基于ProE平臺上的雙圓弧齒輪的參數(shù)化設計

基于Pro/E平臺上的雙圓弧齒輪的參數(shù)化設計摘要：雙圓弧齒輪是一種具有凹凸齒廓嚙合的高效齒輪，其優(yōu)點是承載能力高，制造工藝簡單，成本低。利用Pro/E中的Program編程，以實現(xiàn)對雙圓弧齒輪的參數(shù)化設計，為對雙圓弧齒輪的進一步研究打下基礎。關鍵字：雙圓弧齒輪Pro/E參數(shù)化設計Pro/ToolkitVisualC++引言：參數(shù)化設計是指通過改變圖形中的一部分或幾部分的尺寸參數(shù)，自動的完成對零件圖形相關部分的改動，從而實現(xiàn)對圖形的驅(qū)動。參數(shù)化設計有以下幾則好處：1）節(jié)省不必要的花費，繪圖人員只需調(diào)入零件庫后輸入?yún)?shù)即可應用；2）可以無數(shù)次的修改參數(shù)來滿足不同規(guī)格的零件裝配等的需求，降低勞動強度，提高工作效率?；赑ro/E的參數(shù)化設計可以通過以下三個途徑完成：1）利用插件設計即Pro/Toolkit和VisualC++共同完成的的編制，其優(yōu)點是零件參數(shù)化可以實現(xiàn)真正的模塊化，但由于所需的專業(yè)知識特別強，設計人員必須具備機械專業(yè)的知識和CAX，而且對面向?qū)ο蠡木幊蹋╒isualC++）也必須熟練掌握，這給機械行業(yè)人員帶來巨大困難，所以插件設計只適合于專業(yè)開發(fā)Pro/E等軟件外掛的人員應用；2）基于家族表（FamilyTable）平臺上的參數(shù)化設計，其優(yōu)點是以表格的形式出現(xiàn)，操作簡單，使用方便，但設計的通用性低，使用零件標準變化不大的場合；3）基于Pro/E界面上的Program平臺上的參數(shù)化設計，他的優(yōu)點以上優(yōu)點兼而有之，只需簡單的編程語句，如：賦值語句和條件語句就可以，初學者只要懂以上兩種語句的應用即可。由于其編程簡單易懂，所以非常適合大眾化的編程來開發(fā)簡單的通用化模塊，是非專業(yè)開發(fā)人員的好工具。文中是通過Pro/E中的Program實現(xiàn)對雙圓弧齒輪的參數(shù)化設計的，在此基礎上可以建立零件的3DCAD模型，為雙圓弧齒輪的傳動、仿真、優(yōu)化設計、應力應變分析打下基礎。確定繪制雙圓弧齒輪的基本參數(shù)圖1所示為GB12759-91型雙圓弧齒輪的基本輪廓圖1用Pro/E繪制的雙圓弧齒輪齒廓圖上圖中可以看到，一個完整的雙圓弧齒廓是由八段圓弧組成的，這八段圓弧所在的圓的方程可由下列四個方程段表示（方程各參數(shù)參見參考文獻[1]）：式中個參數(shù)：——凸齒齒廓圓弧半徑——凸齒齒廓圓心偏移量——凸齒齒廓圓心移距量——齒頂高——凸齒接觸點齒厚——凸齒連接點高——凸齒工藝角——連接圓弧半徑——凹齒齒廓圓心偏移量——凹齒齒廓圓弧半徑——凹齒齒廓圓心移距量——凹齒工藝角——齒跟高——齒跟圓半徑（注：坐標系為圖1所示）確定雙圓弧齒輪齒廓實體及參數(shù)為了完成對雙圓弧齒輪基本齒廓的繪制，需要四段圓弧的圓心坐標和半徑，根據(jù)上面四個式子求得結果如下表：表1各圓弧的參數(shù)列表區(qū)段圓心橫坐標圓心縱坐標半徑凸齒圓弧段-過渡圓弧段凹齒圓弧段齒跟圓弧段草繪雙圓弧齒輪輪廓及單個齒的形成以拉伸的方式繪制一個圓，單擊工具/編程，輸入相應的關系式：在INPUT和ENDINPUT中間輸入以知參數(shù)表達式，如：TOOTH_NUMBERNUMBER=20“輸入齒數(shù)Z：”模數(shù)（MODULE）、壓力角（PRESSURE_ANGLE）、齒厚（WIDTH）、螺旋角（SCREW_ANGLE）的輸入方式與之相同。在RELATIONS和ENDRELATION之間輸入關系式與條件語句（條件語句的作用是確定在不同的模數(shù)范圍內(nèi)所使用的不同關系式），如：當模數(shù)在3到6之間時輸入下列條件句：RELATIONS．．．ELSEIFMODULE>=3&MODULE<6ρf=1.41*MODULEEF=0.0285*MODULELF=0.6994*MODULEδ2=9°19′30″SFK=1.9643*MODULERGF=0.5043*MODULEELSE．．．ENDIFENDRELATION輸入完成后，保存后關閉記事本。表1中完成了四個圓的繪制，再于以（0,HA）、（0.5πm,HA）、（0.5πm,-HF）、（0,-HF）為頂點的矩形進行布爾運算，就得到了雙圓弧齒輪右半個齒廓，如圖1所示。再以鏡像方式得到了一個完整的齒廓。保存草繪文檔為chikuo.sec。接下來繪制雙圓弧齒輪的齒外輪廓如圖2所示圖2pro/e草繪的雙圓弧齒闊及各參數(shù)再將上面的個數(shù)據(jù)利用鼠標右鍵的屬性改稱如下的格式：d70=had61=ead56=ρad55=rjd75=hjad74=lad58=0.5*m*pid59=rgfd71=hfd16=lfd18=ρf等等將其旋轉(zhuǎn)一個螺旋角度后，在投影到原來的面上，保存為*2.sec文檔后關閉窗口。在繪制圓柱，如圖3所示，比在關系史中插入如下關系式：D1=module*tooth_number-2*HFD0=module*face_width然后利用混合的方式草繪截面：再“插入”里單擊“混合”中的“伸出項”，在瀑布式菜單中一次選“平行”“規(guī)則截面”“光滑”“完成”，單擊圓柱的一個側面，確定，在第一個截面草繪中單擊“從文件”選擇剛剛保存的*2.sec格式的草繪文件在比例中輸入1，在旋轉(zhuǎn)中輸入0，再用鼠標將其拖至參考曲線上，單際確定，然后畫第二和第三個，方法是：比例都是1，但第二個旋轉(zhuǎn)負7.5度，第三個旋轉(zhuǎn)負15度，單擊確定按鈕，完成混合。在出現(xiàn)的對話框中輸入36.22和36.22完成。如圖4所示：在關系中插入如下關系：d658=d0/2d622=d0/2d656=spiral_angle/2d657=spiral_angle然后關閉關系對話框。圖3參數(shù)化齒輪圓柱的繪制圖4一個齒廓的成型這是一個齒形的參數(shù)等式（等式左側的參數(shù)各個計算機的顯示不同只需輸入相應參數(shù)即可）。再利用陣列命令將其以圓周方向陣列20個，如圖5。然后進行相應的切槽工作，在切材料時需要如下關系式：在INPUT和ENDINPUT中插入SHAFT_DIANUMBER"Entertheshaftdiameter:"KEY_HEIGHTNUMBER"Enterthekeyheight:"KEY_WIDTHNUMBER"enterthekeywidth:"在RELATIONS和ENDRELATIONS中插入D667=key_widthD666=key_heightD665=shaft_dia/2最后得到了模型的整體3DCAD視圖，見下圖6。圖5陣列完的齒輪3DCAD模型圖6完整的雙圓弧齒輪的3D模型參數(shù)驅(qū)動參數(shù)化設計的基本手段就是有程序驅(qū)動和參數(shù)驅(qū)動，程序驅(qū)動是通過幾何模型的特點確定主參數(shù)和尺寸關系，從而使只要輸入幾何參數(shù)就可生成所需的模型。尺寸驅(qū)動主要完成用戶編程或交互式輸入，從而生成的模型。參數(shù)化設計的框圖利用Pro/E的Program生成的雙圓弧齒輪的基本步驟如下：1）根據(jù)輸入的法面模數(shù)m確定齒輪各參數(shù)值，并賦予相應的參數(shù)；2）根據(jù)表1和矩形坐標對圓弧進行布爾運算；3）進行鏡像計算和陣列最終得到所需的雙圓弧齒輪的3DCAD模型，其程序框圖如下：結束語參數(shù)化設計的最大優(yōu)點是給工程技術人員帶來極大的方便，是未來CAD技術的發(fā)展趨勢。建立3DCAD模型，這對模型進行有限元分析（FEA）及優(yōu)化設計、運動仿真和應力應變的分析等一系列后期工作打下基礎，而且在快速原型技術（RPM）等現(xiàn)代制造技術中發(fā)揮著巨大作用。參考文獻：[1].盧賢纘.圓弧齒輪嚙合原理[]M.北京：機械工業(yè)出版社.2003[2].姚俊紅等.雙圓弧齒輪基本齒廓的圖形參數(shù)化[J].德州：德州學院學報[3].趙春章.機械零件設計教程[M].北京：海洋出版社.2004[4].林清安.正齒輪自動化設計[J].中國臺灣：國立臺灣科技大學.2001[5].孫江宏.Pro/E2001高級功能應用與編程處理[M].北京：清華大學出版社.2003[6].成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社.2004[7].葉克明.齒輪手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社.1990[8].詹友剛.Pro/ENGINEER英文野火版教程——零件設計范例[M].北京:清華大學出版社.2005ParametricDesigningoftheDoubleCircularArcGearBasedonPro/EngineerAbstract:DoubleCircularArcGearisastyleofgears,whichhasconvex-concavetoothprofileandworkinhighefficiency.ThemeritofDoubleCircularArcGearisthatithashugeloadingabilities,simplymanufacturingprocessandlowcost.ByusingProgramofPro/,Wecanreceivetheparametricdesigningof