基于SolidWorks的漸開(kāi)線斜齒輪錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)

1、2010第4期總第197期現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備SolidWorks提供了幾百個(gè)API函數(shù)，這些API函數(shù)是SolidWorks的OLE或COM接口，用戶可以使用VBC+Delphi等高級(jí)語(yǔ)言對(duì)SolidWorks進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，建立適合用戶需要的、專用的SolidWorks功能模塊。漸開(kāi)線齒輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu),本文在SolidWorks平臺(tái)上利用VB6.0進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了漸開(kāi)線斜齒輪、直齒圓錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)，使齒輪三維實(shí)體建模的過(guò)程變得方便、快捷。1漸開(kāi)線斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)1.1斜齒輪齒形的繪制漸開(kāi)線斜齒輪齒形由兩部分組成：工作部分和非工作部分。工作部分的齒形為漸開(kāi)線，

2、而非工部分采用過(guò)渡圓弧。齒形的繪制一般采用描點(diǎn)法，根據(jù)漸開(kāi)線齒廓公式計(jì)算求得多個(gè)齒形坐標(biāo)點(diǎn)的值后，利用SolidWorks樣條曲線API函數(shù)CreateSpline,來(lái)繪制光滑漸開(kāi)線曲線。漸開(kāi)線部分的齒形建立坐標(biāo)系如圖1所示。漸開(kāi)線齒廓上任意M點(diǎn)的坐標(biāo)：x=rxsinwxy=rxcoswx!式中:wx為漸開(kāi)線任意M點(diǎn)的齒問(wèn)中心半角,rx為M點(diǎn)的半徑。wx按下式計(jì)算：wx=w0+Ox=w0+invax-SFbb+tana-xx=-tana+a+tan(arccosr-brxcosrb式中：w0為基圓齒間中心半角，8為漸開(kāi)線任意M點(diǎn)的展角,ax*漸開(kāi)線任意M點(diǎn)的壓力角,Pb為基圓齒距，Sb為基圓齒

3、厚，的分度圓上的壓力角,z為齒輪齒數(shù)，rb為基圓半徑。1.2斜齒輪斜齒造型斜齒輪齒面為漸開(kāi)線螺旋面，不同截面上齒形不同，斜齒輪的端面漸開(kāi)線齒廓可參照上述方法建立。漸開(kāi)線斜齒輪三維造型中齒廓是按照螺旋線方向掃描的，螺旋線的螺距是需要求出的。本文中采用求分度圓的螺距在SolidWorks構(gòu)建螺旋線。螺距Pz按下式計(jì)算：Pz=九曲中：曲斜齒輪分度圓柱面上的螺旋角,d為分度圓直徑。1.3斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊在SolidWorks中，齒輪參數(shù)化建模主要通過(guò)程序驅(qū)動(dòng)建模法，即用編程實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，生成需要的模型。Solidworks提供了API編程接口，我們通過(guò)在VB6.0程序中調(diào)用SolidWorks的

4、接口指針獲得它各個(gè)對(duì)象層次的屬性和方法完成齒輪三維造型?；赩B6.0開(kāi)發(fā)的漸開(kāi)線斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)界面如圖2所示。參數(shù)化設(shè)計(jì)核心程序代碼如下：DimswAppAsSldWorks.SldWorksDimswModelAsSldWorks.ModelDoc2DimboolstatusAsBooleanSetswApp=CreateObject("Sldworks.Application"創(chuàng)建或獲取SldWorks對(duì)象基于SolidWorks的漸開(kāi)線斜齒輪、錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)魏勇1沈占彬1鄒向偉2(1.平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,平頂山467001;2.中州大學(xué),關(guān)B州450000摘

5、要：利用VB6.0程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和SolidWorksAPI編程接口，實(shí)現(xiàn)了SolidWorks平臺(tái)上漸開(kāi)線斜齒輪、錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)，提高了齒輪設(shè)計(jì)的效率和精度。關(guān)鍵詞：SolidWorks二次開(kāi)發(fā)VB齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)M (X , Yx0rb rx ra基金項(xiàng)目:(2010C460006。河南省教育廳自然科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目圖7漸開(kāi)線直齒圓錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)界面求斜齒輪螺距Pz,創(chuàng)建螺旋線并掃描Pz=Pi*D/Ta(betaswModel.CreateCircleVB0,0,0,D/2swModel.InsertHelixFalse,True,False,True,2,Hd,Pz,Hd,0,1.5707

6、96326795boolstatus=swModel.Extension.SelectByID("草圖2","SKETCH”,0,0,0,False,1,Nothingboolstatus=swModel.Extension.SelectByID("螺旋線/渦狀線1”,"REFERENCECURVES",0,0,0,True,4,NothingSetSweepFeature=swModel.FeatureManager.Insert-CutSwept2(False,True,0,False,False,0,0,False,0,0,0,

7、0,1,1輪齒特征圓周陣列boolstatus=swModel.Extension.SelectByID("切除-拉伸1","BODYFEATURE",-0,0,0,False,4,Nothingboolstatus=swModel.Extension.SelectByID("基準(zhǔn)軸1","AXIS",0,0,0,True,1,NothingswModel.FeatureCirPatternCZ,2*Pi/CZ,False,"NULL"boolstatus=swModel.Extension.S

8、electByID("陣列(圓周1","BODYFEATURE",0,0,0,False,0,Nothing圖3為參數(shù)化設(shè)計(jì)程序自動(dòng)生成的法面模數(shù)M=12mm,齒數(shù)Z1=21,螺旋角beta=8:厚度Hd=30mm的左旋斜齒輪。2漸開(kāi)線直齒圓錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)2.1圓錐齒輪齒體的生成錐齒輪的基本齒體如圖4所示，可以通過(guò)圖中數(shù)據(jù)，求出1-6點(diǎn)的二維坐標(biāo)，然后在SolidWorks系統(tǒng)中建立多邊形1-2-3-4-5-6草圖,通過(guò)繞x軸旋轉(zhuǎn)得到圓錐齒輪齒體。圖中R為錐距,B為齒寬，thd為齒根角，roth為分錐角。2.2錐齒輪齒形的繪制漸開(kāi)線直齒錐齒輪的齒廓曲線

9、繪制方法和斜齒輪的道理相同，但只有在背錐上的齒廓曲線為漸開(kāi)線，因而錐齒輪的漸開(kāi)線應(yīng)建立在和錐齒輪曲面相切的基準(zhǔn)面上且應(yīng)采用當(dāng)量齒數(shù)進(jìn)行計(jì)算。過(guò)原點(diǎn)在右視基準(zhǔn)面中作直線，以右視基準(zhǔn)面和該直線為參考建立基準(zhǔn)面1,和右視基準(zhǔn)面夾角等于分錐角。建立基準(zhǔn)面2平行基準(zhǔn)面1且距離等于錐距。在基準(zhǔn)面2上利用當(dāng)量齒數(shù)參照?qǐng)D1進(jìn)行計(jì)算并利用VB6.0編程繪制齒形曲線，建好的輪齒齒形如圖5所小o2.3錐齒輪錐齒造型在基準(zhǔn)面1上過(guò)圓點(diǎn)作一個(gè)直徑為0.001mm的圓，利用該圓和基準(zhǔn)面2的齒形曲線進(jìn)行切除放樣，建立一個(gè)錐齒，如圖6所示。然后進(jìn)行圓周陣列得到完整的錐齒輪。2.4直齒錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊基于VB6.0開(kāi)發(fā)的漸

10、開(kāi)線直齒錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)界面如圖7所示。參數(shù)化設(shè)計(jì)核心代碼如下：根據(jù)繪制的草圖，旋轉(zhuǎn)生成錐齒輪實(shí)體boolstatus=swModel.Extension.SelectByID("草圖1","SKETCH”,0,0,0,False,0,Nothingboolstatus=swModel.Extension.SelectByID("直線1草圖1","EXTSKETCHSEGMENT",0,0,0,True,4,Nothing圖2漸開(kāi)線斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)界面圖3程序自動(dòng)生成的斜齒輪三維圖圖4錐齒輪齒體坐標(biāo)圖5基準(zhǔn)面2上建立齒形曲線

11、圖6切除放樣建立錐齒設(shè)計(jì)與研究2010第4期總第197期現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備(上接第23頁(yè)4機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)遺傳算法M.陳倫軍等編著.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006,173-176.5郭仁生.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.6梁尚明，殷國(guó)富.現(xiàn)代機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.OptimalDesignofBevelGearReducerBasedonGe-neticAlgorithmDUHaixia(SchoolofMechanicalEngineering,ShaanxiUniversityofTechnol-ogy,Hanzhong,Shaanxi72300

12、3,ChinaAbstract:Thispaperestablishesthetargetfunctionanddesignvariablewhichareusedtodesignthegearreduceroptimally.Restric-tionequationisobtainedbyestablishingrestrictionfunction.Theopti-maldesignusesthemethodofgenericalgorithms.Finally,theopti-mizationdesignispresentedwiththehelpofMatlabOptimization

13、Tool-box,Theresultmanifeststhattheeffectoftheoptimaldesignisnotability.Keywords:reducer,optimaldesign,genericalgorithms,bevelgearswModel.FeatureManager.FeatureRevolve2*Pi,False,0,0,0,1,1,1swModel.SelectionManager.EnableContourSelection=0建立基準(zhǔn)面1和基準(zhǔn)面boolstatus=swModel.Extension.SelectByID("直線1草圖2”

14、,"EXTSKETCHSEGMENT",0.06240616382877,0,0,True,0,Nothingboolstatus=swModel.Extension.SelectByID("右視基準(zhǔn)面","PLANE",0,0,0,True,0,NothingswModel.CreatePlaneAtAngle3roth,False,Trueboolstatus=swModel.Extension.SelectByID("基準(zhǔn)面1","PLANE",0,0,0,False,0,Nothings

15、wModel.CreatePlaneAtOffset3R,False,True切除放樣，生成錐齒boolstatus=swModel.Extension.SelectByID("草圖3","SKETCH",0,0,0,True,0,Nothingboolstatus=swModel.Extension.SelectByID("草圖4","SKETCH",0,0,0,True,0,NothingswModel.FeatureManager.InsertCutBlend0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,1,1圖8

16、為參數(shù)化設(shè)計(jì)程序自動(dòng)生成的大端模數(shù)M=12mm,z1=21(配對(duì)的錐齒輪z2=30的漸開(kāi)線直齒錐齒輪。3結(jié)束語(yǔ)本文介紹了在SolidWorks中利用二次開(kāi)發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了漸開(kāi)線斜齒輪、直齒錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)，不但大大縮短設(shè)計(jì)周期，而且為進(jìn)一步模擬裝配、運(yùn)動(dòng)仿真、有限元分析奠定基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1魏勇，鄒向偉.基于SolidWorks的標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)二次開(kāi)發(fā)J.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2009,(2.2魏勇，鄒向偉，周文洲.基于SolidWorks二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的漸開(kāi)線齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)J.煤礦機(jī)械，2009(6.3江洪，魏崢，王濤威等.SolidWorks二次開(kāi)發(fā)實(shí)例解析M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.4孫桓，

17、陳作模.機(jī)械原理M.北京：高等教育業(yè)出版社,2003.InvoluteHelicalGearandStraightBevelGearParam-eterizationDesignBasedonSolidWorksWEIYong1,SHENZhanbin1,WUXiangwei2(1.MechanicalEngineeringdepartment,PingdingshanIndustrialCollegeofTechnology,Pingdingshan467001,Henan,CHN;2.ZhongzhouUniversity,Zhengzhou450000Abstract:ByusingVB6.0programmin