錐齒輪設(shè)計(jì)07735

1、摘 要錐齒換向器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品之中，如航空、航天和工程機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，具有傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，有著非?？捎^的發(fā)展前景。利用錐齒換向器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)在電渣爐執(zhí)行機(jī)構(gòu)的換向，通過(guò)對(duì)電渣爐執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和對(duì)其分析，是本課題主要學(xué)習(xí)和研究的內(nèi)容。該機(jī)構(gòu)的原理主要是由一對(duì)軸交角為90°的錐齒輪通過(guò)相互嚙合，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)角度的改變以及進(jìn)給換向的目的。為了滿足該機(jī)構(gòu)所體現(xiàn)出來(lái)的直觀性，深入學(xué)習(xí)UG軟件CAD/CAE，實(shí)現(xiàn)對(duì)錐齒換向器傳動(dòng)部件的三維參數(shù)化建模。本課題的主要研究工作與成果：首先，從建立平面漸開(kāi)線入手，建模錐齒輪，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化造型。再將軸、軸承以及箱體等部件依次建模，同時(shí)

2、進(jìn)行結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算；其次，在CAD裝配模塊中，將換向器各零部件自下而上完成裝配；最后，利用CAE模塊進(jìn)行對(duì)該機(jī)構(gòu)的分析。關(guān)鍵詞：換向器；錐齒輪；CAD參數(shù)化建模；CAE分析目 錄摘 要I目 錄II第一章 緒論11.1 UG/CAD11.2錐齒輪傳動(dòng)及應(yīng)用2第二章 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪及軸的相關(guān)計(jì)算42.1 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪的幾何參數(shù)相關(guān)計(jì)算4選定齒輪精度等級(jí)，材料及齒數(shù)42.1.2 錐齒輪的初步設(shè)計(jì)42.2 錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度校核72.2.1 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核672.2.2 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度校核10第三章 直齒錐齒輪數(shù)學(xué)模型的建立與參數(shù)化建模123.1 齒輪常用的齒形曲線漸開(kāi)線123.1.1 漸

3、開(kāi)線的形成及其特性123.2 建模思路143.3 建模過(guò)程153.3.1 建立漸開(kāi)線齒廓曲線153.3.2 直齒錐齒輪的建立17第四章 總 結(jié)20參考文獻(xiàn)21第一章 緒論UG是一個(gè)優(yōu)秀的機(jī)械CAD/CAE/CAM一體化高端軟件，它基于完全的三維實(shí)體復(fù)合造型、特征建模、裝配建模技術(shù)，能設(shè)計(jì)出任意復(fù)雜的產(chǎn)品模型，再加上技術(shù)上處于領(lǐng)先地位的CAM模塊、內(nèi)嵌的CAE模塊，使CAD、CAE和CAM有機(jī)集成，可以使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析和制造一次性完成。它是當(dāng)今最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析、制造軟件，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、造船、通用機(jī)械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。1.1 UG/CADCAD模塊包括了實(shí)體建模、特征建

4、模、自由形狀建模、裝配建模和制圖等基本模塊。1.UG實(shí)體建模(UGSO1id Modeling)該模塊將基于約束的特征建模和顯示幾何建模方法無(wú)縫地結(jié)合起來(lái)，提供了強(qiáng)有力的“復(fù)合建?！惫ぞ?，使用戶可以充分利用傳統(tǒng)的實(shí)體、面、線框造型優(yōu)勢(shì)。在該模塊中，可建立二維和三維線框模型、掃描和旋轉(zhuǎn)實(shí)體以及進(jìn)行布爾運(yùn)算及參數(shù)化編輯。另外，該模塊還提供用于快速概念設(shè)計(jì)的草圖工具和一些通用的建模、編輯工具。2.UG特征建模(UG/Features Modeling)該模塊用工程特征定義設(shè)計(jì)信息，并提供了多種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)特征，如孔、槽、型腔、凸臺(tái)、柱體、塊體、錐體、球體、管道體、倒圓角和倒直角等，還可控主實(shí)體建立薄壁

5、件。各設(shè)計(jì)特征可以用參數(shù)定義，其尺寸大小和位置均可以被編輯。用戶白定義特征會(huì)存儲(chǔ)在公共目錄下，可以被添加到其他設(shè)計(jì)模型中。各特征可相對(duì)于其他特征或?qū)嶓w定位，也可被引用來(lái)建立相關(guān)特征組。3.UG自由曲面建模(UG/Freeform Modeling)該模塊用于建立復(fù)雜的曲面形狀，如機(jī)翼、進(jìn)氣道和其他工業(yè)產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)。它將實(shí)體建模和曲面建模的技術(shù)合并，組成一個(gè)功能強(qiáng)大的建模工具組。此建模技術(shù)包括沿曲線掃描，用標(biāo)準(zhǔn)二次曲線建立二次曲面體，并能在兩個(gè)或更多實(shí)體間用橋接的方式建立光滑的連接曲面。它還可以用逆向工程的方法，通過(guò)曲線喘網(wǎng)格來(lái)定義曲面和通過(guò)點(diǎn)集來(lái)擬合曲面。另外，用戶還可以通過(guò)修改所定義的曲線

6、、改變參數(shù)值和用數(shù)學(xué)規(guī)律來(lái)編輯修改。4.UG用戶自定義特征(UG/User-Defined Features)該模塊用自定義特征的方式建立零件族，易于用戶送行調(diào)用和編輯。它提供了一些常用工具，如允許用存在的參數(shù)化實(shí)體模型建立特征參數(shù)之間的關(guān)系，定義特征變量、設(shè)置缺省值，以及確定調(diào)用特征時(shí)所采用的一般形式等工具。用戶自定義特征建立以后，被存放在一個(gè)目錄中，可供用戶訪問(wèn)。當(dāng)用戶自定義特征被加入到設(shè)計(jì)模型后，可用常規(guī)的特征編輯方法對(duì)該模型的參數(shù)進(jìn)行編輯修改。5.UG工程制圖(UGDrafting)該模塊使設(shè)計(jì)人員可以方便地獲得與三維實(shí)體模型完全相關(guān)的二維工程圖。UGDraoing支持工業(yè)上頒布的主要

7、制圖標(biāo)準(zhǔn)，如州SIASME、ISO、DIN、JSIS和我國(guó)的GB標(biāo)準(zhǔn)。6.UG裝配建模(UGAssembty Modeling)該模塊提供了并行的、自上而下和自下而上的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法。在裝配過(guò)程中，可以進(jìn)行零部件的設(shè)計(jì)和編輯。零部件劉靈活地配對(duì)和定位，并保持其關(guān)聯(lián)性。裝配件的參數(shù)化建模，還可以描述各部件之間的配對(duì)關(guān)系。這種體系結(jié)構(gòu)允許建立非常龐大的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并在各設(shè)計(jì)紀(jì)之間進(jìn)行共享，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)組成員能夠并行工作。7.UG/高級(jí)裝配UG高級(jí)裝配模塊提供了數(shù)據(jù)裝載控制功能，允許用戶對(duì)裝配結(jié)構(gòu)中的部件進(jìn)行過(guò)濾分析，可以管理，以完成一個(gè)復(fù)雜產(chǎn)品的全數(shù)字化裝配過(guò)程。它提供的各種工具可對(duì)整個(gè)產(chǎn)品、指定的子系

8、統(tǒng)或零件進(jìn)行裝配分析和質(zhì)量管理。在進(jìn)行間隙檢測(cè)的過(guò)程中，其檢測(cè)結(jié)果可保存?zhèn)溆?。在需要的時(shí)候，該模塊還可對(duì)硬干涉進(jìn)行精確定位。當(dāng)要對(duì)一個(gè)大型產(chǎn)品的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改時(shí)，該功能還可以定義區(qū)域和組件集，以便于快速修改。8.UGWaveUG Wave提供了一個(gè)參數(shù)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它將概念設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)貫穿到整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程。wave技術(shù)可對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行定義、控制和評(píng)估，通過(guò)定義幾何形體框架和關(guān)鍵設(shè)計(jì)變量，表達(dá)產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)，通過(guò)多數(shù)化的編輯控制結(jié)構(gòu)，使不同的設(shè)計(jì)概念可以被迅速地分析和評(píng)估。控制結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵幾何模型，可鏈接拷貝到經(jīng)過(guò)詳細(xì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品裝配中。這樣，在后續(xù)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，允許高級(jí)概念設(shè)計(jì)中的

9、變化與整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)改變相關(guān)聯(lián)。1.2錐齒輪傳動(dòng)及應(yīng)用圓錐齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用、特點(diǎn)和分類 應(yīng)用 ：圓錐齒輪傳動(dòng)是用來(lái)傳遞兩相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。特點(diǎn)： 圓錐齒輪的輪齒分布在一個(gè)圓錐體上。圓錐齒輪大端的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。一對(duì)圓錐齒輪兩軸之間的交角可根據(jù)傳動(dòng)的需要來(lái)確定。在一般機(jī)械中多采用 =90 ° 的圓錐齒輪。第二章 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪及軸的相關(guān)計(jì)算設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，考慮到錐齒輪傳動(dòng)的可能發(fā)生的各種失效形式，如：點(diǎn)蝕、片蝕、膠合、斷損、斷齒和塑性變形，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨，抗點(diǎn)蝕，抗膠合及抗塑性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此，對(duì)齒輪材料性能的基本要求為：齒面要硬，齒芯要韌。2.

10、1 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪的幾何參數(shù)相關(guān)計(jì)算齒輪傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)的目的是確定齒輪的最基本的參數(shù)值，以便確定齒輪的基本框架，方便齒輪傳動(dòng)的下一步的設(shè)計(jì)。2.1.1選定齒輪精度等級(jí)，材料及齒數(shù)1.按該換向器的速度和承載能力，選用7級(jí)精度。2.材料選擇：該裝置采用閉式，齒面硬度為中齒面，因此兩齒輪材料均選為20Cr，硬度為60HRC。3.初選兩齒輪的齒數(shù)為：Z1=35，Z2=24，2.1.2 錐齒輪的初步設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)公式： （2-1）載荷系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)齒輪傳動(dòng)，閉式直齒錐齒輪。齒數(shù)比： 估算時(shí)的齒輪許用接觸應(yīng)力：=/（2-2）式中，試驗(yàn)齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限=1300N/mm2，估算時(shí)安全系數(shù)： 轉(zhuǎn)矩：

11、T1=9.55×=(2-3)估算結(jié)果： 2.幾何參數(shù)計(jì)算取錐齒輪大端的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，其壓力角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)，如圖3-1。圖2-1等頂隙錐齒輪齒坯旋轉(zhuǎn)成形示意圖齒數(shù)： Z1=Z2=24(2-5)分錐角： =arctan(Z1/ Z2)(2-6)大端模數(shù)： = Z1=273.97/24=(2-7)取，大端分度圓直徑： = Z1=(2-8)外錐距：=/°(2-9)齒寬系數(shù)：取齒寬： (2-10)取實(shí)際齒寬系數(shù)：=/(2-11)中點(diǎn)模數(shù)：=(2-12)中點(diǎn)分度圓直徑:(2-13)切向變位系數(shù)：=高變位系數(shù)：=頂隙：(2-14)大端齒頂高： (2-15)大端齒根高：-）(2-

12、16)全齒高：）(2-17)齒根角：(2-18)齒頂角：=（采用等頂隙收縮齒）(2-19)頂錐角：=+(2-20)根錐角：=-(2-21)大端齒頂圓直徑:=(2-22)冠頂距： (2-23)大端分度圓弧齒厚：(2-24)大端分度圓弦齒厚： (2-25)大端分度圓弦齒高：(2-26)當(dāng)量齒數(shù): (2-27)當(dāng)量齒輪分度圓直徑：(2-28) (2-29)當(dāng)量齒輪頂圓直徑：(2-30)當(dāng)量齒輪基圓直徑：(2-31)當(dāng)量齒輪根圓直徑：(2-32)當(dāng)量齒輪傳動(dòng)中心距：(2-33)當(dāng)量齒輪基圓齒距：(2-34)嚙合線長(zhǎng)度：(2-35)端面重合度： (2-36)齒中部接觸線長(zhǎng)度： (2-37)齒中部接觸線的

13、投影長(zhǎng)度：(2-38)2.2 錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度校核在前面的參數(shù)選取中，有一些參數(shù)是按照經(jīng)驗(yàn)來(lái)選取的，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。對(duì)于閉式傳動(dòng)，一般按照齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)；對(duì)于開(kāi)式傳動(dòng)，按照齒根彎曲輕度設(shè)計(jì)，用適當(dāng)降低許用應(yīng)力或者增大模數(shù)來(lái)增加齒厚，以便增加磨損的儲(chǔ)備量。通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算，我們可以調(diào)整前面按照經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定的參數(shù)，最終達(dá)即符合設(shè)計(jì)的要求，又符合經(jīng)濟(jì)性的要求。2.2.1 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核6（該節(jié)計(jì)算所涉及到的有關(guān)系數(shù)都出自機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)·齒輪傳動(dòng)·單行本）計(jì)算公式：(2-39)中點(diǎn)分度圓上的切向力 ：(2-40)使用系數(shù)： ，表2-1表2-1最齒輪的平穩(wěn)性原動(dòng)機(jī)工作特性工作機(jī)工作

14、特性均勻平穩(wěn)輕微振動(dòng)中等振動(dòng)強(qiáng)烈振動(dòng)均勻平穩(wěn)輕微振動(dòng)中等振動(dòng)強(qiáng)烈振動(dòng)1.001.101.251.51.251.351.51.751.51.61.752.01.751.852.02.25或更大動(dòng)載系數(shù)： 由7級(jí)精度和中點(diǎn)節(jié)線速度：查圖齒向載荷分布系數(shù)： 取 ，有效工作齒寬端面載荷系數(shù)： 由表的節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：，中點(diǎn)區(qū)域系數(shù)計(jì)算(2-41)參數(shù)和計(jì)算。=2，=彈性系數(shù) ，表2-3表2-2材料的縱向重合度縱向重合度02表2-3材料的彈性系數(shù)小齒輪材料大齒輪材料鋼鑄鋼球墨鑄鐵鑄鐵錫青銅鑄錫青銅織物層壓塑料鋼鑄鋼球墨鑄鋼鑄鐵189.8188.9188.0181.4180.5173.9162.0161.41

15、56.6143.7159.8155.056.4螺旋角系數(shù)： 直齒輪，錐齒輪系數(shù) ： 載荷分配系數(shù)：計(jì)算接觸應(yīng)力：許用接觸應(yīng)力： (2-42)試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限： 壽命系數(shù)，長(zhǎng)期工作潤(rùn)滑油影響系數(shù) 工作硬化系數(shù)：尺寸系數(shù)： 最小安全系數(shù)：，表2-4表2-4安全系數(shù)使用要求最小安全系數(shù)高可靠度較高可靠度一般可靠度低可靠度1.51.601251.301.001.100.8512.001.601.251.00許用接觸應(yīng)力值：齒面接觸強(qiáng)度校核結(jié)果：，通過(guò)2.2.2 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算公式：(2-43)式中： 同前復(fù)合齒形系數(shù)：,按重合度系數(shù)：當(dāng)時(shí)，錐齒輪系數(shù)計(jì)算載荷分配系數(shù)：齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算值

16、：齒根許用彎曲應(yīng)力： (2-44)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度基本值： 壽命系數(shù)： ，長(zhǎng)期工作相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)：，齒根圓角參數(shù)范圍相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)：，齒根表面粗糙度設(shè)為尺寸系數(shù)： 滲碳淬火鋼最小安全系數(shù)：，一般可靠度，查本篇第二章許用彎曲應(yīng)力值：齒根彎曲強(qiáng)度校核結(jié)果 ：通過(guò)。 第三章 直齒錐齒輪數(shù)學(xué)模型的建立與參數(shù)化建模首先分析漸開(kāi)線齒形曲線的特性，建立了相應(yīng)的漸開(kāi)線數(shù)學(xué)模型，以此指導(dǎo)漸開(kāi)線齒廓的參數(shù)化建模。其次，在上述研究的基礎(chǔ)上建立直齒圓錐齒輪的學(xué)模型，并運(yùn)用 UG實(shí)現(xiàn)各種齒輪的三維參數(shù)化造型。3.1 齒輪常用的齒形曲線漸開(kāi)線目前齒輪齒形曲線通常采用漸開(kāi)線、擺線及變態(tài)擺線，近年來(lái)還有圓弧和漸開(kāi)

17、線齒形等。齒形齒廓除了要滿足定傳動(dòng)比外，還必需從設(shè)計(jì)、制造、測(cè)量、安裝及使用等方面要求，和其它的齒形相比，漸開(kāi)線擁有保持瞬時(shí)傳動(dòng)比恒等和可分離性等優(yōu)點(diǎn)，因此絕大部分的齒輪都是采用漸開(kāi)線作為齒形齒廓的。齒輪的齒廓曲線包括齒頂圓部分、齒形曲線部分、過(guò)渡曲線及齒根圓部分如圖3-l所示。其中齒形曲線部分為齒輪嚙合傳動(dòng)接觸的重要部分，也是構(gòu)造齒廓的重要曲線。漸開(kāi)線齒頂圓圖3-1 齒廓曲線組成3.1.1 漸開(kāi)線的形成及其特性1.漸開(kāi)線的形成的原理當(dāng)有一條直線(常稱發(fā)生線)在一個(gè)半徑為rb的固定圓的圓周上作純滾動(dòng)時(shí)，如下圖，直線上任意點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)軌跡線AA。就是形成的漸開(kāi)線。圖中半徑為rb的固定圓稱為漸開(kāi)線的

18、基圓。由圖可知，當(dāng)發(fā)生線在基圓上做純滾動(dòng)時(shí)，發(fā)生線上的一些任意點(diǎn)如B、C都會(huì)展出漸開(kāi)線。盡管這些漸開(kāi)線的位置不同，但漸開(kāi)線的形狀相同，如圖所示。漸開(kāi)線齒輪的輪齒齒形就是由兩條對(duì)稱的漸開(kāi)線所形成。圖3-2 漸開(kāi)線的形成2.漸開(kāi)線特性漸開(kāi)線自基圓開(kāi)始，基圓外面才有漸開(kāi)線，基圓以內(nèi)無(wú)漸開(kāi)線。漸開(kāi)線上任意點(diǎn)的法線必切于基圓，切于基圓的直線必為漸開(kāi)線上一點(diǎn)的法線。發(fā)生線與基圓的切點(diǎn)G。是漸開(kāi)線在點(diǎn)A的曲率中心，線段AG。是漸開(kāi)線在點(diǎn)A的曲率半徑，漸開(kāi)線上越接近基圓的點(diǎn)，其曲率半徑越小。同一基圓上任意兩條漸開(kāi)線之間各處的公法線長(zhǎng)相等。漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小。在相同展開(kāi)角處，基圓半徑越大，其漸開(kāi)線的曲

19、率半徑越大，當(dāng)基圓半徑為無(wú)窮大時(shí)，其漸開(kāi)線變成直線。故齒條的齒廓曲線就是變?yōu)橹本€的漸開(kāi)線。漸開(kāi)線上任意點(diǎn)的法線長(zhǎng)度(也是曲率半徑)等于發(fā)生線在基圓上滾過(guò)的弧長(zhǎng)。3.齒輪的齒形曲線對(duì)于定傳動(dòng)比的齒輪機(jī)構(gòu)，選擇的齒形曲線除了要滿足定傳動(dòng)比外，還必需從設(shè)計(jì)、制造、測(cè)量、安裝及使用等方面綜合考慮。其中漸開(kāi)線齒形能夠較為全面地滿足上述方面的要求，漸開(kāi)線齒形的優(yōu)點(diǎn)如下:漸開(kāi)線齒形能夠保證瞬時(shí)傳動(dòng)比不變。漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)具有“可分離性”。漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)，如果把兩輪的中心距離稍微增大或減小些，此時(shí)，兩輪的嚙合時(shí)的傳動(dòng)比仍能保持不變。即:漸開(kāi)線齒輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比不因中心距稍有變化而發(fā)生變化。這種性質(zhì)稱為漸開(kāi)線齒輪傳

20、動(dòng)的“可分離性”。因?yàn)闈u開(kāi)線的形成原理較其它齒形曲線簡(jiǎn)單，并可用直線廓形的工具進(jìn)行加工，所以制造精度也容易提高?；Q性好。漸開(kāi)線齒輪只要模數(shù)和壓力角相同都可以互換。加工刀具的通用性也廣，一種模數(shù)的刀具可加工任意齒數(shù)的齒輪。而其他齒形曲線的齒輪基本上沒(méi)有互換性，常成對(duì)調(diào)換，并且加工刀具都為專用刀具，設(shè)計(jì)制造的工作量大。故目前絕大部分的齒輪都是采用漸開(kāi)線作為齒形。漸開(kāi)線齒輪的齒形有著嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方程軌跡，造型復(fù)雜，而一般的軟件均不提供漸開(kāi)線和其他高級(jí)曲線的功能。目前，繪制漸開(kāi)線齒輪齒形的方法有三種，一種是用圓弧近似代替漸開(kāi)線，這樣雖然能夠近似畫(huà)出齒輪輪廓，但存在如下缺點(diǎn):繪制過(guò)程復(fù)雜，費(fèi)時(shí)并且容易出

21、錯(cuò);修改過(guò)程困難，不能形成系列化修改不能直接在圖中得出漸開(kāi)線的相應(yīng)數(shù)據(jù)。第二種方法是先調(diào)用繪制工程圖形的專用軟件，然后把圖形文件導(dǎo)入CAD系統(tǒng)。如果只是為了繪制漸開(kāi)線而花高價(jià)錢(qián)購(gòu)買(mǎi)專用軟件顯然不合算。第三種方法是利用CAD的二次開(kāi)發(fā)工具來(lái)實(shí)現(xiàn)漸開(kāi)線齒輪齒廓的精確繪制，此種方法能夠比較精確的繪制出漸開(kāi)線齒輪齒廓。此次我們就使用這種方法來(lái)繪制漸開(kāi)線齒輪齒廓。3.2 建模思路首先利用UG中的規(guī)律曲線(Law Curve)功能生成齒廓曲線漸開(kāi)線,然后利用掃掠和抽取幾何元素特征操作,建立錐齒基本齒形,接著對(duì)該齒形和錐臺(tái)進(jìn)行求和特征操作、陣列操作得到相應(yīng)的直齒錐齒輪三維模型。3.3 建模過(guò)程3.3.1 建

22、立漸開(kāi)線齒廓曲線建立包含齒輪基本參數(shù),內(nèi)容如下：大端模數(shù)：齒數(shù)：壓力角：齒數(shù)比：分錐角：=arctan(Z1/ Z2)齒頂高系數(shù)高變位系數(shù)：=大端分度圓直徑：外錐距：=/齒寬系數(shù)：取齒寬：實(shí)際齒寬系數(shù)：中點(diǎn)模數(shù)：中點(diǎn)分度圓直徑： 當(dāng)量齒輪基圓直徑：大端齒頂高： 大端齒根高：-齒根角：齒頂角：=（采用等頂隙收縮齒）頂錐角：=+根錐角：=-當(dāng)量齒輪頂圓直徑： 當(dāng)量齒輪根圓直徑：UG系統(tǒng)默認(rèn)變量： 漸開(kāi)線展角范圍：，漸開(kāi)線方程（漸開(kāi)線起點(diǎn)在X軸上）：齒距：齒厚對(duì)應(yīng)的圓心角：參數(shù)化是一種基于特征、尺寸約束、數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改的技術(shù)。因此,如果需要繪制不同齒輪參數(shù)的齒輪,只需在此文件中修改齒輪的

23、基本參數(shù)值,然后在UG中重新導(dǎo)入,即可生成參數(shù)不同的齒輪漸開(kāi)線。圖3-3 漸開(kāi)線的繪制首先在UG中輸入直齒錐齒輪的各參數(shù)生成漸開(kāi)線.具體方法如下:從“工具表達(dá)式”中輸入?yún)?shù);從“插入曲線規(guī)律曲線”進(jìn)入對(duì)話框,然后點(diǎn)擊規(guī)律函數(shù)對(duì)話框的“確定“按鈕,設(shè)置以t為自變量,橫坐標(biāo)為xt的因變量;同理,分別設(shè)置以t為自變量,縱坐標(biāo)為yt、第3個(gè)坐標(biāo)為zt的因變量,再選擇原點(diǎn)作為參考點(diǎn),即可生成漸開(kāi)線,見(jiàn)圖3-3。之后，在X-Y平面內(nèi)繪制當(dāng)量齒頂圓與兩段漸開(kāi)線相交所得的圓弧，以及連接坐標(biāo)原點(diǎn)與漸開(kāi)線的另兩個(gè)端點(diǎn)，形成大端俯視截面草圖。如圖3-4。圖3-4 草圖建立結(jié)果3.3.2 直齒錐齒輪的建立1.根據(jù)所輸

24、入的參數(shù)中當(dāng)量齒輪分度圓半徑，當(dāng)量齒輪齒根圓半徑，當(dāng)量齒輪齒頂圓半徑，分錐角，頂錐角，在不同的平面內(nèi)繪制出如圖3-5的草圖。根錐角分錐角頂錐角圖3-5 齒形初建立草圖2.根據(jù)齒寬b的尺寸參數(shù)創(chuàng)建一平面，利用方法：“編輯曲線修剪”，完成最后齒形輪廓，如圖3-6。3.利用方法“插入掃掠掃掠”，令線1，2，3為截面線串，線4為引導(dǎo)線串，創(chuàng)建出一個(gè)齒的外形，如圖3-7。4.繞圖3-6中1線作為環(huán)繞軸，截面是在大端平面內(nèi)為當(dāng)量齒輪齒根圓半徑的一平面，創(chuàng)建出的一個(gè)中間的錐體，如圖3-8。1324圖3-6 形成輪齒的截面線和引導(dǎo)線圖3-7 輪齒的生成圖3-8 錐齒輪中間錐體的生成5.生成上圖齒將錐體和一個(gè)齒作布爾運(yùn)算和，將創(chuàng)建出來(lái)的一個(gè)齒按所選定的齒數(shù)作圓周陣列，即而創(chuàng)建出錐齒輪的最初的形狀，如圖3-9。圖3-9 錐齒輪輪齒的陣列結(jié)果6.根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，經(jīng)添加錐體，創(chuàng)建基準(zhǔn)面，經(jīng)修剪體切除頂錐多余的部分，以及根據(jù)與軸配合的孔徑尺寸建孔，最后完善的直齒錐齒輪如圖3-10。圖3-10 標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪的生成第四章 總 結(jié)本文結(jié)合