基于ProE的可控制起动行星齿轮减速装置太阳轮三维建模及参数化设计

计;闸阀有关设计计算模式相同或相似;闸阀标准件和通用件较多,便于成组技术和特征建模技术在CAD 系统中的应用[3].根据闸阀的设计特点,利用基于特征的参数化造型的方法,在Inventor 中建立了一套明杆闸阀所有零部件的三维图及其相互关联的二维图.本文所研究的闸阀主要包含30个零部件,其复杂程度不同,在建模过程中基本涵盖了Inventor 所提供的各种特征方法.无论零部件复杂与否,都可以通过上文所介绍的参数化过程对该零部件进行参数化设计.当然,其中最重要也是最困难的一步就是创建零部件.4　结束语参数化设计可以极大地改善图形的修改手段,提高设计的柔性.运用VB 对Inventor 和Excel 进行二次开发,实现闸阀基于特征的参数化设计,从而缩短产品设计周期,提高产品标准化和规范化程度,推动企业的科技进步.参考文献:[1]　胡任喜,董永进,等.Inventor10中文版机械设计高级应用实例.2版[M ].北京:机械工业出版社,2006.[2]　陈伯雄.Inventor R8应用培训教程2机械设计[M ].北京:清华大学出版社,2004.[3]　钟昌勤,邓乾旺,等.基于特征的阀门CAD 系统的研究[J ].阀门,1998,(4):7-10.作者简介:吕志鹏　(1981-),男,河南商丘人,助教,研究方向为工业设计及现代机械设计;周思柱　(1963-),男,河南南阳人,教授,研究方向为现代机械设计.基于Pro /E 的可控制起动行星齿轮减速装置太阳轮三维建模及参数化设计杨利红,张　淳(陕西科技大学机电工程学院,陕西西安710021)3D Modelling and Parametrized Design of t he Sun Gear of t he Cont rollable Start PlanetGear Reducer Based on Pro/EYANGLi 2hong ,ZHANG Chun(School of Mechanical and Electrical Engineering ,Shaanxi University of Science and Technology ,Xi ’an 710021,China ) 摘要:阐述了Pro/E 在可控制起动行星齿轮减速装置中,渐开线直齿圆柱齿轮设计中的具体应用,设计时只要改变齿轮的相关参数,Pro/E 即可自动实现齿轮的快速设计变更.关键词:行星齿轮;Pro/E ;参数化设计;渐开线收稿日期:2007212227中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:100122257(2008)0420076203Abstract :This paper exposit s t he application of Pro/E in t he cylindrical gears of t he cont rollable start planet gear reducer.In t he design ,Pro/E au 2tomatically realizes t he speed design change of t he fear.K ey w ords :planet gear ;Pro/E ;paramet ric de 2sign ;involute0　引言Pro/E 系统将三维实体模型用于机械产品的CAD/CA E/CAM 过程,设计者可以直观地了解产品的结构,掌握产品的信息;所有的Pro/E 的功能使用单一数据库,且相互关联,产品在开发周期中任一环节的修改,系统都将自动的对整个设计工程进行修改;参数化设计是一种使用重要几何参数快速・67・1机械与电子22008(4)构造和修改几何模型的造型方法,采用参数化模型通过调整参数来修改和控制几何形状,从而自动实现产品的精确造型,这些重要的几何参数包括控制形状大小的尺寸和定位形体的方向矢量等,在Pro/ E系统中,实体模型都是由一些工程特征组成的,该系统的Pro/Feat rue模块,提供了拉伸、旋转、孔、轴壳和扫描等特征,为用户设计复杂的零件提供方便,参数化设计就是将零件尺寸的设计用参数来描述,并在设计修改时通过修改参数值更改零件的外形.1　齿轮的参数化建模以可控制起动行星齿轮传动减速装置[1]中的第2级行星轮系的中心轮建模为例,基本特征参数[2]为:齿数Z=20,模数m=4,压力角α=20°,齿顶高系数[3]h ax=1,顶隙系数c x=0.25,齿宽b=42.1.1　创建齿轮的基本参数在Pro/E的系统菜单“工具"选项中的“参数"命令来对齿轮参数进行定义,并运用“关系"命令添加齿轮的必要的参数关系式[4]:h a=(h ax+x)×mh f=(h ax+c x-x)×md=m zd a=d+2×h ad f=d-2×h fd b=d×co sα式中　h a———齿顶高　h f———齿根高　d———分度圆直径　d a———齿顶圆直径　d f———齿根圆直径　d b———基圆直径打开二维草绘平面,在草绘平面内绘制任意尺寸的3个同心圆,完成后,分别双击每个基本圆的尺寸,将直径分别改为d a,d b,d f.1.2　创建齿轮轮廓线打开样条曲线按钮,选择从方程,在模型树中选择当前的坐标系,然后选择坐标系类型为柱坐标,在打开的记事本中输入渐开线方程:t bate=t3sqrt[(da/df)2-1]r=0.53df3sqrt(1+t bate2)t heta=t bate3180/pi-atan(t bate)z=0完成单侧齿廓曲线[5]的创建如图1所示.图1　单侧齿廓曲线在基圆和上面创建的齿廓曲线的交点处创建基准点PN T0;以TOP和RIGH T基准平面作为参照创建基准轴A21;以PN T0和A21作为参照创建基准平面D TM1;以基准平面D TM1和基准轴A21为参照创建基准平面D TM2;最后以基准平面D TM2为镜像平面镜像刚才创建的齿廓曲线,即可完成创建的齿廓曲线.1.3　创建齿胚实体特征[6]点击拉伸按钮和右工具箱中的使用边按钮,选择使用边类型为“环",然后在工作区选择齿顶圆所在的曲线,拉伸深度为齿宽b,如图2所示.图2　齿胚实体特征1.4　创建第1个齿槽进入二维草绘,点击右工具箱中的“使用边"按钮,选择使用边类型为“单个",草绘齿廓曲线如图3所示;并点击拉伸按钮和右工具箱中的使用边按钮,选择使用边类型为“环",然后在工作区选择齿廓曲线,拉伸深度为b,如图4所示.图3　齿廓曲线・77・1机械与电子22008(4)图4　拉伸生成的齿槽曲面1.5　复制第1个齿槽特征选中第1个齿槽,然后单击“复制"、“粘贴"按钮,并且选择“旋转"选项,方向参照为旋转轴A 21,旋转角度为“360/z ",完成第2个齿槽.最后实体化复制的齿槽,且去除材料,完成第1个齿槽结构.1.6　创建齿轮阵列特征按住Ctrl 键,在模型树中连续单击“Moved Copy 1"和“实体化1",在编辑特征下拉菜单中选取“组",即在模型树中添加一个局部组特征;然后在右工具箱中单击“阵列"按钮,在特征阵列工具栏中选择“尺寸"方式,设置第1个方向上阵列驱动尺寸增量“18.00",在图标板上输入阵列特征总数“20".齿槽阵列特征如图5所示.图5　齿槽阵列特征2　改变部分参数,齿轮重生若将参数齿数z =20,模数m =4,分别改为齿数z =40,模数m =3,则模型变为如图6所示.图6　齿轮模型如果改变模数,压力角等参数同样也可以设计出新的齿轮模型,快速实现齿轮的自动设计变更,这正是参数化设计的优越性所在.对于减速装置来说,如果对每个齿轮一一进行三维建模,既麻烦又费时也没有必要.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相关的一些尺寸.在齿轮设计中参数化设计的应用,就是通过建立特征参数的函数关系式,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Pro/E 中,可通过特征参数的函数方程式绘出精确的曲线或曲面.3　结束语在机械设计中使用Pro/E 软件进行齿轮的三维设计,如果把经常使用的齿轮都创建成参数化模型,通过改变相关变量,可以满足不同用户对齿轮设计的要求.利用Pro/E 的参数化建模可以极大地缩短在机械设计中齿轮的设计时间,从而提高齿轮的设计效率,在生产实际中具有重要的应用价值.在此基础上还可以进行齿轮的装配,模拟仿真等工作,实现机械产品的CAD/CAM ,Pro/E 可作为机械技术创新和产品设计的有效辅助工具.参考文献:[1]　饶振刚.行星齿轮传动设计[M ].北京:化学工业出版社,2003.[2]　张　淳,王亚峰,王　铖.可控制起动行星齿轮减速装置传动方案的研究[J ].机械设计,2003,20(3):32-33.[3]　孙　桓,陈作模.机械原理[M ].北京:高等教育出版社,2003.[4]　濮良贵,纪铭刚.机械设计.7版[M ].北京:高等教育出版社,2004.[5]　谭雪松,朱金波.Pro/E 中文版机械设计实战训练[M ].北京:人民邮电出版社,2004.[6]　张学军.Pro/E Wildfire 机械设计与应用[M ].北京:国防工业出版社,2006.作者简介:杨利红　(1983-),女,河南濮阳人,硕士研究生,研究方向为现代设计理论与方法.・87・1机械与电子22008(4)。