基于SolidWorks符合加工规律的斜齿轮建模.pdf

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1、机械工程师MECHANICALENGINEER基于SoMWorkS符合加工规律的斜齿轮建模文长明1，李虎1，文可z(1．中工科安科技有限公司，合肥230022；2．武汉大学，武汉430072)摘要：介绍了基于SolidWorks符合／JrlT规律的圆柱斜齿轮的三维模型创建方法，通过这种方法创建的三维模型具有与实际加工出的产品高度一致的特点。是建立精确斜齿轮模型的一种新方法。同时通过取渐开线上若干点用样条曲线拟合生成渐开线的方法还达到了节约计算机系统资源而又不失精确性的目的。关键词：SolidWorks：斜齿轮，建模中图分类号：TP3917文献标志

2、码：A文章编号：1002—2333(2016)08—0202—020引言在机械装备设计制造中，运用斜齿轮传递运动和动力具有传动平稳，冲击、振动和噪声较小等优点，因而被广泛采用。作者在多年的机械设计工作中发现现有的介绍斜齿轮建模的文章包括SolidWorks官方的教程采用的都是近似或代替的方法。一般都是在齿轮的一个端面上创建斜齿轮的渐开线齿廓草图(有的是用3段圆弧代替渐开线)然后将草图通过实体引用，引用到另一端面，再将草图旋转一个口角度，最后通过放样凸台／基体得到一个齿的齿形。通过这种方法建立的三维模型有两个错误的地方，其一通过放样得到的齿形其轴向

3、的边线在通过轴线与端面垂直的平面上的投影为直线，不符合实际齿形轴向边线的投影特点；其二我们知道圆柱斜齿轮的端面齿形严格意义上来说并不是渐开线，而其法向截面的齿形才是渐开线。所以作者认为渐开线的齿廓草图应该做在齿轮的法平面上而不是端平面上。下面将详细讲述这种方法的建模过程。1精确的三维模型的建立，．』法面齿廓曲线的方程齿轮上所有的轮齿齿廓都具有相同的结构特征，进行斜齿轮三维建模时，首先需要作出轮齿法面上的齿形，斜齿轮法面齿形为渐开线。通过事先做好的Excel表格只需输入齿轮的齿数、法面模数和螺旋角即可得到若干渐开线上点的坐标值。如图l所示。本文以某

4、型号机床中所用到的斜齿轮为例，其主要参数为：齿数z为42；法面模数m。为12mm；螺旋角／3为4。30’30”。渐开线参数坐标方程：f工=rI)(cost+tsint)；／y=rb(sint+tcost)。式中：“为齿轮基圆半径，对应图1中C4单元格的值；￡为渐开线展角，对应图1中B1I至B25单元格的值。取得这些点的坐标数值后需要先将数值复制到记事本然后另存为．【xt或．sldcrv格式，再通过SolidWorks菜单中的“插入，曲线／通过XYZ点的曲线”将得到坐标值插入到齿轮基体上，SolidWorks将自动拟合得到一段渐开线。本文所用的坐标

5、值如图2。所得到的曲线如图3。』．2定义扫描切除路径接下来我们需要做一条螺旋线作为模仿实际加工时去除工件材料的路径，也作为建模时扫描切除的路径。螺旋线的建立如图4。202i2016年第8期网址：www．jxgcs．corn电邮．hrbengineer@163corn机械工程师霸啊豳翻黼ri———————●——■MECHANICALENGINEER定义螺旋线的方式为高度和螺距，高度即为齿轮的齿宽；螺距h通过式(1)得到h='trd／ta98。(1)式中：d为齿轮分度圆直径；口为齿轮螺旋角。J一建立轮齿的法面在定义好螺旋线后，就需要确定轮齿的法面了。

6、轮齿法面的建立如图5。可以看出图5中是通过过一点和一线垂直来确定面的。点选择的是螺旋线的端点，线则是图4中所建立的螺旋线。1．4绘制齿轮的端面齿廓端面齿廓的绘制过程如下：1)选择齿轮的端面为基准面；2)绘制齿根圆、分度圆和齿顶圆；3)通过转换实体引用命令引用1．1节得到的拟合渐开线；4)作一条竖直的构造线作为齿廓的中心线；5)镜像渐开线；6)通过裁剪实体命令裁剪多余的线段；7)过其中一条渐开线与分度圆的交点和圆心作构造线，并约束此构造线与齿廓中心线的角度为a=3600／(4xZ)；8)过渐开线与齿根圆和齿顶圆的交点分别做两段圆弧以封闭草图；9)退

7、出草图。端面齿廓绘制的结果如图6。1．5法面齿廓创建法面齿廓的创建是在端面齿廓的基础上经实体转换引用而来，其创建过程如下：1)以1．3节建立的法面为基准面创建草图；2)通过转换实体引用命令转换1．4节建立的端面轮廓；3)退出草图。法面齿廓的创建结果如图7所示。图7中的基准面1即为1．3节所建立的轮齿法面。1．6通过扫描切除创建齿槽有了以上准备工作后，接下来就可以创建齿轮的齿槽了。齿槽的创建是通过SolidWorks菜单中的“插入，切除／扫描”命令创建的，如图8所示。执行扫描切除过程中各参数选择如图9。扫描切除的轮廓为1．5节所创建的法面齿廓而不是

8、1．4节所创建的端面齿廓，路径选择1．2节创建的螺旋线段，最后单击绿色的对勾按钮完成一个齿槽的扫描切除。结果如图10所示。J．7添加齿根