基于SolidWorks的漸開線斜齒輪錐齒輪參數(shù)化設計精

1、2010第 4期 總第 197期現(xiàn) 代 制 造 技 術 與 裝 備SolidWorks 提供了幾百個 API 函數(shù), 這些 API 函數(shù)是 SolidWorks 的 OLE 或 COM 接 口 , 用 戶 可 以 使 用 VBC+Delphi 等 高 級 語 言 對 SolidWorks 進 行 二 次 開 發(fā), 建立適合用戶需要的 、 專用的 SolidWorks 功能模塊 。 漸 開 線 齒 輪 機 構 是 機 械 產 品 中 應 用 最 廣 泛 的 一 種 傳 動 機 構,本文在 SolidWorks 平臺上利用 VB6.0進行二次開發(fā), 實現(xiàn)了漸開線斜齒輪 、 直齒圓錐齒輪的參數(shù)化設計

2、, 使齒 輪三維實體建模的過程變得方便 、 快捷 。 1漸開線斜齒輪參數(shù)化設計 1.1斜齒輪齒形的繪制漸開線斜齒輪齒形由兩部分組成:工作部分和非工 作部分 。 工作部分的齒形為漸開線,而非工部分采用過渡 圓弧 。 齒形的繪制一般采用描點法, 根據(jù)漸開線齒廓公式 計算求得多個齒形坐標點的值后, 利用 SolidWorks 樣條曲 線 API 函數(shù) CreateSpline, 來繪制光滑漸開線曲線 。漸開線部分的齒形建立坐標系如圖 1所示 。漸開線齒廓上任意 M 點的坐標:x=rx sin w xy=rxcos wx! 式中:w x 為漸開線任意 M 點的齒間中心半角, r x 為 M 點的半徑

3、。 w x 按下式計算:w x =w 0+x =w 0+inv x =P b -S bb+tan x -x =-tan +tan(arccos r b x -arccos r bx式 中 :w 0為 基 圓 齒 間 中 心 半 角 , x 為 漸 開 線 任 意 M 點的展角, x 為漸開線任意 M 點的壓力角, P b 為基圓齒 距 , S b 為 基 圓 齒 厚 , 為 分 度 圓 上 的 壓 力 角 , z 為 齒 輪 齒 數(shù), r b 為基圓半徑 。 1.2斜齒輪斜齒造型斜齒輪齒面為漸開線螺旋面, 不同截面上齒形不同, 斜齒輪的端面漸開線齒廓可參照上述方法建立 。 漸開線 斜齒輪三維造

4、型中齒廓是按照螺旋線方向掃描的,螺旋 線的螺距是需要求出的 。 本文中采用求分度圓的螺距在 SolidWorks 構建螺旋線 。 螺距 P z 按下式計算:P z =d 式中:為斜齒輪分度圓柱面上的螺旋角, d 為分度 圓直徑 。1.3斜齒輪參數(shù)化設計模塊在 SolidWorks 中, 齒輪參數(shù)化建模主要通過程序驅動 建 模 法 , 即 用 編 程 實 現(xiàn) 參 數(shù) 化 設 計 , 生 成 需 要 的 模 型 。Solidworks 提供了 API 編程接口,我們通過在 VB6.0程序 中 調 用 SolidWorks 的 接 口 指 針 獲 得 它 各 個 對 象 層 次 的 屬 性和方法完成

5、齒輪三維造型 。 基于 VB6.0開發(fā)的漸開線 斜齒輪參數(shù)化設計界面如圖 2所示 。參數(shù)化設計核心程序代碼如下:Dim swApp As SldWorks.SldWorksDim swModel As SldWorks.ModelDoc2Dim boolstatus As BooleanSet swApp =CreateObject ("Sldworks.Application" 創(chuàng)建或獲取 SldWorks 對象基于 SolidWorks 的漸開線斜齒輪 、 錐齒輪參數(shù)化設計魏勇1沈占彬1鄔向偉2(1. 平頂山工業(yè)職業(yè)技術學院, 平頂山 467001;2. 中州大學 ,

6、鄭州 450000摘 要:利用 VB6.0程序設計語言和 SolidWorks API 編程接口, 實現(xiàn)了 SolidWorks 平臺上漸開線斜齒輪 、 錐 齒輪參數(shù)化設計, 提高了齒輪設計的效率和精度 。關鍵詞:SolidWorks二次開發(fā)VB 齒輪參數(shù)化設計圖 1漸開線齒形坐標 XM (X , Yxorb rx raxxY基金項目:河南省教育廳自然科學研究計劃項目 (2010C460006 。 圖 7漸開線直齒圓錐齒輪參數(shù)化設計界面 求斜齒輪螺距 Pz, 創(chuàng)建螺旋線并掃描 Pz =Pi *D /Ta (beta swModel.CreateCircleVB 0, 0, 0, D/2swMo

7、del.InsertHelix False, True, False, True, 2, Hd, Pz, Hd, 0, 1.570796326795boolstatus =swModel.Extension.SelectByID (" 草 圖 2", "SKETCH", 0, 0, 0, False, 1, Nothing boolstatus =swModel.Extension.SelectByID (" 螺旋線 /渦 狀線1", "REFERENCECURVES", 0, 0, 0, True, 4, Not

8、hing CutSwept2(False, True, 0, False, False, 0, 0, False, 0, 0, 0,0, 1, 1 輪齒特征圓周陣列boolstatus =swModel.Extension.SelectByID (" 切 除 -拉 伸 1", "BODYFEATURE", -0, 0, 0, False, 4, Nothing boolstatus =swModel.Extension.SelectByID (" 基準軸 1", "AXIS", 0, 0, 0, True, 1,

9、Nothing swModel.FeatureCirPattern CZ, 2*Pi /CZ, False, "NULL"boolstatus =swModel.Extension.SelectByID (" 陣列(圓周 1", "BODYFEATURE", 0, 0, 0, False, 0, Nothing 圖 3為 參 數(shù) 化 設 計 程 序 自 動 生 成 的 法 面 模 數(shù) M=12mm, 齒 數(shù) Z1=21, 螺 旋 角 beta=8°, 厚 度 Hd=30mm 的 左旋斜齒輪 。2漸開線直齒圓錐齒輪參數(shù)化設計

10、2.1圓錐齒輪齒體的生成錐齒輪的基本齒體如圖 4所示,可以通過圖中數(shù)據(jù), 求出 1-6點的二維坐標,然后在 SolidWorks 系統(tǒng)中建立多 邊形 1-2-3-4-5-6草圖,通過繞 x 軸旋轉得到圓錐齒輪齒 體 。 圖中 R 為錐距, B 為齒寬, thd 為齒根角, roth 為分錐角 。 2.2錐齒輪齒形的繪制漸開線直齒錐齒輪的齒廓曲線繪制方法和斜齒輪的 道理相同, 但只有在背錐上的齒廓曲線為漸開線, 因而錐 齒輪的漸開線應建立在和錐齒輪曲面相切的基準面上且 應采用當量齒數(shù)進行計算 。過原點在右視基準面中作直線,以右視基準面和該 直線為參考建立基準面 1,和右視基 準面夾 角 等 于

11、分 錐 角 。 建立基準面 2平行基準面 1且距離等于錐距 。 在基準 面 2上利用當量齒數(shù)參照圖 1進行計算并利用 VB6.0編 程繪制齒形曲線, 建好的輪齒齒形如圖 5所示 。2.3錐齒輪錐齒造型在 基 準 面 1上 過 圓 點 作 一 個 直 徑 為 0.001mm 的 圓 , 利用該圓和基準面 2的齒形曲線進行切除放樣, 建立一個 錐齒, 如圖 6所示 。 然后進行圓周陣列得到完整的錐齒輪 。 2.4直齒錐齒輪參數(shù)化設計模塊基于 VB6.0開發(fā)的漸開線直齒錐齒輪參數(shù)化設計界 面如圖 7所示 。參數(shù)化設計核心代碼如下: 根據(jù)繪制的草圖, 旋轉生成錐齒輪實體boolstatus =swMo

12、del.Extension.SelectByID (" 草 圖 1", "SKETCH", 0, 0, 0, False, 0, Nothingboolstatus =swModel.Extension.SelectByID (" 直線 1草 圖 1", "EXTSKETCHSEGMENT", 0, 0, 0, True, 4, Nothing圖 2 漸開線斜齒輪參數(shù)化設計界面圖 3程序自動生成的斜齒輪三維圖圖 4 錐齒輪齒體坐標 圖 5基準面 2 上建立齒形曲線圖 6切除放樣建立錐齒設 計 與 研 究2010第

13、4期 總第 197期 現(xiàn) 代 制 造 技 術 與 裝 備(上接第 23頁 4機械優(yōu)化設計遺傳算法 M.陳倫軍等編著 . 北京 :機械工業(yè) 出版社 , 2006, 173-176.5郭仁生 . 機械優(yōu)化設計 M.北京:機械工業(yè)出版社, 2004. 6梁 尚 明 , 殷 國 富 . 現(xiàn) 代 機 械 優(yōu) 化 設 計 方 法 M.北 京 :化 學 工 業(yè)出版社, 2005.Optimal Design of Bevel Gear Reducer Based on Ge-netic AlgorithmDU Haixia(School of Mechanical Engineering , Shaanxi

14、 University of Technol-ogy , Hanzhong, Shaanxi 723003, China Abstract :This paper establishes the target function and design variable which are used to design the gear reducer optimally. Restric-tion equation is obtained by establishing restriction function. The opti-mal design uses the method of ge

15、neric algorithms. Finally, the opti-mization design is presented with the help of Matlab Optimization Tool-box, The result manifests that the effect of the optimal design is nota-bility.Key words:reducer , optimal design , generic algorithms , bevel gearswModel.FeatureManager.FeatureRevolve 2*Pi, Fa

16、lse, 0, 0, 0, 1, 1, 1swModel.SelectionManager.EnableContourSelection =0 建立基準面 1和基準面boolstatus =swModel.Extension.SelectByID (" 直線 1草 圖 2", "EXTSKETCHSEGMENT", 0.06240616382877, 0, 0, True, 0, Nothingboolstatus =swModel.Extension.SelectByID(" 右視基準面 ", "PLANE",

17、0, 0, 0, True, 0, NothingswModel.CreatePlaneAtAngle3roth, False, Trueboolstatus =swModel.Extension.SelectByID (" 基 準 面 1", "PLANE", 0, 0, 0, False, 0, NothingswModel.CreatePlaneAtOffset3R, False, True 切除放樣, 生成錐齒boolstatus =swModel.Extension.SelectByID (" 草 圖 3", "S

18、KETCH", 0, 0, 0, True, 0, Nothingboolstatus =swModel.Extension.SelectByID (" 草 圖 4", "SKETCH", 0, 0, 0, True, 0, NothingswModel.FeatureManager.InsertCutBlend 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1圖 8為 參 數(shù) 化 設 計 程 序 自 動 生 成 的 大 端 模 數(shù) M=12mm, z 1=21(配對的錐齒輪 z 2=30 的漸開線直齒錐齒 輪 。3結束語本

19、文介 紹 了 在 SolidWorks 中 利 用 二 次 開 發(fā) 技 術 實 現(xiàn) 了漸開線斜齒輪 、 直齒錐齒輪的參數(shù)化設計, 不但大大縮 短設計周期, 而且為進一 步 模 擬 裝 配 、 運 動 仿 真 、 有 限 元 分析奠定基礎 。參考文獻 1魏 勇 , 鄔 向 偉 . 基 于 SolidWorks 的 標 準 零 件 庫 二 次 開 發(fā) J.現(xiàn) 代制造技術與裝備 ,2009, (2 .2魏 勇 , 鄔 向 偉 , 周 文 洲 . 基 于 SolidWorks 二 次 開 發(fā) 技 術 的 漸 開 線齒輪參數(shù)化設計 J.煤礦機械 ,2009(6 .3江 洪 , 魏 崢 , 王 濤 威 等 . SolidWorks 二 次 開 發(fā) 實 例 解 析 M.北 京 :機械工業(yè)出版社 ,2004.4孫桓 , 陳作模 . 機械原理 M.北京 :高等教育