直齿变位齿轮的参数化设计及优化.pdf

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1、·58·重型机械2012NO．5直齿变位齿轮的参数化设计及优化余志永，郑清春，郭津津，李纪峰(天津理工大学，复杂系统控制理论及应用重点实验室，天津市300384)摘要：阐述了基于Pro／Program直齿变位齿轮的参数化设计方法，该方法可根据中心距及齿数、模数等自动计算出变位系数，并根据基圆与齿根圆的大小关系，自动选取相应的建模过程，建立出满足要求的变位齿轮模型。运用Pro／Mechanica对齿轮模型进行了静态分析，并对齿轮的主要结构参数对静态特性的影响程度进行了敏感度分析，最后对齿轮模型进行了优化，在最大应力及最大应变满足要求的情况下，

2、使其总质量最小。关键词：变位齿轮；参数化；Pro／E优化中图分类号：TP391．7，TH132文献标识码：A文章编号：1001—196X(2012)05—0058—04ParametricdesignandoptimizationofstraighttoothprofileshiftedgearsYUZhi—yong，ZHENGQing—chun，GUOJin-jin，LIJi—feng(TianjinKeyLaboratoryforControlTheory&ApplicationsinComplicatedSystems，Tianjin

3、UniversityofTechnology，Tianjin300384，China)Abstract：InthispapertheparametricdesignmethodofstraighttoothprofileshiftedgearsbasedonPro／Pro—gramisexpounded．Itcanautomaticallycalculatethemodificationcoeficientaccordingtothecenterdistance，numberofteeth，andthemodulus，automatical

4、lyselecttheappropriatemodelingprocessaccordingtotherela—tionbetweenthesizesofthebasecircleandrootcircle，andthenestablishthemodifiedgearwhichmeetsthedesignrequirements．ThegearmodelwasstaticallyanalyzedwithPro／Mechanica，andthenthesensitivityanal—ysisfortheinfluenceofmainstru

5、cturalparametersonthestaticcharacteristicswasmade．finallythegearmodelwasoptimizedtomaketheoverallweightsmallestformeetingtheprojectrequirementstomaximumstressandnlaximunlstrain．Keywords：profileshiftedgear；parameterization；Pro／E；optimizationPro／E软件中却不能直接生成，需进行复杂的建0前言模过程。同时，

6、齿轮建模过程中，模数、齿数Pro／ENGINEER(Pro／E)是由美国PTC公不同，其齿根圆与基圆的大小关系将发生变司开发的三维CAD／CAM／CAE系列参数化软化，则相关的建模过程也略有不同。本文基于件，主要用于产品外观设计、结构设计、仿齿轮渐开线的生成原理，应用Pro／E中的Pro．真、模具设计、分析优化、NC加工等产品研gram程序，研制出同步变位直齿圆柱齿轮实体发领域。造型的自动化设计程序。程序可根据中心距、齿轮在机械行业中有广泛的应用，但在模数、齿数等参数计算出变位系数，并可进行建模过程的判断选择，建立齿轮的三维模型。收稿日期：

7、2012—07—03；修订日期：2012—07—29同时，论文应用Pro／M对齿轮进行了有限元分基金项目：天津市科技计划项目(11ZCKFGX03700)析及优化设计。作者简介：余志永(1985一)，男，河北唐山人，天津理工大学硕士研究生。重型机械·59·表1齿轮各参数初始值1基于Pro／Program的变位齿轮的Tab．1Initialvaluesofeachparameterofgear建模技术参数值Pro／Program是一个记录文件，记录着模型模数M／nm10齿数Z／个30的成型步骤等信息，其大部分内容是由Pro／E程压力角(。)2

8、0序自动产生的，即每建立一个特征，Pro／E就会齿顶高系数日1产生该特征的程序代码，用户则可以根据设计意顶隙C／0．25图对其进行编辑。Pro／E中Program的内容都有两同步