基于UG平台的变位斜齿轮参数化设计与建模

基 于 ＵＧ 平 台的变位 斜 齿 轮 参 数化 设 计 与建 模
成 小 军
（ 东 省 技 师 学 院 ，广 东 博 罗 ５ ６ ０ ） 广 １ １０
摘要 ： ＵＧ 是 一 个 集 Ｃ ＡＤ／ ＡＭ／ ＡＥ 于 一体 的 系统 。以 某公 司 的 泵用 渐开 线 变位 斜 齿 轮 为 倒 ， 细 介 绍 了在 Ｃ Ｃ 详
・７ ・ ８
机 械 工 程 与 自 动 化
２１ ０ ０年 第 ２ 期
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ＫＣ 一 １ ． Ｂ ８ ３型 齿 轮 泵 中 的变 位斜 齿 轮 的基 本 参 数为 ：齿 数 ０ 一１ ，法 面模 数 一４ｍｍ，法 面压力 角
一
描方 式 中 ，为保 证生 成 的曲面不 变形 ，需要 生成三 条 螺旋 引导线 。 分度 圆上 螺旋线 表达式 的生成方 法如 下 ：
就 可 以画 出变 位齿轮 的端 面齿 廓 。其 余设 计步骤 与标
准斜 齿轮 设计 步骤相 同 。
以及 电子表格功能 ， 实现了齿轮的完全参数化设计 ， 精确 地建立 了齿轮 的三维模型 ， 而提高 了齿轮的设计效率。 从
１ 变 位 斜 齿 轮 的 设 计 原 理
齿轮
在 采用集 成化 软件 ＵＧ进 行标 准斜齿 轮设计 的过 程 中，是 将 ＵＧ 的三维 参数 化造型 、表达 式处理 、 自 由曲面扫描 等功能 有机结 合起 来 。首先求 得斜齿 轮 的 端面轮廓 线 ， 后通 过投影 关 系获得 其法 面轮廓 线 ； 然 将 法 面轮廓 线沿螺 旋线 扫描 获得 齿轮廓 面 ，之 后利用 该 面对 造型 实体进 行裁 剪操作 以生 成单个 轮齿 ，并通 过
第 ２期 （ 第 １ ９期 ） 总 ５
２１ ０ ０年 ４月
机 械 工 程 与 自 动 化
ＭＥ ＣＨＡＮｌ ＣＡＬ ＦＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭ ＡＴ１ ０Ｎ
Ｎｏ． ２
Ａｐｒ ．
文章 编 号 ： ６ ２ ６ １ （ ０ ０ ０ — ０ ７０ ｌ ７ — ４ ２ １ ） ２ ０ ７ — ３ ３
实 体造型 是一个需 要解 决 的技术难 题 ，如齿 轮造 型精 度 不高将 直接影 响有 限元分 析 、虚拟 佯机设 计 的仿 真 结 果 ，并 影 响 到齿轮 产 品 的制 造精 度 。ＵＧ 的 ＣＡ Ｄ／
Ｃ ＡＭ／ ＡＥ系 统 提供 了一 个 基 于过 程 的 产 品 设 计 环 Ｃ 境 ，使得 产品从设 计 到加工 真正 实现 了数据 的无缝集 成 ，优化 了产 品设 计环 境 。 本文利用 ＵＧ 软件 的参数设置、建立和编辑表达式
ＵＧ 的 Ｃ ＡＤ 模 块 中刊 用 表 达 式 功 能 实现 渐开 线 变位 斜 齿 轮 参 数 化 设 计 和 精 确 造 型 的 过 程 ， 在 ＵＧ 平 台 中进 为
一
步 实现 变 位 斜 齿 轮 的 Ｃ ＡＭ／ ＡＥ 奠定 了基 础 。 Ｃ
关 键 词 ：ＵＧ；渐 开 线 变位 斜 齿 轮 ；参 数 化 设 计 ；表 达 式
中 图 分 类 号 ：ＴＨ１ ２ ４ ３．１ 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
度 圆直 径 ；ｄ 为 基 圆直径 ；ｄ＿ ， 为齿 根 圆直径 。 变位斜齿 轮 与标准 斜齿轮 相 比只是 刀具 的基准线 与轮坯 的分 度 圆不相切 导致齿 轮 的分度 圆齿厚 、齿 顶 圆和齿 根 圆等尺 寸发生 了变化 ，从 而避 免 了根 切现 象 的发生 ，但 是渐 开线仍 然没有 变 ，因而 产生渐 开线 的 参 数方 程没有 变 ，只要 知道分 度 圆齿厚 增加或 减少 的 弧 长 ，算 出它 对应 的圆 心角 ，就可 以找 到变位齿 轮端 面 齿廓 两侧 的 对称 线 （ １中 ２ ｍｔｎ 图 ． ａ ａ即为 分度 圆齿 ｒ 厚增 加或 减少 的量 ） 有 了端面齿 廓 的对称 线和渐 开线 ，
２ 。 螺旋 角 一８ ， 面齿 顶高 系数ｈ 一１ 法 面 Ｏ， 。法 ，
在 斜 齿轮 分 度 圆柱 面 的展开 图 中（ 图 ３ ，Ｓ为 见 ）
导程 ， ｐ为分度 圆上 的螺旋 角 。根据三 角形边 角关 系 ， 可得 出弧长 Ｌ—ｂａ ｆ ｔｎ 。 ｌ 分度 圆半 径 ｒ ／ ， —ｄ ２ 可得 弧长在 分度 圆上 对应 的
图 １ 变 位 齿 轮形 成 原 理
２ 变位 斜齿 轮的 参数化 设计 过程 下 面 以某 公 司生产 的 Ｋ ： １ ． （ Ｂ一 ８ ３型 齿轮 泵 中的 高 度变位 斜 齿轮 为例 ，说 明该 齿轮 的设 计过程 。
布尔运算 最终获 得斜齿 轮 的完整 轮齿 。 图 １为 变位齿 轮 的形成 原理 。其 中 ： 为变位 系
为了提 高齿轮 运动 的平稳 性 、齿 面接 触强 度、齿
根弯 曲强度 、齿面 抗胶合 能力 和耐磨 损性 能 ．而又不 影响齿 轮传 动结构 的紧凑 ，齿 轮泵用 齿轮往 往采 用变 位斜齿 轮 ，但其 传 统的设计 方 法 已不 能适应 现代 化 的 制造技 术 。计 算机辅 助造 型技 术 已在 产 品设 计 、工程 分 析 、快 速成 型等技 术领域 获得 了广 泛应用 。在应 用 Ｃ ／ ＡＭ 技 术设计 、制造 齿 轮产 品时 ，齿 轮 的三 维 ＡＤ Ｃ
数 ； 为模数 ；ａ为分 度 圆压力 角 ； 为齿 数 ；ｄ为分
收 稿 口期 ：２ １ － ３ ２ ０ ００ ５
２ １ 齿轮 基 本参数 的设 置及 渐 开线参数 方程 的 建立 ．
作 者 简 介 ：成 小 军 （ ９ ７）男 ， 南永 州 人 ． 程 师 ， 科 。 １ ６一 ， 湖 工 本
顶 隙系数 一０ ２ 。在 ＵＧ 中，使 用表 达式 和 “ ．５ 参数 表 达式 变量 ”定 义变 化规律 ，所有 的变 量必须 预先定 义 ，故在 对斜齿 轮进行 三维建 模前 首先要 对 以上 ６ 个 基 本参数 赋初值 。在 ＵＧ 系统 中通过 表达 式对 基本参