基于ObjectARX高速滚子链链轮设计

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1、基于ObjectARX的高速滚子链链轮设计——机械设计小论文课程名称：机械设计基础老师姓名：学生专业：学生姓名：学号：成绩：基于ObjectARX的高速滚子链链轮设计摘要：应用基于ObjectARX的AutoCAD二次开发技术实现壤子链链轮的虚拟加工扣设计过程。通过模拟链条与链轮的近似共轭啮合过程，实现链轮虚拟加工过程，得到满足近似共轭啮合的链轮齿廓。链轮虚拟加工包络成形的原理是将链条滚子表面假想为刀具，切制链轮毛坯，链轮轮齿齿面即链条滚子表面在相对运动过程中在链轮毛坯上形成的包络。所得链轮齿廓曲线对于改善滚子链链轮的设计，提高滚子链在高速下的使用性能具有重要借鉴意义。关键词：滚于链；Ob

2、jectARX；链轮；虚拟加工1　引言链传动作为机械传动的重要组成部分，特别是高速链传动在汽车发动机的正时机构及机油泵系统中具有广泛的应用。在汽车发动机的正时机构中，链传动速度可达7000r/min。由于链传动是具有中间挠性件的啮合传动，一般结构的链条与链轮的啮合均属非共轭啮合，其链条中心线（中心线指链条拉直时，铰链中心的连线）位置存在周期性变化，且每个链节与链轮的接触和脱离是在一瞬间完成的，因而使链传动存在多边形效应和啮人冲击，限制了链传动在高速场合下的应用。为了解决这一问题，迫切需要开发一种新型的链轮齿形，使其能够与链条达到共轭啮合或近似的共轭啮合，以降低链传动在使用过程中存在的多边形

3、效应和啮人冲击。目前国内外学者【2-5】多倾向于寻求新型链轮齿廓，以期达到降低滚子链传动中的“多边形效应”和“啮合冲击”的目的，实现链条与链轮的共轭或近似共轭啮合。随着计算机技术的发展，结合理论分析对滚子链的啮合机理进行计算机模拟，已经成为该领域研究方法的一种发展趋势。借助基于ObjectARX的AutoCAD二次开发手段模拟链条与链轮的啮合过程，探寻复合近似共轭啮合条件的链轮齿廓。2　链轮的三维扫掠实体建模链轮的三维扫掠实体建模的原理就是将链条滚子假想为刀具，切制链轮毛坯形成链轮齿廓。链轮轮齿齿面是刀具表面在相对运动过程中在链轮毛坯上形成的包络。当虚拟刀具相对链轮毛坯按理想的轨迹运动时，

4、虚拟刀具与链轮毛坯存在瞬时变化的重叠区域。切削过程就可以看作是在工件实体上减去它和刀具实体重叠的区域，最后在工件毛坯上留下的就是刀具表面的包络，也就是加工出的工件表面。重叠医域的去除是通过链轮毛坯实体和虚拟刀具实体进行相减布尔运算实现的。链轮虚拟加工包络成形的本质，就是利用虚拟刀具和链轮毛坯实体进行相减布尔运算模拟实际啮合过程的图形仿真。2.1滚子刀具和链轮毛坯的生成滚子刀具和链轮毛坯均为圆柱形。根据国家标准GB1243.1-83的规定【6】，取与链轮配用的滚子链滚子直径d1=635mm，滚子长度l=7mm，节距p=9525mm，链轮齿数Z=19，链轮毛坯直径即链轮齿顶圆直径da=d+1.

5、25p-d1，式中：d-链轮分度圆直径，d=p/sin（180°Z），计算得da=63.4257mm,另取链轮厚度B=5mm。生成滚子刀具和链轮毛坯的步骤为：(1)调用AcDb3dSolid类的构造函数创建一个容器对象；(2)调用AcDh3dSolid类的成员函数生成一个质心在全局坐标系(WCS)坐标原点的圆柱体；（3）将AcDb3dSolid类对象写入当前图形数据库的块表记录中。生成的滚子刀具和链轮毛坯，如图1所示。图1初始生成的滚子刀具和链轮毛坯1.滚子刀具2.链轮毛坯图2滚子刀具包络链轮示意图2.2刀具和链轮的坐标变换调用AcDb3dSolid类的成员函数生成的滚子刀具和链轮毛坯质心

6、均位于AutoCAD中WCS的坐标原点。为了模拟滚子与链轮的啮合过程，使滚子刀具与链轮做啮合运动，滚子刀具表面的包络面即为链轮齿廓。首先必须将滚子刀具移动到初始加工位置，如图2所示。将滚子自wcs的坐标原点移动至滚子1处，滚子刀具1中心至链轮中心的水平距离为np，垂直距离为s。在链轮以等角速度ω转动的同时，滚子以速度v做匀速直线运动。这一过程是通过ARX程序准确的坐标变换实现的。2.2.1刀具平移坐标变换将滚子刀具自WCS的坐标原点移动至滚于1处，即滚子刀具加工链轮的初始加工位置，其坐标表达为：ptix=-np,pt·y=0.5d+Δy,pt·z=0(1)式中：pt-AcCcPOJnt3d

7、类对象；pt·x，pt·y，pt·z-滚子刀具中心的x，y，z坐标；p-滚子链节距；，n-滚子刀具在加工初始位置距链轮中心的水平距离为节距的倍数；d—链轮分度圊直径；Δy-滚子竖直方向的移动增量。Δy是为避免刀具加工链轮过程中出现根切现象而设置的，其具体数值与链轮齿数及节距等有关。2.22链轮毛坯旋转坐标变换链轮包络成型过程中，滚于刀具做匀速直线运动的同时，链轮毛坯需做绕Z轴的匀速转动。设定链轮毛坯坐标系中某一点P在旋转