基于动力学分析的圆柱齿轮建模方法研究.pdf

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1、机械设计与制造第10期164MachineryDesign&Manufacture2012年10月文章编号：l001—3997(2012)10—0164—03基于动力学分析的圆柱齿轮建模方法研究王东峰孟庆华赵文礼(杭州电子科技大学机械工程学院，杭州310018)StudyonCylindricaIGearsModelingMethodsBasedonKineticAnalysisWANGDong-~ng，MENGQing—hua，ZHAOWen—li(MechanicalEngineeringCollege，HangzhouDianziUniversity，Ha

2、ngzhou310018，China)t一’Jd十+d+十—’’，dI一、●、t、●一’d，d，d+一卜’+d十+／h●0、●1、t1■一十q、●■、t、●q、t1、●q、●q、tq、t、●q、【摘要】介绍了圆柱齿轮参数化建模技术，分析了现有几种直齿和斜齿圆柱齿轮的常见建模方法，从动力学角度对各个方法进行了分析。利用三维建模软件CATIA以不同方法对直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮分别进行了建模。将建立的模型通过MSC—Simdesigner导入到高级动力学分析软件ADAMS中进行了动力学仿真分析，比较分析了各个建模技术的特点，通过动力学分析得到的根据不同建模技术得到

3、的齿轮啮合力的大小以及各自的转速特性，提出了一种合理的齿轮建模方法，验证了其可靠性。关键词：齿轮建模；CATIA；动力学分析；ADAMS【Abstract】Somekindsofcommonmethodstobuildspurgearsandhelicalgearsareanalyzed，andmodeIsbyCATIAindifferentwaysarebuilt．ThegearmodelsareimportedintoADAMStobedonedynam—icanalysisthroughMSC-Simdesigner，andthenthecharacter

4、isticsofallabouemodelingmethodsarecon-paredwithoneanother．Throughthedynamicanalysisthemeshingforceofgearmodeledindifferentwaysareobtained,findingoutareasonablewaytogearsmodeling．KeyWords：GearModeling；CATIA；DynamicsAnalysis；ADAMS中图分类号：TH16；TH132．41文献标识码：A1ljI-=石：l(2)在创成式外形设计模块下完成渐开线齿廓

5、的绘制。(3)由渐开线齿廓生成单个轮齿，由齿根圆生成齿根圆柱。齿轮传动以其传动平稳、结构紧凑、传动效率高等特点在现由单个轮齿沿齿根圆柱阵列出全部轮齿，完成齿轮整体的建模。代机械中占有极其重要的地位。近年来不断有学者利用三维绘图(4)利用设计表工具，生成参数表格，实现齿轮的系列化设计。软件以及仿真分析软件对齿轮的虚拟建模及仿真进行研究和分析。CATIA以其强大的曲线曲面造型能力，是当今主流的三维辅3直齿圆柱齿轮建模方法分析助设计软件之一。在CATIA环境下以不同方法进行齿轮建模，利直齿圆柱齿轮建模的关键在于渐开线齿廓的绘制。当一条用其自身工具进行分析，并对其在AD

6、MAS中进行动力学分析。直线沿圆周作纯滚动时，直线上任意点的轨迹就是该圆的渐开最终理论分析及根据分析数据，提出了一种圆柱齿轮较优建模方线。渐开线直角坐标方程为：法。f=-rsin()一()rcOS()r1、【y=rcos(0+a)+()rsin()⋯2齿轮参数化建模式中：r__—基圆半径；—展角；压力角CATIA软件有功能强大的知识工程模块，可实现齿轮的参根据渐开线的直角坐标方程得到在CATIA下绘制渐开线数化、系列化建模。对于标准的渐开线圆柱齿轮，只需确定齿数所需的参数方程：z、模数m、螺旋角以及齿厚h，就能确定其它参数最终得出齿轮Jsin(×P，)一PIc。

7、s(P¨f，、【COS(f×)tPIcos(t~PI)⋯的几何形状。这里说的标准齿轮是指m、ol、h*a、C均为标准值【】1。以下为建模思路过程：式中：“—基圆半径；P卜圆周率；卜量系数。(1)利用公式f(x)工具定义参数，包括、m、h以及由它们3．1两种渐开线建模方法得到的其它参数。对于渐开线的建模，以渐开线的参数方程为基础，主要有两种节圆半径：r=mz／2方法。(1)描点法。将t取一系列离散值，获得若干点的x,y坐标，而这些点正是渐开线上的点。将这些点用样条曲线连接，再通过镜像、齿顶圆半径：=r+m修剪等命令最终得到齿廓。(2)法则曲线法。利用平行曲线中的法

8、则齿根圆半径：(^。+c