基于Pro_E的直齿锥齿轮参数化设计

1、设计与制造机械研究与应用3基于Pro/E的直齿锥齿轮参数化设计周新建,吴健(华东交通大学机电工程学院,江西南昌330013)摘要:在Pro/E中,根据机械设计中有关齿轮的设计原理,通过建立直齿锥齿轮中各变量与模数m、齿数z等基本设计参数的关系,实现直齿锥齿轮的参数化设计。更改齿轮的基本设计参数,便能自动生成新的齿轮三维模型,提高了设计效率。关键词:Pro/E;直齿锥齿轮;参数化设计中图分类号:TH132文献标识码:A文章编号:1006-4414(2009)01-0061-03ParametricdesignofstraightbevelgearbasedonPro/EZhouXin-jian,

2、WuJian(Schoolofmechanicalandelectricalengineering,EastChinaJiaotonguniversity,NanchangJiangxi330013,China)Abstract:Onthebaseofmachinedesignprinciplesaboutgears,amodelofstraightbevelgearisestablishedinenvironmentofPro/E.Parametricdesignofstraightbevelgearisachievedbysettinguprelationsbetweenvariables

3、andbasicdesignpa2rameters.Newgear3Dmodelisauto-generatedbymodifyingsomegearbasicparameters.ciency.Keywords:Pro/E;straightbevelgear;parametricItdesigneffi21引言Pro/E(C参数符号参数符号表1直齿锥齿轮设计参数模数M齿数Z啮合齿轮模数Z_ASM压力角ALPHA项技术集成产品、模具设计、加工、分析及绘图等完整的CAD/CAE/CAM解决方案。Pro/E最大的特点是基于特征的参数化造型技术,参数化模型以约束来表达产品模型的形状特征,以一组参数来

4、控制设计结果,从而能够通过修改一组参数值快速创建一系列相似零件。本文通过程序方式实现人机交互来输入设计参数,从而使辅助参数随着齿轮设计参数更改而变化,最终得到所需的设计模型。齿宽系数齿顶系数BHAX顶系系数CX变位系数X2直齿锥齿轮的参数化设计齿轮参数化设计的基本思路就是由应用程序生成所设计的基图,该图的尺寸有一系列的基图及标识,这些尺寸由用户在编程时输入或交互式输入,在这个过程中,同时建立起参数之间的相互关系,生成通用原始模型,最后通过变更设计参数,从而得到用户所需模型。2.1编辑齿轮设计程序直齿锥齿轮设计参数如表1所示。新建零件文件,设置单位为公制模板。单击菜单栏“工具/程序”命令,在程序

5、下拉菜单中单击“编辑设计”,在程序对话框中“INPUTENDINPUT”之间添加交互式提示信息,如图1所示。图1交互式提示信息保存后,退出程序文本编辑框。按提示信息输入锥齿轮的设计参数,分别输入模数M=3;齿数Z=25;大端轮齿数Z_ASM=43;压力角ALPHA=20;齿宽B=20;齿顶高系数HAX=1;顶隙系数CX=0.2;变位系数X=0。然后再打次开程序文本编辑框,在“RELATIONSENDRELATIONS”之间添加齿轮基本关系式。齿轮基本关系式如下:HA=(HAX+X)3M/3齿顶高HF=(HAX+CX-X)3M/3齿根高3收稿日期:2008-10-15作者简介:周新建(1963-

6、),男,湖南涟源人,教授,研究方向:CAD/CAM、计算机图形学(CG)。61© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 设计与制造机械研究与应用H=(23HAX+CX)3MDELTA=ATAN(Z/Z_D)D=M3Z/3全齿高/3分锥角/3分度圆直径DB=D3COS(ALPHA)/3基圆直径DA=D+23HA3COS(DELTA)/3齿顶圆直关系式。同时,分别绘制两条过中心的直线(为以后创建坐标系使用)。大端基本圆关系式如下:d17=D/COS(DELTA)

7、d18=DA/COS(DELTA)d19=DB/COS(DELTA)d20=DF/COS(DELTA)径DF=D-23HF3COS(DELTA)/3齿根圆直径HB=(D-DB)/(23COS(DELTA)/3齿基高RX=D/(23SIN(DELTA)/3锥距THETA_A=ATAN(HA/RX)THETA_B=ATAN(HB/RX)THETA_F=ATAN(HF/RX)/3齿顶角/3齿基角/3齿根角/3顶锥角/3基锥角/3根锥角小端基本圆关系式如下:d25=(D-23B3SIN(DELTA)/COS(DEL2TA)d27=(DF-23BF3SIN(DELTA_F)/COS(DELTA)d26=

8、(DB-23BB3SIN(DELTA_B)/COS(DELTA)d28=(DA-23BA3SIN(DELT_A)/COS(DELTA)DELTA_A=DELTA+THETA_ADELTA_B=DELTA-THETA_BDELTA_F=DELTA-THETA_FBA=B/COS(THETA_A)BB=B/COS(THETA_B)BF=B/COS(THETA_F)/3齿顶宽/3齿基宽/3、。2.2TOP面向右平移D/(23TAN(DELTA)创建DTM1平面,将偏移距离添加到关系式中。然后在FRONT平面内,以坐标系原点为顶点,绘制4条斜线,分别为顶锥、分锥、基锥及根锥的母线,再绘制大端背锥、小端

9、背锥的母线,并注意添加母线的关系式。完成的母线,如图2所示。母线的关系式如下(尺寸代号d1等与尺寸标注的顺序有关):d1=90d5=D/2d2=DELTAd3=DF/2d4=DB/2d6=DA/2d7=B图3大、小端基本圆2.4绘制轮齿大、小端齿廓渐开线首先创建坐标系CS0,坐标系CS0位于齿轮中心轴与辅助平面DTM2的交点处,Z轴垂直于辅助平面DTM2。然后以CS0为参照,创建新的坐标系CS1,CS1相对于CS0的Z轴旋转角度为3603COS(DEL2TA)/(43Z)+180(ALPHA)/PI-ALPHA,并将旋转图2完成的母线2.3绘制轮齿大、小端基本圆过背锥线分别做两个垂直于中心面F

10、RONT面的辅助平面DTM2和DTM3,然后分别在这两个平面内绘制轮齿大、小端面的基本圆,并添加大、小端基本圆62角度添加到关系式中。以CS1为参考坐标系,绘制轮齿大端齿廓渐开线,渐开线方程为:r=db/cos(delta)/2theta=t360x=r3cos(theta)+r3sin(theta)3theta3pi/180y=r3sin(theta)-r3cos(theta)3theta3pi/180z=0同理创建轮齿小端齿廓的渐开线,渐开线方程为:r=(db-23bb3sin(delta_b)/cos(delta)/2theta=t360x=r3cos(theta)+r3sin(thet

11、a)3theta3pi/180y=r3sin(theta)-r3cos(theta)3theta3pi/180© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 设计与制造机械研究与应用z=02.5绘制轮齿大、小端齿廓线和扫描轨迹制角度为360/Z,添加旋转角度关系式,复制特征如图7所示。阵列定义旋转角度为360/Z,阵列个数为Z-1,添加旋转角度、阵列个数关系式。阵列完成后,得到直齿锥齿轮的模型如图8所示。以FRONT面作为对称面镜像轮齿大、小端渐开线,镜像后的渐开

12、线如图7所示。然后分别绘制轮齿大、小端齿廓线,再创建扫描轨迹,扫描轨迹为一直线,位于分锥母线上。3参数化案例单击“再生”命令,从菜单管理器(如图9所示)中选取需修改的设计参数,按提示可以输入锥齿轮相应的设计参数值,完成后即可自动生成新的锥齿轮模型。例如更改齿轮模数M=2.5,齿数为16,其余设计参数不变,得到的直齿锥齿轮的模型如10所示。图4镜像渐开线后的曲线图4结语通过建立直齿锥齿轮各个参数与其模数M、齿数Z等基本设计参数的关系,只需更改直齿锥齿轮的基图5齿根圆实体特征图6扫描混合特征2.6完成齿轮实体特征本设计参数,即可得到不同设计参数的直齿锥齿轮模型,提高了齿轮的设计效率。由此也可以得到

13、齿轮类零件参数化设计的一般通用模式,设计人员在确定设计参数后,添加设计关系式,建立参数关系驱动的设计模型,从而得到通用实体模型,设计人员只需修改设计参数即可得到所需模型。参考文献:1机械设计手册编委会.机械设计手册(第3版)M.北京:机械图7复制特征图8阵列生成所有轮齿工业出版社,2005.2申永胜.机械原理教程M.北京:清华大学出版社,2001.3王霄等,刘会霞.Pro/EngineerWildfire3.0典型机械零件设计手通过旋转完成齿根圆特征,如图5所示。再通过扫描混合命令沿扫描轨迹,生成第一个轮齿,如图6所示。然后通过复制、阵列得到其他的轮齿。旋转复册M.北京:化学工业出版社,2007.4黄恺,李雷,刘杰,等.Pro/E参数化高级应用教程M.北京:化学工业出版社,2008.广东机电产品出口逆势再创新高2009年2月13日从广东省统计局获悉,受金融危机影响,广东对出口增幅明显回落,但机电产品增速仍再次创出历史新高。统计资料显示,2008年广东机电出口2835.56亿美元,占全省出口总额的70.2%,比重上升1.6个百分点;增长12%,增速比全部出口增速高2.6个百分点,机电产品出口份额的上升意味着广东省出口结构逐步优化。从商品分类看,广东金属制品增