基于SolidWorks的点线啮合齿轮自动造型系统

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0前言

点线啮合齿轮是一种新型传动齿轮，相互啮合时既有线接触又有点啮合，与同样材料的渐开线齿轮相比接触强度提高1.93倍，弯曲强度提高15%，噪音降低10-20dB，具有广阔的应用前景。由于点线啮合齿轮齿廓的复杂性，目前尚没有专门的三维造型系统，给点线啮合齿轮的应用及推广带来极大的不便。本文以SolidWorks2006为造型软件，通过VisualBasic6.0调用SolidWorksAPI库函数，程序运行后用户先进行齿轮参数的输人，而后程序自动打开SolidWorks程序，并白动生成点线啮合齿轮的三维造型，从而使设计者完全摆脱了复杂的手工绘制过程。
0 y; Z9 D# b' ^: p7 F; l2 Y
& C7 F  [! k$ X7 W+ p  C/ @8 L1点线啮合齿轮齿廓曲线方程
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点线啮合齿轮其小齿轮是渐开线变位的特殊短齿，大齿轮为具有部分渐开线和过渡曲线的凹齿廓。如图1所示，xoy坐标系是固定在齿轮坯卜的静坐标系，坐标系原点。在齿轮坯的中心;x1py1坐标系是固定在齿条刀具上的动坐标系，其原点P的起始位置取在齿轮轮齿对称轴线与分度圆的交点P处。根据齿轮啮合原理，当用齿条形刀具加工时，动坐标x1dy1的坐标轴py1沿被加工齿轮分度圆半径:作纯滚动，齿条刀具在齿轮坏上形成的包络线就是齿轮的齿廓曲线。因此可推导出被切齿轮的齿廓曲线方程，其中齿轮齿廓渐开线部分方程式为:


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/ v" w# _2 e: P! u
# ?) o6 L, \/ @9 v% Z2系统开发的关键技术
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三维机械CAD软件SolidWorks有API(ApplicationProgrammingInter-face)应用程序接口。API接口是一个基于OIEAutomation的编程接口，其中包含了数以百计的功能函数，这些函数提供了程序员直接访问三维机械CAD软件的能力。
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! `7 H2 K4 s* }6 u在SolidWorks二次开发的过程中，应用SolidWorks自带的宏记录功能。通过记录得到的SolidWorks的宏文件，是VB格式的，只要稍加编译即可变成被VB调用的应用程序。首先通过SolidWorks设计出齿轮基体并把齿轮基体生成的全过程经过宏记录转变成宏文件，把宏文件和齿形生成程序结合。即把齿轮建模的全过程记录为宏文件，找出宏文件中与模型生成有关的关键函数。确定关键函数中的关键常数，弄清楚关键常数的变化对实体建模的影响。把关键常数用变量替换，这样就完成厂齿轮参数化程序的建立。
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6 g* n& X3 N+ {8 c* O% w. C' M3系统开发的步
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1 Z$ u0 b& W' o3.1系统界面的设计

系统界面供用户进行齿轮参数的输人(见图2)


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3.2程序

! q7 H$ F5 R+ B& r* {1 }3.2.1 SolidWorks与VB6.0接口的调用

" J. h1 y6 d' D' c- [开发插件是通过ActiveXAutomation接口调用SolidWorks的内部函数，实现VB对SolidWorks中的图形对象进行操作，其实现的步骤如下:
% \9 k$ N& t/ Z0 c6 H$ h% C' ]
(1)新建工程，并在工程中增加对SolidWorks2004TypeLibrary的引用;

(2)调用VB与SolidWorks的开发接口，建立VB与SolidWorks的联系。

部分代码如下:


/ v; K4 {" U4 U% Q7 E3 G
6 }; O! u$ l3 |( H3.2.2二维齿廓曲线的绘制

1 b9 n3 [* y. V1 m0 u" h- U为形成精确的断廓，采用插人足够多的型值点，再用样条曲线拟合的方法形成齿廓曲线，为保证"拉伸切除"的顺利实现，必须形成完全封闭的齿廓曲线，因此要保证侮段弧线之间的连线点完全重合。绘制流程如图3所示。

5 u- |# p  c: \

+ @5 m" G1 K6 a) B. S- S$ j! C
大齿轮齿廓线是由渐开线和过渡曲线2部分组成，其形成代码如下:
8 C3 V3 |/ z5 E
' {! u5 o  p5 s4 E' a# C0 JFork=0to80step1//确定渐开线与过渡曲线的交点PO


4结语

本系统完成了直齿、斜齿点线啮合齿轮的设计计算及其参数化自动生成。其思路可应用到其他零件的自动造型实践证明，本系统提高了设计效率和精度，在齿轮设计制造中具有重要的实用价值和显著的经济效益。