基于Creo的端面螺旋齿轮建模设计
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摘 要 ：通过端面螺旋齿轮传动的运动数值理论计算 ，确定刀具齿轮的公转、自转角速度 ，使用 Ｃｒｅｏ 软 件机 构 分析 程 序 ，通过 对 各 运动 构件 的设 置 ，模 拟 刀具 在 空间 中的运 动 ，生成 运动 包络 ，即生成 了 端 面螺 旋齿 轮 的 齿槽 共 轭 曲 面 ，再利 用软件 数 据 导入 修 复 ＩＤＤ模 式 ，抽取 刀具 曲面 ，阵列 并切 出齿 槽 ，最终 生成 了端 面螺 旋齿 轮 。该 方 法摆 脱 了三 维设 计 软件 和 Ｍａｔｌａｂ协 同操作 的 限制 ，降低 了设 计 人 员的操作难度 。同时，设计布置过程 中的可视化与软件的全参数化 ，使得设计者能够直观地发现 设计过程 中存在的设计干涉等缺陷，通过对刀具参数 、布置参数的调整可以迅速得到 多组设计结果。 关键词 ：端面螺旋齿轮传动 刀具齿轮 运动包络 中图分 类 号 ：ＴＨ１１２．３ 文献 标识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：２０９５—８２３４（２０１８）０３—００３８—０３
ｉｔｉｖｅｌｙ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎｔｅｒ ｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｄｅｆｅｃｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｂｙ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｏｏｌ ｐａｒａｍｅ—
ｔｅｒｓ ａｎｄ ｌａｙｏｕｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｂｅ ｑｕｉｃｋｌｙ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｋ ｅｙｗ ｏｒｄｓ：Ｆａｃｅ ｈｅｌｉｃａｌ ｇｅａｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；Ｃｕｔｔｉｎｇ ｔｏｏｌ；Ｍｏｔｉｏｎ ｅｎｖｅｌｏｐｅ
ｔｉｏｎ ｅｎｖｅｌｏｐｅ，ｗｈｉｃｈ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｔｈｅ ｅｎｄ ｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅｌｉｃａｌ ｇｅａｒ ｔｏｏｔｈ ｃｏｎｊｕｇａｔｅ ｃｕｒｖｅｄ ｓｕｒ ｆａｃｅ，ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ
ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄａｔａ ｔｏ ｉｍｐｏ￣ ａｎｄ ｒｅｐａｉｒ ＩＤＤ ｍｏｄｅ，ｅｘｔｒａｃｔ ｃｕｔｔｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ，ａｒｒａｙ ａｎｄ ｃｕｔ ｏｕｔ ｔｈｅ ｔｏｏｔｈ ｇｒｏｏｖｅ，ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｔｈｅ ｅｎｄ ｆａｃｅ ｈｅｌｉｃａｌ ｇｅａｒ．Ｔｈｉｓ ｍ ｅｔｈｏｄ ｉｓ ｆｒｅｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｌｉｍ ｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ３ｄ ｄｅｓｉｇｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ Ｍ ａｔｌａｂ ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｄｉｆｉ ｃｕｌｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ， ｔｈｅ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｌａｙｏｕｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｐａｒａｍ ｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ ｃａｎ ｉｎｔｕ—
引言
齿轮传动 中角度传动被分为锥齿轮传动 、蜗轮 蜗杆传动 、面齿轮传动等多种传动形式 。面齿轮传动
置 在体 积 、质 量 、传 动速 度 、承 载能 力 、噪 声 、振 动 、 靠性 等 各 方 面均 具有 一定 优 势 。在 对 比面齿 轮 与 锥 齿 轮传 动 中 ，可 以发 现 ：面齿 轮 的配对 圆柱 齿轮 对 轴 向位置 的误差不敏感 ；传动重合度更大 ，在空载情 况下一般 可以达到 １．６—１．８，高达 ２以上 ＿ｌｊ，在承载时
在以往 的运动包络设计中 ，需要三维设计软件 和 Ｍａｔｌａｂ协 同操 作 ，增 加 了对设 计者 操 作技 能 的要
会更高 ，特别是 当面齿轮传动中的小齿轮齿面是连 续的螺旋面时 ；将面齿轮传动应用到减速器 中时 ，质 量相 对 同等 锥齿 轮 传动 可 减小 ３５％左 右 ；特 别是 面 齿轮 的小齿 轮 为直 齿 圆柱 齿 轮时 ，在 传 动 过程 中小 齿轮 没 有受 到轴 向力 的作 用 ，可 以简 化 支撑 ，减 轻 传 动装 置 的质量 ［２１。面齿 轮 的上 述 优点 使得 其 在紧凑 的 发动 机 执行器 设 计 中得到 越来 越广 泛 的使 用 。
２一Ｈｅｂｅｉ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ ｈｅｌｉｃａｌ ｇｅａｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｒｅｖｏｌｕ— ｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅａｒ，ｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｏｎ ａｎｇｕｌａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｃｕｔｔｉｎｇ ｔｏｏｌ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ Ｃｒｅｏ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｒｏｇｒａｍ ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ｏｆ ｅａｃｈ ｍ ｏｔｉｏｎ ａｒｔｉｆａｃｔｓ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｏｏｌ ｍ ｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ ｓｐａｃｅ，ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｍ ｏ—
Ｍ ｏｄｅｌｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｆａｃｅ Ｈ ｅｌｉｃａｌ Ｇｅａｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｒｅｏ
Ｗ ａｎｇ Ａｎｙａｎｇ￣，Ｍ ａ Ｓｏｎｇｙａｎ
１一Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｇｒｅａｔ Ｗ ａｌｌ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｂａｏｄｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ，０７１０００，Ｃｈｉｎａ）
第 ４７卷 第 ３期
小 型 内 燃 机 与 车 辆 技 术
２０ １ ８年 ６月
ＳＭＡＬＬ ＩＮＴＥＲＮＡＬ ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥ ＡＮＤ ＶＥＨＩＣＬＥ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ
Ｖｏ１．４７ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０１８
Biblioteka Baidu
基 于 Ｃｒｅｏ的端 面螺旋齿轮建模设 计
王安 阳 １，２ 马松 宴 １，２ （１一长城汽车股份有限公司技术中心 河北 保定 ０７１０００ ２一河北省汽车工程技术研究中心）
ｉｔｉｖｅｌｙ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎｔｅｒ ｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｄｅｆｅｃｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｂｙ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｔｏｏｌ ｐａｒａｍｅ—
ｔｅｒｓ ａｎｄ ｌａｙｏｕｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｂｅ ｑｕｉｃｋｌｙ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｋ ｅｙｗ ｏｒｄｓ：Ｆａｃｅ ｈｅｌｉｃａｌ ｇｅａｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；Ｃｕｔｔｉｎｇ ｔｏｏｌ；Ｍｏｔｉｏｎ ｅｎｖｅｌｏｐｅ
ｔｉｏｎ ｅｎｖｅｌｏｐｅ，ｗｈｉｃｈ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｔｈｅ ｅｎｄ ｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅｌｉｃａｌ ｇｅａｒ ｔｏｏｔｈ ｃｏｎｊｕｇａｔｅ ｃｕｒｖｅｄ ｓｕｒ ｆａｃｅ，ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ
ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄａｔａ ｔｏ ｉｍｐｏ￣ ａｎｄ ｒｅｐａｉｒ ＩＤＤ ｍｏｄｅ，ｅｘｔｒａｃｔ ｃｕｔｔｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ，ａｒｒａｙ ａｎｄ ｃｕｔ ｏｕｔ ｔｈｅ ｔｏｏｔｈ ｇｒｏｏｖｅ，ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｔｈｅ ｅｎｄ ｆａｃｅ ｈｅｌｉｃａｌ ｇｅａｒ．Ｔｈｉｓ ｍ ｅｔｈｏｄ ｉｓ ｆｒｅｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｌｉｍ ｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ３ｄ ｄｅｓｉｇｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ Ｍ ａｔｌａｂ ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｄｉｆｉ ｃｕｌｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ， ｔｈｅ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｌａｙｏｕｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｐａｒａｍ ｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ ｃａｎ ｉｎｔｕ—
引言
齿轮传动 中角度传动被分为锥齿轮传动 、蜗轮 蜗杆传动 、面齿轮传动等多种传动形式 。面齿轮传动
置 在体 积 、质 量 、传 动速 度 、承 载能 力 、噪 声 、振 动 、 靠性 等 各 方 面均 具有 一定 优 势 。在 对 比面齿 轮 与 锥 齿 轮传 动 中 ，可 以发 现 ：面齿 轮 的配对 圆柱 齿轮 对 轴 向位置 的误差不敏感 ；传动重合度更大 ，在空载情 况下一般 可以达到 １．６—１．８，高达 ２以上 ＿ｌｊ，在承载时
在以往 的运动包络设计中 ，需要三维设计软件 和 Ｍａｔｌａｂ协 同操 作 ，增 加 了对设 计者 操 作技 能 的要
会更高 ，特别是 当面齿轮传动中的小齿轮齿面是连 续的螺旋面时 ；将面齿轮传动应用到减速器 中时 ，质 量相 对 同等 锥齿 轮 传动 可 减小 ３５％左 右 ；特 别是 面 齿轮 的小齿 轮 为直 齿 圆柱 齿 轮时 ，在 传 动 过程 中小 齿轮 没 有受 到轴 向力 的作 用 ，可 以简 化 支撑 ，减 轻 传 动装 置 的质量 ［２１。面齿 轮 的上 述 优点 使得 其 在紧凑 的 发动 机 执行器 设 计 中得到 越来 越广 泛 的使 用 。
２一Ｈｅｂｅｉ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ ｈｅｌｉｃａｌ ｇｅａｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｒｅｖｏｌｕ— ｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅａｒ，ｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｏｎ ａｎｇｕｌａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｃｕｔｔｉｎｇ ｔｏｏｌ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ Ｃｒｅｏ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｒｏｇｒａｍ ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ｏｆ ｅａｃｈ ｍ ｏｔｉｏｎ ａｒｔｉｆａｃｔｓ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｏｏｌ ｍ ｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ ｓｐａｃｅ，ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｍ ｏ—
Ｍ ｏｄｅｌｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｆａｃｅ Ｈ ｅｌｉｃａｌ Ｇｅａｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｒｅｏ
Ｗ ａｎｇ Ａｎｙａｎｇ￣，Ｍ ａ Ｓｏｎｇｙａｎ
１一Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｇｒｅａｔ Ｗ ａｌｌ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｂａｏｄｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ，０７１０００，Ｃｈｉｎａ）
第 ４７卷 第 ３期
小 型 内 燃 机 与 车 辆 技 术
２０ １ ８年 ６月
ＳＭＡＬＬ ＩＮＴＥＲＮＡＬ ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥ ＡＮＤ ＶＥＨＩＣＬＥ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ
Ｖｏ１．４７ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０１８
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基 于 Ｃｒｅｏ的端 面螺旋齿轮建模设 计
王安 阳 １，２ 马松 宴 １，２ （１一长城汽车股份有限公司技术中心 河北 保定 ０７１０００ ２一河北省汽车工程技术研究中心）