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[原创] 直齿圆锥齿轮的精密建模

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发表于 2010-12-27 19:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
直齿圆锥齿轮副的建模在许多精锻厂,精铸厂已普遍应用,本人以自编软件,说明一下这类齿轮如何才能进行精密建模,达到在设计后即可以检查啮合质量。. o3 b- E2 d, `8 G+ O
/ |2 D7 ]: m4 G/ S( \0 m8 V% W
打开软件后的界面:6 [2 Y1 s$ b1 }8 c

: A; ^  G3 c$ }" C4 U$ P 0.JPG * C* E& c) E6 n& \

, J. y. v1 X& c  R3 ]1 H: Y输入参数后软件计算并输出所有设计参数,软件的界面:
+ C* y, I% j  e0 ], k; @1 j+ b! {$ |0 Q) [1 j, D) z5 ^. M
1.JPG
1 b% b/ ~) G+ N; i7 x# Q
2 {; d9 D4 s1 |; c5 N4 E4 i7 h4 v计算输出的参数记录文件如下:% K0 [6 n4 X* m- b
5 S0 l: q: ]' `+ e6 k9 D) ~
    直齿圆锥齿轮副设计计算表- H2 Z6 F2 C% J. B) X) r
    本软件已经中国国家版权局登记    证书号:软著登字第 0229818 号; p( O$ H; q$ x2 c$ J: i
    软件作者:hyfjy         计算日期:2010-12-26
+ ~0 C. D$ m8 |- p* W一、输入参数( J# v, ^& R+ `* ^7 F
    大端模数:m    8.123         小端模数: 5.65891071357433
$ |, V; K2 ~( `3 M; S: Y1 f        齿数:Z  13            35
# S/ H7 M2 w9 C9 E      压力角:α   20
3 |* F: E7 r3 U4 i" Y/ s      轴交角:Σ    90   I6 o5 q. c2 q# a! V: b
径向变位系数:Xn     .5            -.53 m% g& ^; r5 d0 \
切向变位系数:Xt     .15           -.15 - ^+ a4 \% U( ~5 Y" H1 C  i
  齿顶高系数:ha'   1               齿顶隙系数:c'    .2" W) j2 a9 c0 }: G2 J; [# \% g- C, A
    设计齿宽:B    46
& }& Q4 }6 l) l* V        建议:三维模型大端齿根倒圆: R 2.4 , 三维模型小端齿根倒圆: r 1.7 # P8 b. l2 p4 [) r  i; D$ `5 }% A
二、计算输出参数  Z: d3 E9 ]' N% }4 t
      压力角:α  =20
: P* h( ^3 g9 t  l& j! N' t      啮合角:α′= 20   [6 \) t3 G7 h# K
    齿轮模数:M=8.123
  s) n+ r! J6 Y# O$ H- u$ U1 i        齿数:Z1=13                          Z2=35
$ v, T9 {5 n. u9 }& T( H    两轴夹角:Σ= 90   T% N. p; y7 ?0 L9 ?: F6 i
  分度圆直径:d1= 105.599         d2= 284.305 : f" e7 l+ v9 K2 X2 x1 N
    分度锥角:X1= 20.3764352138364             X2= 69.6235647861636 " P5 M1 k8 B5 [2 h8 q8 L( {# P& K
    节圆锥角:δ1= 20.3764352138364             δ2= 69.6235647861636
# k; d$ i$ v; O9 w6 ~" `径向变位系数:Xn1= .5              Xn2=-.5
3 v( }; h6 T" ?' G1 |: m# g切向变位系数:Xt1=.15              Xt2=-.15 : V) i# ~4 q5 S* r$ B
    大端锥距:R1=R2= 151.641420649175 6 F: }0 i# b+ `3 G8 c
    大端齿距1=P2= 25.5191571251099
( J' {4 z2 y5 R2 k" w" [  大端齿顶高:ha1= 12.184         ha2= 4.061 , ?8 ]& M/ x9 l$ `7 a8 V
  大端齿根高:hf1= 5.686          hf2= 13.809 + R& {3 _" g# i, `
  大端全齿高:h1=h2= 17.8706 & c6 j% i  A5 X  D6 s2 V' K
  齿顶圆直径:da1= 128.443116453606             da2= 287.13331917997 2 w# j; z) ?2 D  w# K4 e. M' {& B; F
  大端冠顶距:Aa1= 137.910021230045             Aa2= 48.9921472577325
+ ~0 Z  P# f; m/ @' y      齿根角:Xf1 = 2.14741440484299          Xf2= 5.20324129002298 - f' s3 I# b: {/ h' w
      顶锥角:δa1 = 25.5796765038594          δa2= 71.7709791910066
( r/ W2 R, E- o  ~9 V: A3 N      根锥角:δf1 = 18.2290208089934          δf2= 64.4203234961406
: m) I- }, [& L  |" D  p. m  大端弧齿厚:S1  = 16.9345587754993            S2= 8.58459834961057
5 [6 j: u! J( t- ^  大端弦齿厚:S01 = 16.8707729602484            S02= 8.5844402016387
- u  \: X  i& ^- f  大端弦齿高:H01 = 12.8209505000615            H02= 4.0840635504047 $ V5 X  x9 a6 [3 Z* x7 ^8 ?; X5 O4 k: I
  中端弧齿厚:S中1  = 14.3660333015947            S中2= 7.28254142350305 : o5 Z7 J1 M& Z6 U
  中端弦齿厚:S中01 = 14.3119221104966           S中02= 7.28240726240322 " I) [1 f  o3 q" u& k; H9 M: d
  中端弦齿高:H中01 = 10.8763507974273           H中02= 3.46461893390626 " v% s0 w- i/ `) I6 `, d2 a
    当量齿数:  Z当1= 13.8677720647845          Z当2= 100.52083301397 + ?, S( g: s0 R2 i0 W/ B. K* o% {
    冠轮齿数:   Z冠= 37.336309405189 2 k0 u7 c; Z0 ]/ x
刨齿机用齿角:  Y1  = 3.97204342785341           Y2= 3.50196319118004 1 u6 U9 X) }+ l6 C, C2 q7 S
当量齿轮重合度:  ε= 1.48862769037762
. `5 S/ S7 R2 ?! j: p: t: t' R
% p' A9 S; ?; F4 w: w* a
输出的样条线文件输入到PROE软件后的截屏图:
: `5 V; O6 w0 H1 @$ Z, l5 `1 Q0 A$ v* F
2.JPG 0 o/ F- N0 u0 x+ ^0 v
  W1 x) D1 e. K0 T# Z
ug中输入样条线的截屏图:% G+ b( X- ^1 ~3 m

) h' M4 e$ d  B  q2 N- c$ e 3.JPG ( n1 r4 D0 H! @' m! \
6 [( s5 j( x" M! Y, b+ o8 f
输出的样条线在UG中略加改动看到的初步图:
5 G# T' y- G3 r6 }
5 T9 {( u: i0 \+ Y6 ? 4.JPG 3 ^2 `+ {* |+ i" y2 v" @

/ d- l0 i' F/ \" o, B" A在UG中用“通过曲线网格”功能对锥齿轮的齿面曲线组进行曲线到曲面的建立:8 Q' u2 l5 r+ X$ U! l0 Y. ?
0 G7 A% G- x  o4 V. J
5.JPG & M& I* D% w0 y% U
0 b7 v/ [# d5 n
做好的一个曲面:
0 p6 q6 Y- H4 D& g) w0 [( x& Z) O
6.JPG
9 p: r% g( J" |. _! S# H- n& g( B& \' h' X# W: h8 M0 Y
每个齿建成六个面形成封闭面后进行曲面的缝合,成为实体,再通过六次面代换,与截面旋转的带有根圆锥进行布尔运算的合并,就成了一个齿的锥齿轮:
' }' y" a2 t9 T+ [# c  Y; r, Y) _& ]! _% v8 D, d( U( Y) r
7.JPG
! A$ R2 ?. b0 r/ ]
+ I: V  Y8 V* ?' N对齿根圆进行变半径的齿根倒圆,以本例,大端齿根倒圆2.4,小端倒圆1.7:' ^7 D& B- S$ R

8 W: Q8 n5 `& [' W* v. |7 Z 8.JPG   t4 b# f& z; e7 p5 j  m" l

- F2 v& |0 d- @( R倒好的一个齿根:9 U* x- i9 N; q$ h( F4 c

, z* H' q1 Y* Q: H, E 9.JPG 5 E( Y' L8 R$ c, B

7 ~! C* o+ V6 j+ w- N全部倒好齿根圆的这对齿轮:
: b8 T5 v4 M7 U+ V5 e. y8 N6 R' A! N2 G
10.JPG
" W' R& ]* d+ U: n" Q3 i. q
" L& d$ T1 {8 `$ A3 }( l* D4 ?3 b用UG软件的特征设计,圆形阵列功能,可以完整地做出全部齿:4 V6 c+ k# C* i- S3 n; E/ p2 s
- E1 F: u. z  s  o
11.JPG
; K4 T& r6 V. n8 P
- ^' B( Q3 T) f/ ?% z# D- x+ s, \# k大小轮全部完成建模过程:* y: q6 V7 r8 d" L' ?: }" H
! p6 M& p, h+ b/ w
12.JPG
9 ~% ^8 K" T3 I9 z; M$ U8 ^! F8 Q
; p' Q% Q1 Z/ H( D4 l大小轮建模结束:
7 G8 R+ g$ x! H8 N; Z( I
/ y! D- b) s) P7 v9 H 13.JPG 5 D9 ^9 Y2 x5 C9 l4 ]6 b1 U3 k9 i. }
' P8 e9 F0 o& r
进行啮合位置的安排:5 w: N6 b2 F; J3 Y1 p2 d
* R6 l1 f9 ]! n
14.JPG
# B9 P( T% f% V# _% w0 ]
+ x+ a! G# R" Z: P. w- \8 a6 S对小轮的可锻造性分析,本例中拨模角略小:8 s- W' z3 t4 c  J' R- f* t: \4 X
; H; w; @+ y( [9 {' W5 ], F2 w$ v
15.JPG
: l8 N4 _$ H7 A8 Z
9 J- K: a; s; k/ }: p9 H' U9 `7 g0 _运动仿真后看到的啮合区域:
( }1 C: `  _3 n) m+ {0 v
+ A$ m% s. x1 F  c0 W& m 13-35.gif 1 E+ n( f/ T3 [' Z5 T

3 v+ X2 `0 o  W5 u这样建模的结果可以在建模结束后检查啮合的情况,啮合副的各种参数也可以在模型上体现。
 楼主| 发表于 2010-12-27 19:33 | 显示全部楼层
本帖最后由 hyfjy 于 2010-12-27 20:51 编辑
* i0 T6 ~$ c+ G( c" f$ @) Q/ l
4 m3 v$ }( R4 K/ I$ r4 i+ Y本软件对设计锥齿轮副的齿面进行了精密计算,每个齿面计算了51X51点的坐标,坐标点可以在UG软件中输出看到:9 ~, }- F: T2 v
# Y7 s0 U1 s1 s" x. P. p: x* @/ T6 q
小轮的一个齿面:8 c! V6 ?5 w1 H4 r2 Z* B" z# ^
8 R- g' [- C+ q0 l
D1.gif ) {+ ^: r+ W. s: K7 Y( T/ d

" P: a2 {2 f3 Z小轮的另一个齿面:
, g) K% N; W" C  J" O; t8 c5 `+ k( [) A$ z: q' L2 l
D11.gif
4 J6 H0 u- G( O4 P$ m
4 u4 m! s) J0 O0 ]( s0 V, X7 S9 x大轮的一个齿面:
3 J/ G5 ?  Q7 D. Z8 l
/ n; u; g: y5 }0 T1 x' W D2.gif * s. J+ g+ g4 e" E) z" U- a

' H; D# y2 b) T  q大轮的另一个齿面,太大了,分成了二块压缩文件:: O$ w9 P& _% y
, y$ U3 n1 g2 k! b1 G$ f
D22.part1.rar (976.56 KB, 下载次数: 315)
4 P  P" ]1 z( d6 v3 A- q2 X& \* M$ n- w5 Y1 Z8 \
D22.part2.rar (613.45 KB, 下载次数: 249)
# f8 j2 W3 H* p/ k0 E$ @) Q4 v0 G' g4 f, M) X$ Z$ d
大轮模型与齿面点的重合图:
; p/ U" L* D+ e( `* l' e" H/ A6 v  F3 `4 ?% S! y) A+ ^: e
模型与点.gif ( H9 {% W9 q! L! q

$ S. m& b( D$ {# _0 z6 M小轮齿面与齿面点的重合图:
; A, [* w2 j) C( j& v/ t  B1 ^& ]- a* Q7 e2 N) {; {( r
小轮模型与点.gif
+ h+ U& M" J% a; Y0 O& a7 u9 Q2 R6 D# o) U# N( m7 q  ~3 `! X( I
2 s+ t3 @3 o4 _& S
模型在建模设计时进行了齿形的修形和齿向的修形,所以可以使得接触区位于齿的中部或中部偏小端,在齿顶及齿根上避开了边缘接触。
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 楼主| 发表于 2010-12-27 20:54 | 显示全部楼层
才看到我可以传2M以内的文件了,把那个压缩文件的原图传上来:& X$ p3 e0 ^5 f& ~: \! c

/ z9 O/ F" J7 X. ]8 G大轮的二个齿面的点集:
* `6 [# O  R) ]! }. ]8 H# R! N5 U( p3 k/ a; b6 t: P
D22.gif
" E* Q, D- _  |7 C9 w5 l
: s- z" K5 B  c2 j3 \: T各位同行是如何建模的,不防也传上来看看才好。
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发表于 2010-12-28 19:26 | 显示全部楼层
牛 公式要是也能传上来看看就好了!
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发表于 2011-1-5 20:48 | 显示全部楼层
LZ,有软件分享一下吗?
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发表于 2011-1-6 13:46 | 显示全部楼层
哪里有此软件?
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 楼主| 发表于 2011-1-10 19:37 | 显示全部楼层
回复 8# jiangking
8 j$ e& w0 o* n, T' y  w4 D- W. V+ |$ i

+ J9 D' J7 R9 _$ I    自己编的。
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发表于 2011-1-24 09:08 | 显示全部楼层
楼主  软件可以分享??
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发表于 2011-1-24 20:59 | 显示全部楼层
楼主  软件可以分享??
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发表于 2011-1-24 21:03 | 显示全部楼层
格里森是德国的。我们公司有他的齿轮设备
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