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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
+ {" b, h4 Z( @  s; R1 a
0 J9 s1 p% {- |0 A7 S6 @" R1 n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。3 F* I/ V. y$ t& l
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。- h# D" \: ^: B4 B( u. ]
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:
: {. q2 R! h- v( R' x8 b$ }0 r6 \3 m
N文件.JPG
5 F1 p1 M+ [" F1 q3 ~ , J9 h% m  i, G9 s! W5 V1 a
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
: m1 [  B7 K; S& J% Y' S# I* l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。( {/ ^- J/ C% H' B& M9 t8 p
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。- s' ^+ h) x3 d! H
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
: O# A6 I7 s# S: C2 w3 Q" {1 o! k: m! Z1 i
图1.JPG + p# q# M3 q1 v- \0 m( J

7 K" M" D, t, d2 ~6 {& |- I+ k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2
. r1 z- Y1 q  y2 M- k% u1 y1 ~* [7 t9 V
! R$ Z; y) C; W

4 P% H# j) l0 u3 G( s
图2.JPG 8 {- B0 p/ `+ u$ E. f
6 D! F# X9 q7 j" ]/ `
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。8 d- w+ B7 o8 k. m' Q" B

! L+ S% h% J! _' W

5 Y4 v) Z9 Q6 p: ~9 d
6 M" h- D- `; |% ]8 I( d
图3.JPG 6 P* J/ p+ l  A( H$ N/ c
% P; G% \7 X8 f( n0 D: q
4是大轮旋转复制后的图形。, K1 S( l; f& o: l  I: \  Q! j

# t# v9 D& o( M: k
图4.JPG
1 Y: U1 i7 \( ]+ F- o
7 R! J2 @6 i2 s0 t) S0 ~5是栽好的一个齿的放大图。
; \5 n; \& k4 `6 k% ?1 o
$ {  t* g2 S; D! Z) J: d* Z
( M0 y- g: [0 Q
1 I1 v: p9 o: Y( ]" C8 q" v/ ?
图5.JPG
- ~1 }$ N1 W. g9 Q7 w" Z2 A7 W
5 O% G; V/ Y# ?; ]- F' o; E, `  U6是大轮的作好的一个齿及半边截面图。
6 n% |" q7 t) g2 [6 U9 [5 g/ o; R. {! k
7 S2 H1 L* ~& F2 O. r
& E4 R% }% x( N/ V
图6.JPG
$ L* y- ~( c& \7 S4 z& n0 G
- Y  h4 t- Y+ T. ]/ A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。: Y- z, ^7 c# f2 E; ^1 Q
& V, E' E' Y2 {/ C

+ |# r" b! E& O0 G: ^" I) h8 P* b  I' ?" `1 `; V
图7.JPG ; g- Y" o/ s) K) a- O; m) t

* F8 h1 d5 ~* ]* @9 [! g- D4 Y* v, C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
  ^0 S% e  c  u9 i& l9 L1 L+ O! R5 P
& \4 m5 r# l% Y! ]# B

" F3 ^/ m* P# f+ F
图8.JPG ' F) `; z2 d. _5 d) v

7 ~0 d: q' t8 F6 Z! }, P: b, U为了清楚地看到这三个齿轮的啮合情况,稍转动后见图9) K2 z2 C" @$ T1 x
5 n9 c8 b; p! t
3 F+ s/ \# E0 a% G5 I4 e' M

7 i' q* B* u8 a& o% Y. x# I8 b' U0 D
图9.JPG 1 M( l* {, \5 ?" I
/ F7 ~* J2 J, R
/ N8 n( v$ o7 r9 D' b- |1 D" j
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
" {( F1 G- n9 {+ _5 k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。& g# ~0 z9 i" e  ^
“三轮啮合”的录像,是二个齿轮与冠轮相啮合的运动仿真。
$ L5 `, O5 r+ G2 x2 O. V17-26.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。
/ W# ]6 y) {7 f7 I; u1 U6 }9 m; K' U- `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。
4 b. x0 P6 @! R8 ?0 t/ @# F其余文件的上传要一定的时间,笔者将一步一步上传。

" ^: W$ P' l* d
 楼主| 发表于 2017-4-19 10:21 | 显示全部楼层
616659509 发表于 2017-4-19 08:42
# r) B( V- s! X  @8 y, f) b1 M附件2里面下了不能用,是怎么回事。
. S7 `; o$ x6 O
历史早已被改动啦。
2 I& D/ {6 j* f
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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
, b  j4 h% ~' q3 N
( P7 G  {2 a1 V8 w上传的各种附件如下:
3 h& @" I* C1 C8 W9 V& n4 b0 j$ @' }4 I  ?' J8 @% V
补充内容 (2012-4-25 21:33):" E0 k( x  s# \8 f9 D! ]; C
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 . j& X: i5 q, K+ w: C3 u7 a
% T8 o4 Y5 p% T8 F4 ~
谢谢了!拿去看看先) H0 O" u$ ]2 x& C! M& W" }& f8 v, X- R
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 0 J5 U+ D" r1 S7 P1 F, S- t
; M( R, J6 h( z- F& L* _) w
下载那个附件2哦
) @) V7 a" _9 k3 E3 v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 # `& _, Z( z" J. k9 g$ N

/ a3 c' U& _3 X! p1)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?2 e$ B% ~) i' _% r% Q) ?

7 ~; @' V' D+ o2 O2 y2)冠轮的齿形是直线吗?图中选中的橙色线为冠轮齿形线。5 J4 o8 ?# }0 a! l5 i

4 p( A# W6 M: x6 r4 A: i  F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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