楊光，熊濤，李科研

（上海索達(dá)傳動(dòng)機(jī)械有限公司，上海 201612）

基于PRO/E的漸開(kāi)線圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)

楊光，熊濤，李科研

（上海索達(dá)傳動(dòng)機(jī)械有限公司，上海 201612）

介紹了應(yīng)用 PRO/E 軟件建立漸開(kāi)線圓柱直齒輪和斜齒輪三維參數(shù)化模型的基本方法，在同一三維模型中通過(guò) Pro/program 命令完成直齒輪與斜齒輪的切換，并通過(guò)參數(shù)、關(guān)系、布局等工具的運(yùn)用，自動(dòng)生成相應(yīng)參數(shù)漸開(kāi)線圓柱齒輪，提高漸開(kāi)線圓柱齒輪產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率。

PRO/E；漸開(kāi)線；直齒輪；斜齒輪；參數(shù)化

CLC NO.:U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-68-03

引言

齒輪傳動(dòng)作為機(jī)械傳動(dòng)重要組成部分之一，它具有傳動(dòng)平穩(wěn)、沖擊載荷小、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。由于齒輪輪廓復(fù)雜，故齒輪的設(shè)計(jì)需要進(jìn)行大量分析、計(jì)算和繪圖工作。如何快速、準(zhǔn)確的繪制出齒輪的三維模型，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)齒輪的傳動(dòng)及受力分析奠定了基礎(chǔ)。

PRO/E 軟件強(qiáng)大的參數(shù)化功能，使得齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)化、系列化設(shè)計(jì)成為可能。本文基于 PRO/E 軟件，由同一模型通過(guò)參數(shù)、關(guān)系、布局、Pro/program 等工具的運(yùn)用，快速的設(shè)計(jì)出符合設(shè)計(jì)者要求的漸開(kāi)線圓柱直齒輪和斜齒輪新模型。

1、基于PRO/E漸開(kāi)線圓柱齒輪的設(shè)計(jì)思想

圖1 齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)流程圖

本文主要針對(duì)漸開(kāi)線圓柱齒輪進(jìn)行參數(shù)化造型，漸開(kāi)線圓柱齒輪分為直齒輪和斜齒輪兩種，通過(guò)參數(shù)、關(guān)系、布局、Pro/program 等工具的運(yùn)用，將設(shè)計(jì)意圖融入到三維模型里。使用 PRO/E 軟件建立齒輪模型前，首先需要確定齒輪的基本參數(shù)，如：模數(shù)(M)、齒數(shù)(Z)、壓力角(ALPHA)、螺旋角(BETA)、齒頂高系數(shù)(HAX)、頂隙系數(shù)(CX)、變位系數(shù)(X)、齒寬(B)等8個(gè)基本參數(shù)。這些參數(shù)組合成各種方程式，影響著齒輪的尺寸、形狀、位置。將這些參數(shù)寫(xiě)入 PRO/E 軟件，作為輸入可變量；根據(jù)來(lái)自方程的曲線，生成漸開(kāi)線；在利用掃描混合切割或拉伸切割生成一個(gè)齒；最后用軸陣列的方式生成其他齒。整個(gè)設(shè)計(jì)思路如圖所示。

2、基于 PRO/E 漸開(kāi)線圓柱齒輪三維參數(shù)化模型的建立

2.1 齒輪基本參數(shù)寫(xiě)入

首先需將齒輪的基本參數(shù)寫(xiě)入 PRO/E 軟件，否則軟件無(wú)法識(shí)別。點(diǎn)擊“工具”菜單，選擇“參數(shù)”選項(xiàng)，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。如圖 2 所示。

圖2 齒輪的基本參數(shù)

2.2 通過(guò)關(guān)系式確定齒輪基本尺寸

點(diǎn)擊“工具”菜單，選擇“關(guān)系”選項(xiàng)，添加關(guān)系式，確定齒輪基本參數(shù)。

齒頂高 HA=(HAX+X)*M

齒根高 HF=(HAX+CX-X)*M

分度圓直徑 D=M*Z

齒頂圓直徑 DA=D+2*HA

基圓直徑 DB=D*cos(ALPHA)

齒根圓直徑 DF=D-2*HF

2.3 齒輪輪廓漸開(kāi)線的創(chuàng)建

點(diǎn)擊“曲線”命令來(lái)自方程的曲線，選擇笛卡爾坐標(biāo)系，在定義方程對(duì)話框中輸入漸開(kāi)線方程表達(dá)式：

圖3

通過(guò)鏡像命令，得到另一條漸開(kāi)線，并草繪齒槽截面如圖3所示，本文采取切除方法繪制輪齒。

2.4 繪制漸開(kāi)線圓柱直齒輪齒槽

首先用“拉伸”命令畫(huà)出齒輪毛坯，以齒頂圓DA為直徑繪制一圓柱，圓柱高度為齒厚 B。然后再用“拉伸”切除材料命令，在草繪面內(nèi)復(fù)制齒槽截面，這樣就切除漸開(kāi)線圓柱直齒輪齒槽，如圖 4 所示。

2.5 繪制漸開(kāi)線圓柱斜齒齒輪齒槽

將直齒齒槽拉伸命令隱含。用“復(fù)制”命令復(fù)制圖 3 齒槽截面；用“選擇性粘貼”命令，移動(dòng) 1 值為齒厚 B，移動(dòng) 2 值為螺旋角 BETA，如圖 5 所示；

創(chuàng)建掃引軌跡，用“掃描混合”命令，繪制出漸開(kāi)線圓柱斜齒齒輪齒槽，如圖6所示。

圖4

圖5

圖6

2.6 陣列齒槽，生成漸開(kāi)線圓柱齒輪

用陣列命令，分別陣列出漸開(kāi)線圓柱直齒輪齒槽和漸開(kāi)線圓柱斜齒齒輪，如圖7所示，此模型為直齒與斜齒共存模型，需做進(jìn)一步處理。

圖7

3、漸開(kāi)線圓柱齒輪參數(shù)化驅(qū)動(dòng)自動(dòng)生成

（1）添加齒輪類(lèi)型參數(shù)“gear”，點(diǎn)擊“工具”程序（program）命令，在執(zhí)行直齒的程序前增加“if gear=1”，尾部增加“endif”；在執(zhí)行斜齒的程序前增加“if gear=2”，尾部增加“endif”；

圖8

（2）新建“布局”文件建立漸開(kāi)線圓柱齒輪參數(shù)表，如圖8，“聲明”布局，使之與模型關(guān)聯(lián)；

（3）建立快捷鍵，完成直齒和斜齒的切換，“工具” -“映射鍵”-“新建”-“錄制”，錄制的過(guò)程就是給參數(shù)“gear”賦值“1”或“2”，建好后輸入“1”刷新模型為直齒輪，輸入“2”為斜齒輪，這個(gè)過(guò)程也可以通過(guò)更改布局參數(shù)表內(nèi)“gear”值實(shí)現(xiàn)；

圖9

（4）通過(guò)以上的設(shè)置，使用者可以通過(guò)修改布局參數(shù)表內(nèi)相應(yīng)的齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、變位系數(shù)、齒厚等參數(shù)，就可以自動(dòng)生成所需要的直齒輪或斜齒輪，當(dāng)然，斜齒輪還需提供螺旋角參數(shù)，如圖 9 所示，很容易通過(guò)參數(shù)修改實(shí)現(xiàn)他們之間的互相轉(zhuǎn)換。

4、添加其他特征

根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需求，對(duì)已生成圓柱齒輪添加諸如中心孔、鍵槽、倒角、油孔等其他特征，并通過(guò)布局表格參數(shù)修改齒輪模型。

[1] 王彥軍,楊霞霞.基于 Pro/E4.0 漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械研究與應(yīng)用.2012 年第 6 期:158-160.

[2] 鄭雄飛.基于 Pro/E Wildfire 的漸開(kāi)線斜齒簡(jiǎn)要畫(huà)法［J］.機(jī)械管理開(kāi)發(fā),2015 年第7期:24-26.

Based on PRO/E parameterized design of involute cylindrical gear

Yang Guang, Xiong Tao, Li Keyan
( Shanghai sauder transmission machinery co., LTD., Shanghai 201612 )

the paper introduces the application of PRO/E software to establish involute cylindrical spur gear and helical gear and the basic methods of 3 d parametric model, in the same 3 d model by PRO/program command complete straight gear and skew gear switch, and through the parameters, the relations, the use of tools such as layout, automatically generate the corresponding parameters of involute cylindrical gears, improve design efficiency of involute cylindrical gear products.

PRO/E; Involute; Spur gear; Helical gear; A parameterized

U462.1

A

1671-7988 (2017)08-68-03

楊光，就職于上海索達(dá)傳動(dòng)機(jī)械有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.023