu a n s f e rt h ed e s i r e dm o v e m e n t t h et e e t ho fr o l l e rs p r o c k e t sh a v et h en a t i o n a ls t a n d a r d s a c c o r d i n gt ot h e s t a n d a r do fg b t1 2 4 3 一1 9 9 7 t h ef o r mo f t h r e ea r c sa n do l l el i n e i su s e di nt h e t e e t ho f r o u e r s p r o c k e t s i nf a c t , r o l l e rs p r o c k e t sh a v es o m et y p e s ，s oi t sd e s i g nm u s t h a v em a n ys t e p s ，s u c ha sc h e c k i n gt a b l e , c a l c u l a t i n g ，d r a w i n g , e t e i th a sm a n y s h o r t c o m i n g s ，f o re x a m p l et h eg r e a tr e p e t i t i v ew o r k , t h el o we f f i c i e n c y , t h el o n g c a l c u l a t i o np e r i o da n dm a n ye i t o r s t h ea l v e o l a rs h a p eo f r o l l e rs p r o c k e t sc a nb em a c h i n e db yt h ea c c o r d i n gn o r m a l 0 3 t t e r 5 f o ro n l y 伽eo raf e wp a r t s m a c h i n i n go f r o l l e rs p r o c k e t si sm o l ee x p e n s i v e i fi ti sm a c h i n e db yn o r m a lm i l l i n gm a c h i n e ，i tw i l lh a v et h eh i g hr e q u i r e m e n t sf o r w o r k e r s t e c h n i q u ea n da l s op r o d u c et h ei n a c c u r a t et e e t h i nt h i se k e u m s t a n e e t h i st h e s i sw h i c hl l - l a k 嚣峨o ft h ep a r a m e t r i cf u n c t i o no f 3 dm a c h i n es e f l w a r e - - - a u t o d e s ki n v e n t o ra n dc o m b i n e se x c e l , t h ed a t a b a s em a n a g e t o o la n dc o m p u t e ra i d e dd e s i g ns o l t w a r e - - - m _ a s t e r c a md e s i g n sa n dn c m a c h i n e st h e 3 dp a r a m e t r i co fr o l l e rs p r o c k e t s t h em a i nt a s k sa l ef i n i s h e di nt h i sp a p e r ：( 1 ) m a k eu s eo f t h ep a r a m e t r i ct e c h n i q u et ot h e3 d p a r a m e t r i cm o d e lo f r o l l e rs p r o c k e t s a f t e rt h es y s t e mi su p d a t e d , i tw i l la u t o m a t i c a l l yd r a w 血e3 dm o d e lo fr o l l e r s p r o c k e t sw h e nd e s i g n e r sc h o o s et h ed i f f e r e n tp a r a m e t e r s i tc a i lr e d u c et h et i m et h a t r e p e t i t i v e l ye s t a b l i s hm o d e la n dc a n i n c r e a s et h ee f f i c i e n c yo fd e s i g n ( 2 ) 3 dm o d e l w h i c hi sp r o d u c e db ya u t o d e s ki n v e n t o ri st r a n s f e r r e dt ot h em a s t e r e a m m a k i n g 嗽o fc a d c a mo fm a s t e r e a ma n ds e t t i n gr e a s o n a b l ep a r a m e t e r s , t h ec o r r e c tn c m a c h i n i n gp r o c e d u r ei sc r e a t e d ，a n dt h e nt h i sp r o c e d u r ei st r a n s m i t t e di n t on c m i l l i n gm a c h i n e s ot h a t1 j l i sc a l lr e a l i z et h en cr n a c h i n i n go f m i l e rs p r o c k e t s , t h u si t a b s t r a c t c a ns h o r t e nt h ep r o d u c t i v ep e r i o do fr o l l e rs p r o c k e t sa n di n c r e a s ep r o c e s s i n g p r e c i s i o n - k e yw o r d s ：r o l l e rs p r o c k e t , a u t o d e s ki n v e n t o r , p a r a m e t r i c ，n cm a c h i n i n g ， m a s t e r c a m l 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得直昌盍堂或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名( 手写) 萎谣珲签字日期：秽叼年力月r 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解壶昌塞堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅 和借阅。本人授权直昌太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名( 手写) 穆穆绎 签字日期：j 唧年f 月g 目 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：江西工业工程职业技术学院 通讯地址：江西萍乡广场路4 9 路 槲= 三移 签字嗍：刁引堋馏臼。 电话：1 3 9 7 9 9 8 0 8 9 6 邮编：3 3 7 0 5 5 第1 章绪论 1 1 本课题提出的意义 第1 章绪论 链传动广泛应用在农业、矿山、起重动输、冶金、建筑、石油、化工等机 械行业。它是由链条和主、从动链轮所组成。链轮上制有特殊齿形的齿，依靠 链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力滚子链传动是链传动中使用最广的 一种，滚予链轮是滚子链传动中的一个重要组成零件，链轮在工作时尽管啮合 外的接触应力较小，但是在大功率，大载荷，有冲击的工作条件下，链轮还是 比较易出现磨损，特别是小链轮的轮齿，它的啮合次数比大链轮轮齿的啮合次 数多，所受冲击也较严重，所以有时链轮也需进行更换。 链轮的齿形已有国家标准，根据g b t1 2 4 3 1 9 9 7 的规定，链轮端面的齿 形推荐采用“三圆弧一直线”的形状( 三段圆弧、a b 、c d 和一段直线b c ) ， 如图卜1 所示。链轮的轴向齿形如图1 - 2 所示。 图卜1 滚子链链轮端面齿形 第1 章绪论 塞塞 趔 a ) 日型 b ) 图1 吨滚子链链轮轴向齿形 c ) 滚子链轮端面齿形常用相应的标准刀具加工，而滚予链轮轴向齿形常用车 削加工。目前滚子链已标准化，分为a 、8 两种系列共1 3 种规格。如表卜l 所 示。 表1 1 滚子链的规格 在实际加工中常遇见单件或是少批量的链轮加工，链轮端面采用如下几种 方法加工时经常会遇到一些问题。 l 、如果采用标准刀具加工，购买标准刀具的费用可能要比加工费用还高， 滚子链轮的规格较多，有时购买滚刀刀号不对，还会造成齿形不准； 2 、如果采用通用铣刀加工时，往往会出现偏移量不准，工件回转角度不准， 造成齿形加工不准； 3 、如果采用角度铣刀加工时，铣刀角度不准，对刀，对中心不准，造成齿 形加工不准。 4 、如果采用展成法加工时，交换齿轮计算不准，主动轮和被动轮挂错，也 会造成齿形加工不准。 随着数控技术的普及，像单件，小批量的链轮，这种外形特征比较复杂的 零件越来越多的采用数控加工，它将节省购买标准滚齿刀具的费用，降低了加 工成本，它也不需要操作工人具有很高的铣床操作技能，降低了工人的劳动强 度。它只需要将链轮参数与通用c a d 软件相结合，运用基于特征的参数化设计 2 第1 章绪论 技术，智能化设计，创建出滚子链轮零件三维实体模型，再将创建出的模型调 入到c a m 软件中生成加工程序，输入到数控铣床中进行加工即可。 本文将在a u t o d e s ki n v e n t o r 平台下建立链轮三维参数化建模，a u t o d e s k i n v e n t o r 是a u t o d e s k 公司最新的和最现代的基于m i c r o s o f tw i n d o , s 的机械 设计系统，是一种包含了最新技术的基于特征的参数化实体造型软件。不同型 号的链轮，它们有着相似形状，只是尺寸大小( 即规格) 不同，因此设计时，可 以先建立一个链轮的普通样板模型，然后根据其尺寸存为可调用的参数，进而 派生一系列新的链轮，无需再逐一重新进行链轮模型的设计。采用a u t o d e s k i n v e n t o r 的零件系列化设计功能，可以减少链轮的建模时问，将大大提高设计 的效率。 m a s t e r c a m 具有很好的通用数据接口，能将a u t o d e s ki n v e n t o r 绘制的图 形调入到m a s t e r c a m 中使用，利用二维刀具路径中的外形铣加工功能，设置合 理的加工参数，生成正确的数控加工程序，实现对链轮的数控加工。 1 2c d c a n 技术简介 c a d c a m 是计算机辅助设计计算机辅助制造( c o m p u t e ra i d e d d e s i g n c o m p u t e ra i d e dm a n u f a c t u r e ) 的简称，是当今世界发展最快的技术之 一。它不仅促使了生产模式的转变，同时也促进了市场的发展。 。 c a d 技术是在计算机辅助下进行设计与传统的以人为核心的设计明显不同。 根据产品开发计划和对产品功能的要求，不再仅仅是依靠设计者个人的知识和 能力去设计，而是运用包括设计者本人和存储在计算机中的多种知识，在c a d 系统和数据库的支持下进行工作。这种工作方式设计出的产品大大优于单个设 计师凭个人脑力和能力设计出的产品；另外，c a d 输出的结果也不仅仅是装配 图和零件图，还包括设计、毒8 造过程中应用计算机所需的各种信息。 c a m 技术主要是围绕着数控编程技术开始发展的。数控加工是c a d c a l 发 挥效益最直接、最明显的环节之一。加工对象的形状越复杂，加工精度越高， 设计更改越频繁，数控加工的优越性越容易得到发挥。因此数控编程技术受到 高度重视。然而从制造的全过程看，应用计算机作为辅助手段的不仅仅是数控 编程，还有许多技术和方法归类于c a m 的范畴，如计算机辅助工艺规划( c a p p ) 、 计算机辅助生产管理( c a p m ) 、生产活动控制( p a c ) 等。其中有些内容已经超 第1 章绪论 出了制造过程和问接制造过程。 实际应用中，c a d c a f 是以系统方式出现的，包括商品化c d c a m 系统和 企业根据应用目标构件的c 如c a m 系统。系统中包括设计与制造过程的三个主 要环节，即c a d 、c a p p ( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ) 和n c p ( n u m e r i c a l c o n t r o lp r o g r a m m i n g ) 。其中c a p p 和n c p 属于c a m 范畴。完善的c a d c a m 系统 一般包括产品设计、工程分析、工艺过程规划、数控编程、工程数据库以及系 统接口几个部分。这些部分以不同的形式组合集成就构成各种类型的系统。 1 3 参数化设计概述 参数化设计( ( p a r a m e t r i c ) 是新一代智能化、集成化c a d 系统的核心内容， 它是一种基于约束的设计，用一组参数来定义几何图形( 体素) 尺寸数值并约定 尺寸关系，提供设计者进行几何造型使用，当几何图形尺寸变动时自动更新图 形。它不仅可使c a d 系统具有交互式绘图功能，还具有启动绘图的功能。采用 预定义的方法建立图形的几何约束集，指定一组尺寸作为参数与几何约束集相 关联，因此改变尺寸值就能改变图形。利用参数化设计手段开发出来的专用产 品设计系统，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来。可以大 大提高设计速度，并减少信息的存储量。其主要技术特征是：基于特征、全尺寸 约束、尺寸驱动设计修改、全数据相关。 l 、基于特征：将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并将其所有 尺寸存为可调参数，进而形成实体，以此为基础来进行更为复杂的几何形体的 构造。 2 、全尺寸约束：将形状和尺寸联合起来考虑，通过尺寸约束来实现对几何 形状的控制。造型必须以完整的尺寸参数为出发点( 全约束) ，不能漏标尺寸( 欠 约束) ，不能多标尺寸( 过约束) 。 3 、尺寸驱动设计修改：通过编辑尺寸数值来驱动几何形状的改变。 4 、全数据相关：尺寸参数的修改导致其它相关模块中的相关尺寸得以全盘 更新。 采用这种技术的理由在于：它彻底克服了零件自由建模的无约束状态，几何 形状由尺寸参数完全控制。当修改零件形状时，只需编辑一下尺寸的数值即可 实现形状上的改变。尺寸驱动己经成为当今造型系统的基本功能。 4 第1 章绪论 参数化设计系统一般不能改变图形的拓扑结构。因此想对一个初始设计做 方案上的重大改变是做不到的，但对系列化标准化零件设计以及对原有设计做 继承性修改则十分方便。参数化设计概念的引入代表了设计思想上的一次变革， 即从避免改动设计到鼓励使用参数化修改设计。 1 4 本文用到的相关软件的简介 1 4 1 a u l ：o d a s k in v e n t ：o rp r o f e s sio n al 简介 a u t o d e s ki n v e n t o r 是a u t o d e s k 公司最新的和最现代的基于m i c r o s o f t w i n d o w s 的机械设计系统，是一种包含了最新技术的基于特征的参数化实体造 型软件。最新版本的a u t o d e s kl n v e n t o r 提供了高性能的机械工程和设计软件， 独一无二的易用性简化的用户界面、高级帮助与支持系统以及内置的移植工具， 使a u t o d e s ki n v e n t o r 成为a u t o c a d 用户最易学习和使用的机械设计软件。 i n v e n t o r 的设计效率较高，普通软件对三维复杂结构的表达难以查看，而 i n v e n t o r 出众的显示表达功能，使它在众多三维软件中显得更为优秀；i n v e n t o r 具有以及参数化技术和变量化技术，变量化的设计风格，使设计思维更为完整、 正确。它能处理局部约束的更改，能基于工程关系求解、能显示处理约束等等， 与其它软件相比更容易理解、更适合于完成工程师原始设计构思的表达和实现， 对创新设计提供了有效的支持，可以基于装配关系，利用现有结构创造全新零 件。 a u t o d e s ki n v e n t o r 提供创新的自适应技术的功能及参数化建模的灵活 性。自适应技术为捕捉设计意图以及管理和编辑小型乃至大型装配提供了更大 的灵活性。自适应技术的优点可以轻松地创建零件关系，而不必唯一依靠复杂 的数学、方程式或标注来建立这些关系。 利用a u t o d e s ki n v e n t o r 软件可使设计工作变得更加规范化、系列化、标 准化，提高设计质量，缩短了设计周期，降低设计成本，加快产品更新换代的 速度，适应多变的市场需求。 第l 章绪论 1 4 2m a s t e r c a m 简介 m a s t e r c a l n 是美国c n cs o f t w a r en c 公司研制与开发的c a d c a m 一体化软 件。它对硬件的要求不高，在一般配置的计算机上就可运行；它操作灵活，界 面友好，易学易用，适用于大多数用户，能使企业迅速使用并取得很好的经济 效益。另外，m a s t e r c a m 的性价比，是其他同类软件所不能比拟的。随着我国 加工制造业的崛起，m a s t e r c a m 在中国的销量逐步提升，在全球的c a m 市场份 额雄居榜首。自1 9 8 1 年推出第一代产品开始就以其强大的加工功能闻名于世， 二十年来在此基础上进行不断地更新与完善，m a s t e r c a m 是被工业界及学校广 泛采用。 它具有完整的曲线功能，强大的曲面功能，崭新的实体功能。还能生成方 程曲线；具有可靠的数据交换功能：可转换的格式包括：i g e s 、s a t ( a c i s s o l i d s ) 、d x f 、c a d l 、d a 、s t l 、d w g 、a s c i i 。并可读取p a r a s o l i d 、h p g l 、 c a t i a 、p r 0 e 、s t e p 等格式的数据文件。 它有五个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具 轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。其最具特点的是其功 能强大的刀具轨迹生成方法。包括车削、铣削、线切割等完善的加工方法。 它还可对刀具路径作图形编辑，可对n c 、n c i 作修改、平移、旋转、放大、 缩小等编辑。 1 4 3 - i c o s o f to f f i c ee x c e l2 0 0 3 简介 m i c r o s o f to f f i c ee x c e l2 0 0 3 是一种电子表格程序，它具有输入和编辑 工作表数据、格式化工作表、使用公式和函数、创建计数和求和公式、使用数 组公式、创建图表和图形、使用单变量和规划求解分析数据、使用条件格式和 数据有效性以及使用v b a 进行编程等功能。 a u t o d e s ki n v e n t o r 支持m i c r o s o f to f f i c ee x c e l2 0 0 3 文件格式，本文 将利用m i c r o s o f to f f i c ee x c e l2 0 0 3 创建参数表格，通过修改参数表格中的 数据，再来驱动a u t o d e s ki n v e n t o r 进行三维实体造型。 6 第l 章绪论 1 5 本文的主要研究内容 本文只要能创建出精确的参数化链轮模型，就可将模型调入 a s t e r c a m 当 中，使用外形铣削加工功能，生成相应的加工程序进行加工，所以本文关键的 问题是如何创建参数化链轮模型。 本文拟用a u t o d e s ki n v e n t o r 建立一个精确的参数化链轮模型。链轮实体 模型创建流程如图卜3 所示。结构尺寸确定后，通过平面草图的旋转，拉伸以及 实体模型的阵列等操作，创建出相应的实体，最终生成链轮三维实体模型。 丫 彳 创建个齿的 链轮轴向齿形 创建个齿槽l 舶平衄早囝l 1r 旋转草囝1r 形成轮坯 依齿效环形阵列 1r 设置捧囊 1 i 创建分衄卜 图1 - 3 链轮实体模型创建流程 本文所涉及的内容包括： 1 、创建e x c e l 表格，给相关的参数赋初值，用链传动设计计算得到链轮的 基本参数，建立各参数之间的关系。 2 、导出参数到a u t o d e s ki n v e n t o r 中。 3 、在a u t o d e s ki n v e n t o r 中创建一个基本链轮实体模型，在图形中建立链 轮模型与各参数的关系。最终由这些参数驱动a u t o d e s ki n v e n t o r 重新创建模 第l 章绪论 型。 4 、用实例进行系统功能验证。 5 、将a u t o d e s ki n v e n t o r 建立的模型转入到m a s t e r c a m 中进行刀具路径设 置生成加工程序。 本文将参数化技术与通用c a d 软件相结合，运用基于特征的参数化设计技 术，智能化设计，大大缩短了链轮的设计周期，提高了生产效率，降低了生产 成本。 8 第2 章滚子链轮三维参数化设计 第2 章滚子链轮三维参数化设计 2 1 滚子链轮设计理论 链轮是链传动的主要零件，链轮齿形已经标准化。链轮设计主要是确定其 结构及尺寸，主要包括链轮的基本参数及主要尺寸、链轮齿形等。 1 、链轮的基本参数及主要尺寸 我国目前使用的滚子链的标准为g b t1 2 4 3 1 9 9 7 ，分为a 、b 两个系列， 常用的是a 系列。国际上链节距均采用英制单位，我国标准中规定链节距采用 米制单位( 按转换关系从英制折算成米制) 。对应于链节距有不同的链号，用链 号乘以2 5 4 1 6 m m 所得的数值即为链节距p ( m m ) 。 滚予链轮与链啮合的基本参数是配用链条的节距p ，套筒的最大外径d 。，捧 距p 。以及齿数z ，见表2 - 1 所示。 表2 - 1 链轮与滚子链配合的基本参数 节距p 捧距p 。 滚子外径d 。 链号 单位( m m ) 0 5 b8 5 6 4 5 0 0 0 6 b9 5 2 51 0 2 46 3 5 0 8 b1 2 7 01 3 9 28 5 1 0 8 a1 2 7 01 4 3 87 9 5 l o a 1 5 8 7 5 1 8 1 l1 0 1 6 1 2 a1 9 0 52 2 7 81 1 9 l 1 6 a2 5 4 02 9 2 91 5 8 8 2 0 a3 1 7 5 3 5 7 61 9 0 5 2 4 a3 8 1 04 5 4 42 2 2 3 2 8 a4 4 4 54 8 9 72 5 4 0 3 2 a5 0 踟5 8 5 52 8 5 8 4 0 a6 3 5 07 1 5 53 9 6 8 4 8 a7 6 2 08 7 8 3 4 7 6 3 9 第2 章滚子链轮三维参数化设计 链轮的主要尺寸及计算公式见表2 - 2 。 表2 - 2 滚子链轮主要尺寸 繇沁 姥辫 、矿画静 名称符号甘算公式及说明 基 链轮齿效壹衰撕一加 本 链轮节距与配用锋条相同 参 配用链条的滚子外径砒壹衰1 6 一1 5 靛 捧距 a与配用链条相同 分度翻直径 d 拈蠢 。d + 1 2 5 一d l “。d ( 1 一l z 6 ) p - d i 齿顶圜直径五 若为兰圈卜戡龋囊p ( o 5 4 + “譬) 主 可在以一一五花圈内选取，但选用五。时应挂蠢用 要 晨成法加工时有可能发生礓协 齿根圈直径 由 由；d d j 足 寸 。t ( 仉必+ 譬b 一0 5 4 l - ；o s ( p d 1 ) 分度圜弦齿蠢 若为兰啊曩一直线齿形。用 - 0 2 7 p i i 见圈撕一2 0 k 是为了俺化放大齿形田的绘前弓1 人 的辅助尺寸j i 。相应于如。 - _ 相应于五 齿饲凸聋( 或捧问椿) 直径五 磊舛譬一1 0 4 h 一0 7 6 一内链板高度见衰1 6 1 3 1 0 第2 章滚子链轮三维参数化设计 2 、链轮的齿形 链轮的齿形应保证链节能顺利地进入啮合和退出啮合，尽量减少啮合时与 链节的冲击，啮合时接触良好。因磨损而节距增大时不易脱链，并便于加工。 由于链传动是非共轭啮合传动，其齿形与齿轮齿形相比，齿廊曲线的几何形状 有较大灵活性。g b t 1 2 4 3 1 9 9 7 中没有规定具体的链轮齿形，仅规定了滚子链 链轮齿侧圆弧半径r 、滚子定位圆弧半径r 。和滚子定位角a 的最大值和最小值 见图2 1 ( a ) ，和表2 - 3 ，凡在此极限范围以内的各种齿形均可采用。这样， 不仅为不同使用要求进选择齿形参数留有较大的余地，也为研究发展更为理想 的新齿形创造了条件，各种标准齿形的链轮之间也可以进行互换。图2 - 1 为滚 子链链轮常用的端面齿形，采用推荐“三圆弧一直线”的形状( 三段圆弧。j 、 a b 、c d 和一段直线b c ) 。 图2 - 1 滚子链链轮端面齿形 表2 3 滚子链链轮齿槽的尺寸及计算公式 计算公式 名称代号 最大齿擅形状 j 最小齿槽形状 齿饲豳弧半径( m ) ，= o 0 附l ( 孑+ x m )k = 0 1 2 d 1 ( z + 2 ) 滚子定位圈孤半径( m )n 豇h = o 粥而+ o o 函旭 n 二= 0 5 0 5 j l 藏子定位角 z 埘一孚口一。1 4 0 一了9 0 笙! 至壅王壁丝三丝茎塑垡丝盐 便于链节进入或退出，啮合齿形两侧呈圆弧状。链轮的轴向齿形如图表2 - 4 所示。 表2 4 滚子链轮轴向齿形及尺寸 a 毫 b 曩 惑惑 1 2 了 齿辫0 9 3 b j0 9 5 b l ， 1 2 7 l 扎经翻造厂同耄亦可使用，也7 时 双捧、三捧b 0 9 l “0 9 3 b s的齿克 竟四捧以上 0 8 8 b j0 9 3 b s 6 i 内链节内克( 见衰1 6 一坫) 饲角克屯乓- ( o 1 一0 1 5 ) ， 倒角半径，l如p 倒角壤知 - 0 s p 仅适用于b 董 齿凸辣( 或捧 ，r j 0 0 4 p 问糟) 一角半径 髓轮齿总竟 6 。( n i ) a + 如 r 一捧藏 3 、链轮的结构 链轮常用的几种结构形式如图2 - 2 所示。小直径链轮可做成整体式( 见图 2 2 ( a ) ) ；大、中等直径链可采用腹板式或孔板式( 见图2 - 2 ( b ) ) ；些外，大直 径链轮也可采用装配式齿圈结构，齿圈与轮毂可用焊接联接或 见图2 - 2 ( c ) 或 螺栓联接 见图2 2 ( d ) 。此时齿圈与轮心可用不同材料制造，齿圈磨损后可 更换。 第2 章滚子链轮三维参数化设计 喜垦量量盘 ( a ) 整体式钢制小链轮子( b ) 腹板式和孔板式铸造链轮式( c ) 焊接齿圈链轮c a ) 螺栓联接齿圈链轮 图2 - 2 链轮结构 2 2 滚子链轮三维参数化设计 链轮三维参数化设计流程如图2 - 3 所示，左边为链轮结构设计实现过程， 右边为用户实现参数化驱动过程。 图2 - 3 链轮三维参数化设计流程图 第2 章滚子链轮三维参数化设计 2 2 1 滚子链轮三维参数化设计的步骤 在a u t o d e s ki n v e n t o r 环境下对通用零件进行参数化设计的一般步骤： 1 、创建e x c e l 表格 根据滚子链轮的结构特征，来创建e x c e l 表格，在表格中定义设计链轮的 所有参数。 2 、创建常规的链轮三维模型 首先通过查表来确定一个链轮的结构尺寸，然后在a u t o d e s ki n v e n t o r 中 通过平面草图的旋转，拉伸以及实体模型的阵列等操作，创建出相应的实体， 最终生成链轮三维实体模型。其中在创建轴向齿廓形状草图时，将链轮的轴孔， 齿侧凸缘，齿根圆的轴向草图也一并创建，经过旋转即可生成无齿的链轮盘。如 果是多排链轮，采用复制的方法进行创建。在创建三圆弧一直线齿槽形状草图 时，草图的创建计算复杂。计算结果进行相应的圆整。 3 、链轮参数化 在a u t o d e s ki n v e n t o r 中单击正瞳* 参数工具条，在【参数】对话框中 单击【l i n k 按钮，查找并链接此e x c e l 表，从而建立了链轮模型与e x c e l 表 格联系。在a u t o d e s ki n v e n t o r 中选择所有的链轮尺寸，一个一个尺寸对照e x c e l 表中的名称进行参数定义，建立起特征和参数之间的相互关联，使设计模型完 全由设计参数和尺寸参数来控制。这样就可以通过修改e x c e l 表中参数，对链 轮模型的尺寸进行编辑，使链轮模型再生。 2 2 2 滚子链轮三维实体模型创建 一、创建e x c e l 表格 打开e x c e l 软件，在工作表 s h e e t l 】中定义一系列的参数，从e x c e l 表 的第一行、第一列开始，第一列定义计算项目；第二列定义为符号；第三列定 义为单位；第四定义公式及数据来源；第五列定义为结果，如表2 5 所示。 1 、提供已知条件 滚子链轮的基本参数是由与之相配合的滚子链决定，滚子链的型号决定了 滚子链轮的节距、排距和滚子外径的大小，所以在创建链轮之前要选择型号， 当型号确定之后，链轮的分度圆直径的大小，决定了链轮的齿数，所以在绘制 链轮之前，要先知道这两个已知条件。如表2 5 所示 1 4 第2 章滚子链轮三维参数化设计 表2 - 5 已知条件列表 2 、创建滚子链轮齿形计算公式( 根据g b 1 1 2 4 3 1 9 9 7 ) 根据g b t 1 2 4 3 1 9 9 7 列表链轮齿形计算公式如表2 - 6 所示。 表2 - 6 依国家标准计算公式列表 ( 二) 链轮齿彭计算( g b t1 2 4 3 - 1 9 9 7 ) 链条排数n g b t 1 2 4 3 - 1 9 9 7 链轮齿数 z z l = 兀m c s l n ( p d i ) 配用链条滚子夕 径d en m g b ，t1 2 4 3 - 1 9 9 7 配用链条排距p tg b t1 2 4 3 - 1 9 9 7 分度圆直径 dn m 齿顶圆直径kd m d - i - d + 1 2 s p d l 齿根圆直径 d f 4 m d f ：d d 1 i 】i - ( 0 6 2 5 + 0 8 z ) p - o 5 d l ” 分度图弦齿高 k m h 。l f o 5 ( p d 1 ) 齿侧凸缘( 或排问 啻) 直径 电 n m d , 1 9 0 5 时h ，= 0 9 p 1 6 第2 章滚子链轮三维参数化设计 5 、创建链轮参数工作表 在e x c e l 表中开启一个新的工作表格，重名为 f o ri n v e n t o r ，将链轮的 所有参数在e x c e l 中列出，并建立起与工作表 s h e e t 的联系。以参数【链轮 齿数】为例，将b 栏赋值为s h e e t ! e 2 4 ，当工作表 s h e e t 中的e 2 4 值发生变 化时，【链轮齿数】值也发生变化，如表2 - 9 所示 表2 - 9 f o ri n v e n t o r 工作表 b i o，西= s h e e t l i e i d 1 | 齿竟嚣4 5 4 6 _ 上齿侧半径3 8 1 ；o 3齿捌倒角4 钙3 _ 4齿侧凸绋宽度 2 6 _ 直+链转齿侧凸缘或摊问撼赢绦 。，。一1 4 0 ：m 。 6排歪4 5 4 4 _ 7 i 排披。 一 。 3u l j u 齿侧凸缘或摊问撼豳角半径 1 5 l 9 链盐登度圈直径1 r 3 2 8 7 龉_ 丑立l 链轮齿教) l 1 5 h 】l j l 链转齿顶圆直径 1 9 9 8 2 i l l l 齿掏幽弧半径 1 1 2 组- j 萋链轮齿掏学角 5 1d e e 上链轮王簪段圆弧中鱼坠的座标l 1 3 8 2 0 7 6 3 7 8 ，b i b 1 5链轮雠段圈弧年蕊的痤标，1 1 1 9 1 8 嬲b i i 1 6 谨作段圆弧半径 2 9 o 衢- 1 7 链轮工作段圈弧中心角 1 4 2 6 6 6 6 6 6 7 ，d 1 8 链轮齿硬圆弧串心o 加座标i 2 8 - 2 6 7 幅t 6 l t _ 1 9l 链轮齿顶圈弧中心。潮座标y 5 0 0 8 4 3 9 9 5 3 t _ 链轮齿形半角1 2 7 3 3 3 3 3 3 3 ：如l 2 i链轮齿顶圆弧半径 1 5 4 1 9 2 2 5 1 7 一a m 2 2 链 工作段直线聱分长度1 9 8 7 1 3 1 8 4 8 _ 垡j 链轮e 点至齿掏潮弧中心纛线的歪葛 1 3 1 5 2 8 l _ 上蚓分痰圈弦齿高 l o 2 8 7 _ 2 5 轮缘厚度3 5 m 二，创建滚子链轮三维模型