用Catia画参数化斜齿轮

Catia画斜齿轮

0:这种方法同样可以用于画直齿轮

一.斜齿圆柱齿轮的几何特征

斜齿轮齿廓在啮合过程中，齿廓接触线的长度由零逐渐增长，从某一个位置开始又逐渐缩短，直至脱离接触，这种逐渐进入逐渐脱离的啮合过程减少了传动时的冲击、振动和噪声，从而提高了传动的稳定性，故在高速大功率的传动中，斜齿轮传动获得了较为广泛的应用。

二.斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的几何关系

三.catia画图思路

我们已经看到了，斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，就是斜齿圆柱齿轮两端端面旋转了一个角度，如果旋转角度为零，那这个斜齿圆柱齿轮就是一个直齿圆柱齿轮了，因而直齿圆柱齿轮就是螺旋角为零的特殊斜齿圆柱齿轮。因此，我们可以将直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮用同一个画法画出来，只改变一下参数（为端面的参数）就可以输出不同的直齿或者斜齿的齿轮，大概思路如下：

a.首先用formula输入齿轮各参数的关系;

b.画出齿轮齿根圆柱坯子；

c.通过输入的公式得出一个齿的齿廓；

d.在曲面设计模块下将齿廓平移到坯子的另一端面（通过平移复制一个新的齿廓到另一端面）；

e.将新的齿廓旋转到特定角度；

f.多截面拉伸成形一个轮齿；

g.环形阵列这个轮齿

这样，斜齿圆柱齿轮就画完了。

四.catia绘图步骤

1.设置catia，通过tools-->options将relation显示出来，以便待会使用，如图所示：

2.输入齿轮的各项参数

斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系，不涉及法向参数

齿数 Z

模数 m

压力角 a

齿顶圆半径 rk = r+m

分度圆半径 r = m*z/2

基圆半径 rb = r*cosa

齿根圆半径 rf = r-1.25*m

螺旋角 beta

齿厚 depth 进入线框和曲面建模模块（或part design零件设计模块）如图：

输入各参数及公式，如图所示：

3.点击fog按钮，建立一组X，Y,关于参数t的函数，方程为：

x=rb*sin(t*PI*1rad)-rb*t*PI*cos(t*PI*1rad)

y=rb*cos(t*PI*1rad)+rb*t*PI*sin(t*PI*1rad)

如图所示:

4.同样的方法建立Y的关系函数，建议把函数名字改成x和y，方便辨认。这时候，可以看到关系树上新建的两个函数了:

5.在xy平面画一个点，坐标为（0，0），并以此点为圆心在xy平面上建立齿根圆(就是空间的画圆工具)，如图所示：

公式内输入rf,即齿根圆半径。同样方法建立齿顶圆。

6.下面的工作就是画齿廓了。

在xy平面上作点，在输入框内右键选择公式如图所示：

然后按下图所示，输入x的坐标

同样的办法输入y的坐标值，然后在建几个点，比如选择t=0.1,0.2,0.25,0.3,0.35,0.4时的几个点。其实，用不着那么多点。

用空间曲线连接各点：

在将这个曲线延伸，boundary取端点：

(下图中5输入的公式计算出的值在有些情况下为负的，影响程序的通用性，将公式改为abs((rb-rf)*1.5)，其实在rb-rf结果为负的时候是不需要延伸的。2011-04-19日修改以增强公式在某些情况下出错)

做导圆，如图：图中的公式有问题(在z比较大的时候，倒圆半径会很大，导致齿轮很尖)，暂时没有时间查找正确的公式（取个不大的值应该差不多，取 m/4 看起来会好很多，需要的朋友可以自己取查找，这个半径应该不是确定的，看加工的设备，2011年3月15日修改）

建立一个平面A（通过z轴和渐开线与分度圆的交点），再建新平面B与A平面成一夹角,转角基准周为Z轴，如图所示，夹角用公式 -360deg/4/Z 给出(更新过，改掉了有朋友提出的问题)，请注意不是下图中的基准面了。

将轮廓线关于新建的平面做镜像

用split工具将轮廓线剪裁出来：

然后用join将这些线条连接起来：

这个时候，轮廓线就已经出来了，我们的工作也做了一大半了：

7.做出另一端面的轮廓线：

用平移工具，创建轮廓线

用rotate工具修改轮廓线，将它旋转合适的角度，如图所示：

公式为：depth*tan(beta)/rk*57.3deg

现在工作已经快完了，耐心一会儿也就成功了。

8.我们先前做的齿根圆被切成齿廓线的一部分了，现在我们还要重新做一个齿根圆，方法见步骤5.

然后我们用extrude工具做出坯子。

9.用多截面曲面multisections做出齿曲面：

10.环形阵列得出齿轮

进入零件设计模块，用close surface命令分别将两个曲面闭合成实体

11.用环形阵列将齿轮的所有轮齿阵列出来：

至此，整个齿轮画完了，看看效果：

再测验一下程序是否能跑的通，将beta改成6deg，把depeth改成25mm，把齿数Z改成15

生成后发现齿轮的齿并不是分布在整个圆周上，稍微改一下，将parameters内的参数改成complete crown（整个圆周），就能解决问题了，新的图如图所示：

修改了以上出现的所有问题后，齿数18，模数6，厚度（depth）为80mm的齿轮如下图所示，目前为止没有出现任何问题。