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[原创] 弧齿圆锥齿轮的设计与三维建模

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发表于 2009-6-27 22:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
题目:弧齿螺旋锥齿轮副的设计及三维建模8 `& X" c0 f- H2 ^9 S8 {: b

& g3 I- {  o- G* o& |2 W. z: r- ]弧齿螺旋锥齿轮是一般工业用齿轮副中同样模数能承受较大载荷,噪音较低,允许线速度较快,传动比变化可选择性较大,设计较为简单的一种齿轮副。它广泛地运用于工业生产的各个领域。与直齿圆锥齿轮相比,它有许多优点,所以在直齿圆锥齿轮不能承担传递动力的地方,优先考虑的都是由直齿形改为圆弧齿形,成为弧齿螺旋锥齿轮副。
1 Q$ @8 ~) L8 M- k$ d' i作者曾在直齿圆锥齿轮的三维建模上作过一定的研讨,近期,由于工作的需要又对弧齿螺旋锥齿轮的设计进行了编程工作,同时可由编程的文件直接输出这种齿轮的齿形曲线,从而为方便快捷地进行设计计算及三维作图找出了一条路。. }$ G, Y9 i1 L: ^* O! S* I
编好的程序仍以数据文件输入的形式进行操作,在一个只含有文件“N.DAT”和“螺旋伞计算.EXE”的文件夹中,用记事本打开文件“N.DAT”,见“N文件”图片:1 f6 S/ O$ d: c0 A, y! V

6 e! V8 R# M% ^- P
N文件.JPG
+ g. g3 E/ y" f 2 Q& N8 Y& D* X8 i0 u" |
按顺序把齿轮副的模数、公称压力角、齿中点螺旋角(输入的小齿轮如果是左旋输入负值)、小齿轮齿数、大齿轮齿数、齿宽、径向变位系数、切向变位系数及选用刀盘号数共9个参数依次写在第一行,存盘后关闭文件,点击计算文件后,自动输出各种文件。这一过程详见录像1
, @2 f, A( P% B" q% e* L( t" r输出的“A.DOC”为WORD格式文件,记录了齿轮副的所有作图需要的输入数据及计算结果,为作二维图提供了所有需要的参数,“B.DOC”文件是记录整个程序运算过程的所有参数的,在整个计算过程中除了计算大端面、齿宽中部外还对小端面进行了计算。并计算了这对齿轮的冠轮的相应参数及相应三个截面的齿形曲线。“CAXA-1.DAT”是用于CAXA软件,展示大、小轮各三个锥截面的平面展开齿形,可以作为平面分析用。“PROE-H.IBL”是用于PRO/E软件的大、小轮及冠轮的各三个截面的三维齿形曲线座标文件(共计18根样条曲线),可以直接用该软件在文件输入样条线下打开生成。(PROE软件输入样条线的能力明显比ug软件强哦)。在UG上输出以上18根曲线的文件用其余的18个文件分别输出,其中“UG-1*.DAT”类为小齿轮的6条曲线,“UG-2*.DAT”为大轮的6条曲线,“UG1.DAT-UG6.DAT”是该对齿轮副的冠轮的6条曲线。根据输入的小轮的螺旋角,已把左旋或右旋齿放在了相应的位置上。这些文件用记事本打开都可以看到完全是由点座标组成。如果使用的是SOLIDWORKS软件,可以分别把UG使用的18个文件改变扩展名,把“.DAT”改为“.TXT”或“”,就可以在该软件中输入齿轮及冠轮的样条线了。# K" D9 e; L+ |% l4 z
笔者用大端模数为4.3,公称压力角(法向压力角)为20度,齿中部螺旋角为35度,小轮为左旋输入负35度,小轮齿数为17,大轮齿数为26,齿宽为29mm,径向变位系数为0.23,切向变位系数为0.01,选用刀盘号为7号刀盘为例,(并把所有输出数据放在附件1中),对这对齿轮的建模作一说明。
  w. G" q5 F0 I' K) o- s8 ?# R在打开的UG软件上新建相应齿轮打开建模键,作出三条基准轴线,根据计算文件“A.DOC”文件,作出单个齿轮的截面图。三维建模需要的是以齿根锥为包络的半边截面就足够了。作完这半边截面图后输入相应的六条样条曲线,并对样条线进行相连的操作,用这六条线作出完整的一个齿。见图1, v  R/ w& T2 h. T$ P8 @" ]% j

0 P7 G$ I0 f, m( v& t 图1.JPG & B: j$ S* P" P7 G1 }+ Z5 k

& W$ G$ s; z$ e$ Y9 D. l( C$ ?这是用小齿轮的一个齿的六条经处理的齿的框架,作出的齿及齿轮的基体见图21 r# {  I( \" Y" m4 }: Y# L* k
5 R" j! p& i# z4 W8 W' `* c

. T7 D1 `0 D9 W0 t
; n+ ]6 }0 d; }. O
图2.JPG   S% d% d: r, p
# x4 P- X* e" @1 b. y  n& M# p
然后把这个齿“栽”在齿轮的根锥面上,对大端、小端及根锥面上进行面代换后可以很顺利地对齿轮基体及齿进行“求和”处理,进行齿根倒圆角及齿顶倒角后进行旋转复制,作出其余的齿。图3是小轮的齿形及小轮基体的半个截面在一个平面上的图。
& c7 R, d' B& F2 o& t$ Y5 ]) q
, v7 d3 V' ^9 ~$ o# w9 O
& I8 N2 N0 N" R4 ^( i( n2 N
图3.JPG / w7 }) v0 r6 t$ E$ u9 j! X$ r& M
8 L* p! P) R& ~- F. J
4是大轮旋转复制后的图形。* |5 O$ \9 ]$ K

/ [  F' v: B$ g3 J
图4.JPG
) M' e) ]7 F4 V. Y- s1 ]  Y( l0 `4 H4 ] / p5 Y0 |( ~6 v' p
5是栽好的一个齿的放大图。
3 o# R. q. m6 q% d6 j( }
* i! T/ ^2 \+ X3 h6 I; G8 a5 R

$ Z, {0 {0 y) j- d
& H( E0 o1 C9 O3 H% W/ _  h
图5.JPG
3 g6 m* n( u" M3 V3 t9 b4 X
; Z8 R" A) T5 m8 R* C& U/ k8 e6是大轮的作好的一个齿及半边截面图。* V2 W3 I2 C$ U5 y6 v8 X9 x

6 c% g8 y5 p1 Q
- J9 a7 I+ D1 N

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图6.JPG
9 v% s9 Q4 K1 v9 i  A
+ N8 q" f) c1 J9 t1 `) T大轮的作法与小轮完全一样,做完大轮后可以发现要根据这对齿轮副的齿数旋转大轮或小轮,一般如果小轮是奇数齿则旋转小轮到Y轴上,如果都是偶数齿那再看除以2 后的结果,是奇数齿的旋转到Z轴上,用这种方法都能使这对齿轮顺利啮合的。本例中由于小轮为奇数齿,旋转到Y轴后就可以与大轮正常啮合了。图7是小轮经旋转后处于Y轴位置与大轮的正常啮合图。1 }5 ], ~9 d! M" F4 A9 f
6 k5 O% _# `4 L2 q- F8 g. |1 f2 `

" ^" k9 r( M2 f5 C: j* H- W) C
7 C0 ]" c- J- m8 a' d+ N9 ^- h0 e3 C8 j
图7.JPG
: m: x+ X( x9 @& r7 e5 Z ! u3 P& N/ {- ~% ?3 n
冠轮一般是一个非整数齿的假想平面齿轮,参与这对齿轮的全部共轭啮合。非整数齿的操作与整数齿是一样的,只是最后的一个齿槽要宽点而已。这个冠轮是可以与这大、小轮同时啮合的,只不过不能用那个齿槽宽点的部份参与啮合。冠轮的分度圆为一个平面的类似刀具的齿轮,它的凹、凸齿槽分别与小轮和大轮啮合。计算中发现许多计算参数都是在冠轮上进行的,如各截面的螺旋角及偏转角。作好三个齿轮的三维图后只要使啮合的大、小轮整体旋转一个分度圆锥角就可以使三个齿轮处于共轭的位置了。见图8
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7 P1 X6 g! ]4 ^0 z5 e7 G

# f0 P" q! e# j* h9 d
* S9 O/ P: M4 V: w) v+ L" }  ]
图8.JPG % J5 b0 {1 X, e/ M1 v7 ^. ?5 q
: n# @4 A8 j+ K
为了清楚地看到这三个齿轮的啮合情况,稍转动后见图90 z5 x8 I. c1 \" ?# J) |0 R
3 z* x/ ?3 a0 e" x

) j6 P. s" R+ F/ W6 b8 N2 p- t( f4 I- Q$ @& x' z- p* L
图9.JPG
( x  p! n% b; v2 q- C1 T( x) `- b & e6 c3 k" |) j- `/ e2 q9 b

' {  t1 k" j' X3 E% K根据啮合的运动关系,可以对这三个齿轮进行运动仿真,分析干涉区域。这一文件见录像2。放大的啮合见录像3
9 Q! Z& d5 D) k5 k- T以上是弧齿锥齿轮副的设计及三维建模的操作。有关程序中计算齿形的设计原理,笔者将在弧齿锥齿轮副的设计与三维建模的下部份叙述,并愿与熟悉者进行深入探讨。, t0 I1 R* j7 L9 @. t7 g- b8 V) E
“三轮啮合”的录像,是二个齿轮与冠轮相啮合的运动仿真。
, u/ x- \# Y7 g" {! F6 L17-26.prt”文件是这组数据作成的三维图,是用“UG-4”做的。解压后应该可以顺利打开的。/ J8 l/ h7 v' x8 l
附件2是本程序的可执行文件“螺旋伞计算.EXE”及用于输入数据的“N.DAT”文件。用记事本打开后输入各项数据就可以自动计算各需要文件。当然可以计算轴交角是90度的其他螺旋伞齿轮副的计算及三维建模。供有兴趣的同行试验。可执行文件可使用到今年七月底。
. S$ J7 W' m6 c4 l其余文件的上传要一定的时间,笔者将一步一步上传。

4 R+ K# Z8 m) y" A& F+ N/ F
 楼主| 发表于 2017-4-19 10:21 | 显示全部楼层
616659509 发表于 2017-4-19 08:422 Q5 D. ^& {: g
附件2里面下了不能用,是怎么回事。
- P, B( T$ Z+ O' B# F
历史早已被改动啦。
  T/ o0 N6 B: L$ W3 v; q: p
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发表于 2009-9-5 16:43 | 显示全部楼层
!!!!!我只有1G了
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 楼主| 发表于 2009-6-27 22:22 | 显示全部楼层
本帖最后由 hyfjy 于 2009-6-27 22:24 编辑
7 y2 K9 c0 ~8 e( S
7 x. @5 R9 w( B上传的各种附件如下:# ?8 E" o* G2 @' T4 |# k1 W/ G% i
3 P9 R5 @6 ~# _# M: ]; ^9 ?% w
补充内容 (2012-4-25 21:33):2 {$ f1 m2 K* X# P# t/ K1 O# ~  ?
附件2已是早期作品,较为粗糙,目前软件已华丽转身,成为数字化建模的高精度软件。谢谢各位朋友的支持呢。

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 楼主| 发表于 2009-6-27 22:30 | 显示全部楼层
试试批量上传哦:

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 楼主| 发表于 2009-6-27 22:38 | 显示全部楼层
速度还是太低哦。

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 楼主| 发表于 2009-6-27 22:43 | 显示全部楼层
总算传完了文件,谢谢。

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发表于 2009-6-27 23:29 | 显示全部楼层
本帖最后由 00544 于 2009-6-27 23:41 编辑 1 T3 B% k+ F* S) I/ G$ S8 F
/ Y7 Z5 `3 E3 L: S7 U
谢谢了!拿去看看先
# A5 N; Y4 ~- a' f6 M- v看了回来,觉得,哎,就当看动画了.
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 楼主| 发表于 2009-6-28 15:40 | 显示全部楼层
6# 00544 : I9 {2 W& r& D/ T' L

+ j5 P( o/ V. A5 p0 I" E- m& K7 q下载那个附件2哦
7 x# m7 G9 D: F0 P: t. {3 e那个里面有软件呢
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 楼主| 发表于 2009-6-28 16:22 | 显示全部楼层
使用SOLIDWORKS软件的朋友请注意,本文中把UG软件使用的样条线文件的格式改为SOLID的要把样条线的扩展名由“.DAT”改为“.txt”或者“..slicrv”就行了,上传文件时忘了扩展名的六个字母,对不起了哦。
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发表于 2009-7-5 23:16 | 显示全部楼层
本帖最后由 mjtppf 于 2009-7-5 23:35 编辑 ' \$ s! g" ]' G& D6 m
" U7 L0 j9 J: v; A
1)有个疑问,假想的平顶齿轮不是应该是具有无限多个齿,怎么这个只有有限个齿呢?
  _* z- O/ M2 ~1 X+ a7 i
: g0 o- ]* [+ Z6 W2)冠轮的齿形是直线吗?图中选中的橙色线为冠轮齿形线。
* [. i' d  c7 T& y: b7 z
! c! S* M" d, \3 G* b楼主能否就建模出个教程呢?
弧齿FromUG论坛.jpg

点评

无限多的冠轮齿体现在如果在圆柱形的大端进行展开的话,可以得到的齿形是直线型齿条,故只要转下去,就能得到无限多的齿。冠轮的齿形是直线型的。  发表于 2013-6-22 09:02
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发表于 2009-7-6 00:39 | 显示全部楼层
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