基于ug的直齒圓錐齒輪的參數(shù)化、可視化設(shè)計

1、計算機的進步與制造業(yè)的發(fā)展總是相輔共榮。越來越多的應(yīng)用軟件被推廣與 普及，如cad/cam、ug等一些輔助設(shè)計軟件的廣泛應(yīng)用，就大大加快了機械 零件的設(shè)計過程，縮短了產(chǎn)品的設(shè)計和制造周期。ug是一個在二維和三維空間 無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開發(fā)的一個靈活的數(shù)值求解偏微分方程 的軟件工具。其設(shè)計思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對許多不同 的用途進行再利用。unigraphics（簡稱ug）是當前世界上最先進和緊密集成、面向制造業(yè)的 caid/cad/cae/cam高端軟件。它為制造行業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的全過程提供解決方 案，功能包括：概念設(shè)計、工程設(shè)計、性能分析和制造。它實現(xiàn)了設(shè)計優(yōu)

2、化技術(shù) 與基于產(chǎn)品和過程的知識工程的組合，顯著地改進了如汽車、航天航空、機械、 消費產(chǎn)品、醫(yī)療儀器和工具等工業(yè)的生產(chǎn)效率。隨著計算機性能的提高，現(xiàn)在在 微機上就可以使用ug,這樣ug的適用范圍更加廣闊，三維設(shè)計已經(jīng)不是人們 的奢侈品，會越來越多成為設(shè)計工程師的首選。而在面對零部件批量設(shè)計的需耍時，ug就不僅僅停留在制圖、建模、裝配、 出圖等基本功能的運用上。而應(yīng)實現(xiàn)可編輯、參數(shù)驅(qū)動等功能。木文的設(shè)計是采用cad數(shù)字化的思想，運用電子表格與ug的智能化接口, 抽取相關(guān)零部件的參數(shù)信息，再被用來更新零部件前做手工處理。再結(jié)合電子表 格的口標搜索功能，可以對設(shè)計進行進一步的優(yōu)化。使用電了表格的前提是

3、模型必須是參數(shù)化的，參數(shù)z間必須是和關(guān)的。通過 抽取并編輯農(nóng)達式中的參數(shù)達到控制模型的目的，而其中實用的內(nèi)部函數(shù)為工程 計算提供了強大的引擎。完整使用電子表格技術(shù)，則需要依賴表達式、內(nèi)部函 數(shù)和用戶自定義函數(shù)三者的有機結(jié)合，其工作的實質(zhì)就是對模型參數(shù)的驅(qū)動以更 新模型。木文以一對嚙合的直齒錐齒輪在ug中的參數(shù)化、可視化設(shè)計為例。第一章緒論1.1課題研究的目的和意義1.1.1課題研究的目的齒輪作為最重要的基礎(chǔ)傳動部件被廣泛地應(yīng)用于機械、冶金、石化、煤炭、 水電等行業(yè)。在齒輪箱設(shè)計和生產(chǎn)過程屮，需要大量的分析、計算和繪圖工作, 采用現(xiàn)代設(shè)計方法可徹底改變過去依靠手工計算和繪圖時的效率低、易岀錯等局

4、 面,使齒輪設(shè)計人員借助計算機及相應(yīng)軟件可迅速、高效、準確地進行設(shè)計方案 的確定、比較、分析和繪圖；為生產(chǎn)企業(yè)以高技術(shù)、高質(zhì)量、低成本占領(lǐng)市場捉 供技術(shù)保障。另外在傳統(tǒng)圓柱齒輪設(shè)計屮，對于齒輪的強度校核過程和設(shè)計過程主要是通 過人工設(shè)計完成，計算繁瑣，容易出現(xiàn)設(shè)計誤差和錯誤，設(shè)計周期長且難以實現(xiàn)優(yōu) 化設(shè)計，此次設(shè)計即是針對i員i柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計而進行的，可極大地提高設(shè)計 的精度和效率并實現(xiàn)其優(yōu)化設(shè)計。1.1.2課題研究的意義漸開線齒輪是各種機械傳動設(shè)備屮常用的零件,在設(shè)計制造屮工程設(shè)計人員 經(jīng)常需要對齒輪齒形進行精確的造型。曲于其復(fù)雜性，有一些軟件(如 solidworks, autocad

5、)沒有提供齒形的精確造型功能。ug作為通用三維cad/cam 系統(tǒng)在功能上完全能夠滿足機械產(chǎn)品的設(shè)計要求，但是在系統(tǒng)操作的人性化和易 用性方面并非完全盡人意。為此，本文應(yīng)用了 ug的工具參數(shù)表達式、參數(shù)關(guān)系和 對外輸出接口，建立了基于ug的漸開線齒輪參數(shù)化設(shè)計模型，來解決齒輪精確造 型快速化方面的難題。系統(tǒng)的開發(fā)具冇如下意義：1保證了齒形造型的精確性。2 造型速度快，避免了傳統(tǒng)手工造型的復(fù)朵繁瑣過程。3為后續(xù)的齒輪cae、cam等 捉供了精確的三維實體。4對ug參數(shù)化建模的冇益探索。1.2本課題在國內(nèi)的研究現(xiàn)狀及分析1.2. 1國內(nèi)cad的應(yīng)用現(xiàn)狀如果讓我們調(diào)查一卜國內(nèi)企業(yè)中cad的應(yīng)用，會得

6、出如卜結(jié)論，很多所謂 cad應(yīng)用很好的企業(yè)，也只是做到用手工出圖轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C出圖的現(xiàn)狀，當然計 算機出圖是有很多優(yōu)點的，漂亮、規(guī)范、修改容易、存檔方便等。但是如果我們 只是停留在這個階段，就失去了 cad的作用，因為cad是輔助設(shè)計，不是輔助繪 圖。既然是設(shè)計就不但想到產(chǎn)品的機械模型，還應(yīng)想到產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析、運動機 構(gòu)分析和生產(chǎn)加工處理等，只有這樣才能真正發(fā)揮cad的作用。如果真止做到這 一點，單憑二維設(shè)計是不夠的，雖然傳統(tǒng)的制圖方法是通過二維視圖來描述三維 實體，但這種描述做不到進一步的結(jié)構(gòu)分析、運動機構(gòu)分析和數(shù)控加工，不能真 正做到生產(chǎn)的自動化，更有甚者，二維視圖的描述經(jīng)常出現(xiàn)二意性和理解

7、錯誤， 因為人們只是按著一些規(guī)定在想象三維的模樣，限于這種描述方法的缺陷，必須 找到更先進的、更合理的三維設(shè)計手段，使cad、cam、cae以及pdm容為一體。 當然這個目標要冇一個過程，但現(xiàn)在我們必須明確。其實，很早就冇了先進的解 決辦法，那就是采用在圖形工作站上使用三維cad軟件，只所以采用工作站是因 為當時的微機還不能勝任這項工作，也確實有很多金業(yè)看到這種先機，于是不論 系統(tǒng)是多么昂貴，不惜血本買進大量的工作站系統(tǒng)，事隔幾年，一些企業(yè)叫苦不 迭，因為血本并未帶回效益。但回過頭來看，我們發(fā)現(xiàn)，這種思想是對的，只是 這個想法未變成現(xiàn)實，因為買來的工作站系統(tǒng)在閑置，一個靜止的機器怎能去創(chuàng) 造效

8、益呢？究其原因有很多，但最主要的原因是工作站上的系統(tǒng)軟件和cad軟 件使用起來太復(fù)雜，并不能使每個設(shè)計人員都能掌握，因此，一旦熟悉操作、使 用的（經(jīng)過培訓(xùn)）技術(shù)人員流失，系統(tǒng)馬上進入癱瘓，再培養(yǎng)人員是幾年以后的 事情，轉(zhuǎn)眼到了系統(tǒng)該更新的時候了。是否是我們的設(shè)計人員水平低呢？不是， 我們的設(shè)計水平是夠的，是我們的cad系統(tǒng)太復(fù)雜了，不可能在有限的時間內(nèi)讓 技術(shù)人員既精通本專業(yè)，又精通另外的計算機專業(yè)。所以必須使系統(tǒng)軟件和cad 軟件的使用更簡單更容易，只冇這樣cad才能真正得到普及，這也是cad產(chǎn)業(yè)發(fā) 展、普及的一個方面。1.2.2分析口前，雖然制造業(yè)的廠家均已完成“甩圖板”工作，在產(chǎn)品設(shè)計屮

9、應(yīng)用二維 cad圖形繪制工具-一autocad或是基于autocad平臺的二次開發(fā)軟件，實現(xiàn)計 算機制圖并做一些技術(shù)文檔的編制工作。但是，隨著軟件應(yīng)用時間的增長，企業(yè) 各部門都保存冇大量的dwg格式的產(chǎn)品圖紙文件。在設(shè)計過程屮，由丁二維cad 軟件存在局限性，不能完整地表達產(chǎn)品的設(shè)計信息。所以，要達到真正意義上的 計算機輔助設(shè)計，則必須要使用三維cad軟件，完成諸如零部件的裝配干涉檢查, 有限元分析，機構(gòu)的運動仿真，數(shù)控加工代碼的生成。只有運用三維cad設(shè)計軟 件，才能在產(chǎn)品設(shè)計初始階段全面了解產(chǎn)品的外觀、性能，從而避免產(chǎn)品設(shè)計中 岀現(xiàn)的低級錯誤1.3我國制造業(yè)的發(fā)展形勢口前，隨著cad/ca

10、e/cam/capp技術(shù)的逢勃發(fā)展,計算機越來越成為人們從事 機械設(shè)計與制造的重要手段。計算機輔助產(chǎn)品造型是所冇上述工作的基礎(chǔ)。因為 只有精確的產(chǎn)品造型，才能對產(chǎn)品的裝配與干涉進行檢驗。基于上述可以總結(jié)出 我國cad/cae/cam的發(fā)展趨勢：1. 新產(chǎn)品使用基于特征建模的三維造型來進行設(shè)計；2. 在計算機上完成產(chǎn)品整機的總裝配，進行干涉檢查和動力學(xué)分析；3. 重要零件在計算機上進行有限元剛度、強度分析、模態(tài)分析、產(chǎn)品的形狀優(yōu) 化設(shè)計；4. 建立各單位自己的三維常用零件庫，盡量避免重復(fù)勞動，捉高設(shè)計效率；5. 對于有數(shù)控加工工序的零部件口動生成加工代碼。1.4錐齒輪制造業(yè)的現(xiàn)狀及特點隨著機械工

11、業(yè)的不斷發(fā)展，圓錐齒輪同圓柱齒輪一樣，也已廣泛地應(yīng)用于機 械工業(yè)中，形成一種重要的基礎(chǔ)行業(yè)。1.4.1概述齒輪傳動是當前機械傳動中的基本形式之一，在機器制造業(yè)及儀器儀表制造 業(yè)占有很重耍的地位。平行軸間的齒輪傳動用i員i柱齒輪，相交（或有一較小的偏 置量）軸間的傳動則主要由圓錐齒輪來完成。圓錐齒輪在機械裝置屮的作用，主 要是完成動力傳遞和運動傳遞，根據(jù)使用目的的不同，與圓柱齒輪一樣，有傳動 速比恒，傳動平穩(wěn)，齒丿郭面應(yīng)有足夠的接觸精度等要求，為達到上述口的，要求 輪齒相對于回轉(zhuǎn)中心分度均勻，齒廓面的齒形形狀要準確（i員i錐齒輪的齒廓曲線 理想的形狀應(yīng)為球而漸開線）；為保證接觸精度，輪齒的齒寬方

12、向應(yīng)保證一定的 兒何精度，在輪齒的齒厚上，為補償上述有關(guān)誤差和嚙合時潤滑油的儲存，應(yīng)有 恰當?shù)膫?cè)隙，因此齒厚尺寸亦應(yīng)嚴格控制。1. 4. 2直齒錐齒輪的工作特點及應(yīng)用制造容易，成本低；對安裝誤差和變形很敏感，為減小載荷集中可制成鼓形 齒；承載能力低；噪聲大。多用于低速、輕載而穩(wěn)定的傳動，一般速度vm5m/s;對大型錐齒輪，當用 仿形加工時，vmw2m/s;濟削加工的錐齒輪vmw75m/s。1.5 unigraphics 介紹unigraphics （簡稱ug）是一個集cad/cae/cam于一體的軟件系統(tǒng)，是 美國eds公司的主要產(chǎn)品.ug軟件從cam發(fā)展而來，20世紀70年代，美國 麥道飛機

13、公司成立了為解決自動編程系統(tǒng)的數(shù)控小組，后來發(fā)展為cad/cam - 體化的ug軟件，20世紀90年代被eds公司收并，為美國通用汽車公司服務(wù)。 因此，ug軟件有著航空和汽車兩大制造產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用背景，這對其木身的發(fā)展和 軟件的適用性有深遠的影響。unigraphics軟件具有強大的三維設(shè)計能力，設(shè)計人員可以方便地設(shè)計，分析 零件，構(gòu)造出零件精確的三維模型，然后再采用drafting應(yīng)用程序生成所需要的 視圖，也可以用manufacturing應(yīng)用程序加入制造信息，并生成刀具位置源文件 （clsf）,大多數(shù)數(shù)控機床口j用來直接加工。目前，unigraphics軟件廣泛應(yīng)用于全球的航空航天、汽車、通

14、用機械、工業(yè) 設(shè)備、醫(yī)療器械以及其它高科技應(yīng)用領(lǐng)域的機械設(shè)計和模具加工自動化領(lǐng)域，如 美國通用汽車公司、日木頂尖汽車零部件制造商denso公司等在全球汽車行業(yè) 領(lǐng)先的公司都使用這種軟件，美國的航空業(yè)安裝了 1000套以上的ug軟件，俄 羅斯航空業(yè)90%以上使用ug軟件，還有飛利浦公司、吉利公司、3m等公司。 在中國，ug軟件已擁冇許多用戶，在航空、汽車、模具和家電了；領(lǐng)威得到廣 泛應(yīng)用，成為我國高檔cad/cae/cam系統(tǒng)的主流產(chǎn)品三十多年來，制造商們一直在探索更好的方法用于計算機輔助技術(shù)自動化產(chǎn) 品開發(fā)過程，計算機輔助設(shè)計與制造技術(shù)已經(jīng)大大地減少了幾何建模與工程圖紙 建立所需的時間。但是為

15、了實現(xiàn)自動化“從藝術(shù)到制品”的開發(fā)周期，必須捕捉 和應(yīng)用完全的決策過程。知識驅(qū)動的自動化是下一代機械cad特點，它捕捉、分配和再使用每一個 產(chǎn)品開發(fā)部門的工程專業(yè)知識。機械產(chǎn)品開發(fā)過程正面臨下列4個重要方面的轉(zhuǎn)變：從串行工程轉(zhuǎn)變到擴展 企業(yè)范圍的并行協(xié)作工程（利用ug/teamcenter 企業(yè)協(xié)同解決方案） 從零件的參數(shù)化建模轉(zhuǎn)變到產(chǎn)品的參數(shù)化建模（利用ug/wave技術(shù)一基于系統(tǒng) 的建模）從基丁二維工程圖紙的開發(fā)過程傳變到以三維實體模型為中心的開發(fā)過 程（利用主建模方法）從部門的cad/cae/cam數(shù)據(jù)管理轉(zhuǎn)變到產(chǎn)品生命周期的數(shù)據(jù)管理（利用 edsplm解決方案）ug每次的最新版本都代表

16、了當時先進制造技術(shù)的發(fā)展前沿，很多現(xiàn)代設(shè)計 方法和理論都能較快地在版本中體現(xiàn)出來。例如在并行工程中強調(diào)的兒何關(guān)聯(lián)設(shè) 計、參數(shù)化設(shè)計等都是這些先進方法的體現(xiàn)。ug軟件的主要新特點是：提供了一個基于過程的虛擬產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計環(huán)境， 使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計到加工真正實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè) 計與制造；實現(xiàn)了知識張動型自動化和利用知識庫進行建模，同時能自上而下進 行設(shè)計以確定子系統(tǒng)和接口，實現(xiàn)完整的系統(tǒng)庫建模。ug軟件不僅具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設(shè) 計功能，而且在設(shè)計過程中可以進行有限元分析、機構(gòu)運動分析、動力學(xué)分析和 仿真模擬，提高了設(shè)計的可靠性。同時，可用建立

17、的三維模型直接生成數(shù)控代碼 用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型的數(shù)控機床。另外，它所提供的二 次開發(fā)語言ug/open grip. ug/open api簡單易學(xué)，實現(xiàn)功能多，便于用戶開 發(fā)專用cad系統(tǒng)。具體來說，該軟件具有以下特點：集成的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境；產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)性與并行協(xié)作；基于知識的工程管理；設(shè)計的客戶化；采用復(fù)朵的復(fù)合建模技術(shù)，可將各種建模技術(shù)融為一體；用基于特征的參數(shù)驅(qū)動建模和編輯方法作為實體造型基礎(chǔ)；便捷的復(fù)雜曲面設(shè)計能力；強大的工程圖功能，增強了繪制工程圖的實用性；提供了豐富的二次開發(fā)工具。ug軟件在產(chǎn)品的設(shè)計制造過程中，能充分體現(xiàn)并行工程的思想。在產(chǎn)品設(shè) 計的早期，它的

18、下游應(yīng)用部門（如工藝部門、加工部門、分析部門等）就已經(jīng)介 入設(shè)計階段，所以設(shè)計過程是一個可反饋、修改的過程。其強大的參數(shù)化功能能 夠支持模型的實時修改，系統(tǒng)能自動刷新模型，以滿足設(shè)計要求。由此，這種設(shè) 計過程不必等產(chǎn)品全部設(shè)計完，才進行卜游工作，而是在產(chǎn)品初步設(shè)計后，就可 進行方案評審，并不斷修改設(shè)計，直到達到設(shè)計要求。同時,ug軟件最新的ug nx版木系列還是其與i-deas軟件進行整合的版 本，實現(xiàn)了它們之間的互操作性。這兩個系統(tǒng)彼此能互相訪問，在一個集成中進 行設(shè)計，也都可以對該設(shè)計進行分析或加工。用戶可以充分利用兩套軟件的優(yōu)勢 來優(yōu)化自己的產(chǎn)品研發(fā)流程，獲取更高的價值。兩套系統(tǒng)z間保證

19、雙向變更的相 關(guān)通知及更新，并保護設(shè)計意圖，實現(xiàn)對歷程樹等的智能跟蹤。按階段，兩套軟 件將逐步實現(xiàn)針對幾何參數(shù)、模型文件、產(chǎn)品數(shù)據(jù)的互操作性。比如，在繪制產(chǎn) 品的二維圖形時，可以將i-deas的數(shù)據(jù)白動讀入ug nx中，在草圖設(shè)計中追 加約束條件。木設(shè)計主要是在ug的圖形環(huán)境屮實現(xiàn)一對嚙合直齒圓錐齒輪的三維參數(shù)， 并利用電子表格對它的主要參數(shù)進行驅(qū)動并生成新的零件。第二章直齒圓錐齒輪的相關(guān)計算2.1概述錐齒輪是岡錐齒輪的簡稱，它用來實現(xiàn)兩和交軸z間的傳動，兩軸交角s稱 為軸角，其値可根據(jù)傳動需耍確定，一般多采用90。錐齒輪的輪齒排列在截圓 錐體上，輪齒由齒輪的大端到小端逐漸收縮變小，如下圖21

20、所示。由于這一特 點，對應(yīng)于圓柱齒輪中的齊有關(guān)圓柱在錐齒輪中就變成了圓錐，如分度錐、 節(jié)錐、基錐、齒頂錐等。錐齒輪的輪齒有直齒、斜齒和曲線齒等形式。直齒和斜 齒錐齒輪設(shè)計、制造及安裝均較簡單，但噪聲較大，用于低速傳動（5ni/s=； 曲線齒錐齒輪具有傳動平穩(wěn)、噪聲小及承載能力人等特點，用丁高速重載的場合。 本節(jié)只討論s=90°的標準直齒錐齒輪傳動。1圖2-1直齒錐齒輪軸向截面圖2. 1. 1齒輪傳動的優(yōu)缺點齒輪傳動的主要優(yōu)點是：傳動效率高；工作可靠；使用壽命長；傳 動比準確；結(jié)構(gòu)緊湊；功率和速度適用范圍很廣等。2. 1.2齒輪傳動的分類按軸的布置方式分類：平行軸齒輪傳動；相交軸齒輪傳

21、動；交錯軸齒 輪傳動。按軸線相對于齒輪母線方向分類：直齒；斜齒；人字齒；曲線齒。 按齒輪傳動工作條件分類：閉式傳動；開式傳動；半開式傳動。按齒廓曲入灰砂和雜物，不能保證良好的潤滑，故輪齒易懶損，多用丁低速 度、不重要的場合。閉式齒輪傳動，其齒輪和軸承完全封閉在箱體內(nèi)，能保證良 好的潤滑和較好的嚙合精度，為多數(shù)齒輪傳動所釆用。半開式齒輪傳動，齒輪浸 入油池內(nèi)，上裝護罩，但不封閉。2. 1.3齒輪傳動的基木要求齒輪傳動應(yīng)滿足如下的基本耍求： 傳動平穩(wěn)要求瞬時傳動比不變，盡量減小沖擊、振動和噪音，保證較高的運動精度； 承載能力高要求在尺寸小、重量輕的前提下，輪齒的強度高、耐磨性好，能達到預(yù)定的工作壽

22、命。在齒輪設(shè)計時，只要齒輪設(shè)計合理，齒輪材料及熱處理選擇合適，制造質(zhì)量高， 達到規(guī)定的制造精度，就能達到預(yù)定的功能要求。線分類：漸開線齒；擺線 齒；圓弧齒。按齒面硬度分類：軟齒面（w350hbs）；硬齒面（350hbs）o2. 2齒論傳動的失效形式、設(shè)計準則與材料及熱處理2.2. 1齒輪傳動的失效形式齒輪傳動常見的失效形式有輪齒折斷和齒面損傷。齒面損傷乂有齒面點蝕、 磨損、膠合和塑性變形等。2.2. 1. 1輪齒折斷折斷一般發(fā)生在齒根部位。折斷一種是由多次重復(fù)的彎曲應(yīng)力和應(yīng)力集中造 成的疲勞折斷；另一種是因短時的過載或沖擊載荷而造成的過載折斷。如圖22 所示。兩種折斷均發(fā)生在輪齒受拉應(yīng)力的一側(cè)

23、。齒寬較小的直齒圓柱齒輪，齒根裂紋一般是從齒根沿橫向擴展，最后發(fā)生全 齒的疲勞折斷。齒寬較人的直齒圓柱齒輪，一般因制造誤差使載荷集中在齒的一 端，裂紋擴展可能沿斜方向，最后發(fā)生局部齒折斷。斜齒圓柱齒輪和人字齒輪因 接觸線是傾斜的，英齒根裂紋往往從齒根斜向齒頂?shù)姆较驍U展，最后發(fā)生局部齒 疲勞折斷。當齒輪受到短時過載或沖擊載荷時，易引起輪齒過載折斷。采用正變位等方法增加齒根圓角半徑可減少齒根處的應(yīng)力集中，能提高輪齒 的抗折斷能力。降低齒面的粗糙度，對齒根處進行噴丸、車昆壓等強化處理工藝等, 均可捉高輪齒的抗疲勞折斷能力。圖3-1輪齒折斷冷1 丁乙兇山4imi2.2. 1.2齒面點蝕由于齒面的接觸應(yīng)

24、力是交變的，應(yīng)力經(jīng)過多次重復(fù)后，在節(jié)線附近的表面上, 會出現(xiàn)若干小裂紋（如圖2-3）o封閉在裂紋中的潤滑油，在壓力作用f,產(chǎn)生楔 擠作用而使裂紋擴大，最后導(dǎo)致表層小片狀剝落而形成麻點狀凹坑，稱為齒而疲 勞點蝕。點蝕岀現(xiàn)的結(jié)果，往往產(chǎn)生強烈的振動和噪音，導(dǎo)致齒輪失效。裂紋擴展圖2 3軟齒面點蝕對于軟齒血齒輪(硬度w350hbs),當載荷不大時，在工作初期，由于相嚙 合的齒而接觸不良造成局部應(yīng)力過高而出現(xiàn)僅為針尖大小的麻點。齒而經(jīng)過一段 時間的跑合后，接觸應(yīng)力趨于均勻，麻點不在擴展或消失，這種點蝕 稱為早期點蝕(如圖24 (a)。如果在較大的載荷作用下，齒面點蝕面積會不斷 擴展，麻點數(shù)量不斷增加并

25、連成片，點蝕坑大而深，就會發(fā)展成破壞性點蝕(如 圖 2-4 (b)o對于硬齒而齒輪(硬度350hbs), m齒而接觸疲勞強度高，一般不宜出現(xiàn) 點蝕，但有于齒面硬、脆，不宜磨損，所以一旦出現(xiàn)點蝕，他會不斷擴大，形成 破壞性點蝕。(a)早期點蝕(b)破壞性點蝕圖2-4碩齒面點蝕開式齒輪傳動，由于齒面磨損較快，很少出現(xiàn)點蝕。捉高齒而硬度和潤滑油的粘度，釆用正角度變位傳動等，均可減緩或防止點 蝕的產(chǎn)生。2.2. 1.3齒面膠合膠合是比較嚴重的粘著磨損。在高速重載傳動時，因滑動速度高而產(chǎn)生的i舜 時高溫會使油膜破裂，造成齒而間的粘焊現(xiàn)彖，粘焊處被撕脫后，輪齒表而沿滑 動方向形成溝痕，這種膠合稱為熱膠合(

26、如圖25)。在低速重栽傳動中，不宜形 成油膜，摩擦熱雖不大，但也能因重載而出現(xiàn)冷焊粘著，這種膠合稱為冷膠合。熱膠合是高速、重載齒輪傳動的主耍失效形式。減小模數(shù)、降低齒高以減小滑動系數(shù)，捉高齒而碩度，采用抗膠合能力強的 潤滑油（極壓油）等，均可減緩或防止齒面膠合的產(chǎn)生。2.2. 1. 4齒面磨損當外界的硬屑落入運動著的齒面間，就可能產(chǎn)生磨料磨損（如圖2-6）o另外 當表而粗糙的硬齒與較軟的輪齒相嚙合時，由于相對滑動，軟齒表而易被劃傷也 可能產(chǎn)生磨料磨損。磨損后，正確的齒形遭到破壞，齒厚減薄，最后導(dǎo)致輪齒因 強度不足而折斷。改善潤滑、密封條件，在潤滑油中加入減磨添加劑，保持潤滑油的的清潔， 提高齒

27、面硬度等，均能提高齒面的抗磨料磨損的能力。4圖2-5齒面膠合圖2-6齒面磨損2. 2. 1. 5齒面塑性變形當齒輪材料較軟而載荷及摩擦力又很大時，在嚙合過程屮，齒而表層材料就 會沿著摩擦力的方向產(chǎn)生塑性變形從而破壞正確齒形。由于在主動輪齒面節(jié)線的 兩側(cè)，齒頂和齒根的摩擦力方向相背，因此在節(jié)線附近產(chǎn)生凹槽，從動輪則相反, 由于摩擦力方向相對，因此在節(jié)線附近形成凹脊（如圖2-7）o這種失效常在低速 重載、頻繁起動和過載傳動中出現(xiàn)。適當捉高齒而硬度，釆用粘度較大的潤滑油，可以減圖2-6好而塑性流動。2. 2. 2設(shè)計準則齒輪傳動的設(shè)計準則是有失效形式確定的。開式傳動的齒輪，主要失效形式是彎曲疲勞磨損

28、和磨料磨損，磨損尚無完善 的計算方法，所以目前只能進行彎曲強度計算，并用適當加大模數(shù)的辦法以考慮 磨料磨損的影響。圖2-7齒血塑性變形閉式傳動的齒輪，主要失效形式是接觸疲勞點蝕、彎曲疲勞折斷和齒面膠合。 一般情況f,只進行齒面接觸疲勞強度計算和齒根彎曲疲勞強度計算。對于高速、 大功率的齒輪傳動，述應(yīng)進行抗膠合計算。對于閉式軟齒而的齒輪傳動，主耍是 齒面接觸疲勞強度，其次才是齒根彎曲疲勞強度，一般來說，只要接觸疲勞強度 滿足，彎曲疲勞強度一般是滿足的。對于閉式硬齒面的齒輪傳動，齒面疲勞強度 和彎曲疲勞強度一般不分主次。對于有短時過載的齒輪傳動，無論是開式還是閉式，都應(yīng)進行靜強度計算。2. 2.

29、3齒輪材料及熱處理由齒輪傳動的失效形式可知，設(shè)計齒輪傳動吋，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、 抗點蝕、抗膠合等能力，而齒根要冇較高的抗折斷能力。因此，對齒輪材料性能 的基本耍求為：齒面耍有足夠的硬度，而齒芯耍有一定的韌性。常用的齒輪材料冇：鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屈材料。2. 2. 3. 1 鍛鋼一般的齒輪都采用鍛鋼制造，常用的是含碳量在0.15%0.6%的碳鋼或合 金鋼。按熱處理方式和齒面硬度不同可分為以卜兩種情況： 對于要求不高的齒輪，可采用軟齒而（碩度35ohbs）以便于切齒。此 時，應(yīng)將齒輪毛坯經(jīng)過?；ㄕ穑┗蛘{(diào)質(zhì)處理后切齒。切齒后即為成品。其精 度一般為8級，精度可達7級。這類齒輪制造簡單

30、、較經(jīng)濟，且生產(chǎn)率高。 對于高速、重載以及高精度要求的齒輪傳動，一般輪齒應(yīng)具冇較高的駛度 （硬度二5865iirc）,在加工時還應(yīng)進行磨齒精加工。需精加工的齒輪目前多為先切齒，再作表而碩化處理，最后進行精加工，精度可達5級或4級。所采用的 熱處理方式有表面淬火、滲碳、氮化等。這類齒輪精度高，價格較貴。合金鋼可使材料的韌性、耐沖擊性、耐磨性以及抗膠合性能等得以提高, 也口j以通過熱處理或化學(xué)熱處理方法改善材料的機械性能和提高齒面的硬度。所 以在高速、重載以及有特別要求的場合，就可用性能優(yōu)良的合金鋼來制造齒輪輪 齒材料冇：鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料。2. 2. 3. 2 鑄鋼鑄鋼的耐磨性以及強度

31、均較好，一般需經(jīng)退火及?；幚?，必要吋也可進行調(diào)質(zhì)。鑄鋼常用于尺寸較大的齒輪。2. 2. 3. 3 鑄鐵鑄鐵的抗彎及耐沖擊性能較差，但抗膠合及抗點蝕的性能較好。鑄鐵齒輪常 用于工作平穩(wěn)、速度較低、功率不大和對尺寸與質(zhì)量要求不高的齒輪傳動屮。2. 2. 3. 4非金屬材料非金屈材料的硬度、接觸強度和彎曲強度低，常用于高速、輕載及精度要求 不高的齒輪傳動中。另外為了降低噪音，常用非金屈材料做小齒輪，大齒輪仍用鋼或鑄鐵。表21常用的齒輪材料及其機械性能材料牌號熱處理方式強度極限屈服極限硬度crb (mpa)crv (mpa)hbshrc （齒面）45正火588294169217調(diào)質(zhì)647373229

32、286表而淬火40 5035simn42simn調(diào)質(zhì)785510229286表面淬火45 5540cr調(diào)質(zhì)735539241286表面淬火48 5520crmnti滲碳后淬火110085058 62zg310 370止火570310162197zg34 ()640正火640340179207調(diào)質(zhì)700380241269ht250250170241ht300300187255qt500-5正火500147241qt600-2正火6002293022.3錐齒輪大端背錐、當量齒輪及當量齒數(shù)2. 3. 1背錐和當量齒輪如圖（2-8）為一錐齒輪的軸向半剖面，其'i« doaa為分度錐的

33、軸剖面，錐長0a 稱錐距，用r表示；以錐頂0為圓心，以r為半徑的圓應(yīng)為球面的投影。若以球 面漸開線作錐齒輪的齒廓，則園弧bac為輪齒球面大端與軸剖面的交線，該球面 齒形是不能展開成平面的。為此，再過a作01a丄0a,交齒輪的軸線于點01。設(shè) 想以001為軸線，以01a為母線作圓錐面01aa,該圓錐稱為錐齒輪的大端背錐。 顯然，該背錐與球面切于錐齒輪大端的分度圓。由于大端背錐母線1a與錐齒輪 的分度錐母線相互垂直，將球面齒形的圓弧bac投影到背錐上得到線段b' ac', 岡弧bac與線段b' ac'非常接近，且錐距r與錐齒輪大端模數(shù)m z比值愈大（一 般r/m&g

34、t;30）,兩者就更接近。這說明：可用人端背錐上的齒形近似地作為錐齒 輪的大端齒形。由于背錐可展開成平面并得到一扇形齒輪，扇形齒輪的模數(shù)叭壓力角&和齒高系數(shù)屆*等參數(shù)分別與錐齒輪大端參數(shù)相同。再將扇形齒輪補足 成完整的直齒圓柱齒輪，這個虛擬的圓柱齒輪稱為該錐齒輪的大端當量齒輪。圖2 8齒輪的軸向半剖圖2. 3. 2基木參數(shù)由于直齒錐齒輪大端的尺寸最大，測量方便。因此，規(guī)定錐齒輪的參數(shù)和幾 何尺寸均以大端為準。大端的模數(shù)m的值為標準值，按下表選取。在gb12369-90 中規(guī)定了大端的壓力角a=20o ,齒頂高系數(shù)ha*二1,頂隙系數(shù)c*=02。表2-2錐齒倫模數(shù)錐齒輪模數(shù)(摘口 gb1

35、2368-90) 11. 1251.251.3751.51.7522. 252.52. 7533.253.53.75 |44.55 |55 |66.578 2. 3. 3當量齒數(shù)當量齒輪的齒數(shù)zv稱為錐齒輪的當量齒數(shù)。zv與錐齒輪的齒數(shù)z的關(guān)系可由上 圖求出，由圖可得當量齒輪的分度圓半徑"rv = /cos8 = mz/2cos5(2. 3. 1)而rv =mzv/2(2. 3.2)則有= z/cos5(2. 3. 3)式中：d為錐齒輪的分度錐角。zv-般不是整數(shù)，無須圓整。12. 4.直齒錐齒輪傳動的運動設(shè)計2.4.1背錐和當量齒輪如圖(2-9)為一對錐齒輪的軸向剖面圖。該對錐齒輪

36、的軸角等于兩分度錐角之 和，即(2.4. 1)tan= djd2 = zjz2 = 1/w,tan32 - d2/di = u(2. 4.2)cos(» = d2r = d21d22 +1 = w/2 + 1(2.4.3)cos % = d /2r = 1/ylu2 +1(2.4.4)圖2-9錐齒輪傳動的兒何關(guān)系由于直齒錐齒輪傳動強度計算及重合度計算的需要引進一對當量齒輪(上圖)， 它們是用該對錐齒輪齒寬中點處的背錐展開所得到的。當量齒輪的分度圓半徑 臨/2和dv2/2分別為這對錐齒輪齒寬b中點處背錐的母線長；模數(shù)即為齒寬中點 的模數(shù)，稱為平均模數(shù)叫。22.4.2直齒圓錐齒輪的嚙合傳

37、動特點一對錐齒輪的嚙合傳動相當于其當量齒輪的嚙合傳動。因此冇如下特點：(1)止確嚙合條件加=m2 = m,= a,工=+ 32(2) 連續(xù)傳動條件c>l,重合度c可按其齒寬中點的當量齒輪計算。(3) 不根切的最少齒數(shù)min"min cos(2.4.5)(4)傳動比 il2 因dx =2/?sin,j2 =2/?sin2,故z12 = cojco2 = s/z = dg/d = sin 爲/sing當s=90°時，有zi2 = cos sx = tan s22.4. 3幾何尺寸讓算根據(jù)錐齒輪傳動的特點，其基本幾何尺寸按大端計算，但錐齒輪齒寬屮點處及其 當量齒輪的兒何尺寸

38、必須通過大端導(dǎo)出。(1) 齒寬系數(shù)frr = b/ro 一般取耳=1/3, b =b2 =b(2) 齒寬屮點的分度圓直徑(平均分度圓直徑)dm和平均模數(shù)mm(2.4. 6)dmx =d、(r 0.5b)/r = / (1 - 0.507?)dm2 =j2 (1-0.5 /?)(2.4.7)n=dmj =m(l-0.5o/?)(2.4.8)(3) 齒寬中點處當量齒輪的分度圓直徑dmv、當量齒數(shù)乙及齒數(shù)比山(2.4.9 )(2.4. 10)dmv二 d,“/cos = t/jl -0.57?)7/ +1/弘dinv2 =din2/cos32 =d2(l- 0.50/?2 +1cos=z2a/w2

39、+1(2.4. 11)(2.4. 12)z2cos§2(2. 4. 13)式中齒數(shù)比影響分度錐頂角的大小，一般取«<3,最人不超過5。將錐齒輪齒寬屮點的背錐展開，即可畫出直徑分別為血和心的兩個當量直 齒圓柱齒輪。參考上圖（29）導(dǎo)出標準直齒錐齒輪傳動的幾何尺寸計算公式列于標準直齒 錐輪傳動的主要幾何尺寸計算公式表中。表2-3錐齒輪主要幾何尺寸公式"-式1<5tan § 可/召 1化 4 £ 4ddx m219d2 mz2r =-如禹+z：ha br% hd心=d + 2ha cos jpdj = 2 十 2h。costjj%= dx

40、 -2h，cos3.d八=d2 - 2hj cos s2v," ga2 " arctan(aa /r)0fx ° 02 " arctan(力&% "a +氏1心2*為切兮如5 爲1分cs nm2取bv*/燼bgo申小:t人zy z/cos s比松z.2如/平均樓斂%mrnmdrnllzrm q5 如平場分%當董齒輪的分虔圓直栓dam dwi/cos$m.ya 如/co$為|2. 5直齒錐齒輪傳動的強度計算錐齒輪傳動常用于傳遞兩相交軸間的運動和動力。根據(jù)輪齒方向和分度圓母 線方向的相互關(guān)系，可分為直齒、斜齒和曲線齒錐齒輪傳動。木節(jié)僅介紹常

41、用的 軸交角為90°的直齒錐齒輪傳動的強度條件。錐齒輪加工較為困難，不易獲得 高的精度，因此在傳動中會產(chǎn)生較大的振動和噪聲，所以直齒錐齒輪傳動僅適合 于vw5m/s的傳動。直齒錐齒輪的標準模數(shù)為大端模數(shù)，幾何尺寸按大端計算。由于錐齒輪沿齒 寬方向截而大小不等，引起載荷沿齒寬方向分布不均，其受力和強度計算都相當 復(fù)雜，故一般以齒寬中點的當量直齒圓柱齒輪作為計算基礎(chǔ)。2.5.1、直齒錐齒輪傳動的當量齒輪的幾何關(guān)系圖2-10直齒錐齒輪傳動的受力分析(2. 5. 1)分度圓錐角：卅郭餐，44=(2.5.2)當量齒數(shù):(2. 5.3)u當量齒數(shù)比：(2. 5.4)(2. 5.5)當量齒輪貞徑:

42、(2. 5.6)齒寬中點直徑：(2. 5.7)齒寬中點模數(shù)：仏（卜°知宀(2. 5-8)2. 5.2受力分析和計算載荷推齒輪傳動受力分析圖2-11直齒錐齒輪傳動的受力分析(b)(1) 受力分析(2) 在齒寬中點節(jié)線處的法向平面內(nèi)，法向力可分解為三個分力：圓周力刁、徑向力二和軸向力幾(圖2-11) o 力的大小嶺九一(1-0升兇(2. 5.9)cm 5(=碼(焙/*8玄(2. 5. 10)耳i =殆金§ =瑪is五s力的方向(2. 5. 11)圓周力ft：主動輪上的與轉(zhuǎn)向相反，從動輪上的與轉(zhuǎn)向相同;徑向力fv :分別指向各自輪心;軸向力f& ：分別由各輪的小端指向大端

43、力的對應(yīng)關(guān)系(2. 5. 12)(2)計算載荷式中：按表查取;=l.ll4 k, = lll3 貳；9丄o2. 5. 3齒面接觸疲勞強度條件齒面接觸疲勞強度按齒寬中點處的當量直齒i員i柱齒輪進行計算。因直齒i員i錐 齒輪一般制造精度較低，口j忽略重合度的影響，即略去乙，并取有效齒寬4 = 0.856,將當量齒輪的冇關(guān)參量代入直齒圓柱齒輪的強度計算公式，得(2. 5. 14)52co«代入上式，得到直齒錐齒輪的接觸強度計算的校核式:%8初(1 - 05y %(mpa)(2. 5. 15)計算式：聲 j4 口'嘰 丿 osi-osfj (mm)式中：“、ze> b聲與直齒圓

44、柱齒輪相同。(2. 5. 16)與接觸疲勞強度的計算相同，忽略重合度系數(shù)沐，按齒寬屮點的當量直齒圓柱 齒輪進行計算，將當量齒輪的參數(shù)代入，得：蘭6?(mpa)(2. 5. 17)再將為、<1, %等代入上式，得錐齒輪的齒根彎曲疲勞強度條件校核式:fi(l- d耳小;(mpa)(2. 5. 18)設(shè)計式:訝4 口也1 f1<1 -71(mm)(2. 5. 19)注意:丫民、嶺按當量齒數(shù)4融來計算;(2) 0持與直齒圓柱齒輪的相同；(3)采用彎illi強度的設(shè)計式時，用大的值代入第三章直齒錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計3. 1參數(shù)化設(shè)計3.1. 1參數(shù)化設(shè)計的概念參數(shù)化設(shè)計模型是以約束來表達產(chǎn)品模

45、型的形狀特征，以一組參數(shù)來控制設(shè) 計結(jié)果，從而能通過變換一組參數(shù)值方便地創(chuàng)建一系列形狀相似的零件。參數(shù)化 設(shè)計的基本手段冇程序驅(qū)動與尺寸驅(qū)動。程序驅(qū)動法是通過分析圖形幾何模型的 特點，確定模型的主參數(shù)以及各尺寸間的數(shù)學(xué)關(guān)系，將這種關(guān)系輸入程序中，進 而在零件設(shè)計時只要輸入幾個參始值就可生成所要求的模型。尺寸驅(qū)動是對程序 歟動的擴展，它的基本思想是由應(yīng)用程序生成所涉及的基圖，該圖的尺寸有一系 列的標識，這些尺寸由用戶在編程時輸入或交互式輸入，從而生成用戶的模型。傳統(tǒng)的cad繪圖技術(shù)都用固定的尺寸值定義幾何元索，輸入的每一條線都有 確定的位置，要想修改圖面內(nèi)容，只有刪除原有的線條后重畫。而新產(chǎn)品的

46、開發(fā) 設(shè)計需要多次反復(fù)修改，進行零件形狀和尺寸的綜合i辦調(diào)和優(yōu)化。對丁定型產(chǎn)品 的設(shè)計，需要形成系列化，以便針對用戶的主產(chǎn)特點提供不同功率、規(guī)格的產(chǎn)品 型號，參數(shù)化設(shè)計可使產(chǎn)品的設(shè)計隨著某些結(jié)構(gòu)尺寸修改和使用環(huán)境的變化而自 動修改圖形參數(shù)化的實現(xiàn)人致如下:利用草圖技術(shù)生成二維輪廓(profile),這個 輪廓的準確位置和尺寸都不必在草圖輸入時給出，可以在以后的參數(shù)設(shè)計過程中 得到。再利用系統(tǒng)的拉仲和旋轉(zhuǎn)等手段來生成三維特征。冇了這個基礎(chǔ)，再加上 一個記錄造型過程的csg樹，就可以完成模型的參數(shù)設(shè)計。需要強調(diào)的是這里的 參數(shù)并不是最后模型的設(shè)計參數(shù)，而是完成造型過程的造型參數(shù)。33.1.2參數(shù)化

47、設(shè)計的優(yōu)點參數(shù)化設(shè)計技術(shù)以其強冇力的尺寸驅(qū)動，修改圖形功能，為初始產(chǎn)品設(shè)計、 產(chǎn)品建模、修改系列產(chǎn)品設(shè)計提供了有效的手段，能夠充分滿足設(shè)計具有相同或 相近幾何拓撲結(jié)構(gòu)的工程系列產(chǎn)品及相關(guān)工藝裝備的需要。參數(shù)化技術(shù)以約束為核心，是一種比約束自出造型技術(shù)更新穎、更好的造型 技術(shù)。該技術(shù)將復(fù)雜的設(shè)計過程分解為三個了過程，即草圖設(shè)計、對草圖施加約 束以及約束求解。參數(shù)化技術(shù)具冇以下三方而的優(yōu)點：(1) 設(shè)計人員的初始設(shè)計要求低。無須精確繪圖，只須勾繪草圖即可，然 后可通過適當?shù)募s束得到所需精確圖形。(2) 便于系列化設(shè)計。一次設(shè)計成型后，可通過尺寸的修改得到同種規(guī)格零件 的不同尺寸系列。(3) 便于編

48、輯、修改，能滿足反復(fù)設(shè)計需要。當在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)冇不適當?shù)?部分時，設(shè)計者可通過修改約束而方便地得到新的設(shè)計。這些優(yōu)點使得參數(shù)化技術(shù)非常適合于對整個設(shè)計過程的支持。因為設(shè)計的口 的是為了滿足一定的功能需求，而這些功能需求往往可以轉(zhuǎn)化為適當?shù)脑O(shè)計約 束。設(shè)計者通過對一設(shè)計約束的控制可以方便靈活地實現(xiàn)產(chǎn)品的功能。3.2 ug的參數(shù)化功能3. 2. 1參數(shù)化建模在明確了設(shè)計意圖后，我們要確定一種建模的方法。根據(jù)設(shè)計意圖創(chuàng)建一 個存在若干自由變量的、可以通過數(shù)值驅(qū)動的模型的過程就是參數(shù)化建模。參 數(shù)化建模創(chuàng)建的模型可以作為一系列兒何拓撲關(guān)系相同的零件的模板，因此必 須具備該系列零件的自由變化參數(shù)，這些參數(shù)

49、的值可以在設(shè)計要求的范圍內(nèi)進 行調(diào)節(jié)而怒會出現(xiàn)錯誤信息。3. 2. 2參數(shù)化設(shè)計過程參數(shù)化設(shè)計是機械零件設(shè)計的一個重要部分，參數(shù)化設(shè)計的零部件對于系 列化產(chǎn)品尤其重要。廣義上講，參數(shù)化設(shè)化過程是指從功能分析到創(chuàng)建參數(shù)化 模型的整個過程。首先根據(jù)零部件的功能，以及零部件與其他零件之間的關(guān)系, 確定零部件是否可能進行參數(shù)化設(shè)計。有些零部件是專有零件，有的甚至是單 件生產(chǎn)，像這樣的零件不必進行參數(shù)化設(shè)計。如果零部件需要量大，并但需要 系列化生產(chǎn)，這樣的零件應(yīng)該考慮進行參數(shù)化設(shè)計。確定了參數(shù)化設(shè)計的方法后，要根據(jù)零部件間的幾何和位置關(guān)系確定待設(shè) 計零件的自由變化的參數(shù)并確定參數(shù)之間的關(guān)系。最后根據(jù)上述

50、分析進行零件 的詳細設(shè)計，在設(shè)計過程中如杲遇到問題，還可能對口由變化參數(shù)進行修改。3. 2. 3參數(shù)化設(shè)計步驟ug除了提供方便而強大的參數(shù)化建模方法以外，還提供了可以提取特征參 數(shù)的數(shù)據(jù)表格，通過數(shù)據(jù)表格可以生成零件庫，進行參數(shù)化設(shè)計的基本步驟如 下（1）根據(jù)圖紙和自由變化參數(shù)表確定建模方法。（2）創(chuàng)建參數(shù)化模型。（3）設(shè)置參數(shù)之間的關(guān)系，也可以在創(chuàng)建模型時設(shè)置。（4）提取自由變化參數(shù)。（5）創(chuàng)建零件庫，輸入零件系列數(shù)據(jù)，創(chuàng)建零件模型。（6）調(diào)入生成的模型，檢查模型創(chuàng)建是否冇誤。83. 3直齒錐齒輪的建模思路圓錐齒輪是一種形狀復(fù)雜的三維實體，其造型精度的高低將直接影響到后 續(xù)的有限圓分析、仿真

51、結(jié)果以及齒輪的制造精度。目前，工程中常用的圓錐齒 輪三維造型方法主要有兩種：一種是利用二次開發(fā)的方法來實現(xiàn)其造型；二是 利用三維造型軟件捉供的強大的造型功能完成齒輪的造型。其屮，二次開發(fā)的 方法要求設(shè)計人員有一定的編程水平，造型周期相對較長，而且編出的軟件也 僅適用于特定的齒輪造型；而利用三維造型軟件可以在較短的吋間內(nèi)實現(xiàn)形狀 復(fù)雜零件的三維造型。首先繪出錐齒輪的軸截面草圖，然后對草圖進行尺寸約束，在設(shè)計錐齒輪時要確 定主要參數(shù)，這樣才能使成型的物體驅(qū)動。我確定的主要參數(shù)是模數(shù)齒數(shù)z, 頂錐角8。其他的尺寸都應(yīng)該用主要參數(shù)表示。然后對草圖進行旋轉(zhuǎn)，形成齒輪 坯。然后利用規(guī)律曲線功能在齒輪背錐面

52、的切平面上生成齒丿郭線，接著在同一平 面上做齒底弧草圖。錐齒輪的齒廓曲線在理論上是球面曲線，但是球面不能展開 成平面，這給i員i錐齒輪的設(shè)計和制造帶來了很多困難，所以人們便采用一種近似 的方法來研究圓錐齒輪的齒廓曲線：用背錐上的齒形來代替大端球而上的理論齒 形，背錐可以展開成平面，把背錐上的齒形展開到與之相應(yīng)的平面上，補全齒輪, 即可得到一圓拄齒輪齒形。該齒輪稱為相應(yīng)圓錐齒輪的當量齒輪，用當量齒輪的齒形來代替直齒i員i錐齒輪大端球面上的理論齒形，其謀差是很小的，所以，可以 先求岀當量齒輪的齒形曲線，然后纏繞到背錐上，即可得到圓錐齒輪大端齒廓曲 線。我無法利用齒頂圓，分度圓和齒根圓確定齒底弧。后

53、來我想分錐角是一定的, 而分度圓可以用分錐角和齒頂高表示，同樣齒根圓可以用分錐角和齒根高表示， 而齒頂圓可以利用軸截面草圖確定，所以我利用這種關(guān)系間接的用齒頂高和齒根 高確定齒底弧草圖。然后對齒底弧進行掃描，接著做出引導(dǎo)線，然后進行剪切， 生成一個單個的齒，然后對齒進行陣列，這樣就完成了錐齒輪的三維參數(shù)化建模。 在作岀孔和鍵槽。3. 4直齒圓錐齒輪設(shè)計步驟 3.4. 1繪制草圖曲線在繪制草圖曲線前，耍輸入推導(dǎo)好的表達式m=6. 5 zl 二 25 u=l. 4 z2二u*zl de二zl*m x=0 c二0. 2 afa=20°ag=deg(atan(zl/z2)reg=100

54、76;re二de/ (2*sin(ag)r二0. 26 b二r*re ha二仃 +x)*m hf=(l+c-x)*m dafde+2*ha*cos(ag) df二de-2*hf*cos(ag) p=pi ()*m e=p/2rcl二de/(2*sin(90-ag)b=r*relda二de+2*ha*cos(90ag)de二z2*mdf二de-2*hf*cos(90-ag)（模數(shù)）（小齒輪齒數(shù)）（齒數(shù)比）（大齒輪齒數(shù)）（小齒輪分度圓直徑）（齒高變位系數(shù)）（頂隙）（壓力角）（分錐角）（齒頂角）（小齒輪外錐距）（齒寬系數(shù)）（小齒輪齒寬）（齒頂高）（齒根高）（小齒輪齒頂圓直徑） （小齒輪齒根岡直徑）（

55、齒間距）（齒厚）（大齒輪外錐距）（大齒輪齒寬）（大齒輪齒頂岡直徑） （人齒輪分度圓直徑） （大齒輪齒根圓直徑）選擇tool一expression,將上述的ug表達式輸入畫出岡錐齒輪的軸截面草圖，一定要注意要對尺寸完全約束，少約束一個都有可 能在最后驅(qū)動變形。草圖如圖（3-1）所示圖3-1錐齒輪軸截面草圖sb 4卯外 fa |4bi* auolg - r jft - cp u eft x e 刁 q q 毫 c ® o $ 8 ” w刑 ®b s cd 在進行尺寸約束時要注意以下幾點：（1）每個尺寸都必須約束。（2）在約束時耍注意約束順序，一般是先約束小的尺寸，然后在約束大尺

56、寸。（3）在在尺寸約束前一定要把所旋轉(zhuǎn)的曲線完全封閉，而月各條線不能冇重 合。（4）在進行幾何約束時，除了固定中心旋轉(zhuǎn)線以外，其他的都不能固定，而且 不能過度約束，否則在驅(qū)動時有些尺寸就不會隨之改變了3. 4. 2形成齒輪insert一from feature一rotate,選擇草圖圖1,并以y軸為旋轉(zhuǎn)軸做360°旋轉(zhuǎn), 產(chǎn)生齒輪壞。如圖3-2j wmmtj. l % 人 s ：圖3-2錐齒輪毛坯圖3. 4. 3對齒輪壞進行打孔尺寸如下：中心孔：直徑de/4.5,深度de/3.8,中心在圓點。以后de變時，中心孔徑隨之 而變。由于孔心在圓點，它的定位尺寸不變，形狀隨參數(shù)而改變。3. 4. 4生成齒廓線當量齒輪齒形曲線為漸開線，其形成方法是利用ug軟件中的“expres