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3。3锥齿轮的创建
锥齿轮在***中有着广泛的应用,它用来实现两相交轴之间的传动,两轴的相交角
,轮齿由齿轮的大端到小端逐渐收缩变小,
本节将介绍参数化设计锥齿轮的过程。
3。
与本章先前介绍的齿轮的建模过程相比较,锥齿轮的建模更为复杂。参数化设计锥齿轮
的过程中应用了大量的参数与关系式.
锥齿轮建模分析(如图3—122所示):
(1)输入关系式、绘制创建锥齿轮所需的基本曲线
(2)创建渐开线
(3)创建齿根圆锥
(4)创建第一个轮齿
(5)阵列轮齿
图3-122锥齿轮建模分析
3。
:.
(1)单击,在新建对话框中输入文件名conic_gear,然后单击;
(2)在主菜单上单击“工具"→“参数”,系统弹出“参数”对话框,如图3-123所示;
图3-123“参数”对话框
(3)在“参数"对话框内单击按钮,可以看到“参数"对话框增加了一行,依次输入
新参数的名称、值、和说明等。需要输入的参数如表3-3所示;
名称值说明名称值说明
M2。5模数DELTA___分锥角
Z24齿数DELTA_A___顶锥角
Z_D45大齿轮齿数DELTA_B___基锥角
ALPHA20压力角DELTA_F___根锥角
B20齿宽HB___齿基高
HAX1齿顶高系数RX___锥距
HA___齿顶高THETA_B___齿基角
HF___齿根高THETA_F___齿根角
H___全齿高BA___齿顶宽
D___分度圆直径BB___齿基宽
DB___基圆直径BF___齿根宽
DA___齿顶圆直径X0变位系数
DF___齿根圆直径
表3—3创建齿轮参数:.
注意:表3—3中未填的参数值,表示是由系统通过关系式将自动生成的尺寸,用户无
需指定.
(4)在主菜单上依次单击“工具”→“关系”,系统弹出“关系”对话框;
(5)在“关系”,系统便会自动生成表3
—4所示的未指定参数的值,完成后的“关系”对话框如图3-124所示;
图3-124“关系”对话框
(1)创建基准平面。在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“插入”→“模
型基准”→“平面”.系统弹出“基准平面"对话框,按如图3-125的设置创建基准平面
“DTM1";:.
图3—125“基准平面”对话框
(2)在“基准平面”对话框的偏移项内输入偏移距离为“d/(2*tan(delta))”,单击【确
定】完成.
(3)将偏移距离添加到“关系"对话框,在主菜单上依次单击“工具"→“关系”,在
弹出的“关系”对话框内添加关系式,如图3-126所示;
图3—126“关系”对话框
(4)创建基准轴。在工具栏内单击按钮,创建通过“FRONT”面与“RIGHT”面的
基准轴“A_1",如图3—127所示;:.
图3-127“基准轴”对话框
(5)草绘曲线。在工具栏内单击按钮,选择“FRONT"面作为草绘平面,选取“RIGHT"
面作为参考平面,参考方向为向“顶”,如图3-128所示。单击【草绘】进入草绘环境;
图3-128“草绘”对话框
(6)绘制如图3-129所示的二维草图,标注如图示的尺寸,尺寸大小任意,保证图形的
基本外形;
:.
图3-129绘制二维草图
(7)将尺寸代号添加到“关系”对话框中,在主菜单上依次单击“工具"→“关系”,
系统弹出“关系"对话框,添加如图3-130所示的关系式;
图3-130“关系”对话框
(1)创建基准平面。在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“插入”→“模
型基准”→“平面”.系统弹出“基准平面"对话框,按如图3—131的设置创建基准平面
“DTM2”。平面与“FRONT"面为法向关系,并且穿过图3-132所示的“参照曲线1”;:.
图3-131“基准平面"对话框
(2),或者依次在主菜单上单击“插入"→“模
型基准”→“点”→“点”。系统弹出“基准点"对话框,创建经过如图3—132所示两条曲
线的基准点“PNT1”.
参照曲
线1
参照曲
线2
图3-132创建基准点
完成后的“基准点"对话框如图3-133所示;
图3-133“基准点”对话框:.
(3)草绘曲线。在工具栏内单击按钮,选择“DTM2"面作为草绘平面,选取“FRONT"
面作为参考平面,参考方向为向“顶",如图3—134所示。单击【草绘】进入草绘环境;
图3-134草绘”对话框
(4)绘制如图3—135所示的二维草图,标注如图示的尺寸,尺寸大小任意,保证图形
的基本外形。
直线
图3-135绘制二维草图
注意绘制一条直线,目的是为了在下面的步骤中创建坐标系的方便;
(5)添加关系式。将大端齿轮基本圆的关系式添加到“关系”对话框中,在主菜单上依
次单击“工具”→“关系”,在弹出的“关系”对话框内添加关系式,如图3—136所示;:.
图3-136“关系”对话框
(1)创建基准平面。在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“插入”→
“模型基准”→“平面"。系统弹出“基准平面”对话框,按如图3-137的设置创建基准平
面“DTM3"。平面与“FRONT”面为法向关系,并且穿过图3-138所示的“参照曲线1”;
图3-137“基准平面"对话框
(2)创建基准点。在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“插入"→“模
型基准”→“点”→“点”。系统弹出“基准点”对话框,创建经过如图3-138所示两条曲
线的基准点“PNT2”.:.
参照曲
参照曲线2
线1
图3-138创建基准点
完成后的“基准点”对话框如图3-139所示;
图3—139“基准点"对话框
(3)草绘曲线。在工具栏内单击按钮,选择“DTM3”面作为草绘平面,选取“FRONT"
面作为参考平面,参考方向为向“左”,如图3-【草绘】进入草绘环境;
图3—140“草绘"对话框
(4)绘制如图3-141所示的二维草图,标注如图示的尺寸,尺寸大小任意,保证图形的基
本外形。:.
直线
图3—141绘制二维草图
注意绘制一条直线,目的是为了在下面的步骤中创建坐标系的方便;
(5)添加关系式。将小端齿轮基本圆的关系式添加到“关系"对话框中,在主菜单上依
次单击“工具”→“关系”,在弹出的“关系”对话框内添加关系式,如图3—142所示;
图3-142“关系”对话框
(1)创建坐标系CS0。在工具栏内单击按钮,系统弹出“坐标系”对话框,在“原始”
选项卡里,单击选取“PNT1”点作为参照。在“坐标系”对话框内打开“定向”选项卡,
选取图3—143所示的“曲线1"为y轴的负向参照,“曲线2”:.
曲线2
曲线1
图3-143创建坐标系
完成后的“坐标系”对话框如图3—144所示,单击【确定】完成坐标系CS0的创建;
图3—144“坐标系”对话框
(2)创建坐标系CS1。在工具栏内单击按钮,系统弹出“坐标系”对话框,在“原
始"选项卡里,单击选取坐标系CS0作为参照。在“坐标系”对话框内打开“定向”选项卡,
进行如图3—145所示的设置,单击【确定】完成坐标系CS1的创建。:.
图3-145“坐标系”对话框
(3)将坐标系CS1与CS0的关系式添加到“关系”对话框内。在模型树内右键单击坐
标系CS1,在弹出的快捷菜单内单击“编辑”。在主菜单上依次单击“工具"→“关系”,
系统弹出“关系”对话框,单击如图3-146所示的尺寸。
单击尺寸
d38z
图3-146添加尺寸关系
添加关系式为“D38=360*cos(delta)/(4*z)+180*tan(alpha)/pi—alpha”,完成后的
“关系”对话框如图3—147所示;:.
图3-147“关系”对话框
(4)创建渐开线。依次在主菜单上单击“插入”→“模型基准"→“曲线”,或者在
工具栏上单击按钮,系统弹出“曲线选项"菜单管理器,如图3-148所示;
图3-148“曲线选项"菜单管理器
(5)在“曲线选项”菜单管理器上依次单击“从方程"→“完成",弹出“得到坐标系”
菜单管理器,如图3-149所示;
图3-149“得到坐标系”菜单管理器:.
(6)在绘图区单击选取坐标系CS1作为参照,弹出“设置坐标类型”菜单管理器,如图
3—150所示;
图3—150“设置坐标系类型”菜单管理器
(7)在“设置坐标类型”菜单管理器中单击“笛卡尔",系统弹出一个记事本窗口;
(8)在弹出的记事本窗口中输入曲线的方程,如下:
r=db/cos(delta)/2
theta=t*60
x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180
y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180
z=0
(9)保存数据,退出记事本,单击如图3-151所示“曲线:从方程”对话框中的【确定】,
完成后的曲线如图3—152所示;
图3-151“曲线:从方程”对话框
图3-152完成后的渐开线:.
(10)创建齿轮小端上的渐开线。为了视觉上的清晰,可以先将齿轮大端的基本圆曲线
隐藏。用相同的方法,创建坐标系CS2,选取如图3—153所示的点“PNT2”作为坐标系
CS2的放置参照。在“坐标系"对话框内打开“定向”选项卡,选取图3—153所示的“曲线
1"作为y轴的负向参照,“曲线2”为x轴正向参照。
曲线2
曲线1
图3-153创建坐标系
完成后的“坐标系”对话框如图3—154所示,单击【确定】完成坐标系CS2的创建;
图3-154“坐标系"对话框
(11)创建坐标系CS3。在工具栏内单击按钮,系统弹出“坐标系”对话框,在“原
始”选项卡里,单击选取坐标系CS2作为参照。在“坐标系”对话框内打开“定向”选项
卡,进行如图3-155所示的设置,单击【确定】完成坐标系CS3的创建。:.
图3-155“坐标系”对话框
(12)将坐标系CS3与CS2的关系式添加到“关系”对话框内。在模型树内右键单击坐
标系CS3,在弹出的快捷菜单内单击“编辑"。在主菜单上依次单击“工具”→“关系”,
系统弹出“关系”对话框,单击如图3—156所示的尺寸.
单击尺寸
d44z
图3—156添加尺寸关系
添加关系式为“D44=360*cos(delta)/(4*z)+180*tan(alpha)/pi—alpha”,完成后的“关
系”对话框如图3-157所示;:.
图3-157“关系”对话框
(13)用相同的方法创建齿轮小端的渐开线。选取坐标系CS3作为参照,坐标系类型为
“笛卡尔",渐开线方程为:
r=(db-2*bb*sin(delta_b))/cos(delta)/2
theta=t*60
x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180
y=r*sin(theta)—r*cos(theta)*theta*pi/180
z=0
完成后的渐开线如图3—158所示;
图3—158完成后的渐开线
:.
(1)创建基准点“PNT3”。在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“插
入”→“模型基准"→“点"→“点",系统弹出“基准点"对话框,如图3-159所示。在
绘图区选取齿轮大端的渐开线和分度圆曲线作为参照,如图3—160。
图3—159“基准点”对话框
分度圆
渐开线
曲线
图3—160创建基准点
完成后的“基准点"对话框如图3—161所示,单击【确定】,完成基准点“PNT3”的创
建;:.
图3-161“基准点”对话框
(2)创建基准平面“DTM4”。在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“插
入"→“模型基准”→“平面”,系统弹出“基准平面"对话框;
(3)创建经过“A_1"轴与基准点“PNT3”的基准平面,完成后的“基准平面”对话框
如图3-162所示;
图3—162“基准平面”对话框
(4)创建基准平面“DTM5”。在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单上单击“插
入”→“模型基准”→“平面”,系统弹出“基准平面"对话框;
(5)创建经过“A_1”轴与基准平面“DTM4"的基准平面,在“基准平面”对话框“旋
转”文本框内输入旋转角度为“3”度,完成后的“基准平面"对话框如图3-163所示;:.
图3—163“基准平面”对话框
(6)“DTM4”与基准平面“DTM5”的旋转角度输入到“关系"
对话框。在模型树中右键单击基准平面“DTM5”,在弹出的快捷菜单中单击“编辑”.在主
菜单中依次单击“工具”→“关系”,系统弹出“关系"对话框,添加关系式为:
/*DTM4与DTM5夹角:
D52=360*cos(delta)/(4*z)
完成后的“关系"对话框如图3-164所示,在“关系”对话框中单击【确定】完成;
图3-164“关系”对话框
(7)镜像渐开线。在绘图区单击选定齿轮大端的渐开线,在工具栏内单击按钮,系:.
统弹出“镜像”特征定义操控面板。选取平面“DTM5"作为镜像平面,在“镜像”特征定
义操控面板内单击按钮,完成大端渐开线的镜像;
(8)使用相同的方法镜像齿轮小端的渐开线,完成后的渐开线如图3—165所示;
图3—165完成后的渐开线
(1)在工具栏内单击按钮,或者依次在主菜单内单击“插入"→“旋转",弹出“旋
转"定义操控面板,在面板内单击“位置”→“定义”,弹出“草绘”定义对话框;
(2)选择“FRONT"面作为草绘平面,选取“RIGHT”面作为参考平面,参考方向为向“右
",如图3-166所示。单击【草绘】进入草绘环境;
图3—166“草绘”对话框
(3)绘制如图3-167所示的二维草图,注意绘制用于旋转的中心线,在工具栏内单击
按钮,完成草图的绘制;:.
中心线
图3—167绘制二维草图
(4)在“旋转”特征定义操控面板内进行如图3—168的设置,单击按钮按钮,完
成齿根圆特征的创建.
图3-168“旋转”特征定义面板
完成后的齿根圆如图3—169所示;
图3-169完成后齿根圆特征
(5)将图3-167所示的两个尺寸添加到“关系”对话框,在模型树中右键单击齿根圆特征,
在弹出的快捷菜单中单击“编辑"。在主菜单上依次单击“工具”→“关系”,系统弹出
“关系”对话框,添加关系式如下:
/*旋转体
d114=h
d113=*h
其中d114为齿轮大端的尺寸,d113为齿轮小端的尺寸,完成后的“关系"对话框如图3-170:.
所示,单击【确定】完成。
图3—170“关系”对话框
(1),系统弹出“草绘"对话框,选
取如图3—171所示的草绘平面,单击“草绘”进入草绘环境;
图3—171“草绘”对话框
(2)绘制如图3-172所示的二维草图,草图实际上是原有曲线的一部分,在工具栏内
单击按钮,完成草图的绘制;:.
草绘的
曲线
图3-172绘制二维草图
(3)扫描混合创建第一个轮齿。在主菜单上依次单击“插入”→“扫描混合”,系统
弹出“扫描混合”特征定义操控面板,如图3—173所示;
图3—173“扫描混合”特征定义面板
(4)在“扫描混合”特征定义操控面板内单击“参照”菜单,系统弹出“参照"对话
框,如图3—174所示;
图3-174“参照”对话框
(5)在“参照"对话框里,接受系统默认的设置,在绘图区单击选取上一步创建的草绘曲
线作为扫描混合的扫引线,如图3—175所示;:.
选取扫
引线
图3-175选取扫引线
(6)在“扫描混合”特征定义操控面板上单击“剖面"菜单,系统弹出“剖面"定义对
话框,如图3—176所示;
图3—176“剖面”定义对话框
(7)在绘图区单击第一个截面所在点作为扫描混合截面的草绘点,如图3-177所示;:.
单击第一个
截面所在点
图3-177选取第一个截面点
(8)在“剖面”对话框内单击【草绘】,进入草绘环境,绘制二维草图,截面的两个圆
角半径相等,如图3—178所示;
图3-178绘制第一个截面
(9)在如图3—176所示的“剖面”定义对话框内单击“插入”,在“剖面”列表框内
显示“剖面2”。在绘图区单击扫引轨迹的另一个端点,如图3-179所示;
单击第二个
截面所在点
:.
图3-179选取第二个截面点
(10)在“剖面”对话框内单击【草绘】,进入草绘环境,绘制第二个截面,截面的两个
圆角同样为等半径的,如图3—180所示;
图3-180绘制第二个截面
(11)在“扫描混合”特征定义操控面板内单击按钮,完成第一个轮齿的创建,完
成后的特征如图3-181所示;
图3-181完成后的轮齿特征
(12)将截面圆角半径添加到“关系”式对话框。在模型树中右键单击轮齿特征,在弹
出的快捷菜单上单击“编辑”.在主菜单上依次单击“工具”→“关系",系统弹出“关
系"对话框,添加截面圆角半径的关系式:
/*截面圆角:
ifhax<1
d58=0。31*m
d63=0。31*m
endif
ifhax>=1
d58=0。2*m
d63=*m
endif
:.
为了阵列轮齿特征,首先对创建完成的第一个轮齿特征进行“复制"、“旋转”操作,从
而创建第二个轮齿特征,对第二个轮齿进行阵列。
(1)首先单击选取已经创建好的轮齿,然后在主菜单上依次单击“编辑”→“复制”,
然后再次依次单击“编辑”→“选择性粘贴”,系统弹出“选择性粘贴"复选框。勾选复选
框的前两项,如图3—182所示,单击【确定】,系统弹出“选择性粘贴"定义操控面板;
图3-182“选择性粘贴”复选框
(2)在“选择性粘贴”定义面板内选取按钮,在文本框输入旋转角度为“360/z”,
如图3—183所示。系统提示是否添加关系,单击“是";
图3—183“选择性粘贴”定义面板
(3)在绘图区单击选取齿根圆的中心轴作为旋转轴,如图3—184所示。在“选择性粘
贴”定义操控面板内单击按钮,完成第二个轮齿的创建;
选取旋转
中心轴
图3-184选取旋转中心轴:.
(4)将旋转角度关系式添加到“关系”对话框。在模型树中右键单击第二个轮齿特征,
在弹出的快捷菜单中单击“编辑”;在主菜单上单击“工具"→“关系”,系统弹出“关系”
。单击该尺寸代号,尺寸代号将自动显示在
“关系”对话框中,输入的关系式为:
/*复制轮齿:
d70=360/z
(5)在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征,在工具栏内单击按钮,或者依次
在主菜单上单击“编辑"→“阵列",系统弹出“阵列”定义操控面板,如图3—185所示;
图3—185“阵列”特征定义面板
(6)在“阵列"特征定义面板内单击“轴”阵列,在绘图区单击选取齿根圆的中心轴作
为阵列参照,输入阵列个数为“23”,偏移角度为“15"度,在“阵列”定义操控面板单击
按钮,完成阵列特征的创建;
(7)将阵列参数添加到“关系"对话框。在模型树中右键单击阵列特征,在弹出的快捷
菜单中单击“编辑”;在主菜单上单击“工具"→“关系",系统弹出“关系”
时系统显示阵列参数尺寸代号,输入的关系式为:
/*阵列关系式:
d94=360/z
p97=z—1
完成后的“关系"对话框如图3—186所示,在“关系”对话框内单击【确定】完成添加
关系式;:.
图3—186“关系”对话框
(8)在工具栏上单击重生按钮,或者依次在主菜单上单击“编辑"→“再生”,
完成所有轮齿的创建,完成后的齿轮如图3—187所示。
图3-187完成后的锥齿轮