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基于 ug 齿轮 虚拟 加工 蜗轮 蜗杆 造型 研究 钻研 三维 图纸 说明书 仿单

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内容简介：

* 来 稿 日 期 : 2 0 0 6 - 0 5 - 1 6第 2 期2 0 0 7 年 2 月机 械 设 计 与 制 造M a c h i n e r y D e s i g n & M a n u f a c t u r e- 7 8 -文 章 编 号 : 1 0 0 1 - 3 9 9 7 ( 2 0 0 7 ) 0 2 - 0 0 7 8 - 0 2基 于 U G 的 渐 开 线 齿 轮 参 数 化 设 计 与 实 现周 虹 仉 毅( 山 东 科 技 大 学 机 械 电 子 工 程 学 院 , 青 岛 2 6 6 5 1 0 )D e s i g n a n d R e a l i z a t i o n o f P a r a m e t e r i z e d d e s i g n i n g o f H e l i c a l g e a r B a s e d o n U GZ H O U H o n g , Z H A N G Y i ( C o l l e g e o f M e c h . a n d E l e E n g . , S U S T . , Q i n g d a o 2 6 6 5 1 0 , C h i n a )#$% % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % $【 摘 要 】 研 究 了 在 U G 环 境 下 实 现 渐 开 线 齿 轮 的 参 数 化 设 计 , 通 过 改 变 相 关 参 数 就 得 到 不 同 参 数 的齿 轮 , 进 而 达 到 缩 短 齿 轮 设 计 周 期 、 减 少 重 复 工 作 、 提 高 设 计 效 率 的 目 的 。关 键 词 : 渐 开 线 ; 齿 轮 ; 参 数 化 设 计 ; 自 动 造 型【 A b s t r a c t 】 A m e t h o d t o c o m p l e t e t h e h e l i c a l g e a r d e s i g n w i t h p a r a m e t e r b y U G i s i n t r o d u c e d . w e j u s tn e e d t o c h a n g e t h e p a r a m e t e r s t o g e t a n e w g e a r , t h i s m a k e t h e p e r i o d o f t h e g e a r d e s i g n s h o r t e n g r e a t l y a n da v o i d t h e r e p e a t w o r k a n d i m p r o v e e f f i c i e n c y .K e y w o r d s : H e l i c a l ; G e a r ; P a r a m e t e r i z e d d e s i g n i n g ; A u t o m a t i c中 图 分 类 号 : T P 3 9 1 . 7 2 文 献 标 识 码 : A在 生 产 实 践 中 , 存 在 着 大 量 复 杂 的 零 件 , 用 传 统 的 设 计 方 法很 难 精 确 加 工 出 来 。 由 于 C A D 技 术 的 发 展 , 出 现 了 U G 等 大 型的 优 秀 三 维 设 计 软 件 , 其 主 要 功 能 在 于 可 进 行 强 大 的 参 数 化 设计 , 使 得 复 杂 实 体 造 型 成 为 可 能 。 参 数 化 设 计 是 一 种 把 设 计 意 图融 入 计 算 机 辅 助 设 计 模 型 的 强 大 工 具 , 所 谓 参 数 化 就 是 对 零 件上 各 个 特 征 施 加 各 种 约 束 , 各 个 特 征 的 几 何 形 状 与 尺 寸 大 小 用变 量 参 数 的 方 式 来 表 示 , 如 果 定 义 某 个 特 征 的 变 量 参 数 发 生 了改 变 , 则 零 件 的 这 个 特 征 的 几 何 形 状 或 尺 寸 的 大 小 将 随 参 数 的改 变 而 改 变 。 通 过 参 数 、 关 系 和 参 照 元 素 的 方 法 把 设 计 意 图 融 入到 图 形 模 型 里 , 利 用 多 组 参 数 驱 动 零 部 件 的 特 征 尺 寸 和 位 置 尺寸 以 完 成 零 部 件 的 三 维 建 模 ; 通 过 对 参 数 的 不 同 赋 值 实 现 对 三维 模 型 的 重 建 或 修 改 。 U G 是 完 全 的 参 数 化 造 型 系 统 , 也 是 优 秀的 C A D / C A E / C A M 系 统 。1 U G 的 参 数 化 设 计 理 念在 使 用 U G 进 行 齿 轮 的 参 数 化 设 计 过 程 中 采 用 表 达 式 生 成方 法 。 U G 的 表 达 式 是 算 术 或 条 件 语 句 , 它 可 以 用 来 控 制 同 一 个零 件 上 的 不 同 特 征 间 的 关 系 。 利 用 U G 的 表 达 式 并 利 用 渐 开 线方 程 和 与 齿 轮 几 何 尺 寸 相 关 的 计 算 公 式 , 建 立 表 达 式 生 成 渐 开线 曲 线 及 其 他 相 互 关 联 的 曲 线 , 并 通 过 特 征 操 作 实 现 齿 轮 的 完全 参 数 化 设 计 , 精 确 地 建 立 齿 轮 的 三 维 模 型 , 从 而 提 高 齿 轮 的 设计 效 率 。2 参 数 化 的 设 计 过 程2 . 1 设 置 齿 轮 的 基 本 参 数一 个 标 准 齿 轮 的 几 何 尺 寸 和 形 状 取 决 于 齿 轮 的 六 个 基 本 参数 , 按 照 U G 参 数 化 建 模 的 要 求 在 进 行 三 维 建 模 前 首 先 要 对 这六 个 基 本 参 数 赋 予 初 始 值 。 各 参 数 符 号 及 含 义 如 表 1 。新 建 1 个 零 件 文 件 , 打 开“ 建 模 ” 用 户 界 面 。 选 择“ 工 具 | 表 达式 ” 菜 单 命 令 , 弹 出“ 表 达 式 ” 窗 口 , 在“ 名 称 ” 栏 中 输 入 参 数 符 号 ,在“ 公 式 ” 栏 中 输 入 参 数 的 初 值 , 单 击“ ” 接 受 编 辑 。表 1 向 模 型 中 添 加 的 参 数参 数 符 号 参 数 含 义 参 数 初 值z 齿 数 5 5m 模 数 3 . 0 0!k压 力 角 2 0 . 0 0ha齿 项 高 系 数 1 . 0 0c 项 隙 系 数 0 . 2 5h 齿 宽 3 0 . 0 02 . 2 添 加 表 达 式 绘 制 齿 轮 基 准 曲 线( 1 ) 在“ 表 达 式 ” 窗 口 中 继 续 添 加 以 下 表 达 式 。d = m z / / 分 度 圆 直 径da= d + 2 ha m / / 齿 顶 圆 直 径db= d c o s( ak) / / 基 圆 直 径df= d - 2 m ( ha+ c ) / / 齿 根 圆 直 径添 加 了 上 述 参 数 的 表 达 式 窗 口 其 如 图 1 所 示 。图 1 参 数 表 达 式 窗 口( 2 ) 单 击“ 插 入 | 草 图 ” 进 入“ 草 绘 ” 模 式 , 在 X C - Y C 基 准 面 上绘 制 齿 轮 的 四 条 基 本 曲 线 。 选 择“ 尺 寸 约 束 ” 使 它 们 的 直 径 分 别为 : da、 db、 d 、 df; 选 择“ 几 何 约 束 ” 功 能 使 它 们 的 圆 心 共 心 。第 2 期 - 7 9 -2 . 3 利 用 表 达 式 创 建 渐 开 线( 1 ) 在 表 达 式 窗 口 添 加 表 达 式 :a = 0 / / 渐 开 线 的 起 始 角b = 3 6 0 / / 渐 开 线 的 终 止 角t = 1 / / U G 系 统 参 数s = ( 1 - t) a + t b / / 渐 开 线 参 数 方 程 的 自 变 量 ( 角 度 值 )rb= d b / 2xt= rb c o s( s ) + rb r a d( s ) s i n( s )yt- rb s i n( s ) - rb r a d( s ) c o s( s )zt= 0 / / 渐 开 线 在 X 、 Y 、 Z3个 方 向 的 参 数 方 程( 2 ) 选 择“ 插 入 | 曲 线 | 规 律 曲 线 ” 菜 单 或 单 击 曲 线 工 具 栏按 钮 , 出 现“ 规 律 函 数 ” 对 话 框 , 选 择 其 中 的“ 根 据 方 程 ” 选 择 按 钮并 确 定 , 如 图 2 所 示 。图 2 选 择 规 律 曲 线 方 式( 3 ) 以 t 为 系 统 参 数 定 义 X 轴 、 Y 轴 、 Z 轴 的 参 数 并 依 据 方程 xt、 yt、 zt的 值 , 绘 制 出 渐 开 线 。 如 图 3 所 示 , 图 中 只 取 了 一 个 与渐 开 线 相 交 的 基 圆 。图 3 依 基 圆 的 渐 开 线 图 4 齿 槽 轮 廓 线2 . 4 绘 制 齿 槽 轮 廓 曲 线利 用 曲 线 修 剪 命 令 在 渐 开 线 与 齿 顶 圆 和 齿 根 圆 的 相 交 处 修剪 渐 开 线 , 裁 剪 出 一 条 齿 廓 线 。 连 接 圆 心 与 渐 开 线 和 分 度 圆 的 交点 , 并 选 择“ 编 辑 | 变 换 | 绕 点 旋 转 ” 将 此 直 线 以 圆 心 为 中 心 旋 转 -3 6 0 / 4 z 。 再 选 择“ 编 辑 | 变 换 | 用 直 线 做 镜 像 ” 命 令 镜 像 另 一 侧 齿 廓线 , 再 次 利 用 曲 线 修 剪 命 令 对 齿 顶 圆 及 齿 根 圆 裁 减 , 最 终 得 到 齿槽 轮 廓 线 如 图 4 所 示 。2 . 5 切 出 第 一 个 齿 槽 特 征( 1 ) 创 建 圆 柱 齿 胚 : 在 建 模 窗 口 单 击“ 成 型 特 征 ” 工 具 中 的按 钮 选 择“ 直 径 ” , 高 度 选 项 以 Z 轴 方 向 在“ 直 径 ” 文 本 框 中输 入“ d a ; 在“ 高 度 ” 文 本 框 中 输 入 齿 宽“ h ” 基 点 选 择 在 原 点 , 确 定完 成 操 作 。 并 创 建 中 心 孔 。( 2 ) 利 用 齿 槽 轮 廓 线 拉 伸 切 除 齿 胚 。 选 择“ 插 入 | 设 计 特 征 | 拉伸 ” , 以 齿 槽 轮 廓 线 为 拉 伸 截 面 , 拉 伸 距 离 为 齿 宽 h , 并 选 择 布 尔求 减 操 作 切 除 齿 胚 , 得 到 的 第 一 个 齿 槽 如 图 所 示 。图 5 一 个 齿 槽 图 6 m = 3 , z = 5 5 的 齿 轮2 . 6 创 建 完 成 齿 轮 的 实 体 结 构利 用 圆 周 阵 列 形 成 轮 齿 。“ 编 辑 | 变 换 | 环 形 阵 列 ” 命 令 , 在“ 数字 ” 文 本 框 中 输 入“ Z ” , 在“ 角 度 增 量 ” 文 本 框 中 输 入“ 3 6 0 / Z ” , 完成 阵 列 操 作 形 成 的 齿 轮 如 图 6 所 示 。2 . 7 修 改 参 数 , 改 变 齿 轮 设 计修 改 预 先 设 定 的 参 数 。 可 以 看 到 , 随 着 参 数 的 不 同 , 模 型 特征 也 会 发 生 相 应 的 改 变 , 充 分 体 现 参 数 化 的 特 点 。在“ 表 达 式 ” 窗 口 延 修 改 参 数 , 将 齿 数 Z 改 为“ z = 3 5 ” , 齿 轮 的模 型 结 构 将 随 之 发 生 变 化 , 结 果 如 图 7 所 示 。图 7 m = 3 , z = 3 5 的 齿 轮通 过 以 上 方 法 , 可 以 建 立 渐 开 线 直 齿 圆 柱 齿 轮 、 斜 齿 轮 人 字齿 轮 、 锥 齿 轮 等 多 个 参 数 模 型 , 仅 仅 需 要 改 变 几 个 模 型 参 数 , 就 能实 现 渐 开 线 齿 轮 C A D 模 型 建 造 及 变 更 。 编 辑 完 成 后 保 存 关 系 ,通 过 再 生 模 型 , 特 征 尺 寸 将 按 指 定 的 函 数 关 系 生 成 新 的 参 数 模型 。 可 以 方 便 地 得 到 需 要 的 齿 轮 , 以 实 现 齿 轮 的 参 数 化 模 型 建造 。 图 6 是 修 改 不 同 的 参 数 数 值 而 获 得 的 各 种 设 计 结 果 。 此 设 计结 果 在 U G 4 . 0 版 本 中 运 行 通 过 。3 结 论在 U G 系 统 中 通 过 建 立 模 型 参 数 构 建 了 齿 轮 参 数 化 模 型 ,并 通 过 参 数 控 制 , 方 便 快 捷 地 建 造 不 同