基于SolidWorks的渐开线斜齿轮_锥齿轮参数化设计

1、2010第 4期 总第 197期现 代 制 造 技 术 与 装 备渐开线斜齿轮齿形由两部分组成:工作部分和非工 作部分 。 工作部分的齿形为渐开线,而非工部分采用过渡 圆弧 。 齿形的绘制一般采用描点法, 根据渐开线齿廓公式 计算求得多个齿形坐标点的值后, 利用 SolidWorks 样条曲 线 API 函数 CreateSpline, 来绘制光滑渐开线曲线 。渐开线部分的齿形建立坐标系如图 1所示 。渐开线齿廓上任意 M 点的坐标:x=rx sin w xy=rxcos wx! 式中:w x 为渐开线任意 M 点的齿间中心半角, r x 为 M 点的半径 。 w x 按下式计算:w x =w

2、 0+x =w 0+inv x =P b -S bb+tan x -x =-tan +tan(arccos r b x -arccos r bx斜齿轮齿面为渐开线螺旋面, 不同截面上齿形不同, 斜齿轮的端面渐开线齿廓可参照上述方法建立 。 渐开线 斜齿轮三维造型中齿廓是按照螺旋线方向扫描的,螺旋 线的螺距是需要求出的 。 本文中采用求分度圆的螺距在 SolidWorks 构建螺旋线 。 螺距 P z 按下式计算:P z =d 式中:为斜齿轮分度圆柱面上的螺旋角, d 为分度 圆直径 。在 SolidWorks 中, 齿轮参数化建模主要通过程序驱动 建 模 法 , 即 用 编 程 实 现 参 数

3、 化 设 计 , 生 成 需 要 的 模 型 。Solidworks 提供了 API 编程接口,我们通过在 VB6.0程序 中 调 用 SolidWorks 的 接 口 指 针 获 得 它 各 个 对 象 层 次 的 属 性和方法完成齿轮三维造型 。 基于 VB6.0开发的渐开线 斜齿轮参数化设计界面如图 2所示 。Dim swModel As SldWorks.ModelDoc2Dim boolstatus As BooleanSet swApp =CreateObject (Sldworks.Application 创建或获取 SldWorks 对象基于 SolidWorks 的渐开线斜齿

4、轮 、 锥齿轮参数化设计魏勇1沈占彬1邬向伟2(1. 平顶山工业职业技术学院, 平顶山 467001;2. 中州大学 , 郑州 450000摘 要:利用 VB6.0程序设计语言和 SolidWorks API 编程接口, 实现了 SolidWorks 平台上渐开线斜齿轮 、 锥 齿轮参数化设计, 提高了齿轮设计的效率和精度 。关键词:SolidWorks二次开发VB 齿轮参数化设计图 1渐开线齿形坐标 XM (X , Yxorb rx raxxY基金项目:河南省教育厅自然科学研究计划项目 (2010C460006 。 图 7渐开线直齿圆锥齿轮参数化设计界面 求斜齿轮螺距 Pz, 创建螺旋线并扫

5、描 Pz =Pi *D /Ta (beta swModel.CreateCircleVB 0, 0, 0, D/2boolstatus =swModel.Extension.SelectByID ( 草 图 2, SKETCH, 0, 0, 0, False, 1, Nothing boolstatus =swModel.Extension.SelectByID ( 螺旋线 /涡 状线1, REFERENCECURVES, 0, 0, 0, True, 4, Nothing CutSwept2(False, True, 0, False, False, 0, 0, False, 0, 0, 0

6、,0, 1, 1 轮齿特征圆周阵列boolstatus =swModel.Extension.SelectByID ( 切 除 -拉 伸 1, BODYFEATURE, -0, 0, 0, False, 4, Nothing boolstatus =swModel.Extension.SelectByID ( 基准轴 1, AXIS, 0, 0, 0, True, 1, Nothing swModel.FeatureCirPattern CZ, 2*Pi /CZ, False, NULLboolstatus =swModel.Extension.SelectByID ( 阵列(圆周 1, BO

7、DYFEATURE, 0, 0, 0, False, 0, Nothing 图 3为 参 数 化 设 计 程 序 自 动 生 成 的 法 面 模 数 M=12mm, 齿 数 Z1=21, 螺 旋 角 beta=8, 厚 度 Hd=30mm 的 左旋斜齿轮 。渐开线直齿锥齿轮的齿廓曲线绘制方法和斜齿轮的 道理相同, 但只有在背锥上的齿廓曲线为渐开线, 因而锥 齿轮的渐开线应建立在和锥齿轮曲面相切的基准面上且 应采用当量齿数进行计算 。过原点在右视基准面中作直线,以右视基准面和该 直线为参考建立基准面 1,和右视基 准面夹 角 等 于 分 锥 角 。 建立基准面 2平行基准面 1且距离等于锥距 。

8、 在基准 面 2上利用当量齿数参照图 1进行计算并利用 VB6.0编 程绘制齿形曲线, 建好的轮齿齿形如图 5所示 。基于 VB6.0开发的渐开线直齿锥齿轮参数化设计界 面如图 7所示 。参数化设计核心代码如下: 根据绘制的草图, 旋转生成锥齿轮实体boolstatus =swModel.Extension.SelectByID ( 草 图 1, SKETCH, 0, 0, 0, False, 0, Nothingboolstatus =swModel.Extension.SelectByID ( 直线 1草 图 1, EXTSKETCHSEGMENT, 0, 0, 0, True, 4, N

9、othing图 2 渐开线斜齿轮参数化设计界面图 3程序自动生成的斜齿轮三维图图 4 锥齿轮齿体坐标 图 5基准面 2 上建立齿形曲线图 6切除放样建立锥齿设 计 与 研 究2010第 4期 总第 197期 现 代 制 造 技 术 与 装 备(上接第 23页 4机械优化设计遗传算法 M.陈伦军等编著 . 北京 :机械工业 出版社 , 2006, 173-176.5郭仁生 . 机械优化设计 M.北京:机械工业出版社, 2004. 6梁 尚 明 , 殷 国 富 . 现 代 机 械 优 化 设 计 方 法 M.北 京 :化 学 工 业出版社, 2005.Optimal Design of Bevel

10、 Gear Reducer Based on Ge-netic AlgorithmDU Haixia(School of Mechanical Engineering , Shaanxi University of Technol-ogy , Hanzhong, Shaanxi 723003, China Abstract :This paper establishes the target function and design variable which are used to design the gear reducer optimally. Restric-tion equatio

11、n is obtained by establishing restriction function. The opti-mal design uses the method of generic algorithms. Finally, the opti-mization design is presented with the help of Matlab Optimization Tool-box, The result manifests that the effect of the optimal design is nota-bility.Key words:reducer , o

12、ptimal design , generic algorithms , bevel gearswModel.FeatureManager.FeatureRevolve 2*Pi, False, 0, 0, 0, 1, 1, 1swModel.SelectionManager.EnableContourSelection =0 建立基准面 1和基准面boolstatus =swModel.Extension.SelectByID ( 直线 1草 图 2, EXTSKETCHSEGMENT, 0.06240616382877, 0, 0, True, 0, Nothingboolstatus =

13、swModel.Extension.SelectByID( 右视基准面 , PLANE, 0, 0, 0, True, 0, NothingswModel.CreatePlaneAtAngle3roth, False, Trueboolstatus =swModel.Extension.SelectByID ( 基 准 面 1, PLANE, 0, 0, 0, False, 0, NothingswModel.CreatePlaneAtOffset3R, False, True 切除放样, 生成锥齿boolstatus =swModel.Extension.SelectByID ( 草 图 3

14、, SKETCH, 0, 0, 0, True, 0, Nothingboolstatus =swModel.Extension.SelectByID ( 草 图 4, SKETCH, 0, 0, 0, True, 0, NothingswModel.FeatureManager.InsertCutBlend 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1图 8为 参 数 化 设 计 程 序 自 动 生 成 的 大 端 模 数 M=12mm, z 1=21(配对的锥齿轮 z 2=30 的渐开线直齿锥齿 轮 。3结束语本文介 绍 了 在 SolidWorks 中 利 用 二

15、 次 开 发 技 术 实 现 了渐开线斜齿轮 、 直齿锥齿轮的参数化设计, 不但大大缩 短设计周期, 而且为进一 步 模 拟 装 配 、 运 动 仿 真 、 有 限 元 分析奠定基础 。参考文献 1魏 勇 , 邬 向 伟 . 基 于 SolidWorks 的 标 准 零 件 库 二 次 开 发 J.现 代制造技术与装备 ,2009, (2 .2魏 勇 , 邬 向 伟 , 周 文 洲 . 基 于 SolidWorks 二 次 开 发 技 术 的 渐 开 线齿轮参数化设计 J.煤矿机械 ,2009(6 .3江 洪 , 魏 峥 , 王 涛 威 等 . SolidWorks 二 次 开 发 实 例 解

16、 析 M.北 京 :机械工业出版社 ,2004.4孙桓 , 陈作模 . 机械原理 M.北京 :高等教育业出版社 ,2003.Involute Helical Gear and Straight Bevel Gear Param-eterization Design Based on SolidWorksWEI Yong 1,SHEN Zhanbin 1,WU Xiangwei 2(1.Mechanical Engineering department, Pingdingshan Industrial College of Technology, Pingdingshan 467001,Henan,CHN;2.Zhongzhou University, Zhengzhou 450000Abstract :By using VB6.0programming language and SolidWorks API, accomplished parameteri