性能化数据型构架体建模技艺在齿轮定型时的践行

来源：塑胶五金网发布时间：2014-10-31 16:00:50点击率：

　　渐开线齿轮构建齿轮特征参数化建立过程在三维设计中，创建零件的过程也就是对零件作形体分析的过程。实体特征的过滤和提取是指一个零件创建好以后，从零件中拆分出其组成的基本体，以获取其几何结构数据。本文在齿轮实体模型建立的基础上，以基础特征及其约束关系为基础，从设计特征信息集中提取抽象形状特征，即将渐开线齿轮可以看成由两部分组成：齿轮毛坯部分和其它部分。在此基础上，通过特征约束关系匹配，进行编辑和布尔操作，实时进行齿轮并行设计。齿轮特征参数化建立过程如示。

　　在齿轮三维模型的建立中，首先需要绘制齿轮轮廓曲线，也即在建立渐开线齿轮时首先在选定的参考面内创建相应的渐开线曲线，渐开线曲线的建立见图2，渐开线曲线方程为：si=sri/r-2ri(invi-inv)(1)其中：i=rb/ri，invi=tani-i，s=m/22xmtan.

　　在齿轮加工和使用过程中，为了满足不被根切及强度等要求，在齿轮加工过程中常对其进行变位加工，从而使得齿轮分度圆上的齿厚产生变化，因而，在建立齿轮三维模型时，须考虑变位系数的影响。

　　目前，在渐开线圆柱直齿齿轮三维建模时，主要有两种方法：一是在端面作一草图齿廓沿垂直端面的方向扫描切除或直接拉伸切除一齿廓，然后沿圆周阵列而成;二是在端面作一周齿廓，然后沿垂直端面的方向扫描切除或直接拉伸切除而成。

　　在进行变位系数分析时，其对齿厚的影响主要表现在分度圆上齿厚对应的中心角的变化，分度圆齿厚对应的中心角为：=2s/(mZ)(2)然后，连接OC线，并将其绕原点O沿其曲率方向旋转/2，并以其为参考进行镜像，从而可以得到轮齿的端面，再将其沿分度圆方向进行阵列，就可以得到整个齿轮的端面，在此基础上进行拉伸得到齿轮的毛坯，然后通过加、减其它简单特征，从而建立齿轮的实体模型。

　　渐开线齿轮特征的提取通过分析齿轮及齿轮轴的特征发现，齿轮三维模型的建立，大多在选定平面内建立齿廓曲线，利用镜像和阵列建立整个齿轮的端面，通过拉伸建立齿轮的毛坯，，在齿轮毛坯的基础上，通过加、减其它的孔、槽和轴的特征，即可得到齿轮的三维模型，因而，如何高效、准确地建立齿轮毛坯模型将对建立齿轮的三维实体模型起着重要的作用，为此，建立渐开线齿轮三维实体模型的首要任务是齿轮毛坯特征的建立。

　　特征一般包括形状特征、精度特征、材料特征、定位特征和分析特征，而对实体三维几何模型的建立，主要与形状特征和定位特征有关，因而，齿轮毛坯特征主要表现在渐开线形状的建立和位置的确定。

　　齿轮特征的参数化设计决定特征的参数包括决定其形状的形状参数和决定其位置、方向的定位参数。形状参数又分为两类：一类是设计者输入的参数;一类是从上级特征继承的参数。前者由设计者根据零件功能需要或装配要求，交互输入它的大小，要受约束方程的约束，是约束方程中的变量。后者是从特征依附的上一级特征继承下来的，对本身具有一定关系，但不能通过继承性自动建立的参数之间可通过人工建立起关系表达式或称尺寸链，使得修改一个控制尺寸时，即可达到与之相关尺寸的联动效果，提高设计效率。

　　应用实例本文以渐开线变位齿轮为例，利用基于特征的参数建模技术建立变位齿轮的几何模型，由于变位齿轮需考虑中心距的影响，因而本文以一对齿轮为例，齿轮轴几何模型该对齿轮的基本参数为：模数m=8，齿数Z1=15，Z2=71，压力角=20(，变位分别为x1=0368，x2=1226，实际中心距为A=3556.

　　大齿轮几何模型在Pro/E操作平台上提取齿轮毛坯特征，在交互式输入窗口输入齿轮的参数，点击再生，系统将自动更新齿轮毛坯的三维模型，在此基础上，加上阶梯轴或减去孔特征，即得到齿轮轴和大齿轮的几何模型。

　　结束语基于Pro/E操作平台，将齿轮进行分解为齿轮毛坯特征和其它一些简单的特征，在此基础上，利用参数化建模技术建立齿轮毛坯特征，并利用参数驱动，在对齿轮进行系列化设计时，只须修改部分参数即可获得精确的齿轮毛坯模型，大大提高了齿轮的设计效率。在检验齿轮运动干涉问题时，可在齿轮毛坯的基础上进行装配，可以快速检测齿轮啮合过程中的运动干涉问题。

　　本文主要从渐开线圆柱齿轮出发，对其它如斜齿轮、锥齿轮及蜗轮蜗杆传动等基于特征的参数化设计，将在后续的工作中进行探讨和研究。

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