汽车变速器齿轮的三维建模及参数化设计
基于CATIA的齿轮参数化设计建模及运动仿真
基于CATIA的齿轮参数化建模及运动仿真作者：许昌军 指导老师：朱梅（安徽农业大学工学院 07机械设计制造及其自动化 合肥230036）摘要：文章介绍了运用参数化三维软件CATIA对渐开线直齿轮及斜齿轮进行参数化三维建模。
通过GSD模块中的fog方式生成参数方程建立渐开线，再通过镜像、剪切、特征阵列等命令建立齿轮轮廓，通过拉伸、开槽等命令建立渐开线齿轮三维模型，大大提高了设计人员的工作效率。
然后用建模的直齿轮创建直齿轮库，最后进入电子样机运动模块(KIN)对两啮合齿轮进行运动仿真及干涉分析。
关键词：参数化 CATIA 运动仿真 渐开线直齿轮1 引言本文基于CATIA 的三维建模环境, 设计开发了渐开线直齿轮参数化设计系统,建立零件的3D模型, 为渐开线直齿轮的传动、仿真、优化设计、有限元分析打下基础。
用户只需根据修改齿轮参数就可以生成新的渐开线直齿轮, 减少繁琐复杂的重复劳动, 从而大大提高设计效率。
1.1CATIA软件介绍CATIA（Computer Aided Tri-dimensional Interface Application) 是法国达索(Dassault Systemes)飞机公司于1975年开始发展起来的一整套完整的3D CAD/CAM/CAE软件，CATIA V5作为新一代的CATIA版本，提供更多的新功能，其界面更加人性化，基于Windows的操作界面非常友好，因此使得复杂、枯燥的设计工作变得轻松而又愉快。
CATIA以强大的曲面设计功能在飞机、汽车、轮船等设计领域享有很高的荣誉。
2 CATIA参数化设计分析基于特征参数化设计的关键是特征及其相关尺寸、公差的描述，包括数据特性描述、规则特性描述、关系特性描述。
数据特性描述包含特征的静态信息和制造特性；规则或方法属性定义特征特定的设计和制造特性；关系特性描述特征间的相互依赖关系或定义形状特征间的位置关系。
形状特征实际上是几何实体的无任何语义的结构化组合，形状特征月特征(语义特征)间是一对多的关系，这体现了特征的应用多视角性。
齿轮的参数化建模操作实例
主要参数：
可在模型中编辑局部参数。例如，在系统中 定义的尺寸参数。
2.外部参数：在当前模型外面创建的并 用于控制模型某些方面的参数。不能在模型 中修改外部参数。例如，可在“布局”模式 下添加参数以定义某个零件的尺寸。
1.局部参数：当前模型中创建的参数。
3.用户定义参数：可连接几何的其它信息。 可将用户定义的参数添加到组件、零件、特 征或图元。例如，可为组件中的每个零件创 建 COST 参数。然后，可将 COST 参数包括 在“材料清单”中以计算组件的总成本。 4.系统参数：由系统定义的参数，例如， “质量属性”参数。这些参数通常是只读的。 可在关系中使用它们，但不能控制它们的值。 5.注释元素参数：为“注释元素”定义的 参数。
步骤八：镜像渐开线 步骤九：创建实体特征
采用拉伸的方式创建该实体，将拉伸的高度与齿宽B关联起来。
镜像的渐开线
步骤十：倒角ห้องสมุดไป่ตู้
拉伸的实体特征
在圆柱体的上下边棱处创建1.5× 45º 的倒角
步骤十一：创建单个齿槽
通过去材料的方式创建一个齿槽。
步骤十二：阵列齿槽
齿槽轮廓
创建的单个齿槽
通过轴阵列的方式创建其它齿，并将齿 轮的齿数与参数Z通过关系式联系起来。
2.关系式中使用的数学函数
3．关系式中使用的运算符
4. 关系式错误的检查与修改
执行对话框中的【实用工具】→【校验】菜 单击 （校核）按钮，系统会自动检查 单命令或 关系式的有效性，如果发现错误，则提示出错， 编辑区错误的关系式下方打上标记。 并在显示 常见的错误类型有： 1）横列超过80个字符。此时应应用反斜线“\” 把其分成两行。 2）参数名称超过31个字符。 3）语法错误，出现没有定义的参数或函数。
Pro／E中商用车变速器齿套的三维画法
１ 改进组件服务器的性 能。通 过把扫描 邮件 内 ） 容 的任务移交给反垃圾 邮件网关 ， 可以大大缓解组件 服务器的资源紧张 。组件服务器要 向系统 申请资源 ， 但是系统常常被各种插件拖 累的不堪重负。而邮件网 关 的预处 理功能 根本 不会 影 响到服务 器 的性能 。事 实 上， 反垃圾邮件 网关在垃圾邮件到达组件服务器之前
１ 目前在齿套以及锥环图纸阶段存在的问题 我公司技术中心目前三维设计使用的软件为Ｐｏ ， ｒ Ｅ ／ 在设计齿套时 ， 花键参数 已经有 了比较简单 的参数化 模型 ， 可以直接生成。在花键生成后 ， 表达齿套的倒锥 齿 以及齿端的尖角时 ， 一般存在误 区， 没有正确表达该 两项 ， 甚至是不表达该两项 。这些 问题 ， 在三维设计工 作 完 成 之 后 ， 后 续 的二 在 维 转 换 、 限元 分 析 以及 有 动力学分 析等Ｔ作 上 ， 由 于三维的描述不准确 ， 将会 带来 很 多 的问题 ｕ 如： 。例 从 图 １ 显 看 出 ， 套 的 明 齿 倒 锥 齿 以及 齿 端 的尖 角 没 图１ 目前三维图关于齿套 有表 达 。 的错误表达 ２ 齿 套 以及 锥 环 的 实 际
关键词 ： ｒ／ ； ＰｏＥ 变速器 ； 齿套 ； 工过程 加 中图分类号 ： ４ ３２ ２． Ｕ ６ ．１＋ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：１０ — ７ Ｘ（０ １０ — ２ ６ ０ ０ ３ ７ ３ ２ １ ）６ ０ ０ — ２
０ 引 言
文 中主要 为 Ｐｏ ｒ／ 件 对齿 套 的 正确 表 达方 法 为 Ｅ软 目的 ， 从实际加工过程出发 ， 使用实际工艺方法来约束 ＰｏＥ软件 对 此零件 的画法 ， ｒ／ 以及 如何 简单 表 达该零 件 的画法 。
过程 。
汽车变速器齿轮的三维建模及参数化设计
汽车变速器齿轮的三维建模及参数化设计冯 樱(湖北汽车工业学院汽车工程系,湖北十堰 442002)摘 要:在CA TIA 环境下,以汽车变速器齿轮为例,介绍斜齿轮三维参数化建模的方法,并对变速器各档齿轮的设计予以说明。
关键词:汽车变速器;斜齿轮;CA TIA ;参数化设计中图分类号:U4631212 文献标识码:A 文章编号:100623331(2006)01200162033D Model Establishment the Parametric Design for Auto T ransmission G earsFENG Ying(Dept.of Automobile Eng., Hubei Automotive Industry Inst.,Shiyan 442002,China )Abstract :Under the environment of CA TIA ,a 3D parameterized modelling method for the involute helical gear is in 2troduced by taking auto transmission gears for example ,and the other gears design of the auto transmission is dis 2cussed.K ey w ords :auto transmission ;helical gear ;CA TIA ;parametrized design CA TIA 软件是法国达梭公司(Dassault Sys 2tem )开发的CAD 领域曲面设计、实体造型、模具设计等方面的高级软件,该软件在航空航天工业、汽车制造业等大量涉及复杂外形设计的工作领域展现了强大的功能。
CA TIA V5是基于Windows 平台的全参数化和以特征建模技术为核心的特征造型软件,它可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图,为设计人员提供良好的设计环境。
基于Pro／E的汽车变速器齿轮的参数化建模及运动仿真
ee题目基于Pro/E的汽车变速器齿轮的参数化建模及运动仿真学生姓名 ee 学号 ee所在学院机械工程学院专业班级 ee指导教师 ee __ ____ __ 完成地点 ee ___2009 年 06 月 11 日基于Pro/E的汽车变速器齿轮的参数化建模及运动仿真作者：ee(ee)指导教师:ee` [摘要]应用参数化设计,便于实现系列化设计,可缩短产品的研发周期,减少重复设计,节约研发成本。
参数化建模是通过定义一组参数来表达产品的形状特征,并以这些参数控制设计结果,从而达到调整参数可修改模型的目的。
运动仿真是根据设计意图定义机构中的连接、设置伺服电机，然后运行机构分析，观察机构的整体运动轨迹和各零件之间的相对运动，以检测机械的干涉情况。
本文讨论在ProEngineer环境下，对汽车变速器中的斜齿轮进行三维参数化建模及运动仿真，并分析参数化建模及运动仿真的特点。
[关键词]：斜齿轮；参数化建模；运动仿真Based on Pro / E automotive transmission gearsParametric Modeling and Simulationee（ee）Tutor: ee[Abstract]This article will discussthe environment in ProEngineer,Automotive transmissions in three-dimensional helical gear parametric modeling and motion simulation analysis of parametric modeling and motion simulation features. It is defined by a set of parameters to express the characteristics of the shape of the product, these parameters control the design and results, adjustment parameters can be modified so as to achieve the purpose of the model. Accountants can directly start the organization in motion analysis module in ProEngineer, defined according to the design intent of the connection mechanism, the servo motor and run the analysis mechanism, the relative movement of the parts and the whole trajectory between the observation means to detect the interference of the machine. And the use of the module, designers also can be a variety of measurements and saves the results of the analysis in the form of videos.Application of parametric design can easy to implement serialization designed to shorten product development cycles,reduce duplication of design, saving development costs.[Key words]: Helical gear; Parametric modeling ; Motion Simulation目录1.概述 (1)1.1汽车变速器齿轮参数化设计的发展 (1)1.2齿轮传动的主要类型 (1)1.3齿轮的发展现状和前景分析 (3)1.3.1齿轮的发展现状 (3)1.3.2齿轮的发展前景分析 (4)1.4参数化设计的研究 (5)2.齿轮传动的相关设计参数 (9)2.1齿轮传动的设计准则及相关系数 (9)2.1.1齿轮传动的设计准则 (9)2.1.2齿轮传动的设计系数 (9)2.2齿轮传动的设计参数及许用应力 (10)3. 斜齿轮的基本参数及几何尺寸计算 (10)3.1齿面接触疲劳强度分析 (10)3.2 齿根弯曲疲劳强度分析 (12)3.3 渐开线齿轮的基本参数 (14)3.4 斜齿轮相关参数的计算 (14)3.4.1 按齿面接触疲劳强度设计 (1)3.4.2 按齿根弯曲疲劳强度计算 (16)3.4.3 几何尺寸计算 (16)4. 斜齿轮的三维参数化建模 (17)4.1设置齿轮的基本参数 (17)4.2绘制齿轮基本圆曲线，创建齿轮关系，确定齿轮尺寸 (18)4.3创建齿轮轮廓渐开线 (19)4.4创建齿轮的螺旋曲线 (20)4.5创建齿廓曲线，利用齿廓渐开线完成一端齿廓曲线的创建 (22)4.6齿轮造型 (24)4.7齿轮参数改变前后对比 (26)5 斜齿轮的运动仿真 (27)5.1 计算齿轮的中心矩 (27)5.2 进行齿轮装配 (27)5.3 创建伺服电动机 (28)5.4 进行运动分析 (28)5.5 测量结果分析 (29)6 结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)1.概述1.1汽车变速器齿轮参数化设计的发展汽车变速器齿轮参数化及运动仿真的研究可以改善传统的设计上计算工程繁琐、容易出错，且设计周期长，重复劳动量大，浪费人力的缺点。
变速器齿轮工艺设计说明书
变速器齿轮工艺设计说明书一、分析零件图（如图1）1、零件名称：变速器齿轮12、材料：18CrMnTi3、产量：100件4、技术要求：1）、齿面渗碳层深度0.6-1.0，表面淬硬度HRC56-62，齿心部硬度HRC 33-48；2）、齿廓倒角0.5x45；3）、未注倒角为1x45。
二、锻造工艺性分析首先，运行计算机辅助自由锻锻件工艺设计软件，进入用户界面。
在主菜单中，选择"工艺方法分析"子菜单。
点击后进入"工艺方法分析"界面，此时，对零件可进行结构分析，缺陷分析，零件作用分析。
对零件的锻造工艺性分析完成后，点击"返回"，系统则回到计算机辅助自由锻锻件工艺设计软件的主界面。
下面是变速器齿轮的锻造工艺性分析结果：（1）分析该零件，得出：锻造的目的是侧重于成形、减少加工余量。
（2）分析锻后零件性能可能变化的趋势。
在锻造时，由于锻件本身的成分、组织的不均匀和各处受力情况不同，锻件内各处的变形情况也不同，变形首先发生在那些先满足屈服准则的部分。
因此，有的地方先变形，有的地方后变形；有的地方变形大，有的地方变形小，由于存在变形的不均匀性，将在个部分变形金属之间产生相互影响，产生附加应力（例如在镦粗时坯料侧表面切向产生的附加拉应力等）和残余应力等，带来一些不良的影响。
所以在锻造时要注意以下几方面：一，为防止镦粗时产生纵向弯曲，圆柱体坯料高度与直径之比不应超过 2.5～3，在2～2.2的范围内更好。
二，镦粗时每次的压缩量应小于材料塑性允许的范围。
三、绘制锻件图在主菜单中，选择"工艺制定"子菜单。
点击后进入"工艺制定"界面，在菜单项中，选择"根据零件图绘制锻件图" 子菜单，双击进入"根据零件图绘制锻件图"界面。
根据提示可完成变速器齿轮的锻件图绘制过程。
步骤如下：（1）确定锻件形状。
基于ProE的汽车变速器齿轮的参数化建模及运动仿真
机构运动分析模块（Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）是Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ Ｗｉｌｄｆｉｒｅ中一个集运动仿真和机构分析于一身的功能强 大的模块。利用该模块．当各个零部件通过装配模块组装 成一个完整的机构以后．设计师就可以在Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ中
直接启动机构运动分析模块．根据设计意图定义机构中 的连接、设置伺服电机，然后运行机构分析，观察机构的 整体运动轨迹和各零件之间的相对运动．以检测机械的干 涉情况。而且，利用该模块．设计师还可以进行各种的测量 工作．并把分析结果保存成影片的形式。 ２斜齿轮的三维参数化建模
本文链接：/Periodical_cqzyjsxyxb200903034.aspx
万方数据
９８
重庆电子工程职业学院学报
第１８卷
径、基圆直径、齿轮根度圆直径、齿顶圆直径关系如下：
ｈａ＝（ｈａｘ＋ｘ）＊ｍ
ｈｆ＝（ｈａｘ＋ｃｘ—ｘ１｝ｎｌｒｌ ｄ＝ｍｎ＋ｚ／ｃｏｓ（ｂｅｔａ） ｄａ＝ｄ＋２＊ｈａ
ｄｆ＝ｄ一２木ｈｆ ａｌｐｈａｔ＝ａｔａｎ（ｔａｎ（ａｌｐｈａ）／ｃｏｓ（ｂｅｔａ）） ｄｂ＝ｄ＋ｃｏｓ（ａｌｐｈａｔ） ＤＯ＝ｄ Ｄ１＝ｄａ
４ 结 基于论呲环境的汽车变速器齿轮的参数化建模的
步骤为：首先建立斜齿轮的特征参数；再建立参数关系 式．然后完成渐开线轮廓的绘制；并引用特征参数完成螺 旋线的绘制．最后通过“扫描混合”得到齿型。由于汽车变 速器内斜齿轮存在左旋和右旋两种形式．可以通过更改螺 旋曲线参数．利用规则来驱动模型。对于参数化设计的齿 轮．只须在“参数”窗口中灵活地更改设计参数，再使用 “再生”命令即可得到不同尺寸参数的斜齿轮。
基于ProE实现齿轮三维参数化建模
基于Pro/E实现齿轮三维参数化建模魏永乐，晁彩霞辽宁工程技术大学机械学院，辽宁阜新（123000）E-mail：weiyongle@摘要：利用Pro/Engineer系统提供的Pro/Program、Pro/Toolkit等二次开发模块以及功能强大的Visual C++编程工具，在Pro/Engineer系统中实现了齿轮三维参数化建模，提高了齿轮的设计质量和效率。
关键词：Pro/E；二次开发；参数化建摸；齿轮中图分类号：TP391.721．引言齿轮作为最重要的基础传动零件被广泛地应用于各个行业的生产设备中，因此齿轮设计的是否合理，将直接影响到设备的生产效率和寿命。
由于齿轮结构比较复杂，故齿轮的设计和生产过程中，需要进行大量的分析、计算和绘图工作。
在传统的齿轮设计中，齿轮的设计和强度校核过程主要是通过人工完成的，存在计算繁琐、设计周期长、效率低等问题，而且容易出现设计误差和错误，难以实现优化设计。
建立齿轮的三维实体模型，分析齿轮工作状态和受力状况，得到优化齿形，这对于提高齿轮的传动质量和使用寿命有重要意义。
本文以Pro/Engineer为平台，利用Pro/Toolkit等二次开发模块，探讨了直齿渐开线齿轮三维参数化建模的方法，最终实现了齿轮三维模型快速、精确的建立。
并且为进一步实现齿轮的传动及受力分析奠定了基础。
2．Pro/E二次开发工具Pro/Engineer系统是美国PTC公司的优秀产品，提供了产品三维造型设计、加工、分析及绘图等功能的完整CAD/CAE/CAM解决方案。
目前Pro/E软件在我国的机械、模具、汽车、航天、电子、家电、工业设计、玩具等行业取得了广泛的应用。
Pro/E在提供强大的产品设计、分析、制造等功能的同时，还为用户提供了多种二次开发工具，有：族表、用户定义特征、Pro/Program、J-link、Pro/Toolkit等[1]。
本文Pro/Program 和Pro/Toolkit二次开发工具。
毕业设计任务书变速器三维建模与仿真
毕业设计任务书变速器三维建模与仿真兰州工业学院毕业设计（论文）任务书交通工程系届汽车制造与装配技术专业注：本任务书要求一式两份，一份系部留存，一份报教务处实践教学科。
附件1 设计过程概述1．图书馆网站上查阅相关中文文献10篇以上。
关键词有：变速器、三维建模、装配建模、仿真分析。
2．查找相关毕业论文2篇。
3．阅读CATIA软件使用、三维建模、仿真分析等相关书籍，熟悉软件的使用。
4．准备工具、量具分步拆解变速器，绘制零件草图。
5．进行进行零部件的三维建模，装配建模及装配干涉检查。
6．进行指定机构的运动分析，录制分析过程。
7．三维装配局部剖视，生成A0图纸，指定部件的爆炸图A1幅面2张，标准图纸（要有件号指引、标题栏、零件明细表及说明等）；8．编写毕业设计说明书。
说明书必须包括以上所有内容，内容布置必须合理。
格式安排按毕业设计说明书格式执行。
每一章必须单独起页。
用Word 输出。
说明书包括：中文摘要、英文摘要、目录、正文、总结、参考文献、谢辞。
9．英文翻译、论文中英文摘要必须自己翻译。
附件2 手动变速器剖视图（参照）附件3 变速器部件爆炸图（参照）附件4：兰州工业学院毕业设计（论文）撰写规范一、论文印装（一）装订要求论文一律用A4（210mm 279mm）标准大小的白纸打印并装订（左装订）成册。
论文在打印时，要求纸的四周留足空白边缘，以便装订和批注。
每页的上边距和左边距侧(订口)应分别留边25 mm，下边距和右边距(切口)应分别留边20 mm。
（二）字体要求1. 论文标题：小2宋体字，黑体；小标题1：小3宋体字，黑体；小标题2： 4号宋体字，黑体；2. 正文标题：参考（五）正文部分；3. 正文：小4宋体字；4. 参考文献： 5号宋体字；5. 英文摘要：标题：小3，正文：小4，字体：Times New Roman二、论文结构及要求毕业论文由以下部分组成：1.封面；2.毕业设计（论文）任务书；3.中文摘要；4.英文摘要；5.目录；6.正文；7.结论；8.致谢；9.参考文献；10.有关图纸(大于3#图幅时单独装订)。
轿车变速器系统三维建模及有限元分析
哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）—中期检查报告本科毕业论文（设计）中期检查报告论文题目 A级轿车变速器系统三维建模及有限元分析班级姓名院（系）汽车工程学院导师报告时间哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）—中期检查报告1．论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行论文工作按照开题报告预定的内容及进度安排进行，按照开题报告和指导老师的进度安排，中期答辩前已基本完成任务，即完成A级轿车变速器系统三维建模。
2．目前已完成的研究工作及结果2.1传动机构布置方案分析本题目要求为A级轿车变速器系统，经计算确定变速器的传动方案如下图所示：2.2各总成部件结构型式和参数的确定及建模经计算齿轮参数确定如下：哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）—中期检查报告三维建模：同步器的计算及三维建模：哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）—中期检查报告操纵机构总成建模：输入输出以及倒档中间轴的计算及建模：输入轴哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）—中期检查报告输出轴倒档轴哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）—中期检查报告壳体的设计与建模：3．后期拟完成的研究工作及进度安排（1）拟完成的研究工作：关键零部件有限元分析以及撰写毕业设计论文（2）进度安排：五一过后开始进行有限元分析方面的学习，六月开始撰写毕业论文4．存在的困难与问题（1）困难：目前对有限元分析了解不够，需要进一步研究。
（2）问题：如何利用catia软件进行有限元分析。
5．如期完成全部论文工作的可能性论文工作进展顺利，预计能够如期地完成论文工作。
哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）—中期检查报告中期报告检查组意见：（以下空4~6行文字）组长（签字）：年月日（此行置于页面底部）。
基于CATIA的齿轮参数化设计建模及运动仿真
基于CATIA的齿轮参数化设计建模及运动仿真齿轮是机械传动中常用的元件，用于传递动力和转动运动。
其设计和制造过程需要精确的参数化建模和运动仿真，以确保其稳定性和性能。
CATIA是一款功能强大的三维建模软件，可用于实现齿轮的参数化设计和运动仿真。
以下是基于CATIA的齿轮参数化设计建模及运动仿真的步骤：1.齿轮参数化设计：首先，需要确定齿轮的几何参数，如齿数、模数、压力角等。
在CATIA中，可以根据这些参数创建一个齿轮模型，并将其参数化，使得可以根据不同的参数值自动生成不同的齿轮模型。
参数化设计可以有效地提高设计效率和灵活性。
2.齿轮建模：基于确定的齿轮参数，使用CATIA中的齿轮建模工具创建齿轮的几何模型。
可以选择不同的齿轮类型，如圆柱齿轮、圆锥齿轮等，并根据需要进行形状调整和修饰。
3.齿轮装配：如果需要进行多个齿轮的装配设计，可以使用CATIA的装配设计工具来构建整个齿轮传动机构。
通过将不同的齿轮模型组装在一起，可以实现齿轮传动机构的建模和设计。
4.齿轮运动仿真：基于建立的齿轮模型和装配设计，在CATIA中进行运动仿真，以验证齿轮传动的性能和稳定性。
可以通过设置不同的运动参数和加载条件，模拟齿轮传动过程中的动态行为。
同时，可以进行动力学分析，评估齿轮传动的负载和力学特性。
5.优化和修改：根据仿真结果，可以对齿轮模型和装配设计进行优化和修改。
通过调整参数和改进设计，可以提高齿轮传动的效率和可靠性。
在CATIA中，可以直接修改参数，并自动更新齿轮模型和装配。
利用仿真结果的反馈信息进行优化设计，从而提高齿轮传动的性能。
总结：基于CATIA的齿轮参数化设计建模及运动仿真，可以有效地提高齿轮传动的设计效率和品质。
通过参数化设计和运动仿真，可以快速生成并优化齿轮模型，验证齿轮传动的性能，提高传动效率和可靠性。
同时，CATIA提供了丰富的工具和功能，可帮助工程师进行齿轮传动的设计和优化，提高产品的竞争力和市场价值。
变速器齿轮系统建模及轴的模态分析
课程设计任务书目录第一章课程设计的内容简要说明---------------------------------------3第二章实体建模步骤-------------------------------------------------42.1打开CATIA，打开机械零部件设计界面---------------------------42.2使用宏创建齿轮举例------------------------------------------42.3具体绘制每个轴上的齿轮--------------------------------------42.4绘制轴及轴承------------------------------------------------82.5 组装零件----------------------------------------------------9第三章模型倒入导出过程--------------------------------------------10第四章对模型模态分析的过程----------------------------------------114.1定义单元类型------------------------------------------------114.2定义材料属性------------------------------------------------114.3 划分网格----------------------------------------------------114.4加载求解----------------------------------------------------134.5定义求解类型和选项------------------------------------------13第五章结果分析及问题讨论------------------------------------------145.1列出固有频率------------------------------------------------145.2查看特征振型------------------------------------------------145.3结论--------------------------------------------------------17第六章参考文献----------------------------------------------------181．课程设计的内容简要说明1.1使用CATIA建立变速器齿轮系统主要零部件的三维实体模型并装配。
毕业设计齿轮减速器设计与三维建模
毕业设计齿轮减速器设计与三维建模Last revision on 21 December 2020齿轮减速器设计与三维建模摘要本文在对二级斜齿圆柱齿轮减速器参数优化的基础上，利用Pro/E软件建立了减速器的三维实体模型并进行虚拟装配，其重点是关键部件斜齿圆柱齿轮的参数化建模过程。
最后对该模型进行运动学仿真分析，给输入轴一定转速，由仿真分析得出中间轴和输出轴转速，并将仿真结果与理论计算进行对比，从而验证该结构的有效性和可行性。
本文主要从以下几个方面来进行齿轮减速器的设计：第一，合理的传动装置总体的设计，了解机械传动装置的原理及参数搭配，为设计各级传动件和装配草图提供依据。
第二，传动零件的设计计算及齿轮、轴、滚动轴承、联轴器的设计选择与校正，为进行装配草图的设计做好准备。
第三，减速器结构及其附件的设计以便提高效率、降低成本，使维修简单。
第四，减速器装配图和零件工作图的设计以便进行机器装配、调试及维护。
关键词：齿轮减速器；箱体；机械传动装置；原理及参数；设计；运动分析；Pro/EGear reducer design with three dimensional modelingAbstractThispaperisbasedonthedesignofmechanicaldesigncourseteachingpracticeintwo-stagehelicalgearreduceronthebasisoffurtheroptimization,usingPro/Esoftwaretoestablishathree-dimensionalmodelreducerandthevirtualassembly,focusingonkeycomponentsoftheprocessofpar ametricmodelinggear.Finally,kinematicsimulationofthemodel,somegiveninputshaftspeed,obtai nedbythesimulationspeedintermediateshaftandoutputshaft,thesimulationresultswillbecompare dwiththetheoreticalcalculation,toverifytheeffectivenessandfeasibilityofthestructure.This article is mainly from the following aspects to a cylindrical gear reducer design: First,reasonable gear design,understanding the mechanical transmission principle and parameter matching design levels,transmission parts and Assembly Sketches provide a basis.In Second, design and calculation of transmission parts, gear, shaft, bearing, coupling design choices and correction, to prepare for the design of the assembly drawing.Third, the design of gear reducer structure and its accessories in order to improve efficiency, reduce cost, make the maintenance easy.Fourth, the design of the reducer assembly drawing and parts working drawing for machine assembly, commissioning and maintenance.Keywords: Gear reducer； Casing； A mechanical transmission device； Principle and Parameter； Design； KinematicsAnalysis； Pro/E目录1绪论 (1)选题背景 (1)选题意义 (1)减速器的国内外现状及发展趋势 (2)减速器的分类及载荷分类 (3)设计的主要工作 (4)设计的总结及展望未来 (4)2 传动装置的总体设计 (6)传动装置简图 (6)设计任务 (6)传动装置总体设计方案 (6)电机的选择 (6)选择电机的类型 (7)确定电动机功率 (7)确定电机转速 (7)传动比的分配及转动校核 (8)传动装置的运动和动力参数的计算 (8)V带的传动设计 (9)齿轮传动的设计 (11)高速级齿轮传动的设计 (11)低速齿轮机构设计 (16)传动轴的设计 (20)高速轴的设计 (20)中间轴的设计 (23)低速轴的设计 (30)滚动轴承的校核计算 (33)平键联接的选用和计算 (34)联轴器的选择计算 (35)箱体及其附件的设计选择 (35)润滑密封设计 (36)3 三维建模 (37)轴的设计 (37)键的设计 (38)齿轮的设计 (38)装配图的设计 (39)总结 (40)参考文献 (41)致谢 (42)附录1 外文参考文献(译文) (43)附录2 外文参考文献(原文) (48)1 绪论选题背景减速器其实已经在工业生产中应用非常的广泛。
齿轮的参数化设计与三维建模的方法研究
（ 湖南农业大 学 工学 院 ， 长沙 ４ ０ ２ ） １ １ ８ Ｐａ ａ ｒ ｍｅ ｒ ｅ ｉｎ ｏ ｅ ｒ ｎ ｈ ｔ ｏ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｅ ｍｅ ｓｏｎ ｌ ｄ ｌ ｇ ｔｉ ｄ ｓｇ ｆ ａ ｄ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｆ ｒ ｅ ｄｉ ｎ ｉ ａ ｃ ｇ ａ ｔ ｍｏ ｅ ｉ ｎ
点 “ 定 ” 钮完 成 参数 的设 置 。 确 按
。 ●
．＋
｜ 、
３ ０
机 械 设 计 与 制 造
＆ Ｍａ ｕａ ｔｒ ｎ ｆ ｃｕ ｅ
Ｍ ａ ｈｉ ｒ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｎｅｙ ｓｇ
第 ８ 期 ２１ ０ ０年 ８月
文章编号 ：０ １ ３ ９ （ ０ ００ — ００ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ）８ ０ ３ — ２
齿轮 的参数化设计与三维建模 的方法研 究 ： ｌ ：
ＨＥ Ｘｉｇ ｂ ｏ ＧＡＯ Ｙｉｇ Ｗ Ｔ ｎ— ａ ， ｎ — Ｕ， ＡＮＧ Ｃ ｕ ｚ ｏ ， ＵＯ Ｊ ｎ ｈ — ｈ ｕ Ｌ ｕ
（ ｏｌｇ ｆ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｈ ｎｎＡ ｒ ｕｔｒｌ ｎｖ ｒ ｔ， ｈ ｎ ｓａ ８ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｅｏ ｇｎｅｉ ， ｕ ａ ｇｉ ｌ ａ Ｕ ｉ ｓ ｙ Ｃ ａ ｇｈ １ １ ， ｈｎ ） ｅ Ｅ ｎ ｃ ｕ ｅｉ ４ ０２
中图分 类号 ：Ｈ１ 文 献标识 码 ： Ｔ ６ Ａ
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１ 言 引
Ｐｏ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ是 美 国 Ｐ Ｃ （ ａａ ｅ ｉＴ ｃ ｎｌ ｙ ｏ ｏａ ｒＥ ＧＮ Ｅ ／ Ｔ Ｐ ｒｍ ｔｃ ｅｈ ｏｏ ｒ ｒ— ｒ ｇＣ ｐ
表 １相关参数列表
ｔ ｎ 参数化技术公 司） ｉ， ｏ 开发的集 Ｃ ＤＣ Ｍ Ｃ Ｅ于一体 的、Ｄ产 Ａ ／Ａ ／Ａ ３
汽车手动变速器建模
汽车手动变速器建模目录●手动变速器的设计与建模✓传动机构的设计与建模✓操纵机构的设计与建模●变速器零件建模✓齿轮、传动轴、箱体的建模✓标准件的建模●变速器装配●变速器传动机构分析●工程图手动变速器的设计与建模传动机构的设计与建模汽车手动变速器是以三轴式变速器为设计与建模对象的。
该变速器由变速传动机构和变速操纵机构两大部分组成，在设计与建模过程中，把变速器整个设计分为传动机构设计和操纵机构设计两个主要部分；对这两个主要部分进行设计和建模。
汽车手动变速器的传动机构主要由壳体、输入轴、输出轴、中间轴、倒档轴等组成。
其传动机构的设计主要包括：传动轴结构的选择、换档结构的选择，齿轮的安排等。
该汽车手动变速器结构方案是为了满足商用车变速器的应用。
传动机构的设计与建模(续)•汽车手动变速器的结构方案采用了三轴式方案。
•换档结构形式采用啮合套换档形式。
•手动变速箱传动档数采用五个前进档和一个倒车档。
这种方式具有结构简单，制造成本低以及减小变速器长度等优点，可以满足商用车变速器的应用。
操纵机构的设计与建模•变速器操纵机构设计采用直接操纵式机构，它由变速操纵杆、变速操纵杆弹簧、变速叉、拨块、变速轴以及安全锁止装置等组成。
•变速器操纵机构的锁止装置主要包括互锁装置、自锁装置,锁止装置保证了变速器不同时挂两个档位、不脱档、不挂档。
•操纵机构安装于上盖中，操纵机构具有结构简单，操纵方便的特点。
变速器零件设计与建模•手动变速器的零件较复杂，有齿轮、变速叉、轴、弹簧以及盘盖类零件。
•在建模中，综合运用特征命令（如阵列、特征复制、扫描、混合等）和参数关系，以及组合中的布尔运算等。
•建模中需要考虑装配尺寸，对于一些辅助特征，可做简略处理。
齿轮建模通用齿轮建模手动变速器的齿轮采用渐开线齿廓,主要用到直齿圆柱变位齿轮、斜齿圆柱变位齿轮、内齿圈等。
在建模过程中，通过参数驱动齿轮主要技术值，更改参数实现所需规格的齿轮。
参数化建模可以避免重复设计，提高了设计效率。
齿轮三维模型的程序化设计关键技术分析
２ 模 型样 板 的建 立
２１ 齿 轮 三 维建 模 的 整体 思 路 ．
琐和复杂。在 Ｐｏ ｎｉｅｒ ｒ Ｅ ｇ ｅ 零件模 型的基础 上 ， ／ ｎ 进行产 品的参
数化设计 ，主要是采用人 机交互 造型和程序开发相结合 的三 维模 型参数化设 计策略 ， 最大限度地利用原 系统 的基 本功能 ，
意 以下 几 点 ：
因此 ，本论文采用 以人机交互建立 的模 型为基础 的三维
参数化程序设计 方法。 采用 三维模型与程序 控制相结合 的方式 ，三维模型 不是 由程序创 建 ， 而是 利用 交互 的方式生成 ．在 已创建 的零件 三
维模型 的基础 上 ，进一步根 据零 件的设计要求建立一组可 以
Ｅ ｕ ｐ ｎ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎｏ５， ０１ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｎ ｆ ｃ ｒ ｇＴ ｃ ｎ ｌｇ ． ２ ０ ｉ
齿轮 三维模型 的程序 化设计关键技术分析
梅 积 刚
（ 西安铁路信号工厂 ， 陕西 西安 ７ ０ ４ ） １０ ８
摘 要： 介绍 了齿轮三 维模 型参数设计程序 的开发 策略 ， 建立了不同类型的齿轮 三维模型样板 ， 概括 了建模的 思路 ， 并强调在这个过程 中的值得 注意的地 方 ， 用 Ｐｏ Ｔ 利 ｒ／ ＯＯＬ Ｉ Ｋ Ｔ二次开发技术 ， 实现 了对 Ｐｏ Ｅ ｇ ｅｒ软件数据库 的访 问 ， ｒ／ ｎｉ ｅ ｎ 开发 出人机 交互的齿轮三 维建
在 Ｐｏ ｎ ｉ ｅ 环境 下进行齿 轮 的三维建 模大致 可分为 ｒ／ ｇ ｅｒ Ｅ ｎ
三 个 阶段 嘲 。
经济高效地实现对 Ｃ Ｄ／Ｃ Ｍ应用 系统 的开发 。 Ａ Ａ 这种方法特
别适用 于产 品的系列化开发 、标准件库 的建 立和零部件 的变
汽车变速器一档斜齿轮副的参数化建模与装配
·2012年第2期·收稿日期：2011-12-22作者简介：桂林（1982-），女，河南南阳人，助教，研究方向为汽车工程。
汽车变速器一档斜齿轮副的参数化建模与装配桂林，孙亮（河南工业职业技术学院汽车工程系，河南南阳473000）摘要：在Pro/Engineer 环境下，以汽车变速器齿轮为例，介绍斜齿轮三维参数化建模的方法，并对变速器一档斜齿轮的设计及装配予以说明。
关键词：汽车变速器；斜齿轮；Pro/Engineer ；参数化建模中图分类号：TH 132.46文献标识码：A文章编号：1671－2153（2012）02-0077-030引言Pro/Engineer 操作软件是美国参数技术公司（PTC ）旗下的CAD/CAM/CAE 一体化的三维软件，它的内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的输出、生产加工成产品的全过程。
它广泛应用于机械、汽车、航天、家电、模具、工业设计等行业[1]。
1参数化建模特点参数化建模是一种以新的思维方式来进行产品创建和修改设计的方法，它通过定义一组参数来表达产品的形状特征，并以这些参数控制设计结果，从而达到调整参数可修改模型的目的，能十分方便地创建在形状或功能上相似的设计方案。
应用参数化设计，便于实现系列化设计，可缩短产品的研发周期，减少重复设计，节约研发成本[2]。
2斜齿轮建模过程与装配斜齿轮的齿廓曲面可以理解为由无数条渐开线沿着一条螺旋曲线连续排列而形成的曲面，即为渐开线螺旋曲面，其建模的重点在于对建模方法的把握。
对于变速器的传动部分存在着4个档位，要对多个齿轮进行建模，这里即采用参数化建模的方法定义一组参数来创建一个齿轮模型，其他同类模型通过修改不同的参数以表达其对应的形状特征。
所以参数化设计可以通过参数的调整或修改就能较方便地得到形状和功能上相似的模型方案，避免了重复性设计[3]。
相关设计过程如下。
21 参数化齿轮设计及三维建模研究
五、毕业设计实施计划和预期成果及创新
总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期）：
第一周（3月21日）：确设计内容和要求，准备好设计所需设计手册等资料，以及所需设备、设计软件等工具，资料的查阅；
第二周：英文资料的翻译，学习并掌握参数化设计原理与SolidWorks软件的使用；
第三周－第五周：编程设计计算，确定齿轮零件的运动参数和尺寸参数；
二、国内外研究状况和应用前景
近年来，优化设计和CAD应用在国外发展很快。在新产品设计方面普遍进行参数优化。这样它们在追踪市场、缩短技术准备周期，保证产品性能方面占了很大优势。在我国，一些企业和研究所在这方面刚刚起步，大多数工程技术人员仍然在采用手工绘图，“甩图板”的工作仍很艰难。有的企业在购置普遍生产设备方面很慷慨，但在购置计算机硬件以及软件方面却显得“小家子气”。
变速器齿轮三维建模
变速器齿轮三维建模发布时间：2023-01-15T13:51:34.164Z 来源：《科技新时代》2022年16期作者：赵生莲[导读] 通过参数化建立了一对相互啮合的斜齿轮模型，可赵生莲攀枝花学院智能制造学院，四川攀枝花 617000摘要：通过参数化建立了一对相互啮合的斜齿轮模型，可以避免预处理建模的重复工作，大大提高建模的效率，以降低成本。
关键词：参数化，斜齿轮1斜齿轮的理论计算决定汽车变速器斜齿轮几何形状的基本参数有齿数、压力角（法向）、模数（法向）、顶隙系数（法向）、齿轮厚度b 、齿顶高系数（法向）、和分度圆上的螺旋角。
为了实现齿轮的参数化建模，需要预先定义以上变量，表达式采用“参数表达式变量”形式，建模前需要对上述基本参数赋初值。
2生成渐开线齿廓以某型重型汽车三轴式变速器四档齿轮（中间轴和二轴）为例在CATIA中建立斜齿轮模型现以一个中间轴齿轮为例，具体模型成型步骤如下：2.1软件曲线法则关系建立通过CATIA输入基本参数和编辑计算公式f(x),以及建立法则曲线关系方程,一组x, y关于参数t的函数。
2.2 建立基础圆建立原点及x, y, z坐标都设为0，以该点为中心，以XY平面为支持面，在“圆限制”中选择“全圆”，设置半径，右键选择“编辑公式”，在右侧的“全部的成员”中双击（齿根圆），单击“确定”。
同理，建立齿顶圆（）和分度圆（）。
2.3描点画齿廓，在XY平面上作点，“点类型”选择“平面上”，平面选择XY平面，坐标H右键－－编辑公式，在中间的“参数的成员”中选取最后一个“Law” －－双击右侧“Law的成员”中的“关系x” －－单击左侧“词典”中的“法则曲线”－－双击右侧“Law-Evaluate(实数)；实数” －－在上面的框中括号中输入“0.1”，单击“确定”；坐标V的建立方法和H坐标相似（选择关系y）。
2.4齿廓线生成选择“样条线”，用空间曲线连接各点，单击“操作”工作条中的“外插延伸”命令，然后将这个曲线向内侧延伸。
任务三汽车变速箱齿轮的画法汽车机械制图课件
后两位数×5=内径(mm)，例：轴承6204的内径是04×5=20mm 。
常见的特殊情况有：
表3-3-9
ⅰ当轴承内径小于20mm时， 轴承内径尺寸为 10 12 15 17
见表3-3-9
（mm)
对应内径代号为 00 01 02 03
ⅱ 当轴承内径小于10mm，直接用基本代号的最后一位表示 轴承内径尺寸；
图3-4-21 滚动体
滚动轴承按受载能力，通常有三种类型： ① 向心轴承，主要承受径向载荷，如图3-3-22所示深沟球轴承。 ② 推力轴承，主要承受轴向载荷，如图3-3-22所示推力球轴承。 ③ 圆锥滚子轴承，主要承受径向和轴向载荷，如图3-3-22所示 圆锥滚子轴承。
图3-3-22 滚动轴承类型
名称 普通A 型平键 普通B 型平键 普通C 型平键
半圆键
钩头楔 键
表3-3-3 键的型式、标准、画法和标记
标准号
图例
标记示例
GB/T1096 -2003
GB/T1096-2003 键18X100
GB/T1096-2003 键B 18X100
GB/T1096 -2003
GB/T1096-2003 键C 18X100
（2）视图画成外形视图时，轴线垂直相交的两锥齿轮啮 合时，两圆锥角之和为90°，如图3-3-8a）所示。
四.蜗杆蜗轮传动
•蜗杆的规定画法
蜗杆一般只画主视图，轴线水平放置。齿顶线画粗实线，齿 根线画细实线，也可省略不画。在剖视图中，齿根线画粗实 线。为了表达蜗杆的齿形，常用局部剖视图或局部放大图表 示，如图3-3-9所示。
GB/T1099 .1-2003
GB/T1099.1-2003 键6X25
GB/T1565 -2003
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汽车变速器齿轮的三维建模及参数化设计冯 樱(湖北汽车工业学院汽车工程系,湖北十堰 442002)摘 要:在CAT IA环境下,以汽车变速器齿轮为例,介绍斜齿轮三维参数化建模的方法,并对变速器各档齿轮的设计予以说明。
关键词:汽车变速器;斜齿轮;CAT IA;参数化设计中图分类号:U 463 212 文献标识码:A 文章编号:1006 3331(2006)01 0016 033D Model Establishment the Parametric Design for Auto Transmission GearsFENG Ying(Dept.of Automo bile Eng., H ubei A utomo tive Industr y Inst.,Shiyan 442002,China)Abstract:U nder the environment of CAT IA ,a 3D par ameter ized modelling method fo r the invo lute helical gear is in tr oduced by taking auto t ransmission gears fo r ex ample,and t he o ther g ear s desig n of t he auto transmission is dis cussed.Key words:auto transmission;helical g ear;CA T IA ;par ametrized desig nCATIA 软件是法国达梭公司(Dassault Sy s tem)开发的CAD 领域曲面设计、实体造型、模具设计等方面的高级软件,该软件在航空航天工业、汽车制造业等大量涉及复杂外形设计的工作领域展现了强大的功能。
CATIA V5是基于Window s 平台的全参数化和以特征建模技术为核心的特征造型软件,它可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图,为设计人员提供良好的设计环境。
1 参数化建模特点参数化建模是一种以新的思维方式来进行产品创建和修改设计的方法,它通过定义一组参数来表达产品的形状特征,并以这些参数控制设计结果,从而达到调整参数可修改模型的目的,能十分方便地创建在形状或功能上相似的设计方案。
应用参数化设计,便于实现系列化设计,可缩短产品的研发周期,减少重复设计,节约研发成本。
参数化建模的关键是在用参数、公式、表格、特征等驱动图形以达到改变图形的目的,在CATIA V5中可通过如下方法来实现:利用系统参数和尺寸约束来驱动模型;利用用户参数和公式来驱动模型;利用表格数据来驱动模型;利用规则和检验控制特征来驱动模型。
2 齿轮建模过程普通机械式汽车变速器齿轮采用的均为渐开线齿轮,建立三维参数化模型时,需要利用数学公式来表达渐开线齿形的特征。
建立变速器斜齿轮模型的关键在于确定齿轮渐开线、渐开线齿形及螺旋线。
以某变速器中间轴三档齿轮为例。
该齿轮的基本特征参数:齿数Z=23,法向模数m n = 5.5,压力角 =22.5 ,螺旋角 =15.5 (右旋),法面齿顶高系数h a = 1.1,齿全高h=13.093mm,变形系数x n =0.2659,齿宽B=31.5mm 。
2.1 渐开线齿廓在CA TIA 中,首先在Generative Shape Design 模块中利用f(x)新增参数`齿数z `,参数类型为inte ger;`旋向`参数类型为string;`法面模数m n `、`法面齿顶高系数h a `、`变形系数x n `,参数类型为real;`压力角 `、`螺旋角 `,参数类型为ang le;`齿厚B `,参数类型为leng th 。
这些特征参数的值直接在f (x )内输入。
再新增参数`分度圆半径r `、`基圆半径r b `、`齿顶圆半径r k `、`齿根圆半径r f `,参数类型为length;`旋向系数`,参数类型为integer 。
根据齿轮的性质,在f (x )中定义上述特征参数的公式:`分度圆半径r `=`法向模数m n `*`齿数z `/2*1mm16 第1期 2006年客车技术与研究设计 计算 研究`基圆半径r b `=`分度圆半径r `*cos(`压力角a `)`齿顶圆半径r k `=`分度圆半径r `+`法向模数m n `*`齿顶高系数`*1mm +`法向模数m n `*`变形系数x n `*1m m`齿根圆半径r f `=`齿顶圆半径r k `-`齿全高h `于是在特征树上出现Parameters 和Relations 。
其中包含了已定义的各个特征参数和参数之间的关系。
在CA TIA 环境中,要绘制齿廓渐开线,首先要确定渐开线的直角坐标方程。
如图1所示,渐开线上任一点M 的直角坐标方程:x =r b *sin -r b * *cos y =r b *cos +r b * *si n 式中 为滚动角,rad。
图1 渐开线的展开图为了得到渐开线轮廓,在Generativ e Shape De sign 模块中利用fog,定义三个参数,其中t 为real 型,x 、y 为leng th 型;并根据渐开线的直角坐标方程输入x 、y 的参数方程:x =`基圆半径r b `*sin (t *PI *1rad)-`基圆半径r b `*t *PI*cos (t *PI *1rad)y =`基圆半径r b `*cos (t *P I *1rad)+`基圆半径r b `*t *PI*sin (t *PI *1rad)式中 t 为展角系数,PI 为圆周率。
接着,在XY 平面利用上述参数方程创建7个点,用Co ordinates 方式,各点的坐标值用Edit for m ulation 得到,第一点的x 值为Relations\x.Eval uate(0)、y 值为Relations\y .Evaluate(0),7个点的t 值分别取0、0.1、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4。
然后用spline 命令过此7点作一曲线,即得到所需的渐开线,如图2所示。
根据渐开线齿轮的性质,分度圆上齿厚等于齿槽宽。
应用Intersection 操作求出渐开线和分度圆的交点,过交点和原点得到一条直线;再作一平面,使之垂直于XY 平面,且与上述直线成一定角度,该角度大小等于360deg /`齿数z`/4。
将渐开线相对于所生成的平面进行Symm etry (对称)操作,得到另一根渐开线,将两根渐开线用Ex trapo late 向圆心延长一小段,再用齿顶圆、一半径小于齿根圆的圆与渐开线相互修剪,得到一个初步的渐开线齿形,见图3。
图2 在CATIA中生成的渐开线图3 生成的渐开线齿形2.2 螺旋线将斜齿轮分度圆柱面展开,斜齿轮的螺旋线为一条斜直线,该斜直线和轴线之间的夹角即为分度圆螺旋角。
在CATIA 中产生此斜线的方法是以分度圆的拉伸面为参考面,生成一条和轴线夹角为螺旋角的直线。
绘制时用f (x)定义直线角度为`旋向系数`*`螺旋角 `,直线长度为`齿厚B `/cos(`螺旋角 `)。
`旋向系数`的值用rule 来确定,if (`旋向`=R)`旋向系数`=1else `旋向系数`=1。
即齿轮为右旋时,`旋向系数`值取1,当齿轮为左旋时,`旋向系数`值取-1;2.3 齿轮三维模型的生成从Gener ative Shape Design 模块切换到Part Desig n(零件设计)模块,用Rib(实体扫掠)功能,以刚生成的渐开线齿廓为轮廓,螺旋线为中心线,扫掠后得到一个轮齿实体;再以齿根圆为轮廓,用Pad (实体拉伸)命令生成一个长为`齿宽B `的齿根圆柱实体;接着在轮齿的齿根处进行Edge Fillet 操作,于是得到带一个单齿的实体;最后采用CircPatten (阵列)命令,阵列个数可以调用f (x )中的特征参数`齿数z `,就得到斜齿轮的三维实体模型。
为对上述模型进行其它特征操作,如Pad 、Pocket 、Draft 、Cham fer 等,便得最终的变速器中间轴三档齿轮三17 设计 计算 研究客车技术与研究 2006年 第1期维模型,见图4。
图4 中间轴三档齿轮的模型3 斜齿轮参数化建模说明对于五档三轴式变速器来说,至少有十几个齿轮,如果一一进行三维建模,既麻烦费时也无此必要。
在完成一个齿轮建模后,要进行其它齿轮的三维建模,只需要在系统下更改齿轮的特征参数值,系统就能根据所建立的参数关系式修改与特征值相关的一些尺寸。
例如,与中间轴三档齿轮配对的第二轴三档齿轮,除了齿数z 为28、齿轮为左旋以外,轮齿其它特征参数与中间轴三档齿轮完全相同,只要在特征树的Param eters 中将`齿数z `定义为28,表示螺旋方向的参数`旋向`定义为L,和齿数相关的齿轮特征如分度圆、齿顶圆、齿根圆以及渐开线曲线以及和旋向相关的螺旋线都会根据先前建立的参数公式自动进行修改,便生成了第二轴三档齿轮的三维模型。
同理,变速器内其它各档齿轮的建模,只需修改相应的特征参数,便可得到。
若变速器的一档和倒档采用的是直齿圆柱齿轮,直齿圆柱齿轮与斜齿轮的显著区别是螺旋角为零,设计者只需要在Par am eters 中修改螺旋角就可以了。
在斜齿轮设计中参数化设计的另一个应用,就是通过建立特征参数的函数方程式,来创建渐开线上的点,再由所生成的各点来得到渐开线。
即在CAT IA 中,可通过特征参数的函数方程式绘出精确的曲线或曲面。
另外,需要说明的是,变速器的齿轮要与轴进行配合,考虑到齿轮与轴的装配关系,在进行齿轮的轴孔和键槽设计时,应建立齿轮轴孔和键槽与轴的轴径和键槽之间的特征参数关系式,以保证设计的一致性。
4 结束语基于CA TIA 环境的汽车变速器齿轮的三维参数化建模的关键在轮齿建模,其步骤为:首先建立斜齿轮的特征参数,在各尺寸之间建立数学关系;再建立参数关系式,由此完成渐开线轮廓的绘制;并引用特征参数完成螺旋线的绘制,最后通过扫掠得到齿型。
考虑到变速器内斜齿轮有左旋和右旋两种,引入`旋向系数`,利用规则来驱动模型。
参考文献:[1]谢龙汉,单岩.CA T IA V5机械设计[M ].北京:清华大学出版社,2004.[2]傅祥志.机械原理[M ].武汉:华中科技大学出版社,2000.[3]陈明星.CAT IA 环境下基于知识的机械产品参数化造型设计研究[J].机械,2003,30(6):17 18.收稿日期:2005 03 25性能可靠的ABS 试验装置CVTC ABS国家客车质量监督检验中心我国已从2003年11月1日起强制实行GB/T 13594 2003机动车和挂车防抱制动性能和试验方法的标准,并要求新产品公告申报时必须做相应实验。