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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
2 d5 l7 ~* ]0 x5 U
! U- m3 C! e5 w0 Z+ Q: A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。4 {! v$ o0 c% J. K; y( P
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。
$ |0 V  v$ M3 T2 T" [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:
: a" t" k; K6 }6 ^' S$ b7 \" Q  A! Z2 x% V) i8 C
N文件.JPG : n' W! w* }) X7 N9 ~
& ?- L7 z" ?' O5 r. h& Q
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13 F- m8 N8 n; Z
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。
! Y7 Y: I% e6 H& R% A7 ]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。0 p+ k" @0 W7 o; N5 E; y; x6 v. 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
3 S6 @1 n5 _; Z+ x
, h" @% v0 V9 o' M5 \/ u6 x 图1.JPG
& P# y$ `4 s3 P3 y7 L! M8 `; |& B+ x$ c6 u- e1 x" Q
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' R6 `5 _. ^& Q
6 n# {( A6 B; A  A4 {

5 w6 y; g3 T* Y9 x- f$ X9 b' L) E2 D0 Q# w
图2.JPG & d3 H8 o* T7 O" T# B$ ~/ W- {
" [9 [- k" T5 _/ S: o4 Q
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。' _9 A( O: ^5 O% o& }9 s4 n" R6 I3 v

9 U) ^/ H* \2 A$ o" n- |
0 y/ t0 [- U& m- D. O

* q3 u5 j6 R. ?: Q* A. \" {! n
图3.JPG
7 |8 s$ @7 l' K. z$ @ 2 A1 Q; N3 K6 I2 ?& R4 N
4是大轮旋转复制后的图形。
& @: v1 z' h, E/ {5 X% i! [# \% a) |! q# h% U" c) }
图4.JPG 6 j' M5 u$ h% T% u

% Q) E8 S: H' Z$ t; \5是栽好的一个齿的放大图。+ H. i. M" y4 f* S8 Y- J
1 b: T* @: e; b
+ _; c9 [/ t. m3 |1 _2 ~; b# n
" {* v( l: J1 k; Q# T. s& n( h- q+ M' f
图5.JPG # t, ~0 k- R8 o) q' m

) K$ j. K: ?' e9 u) @6是大轮的作好的一个齿及半边截面图。
6 Q7 R" Q+ ~+ ?4 U" ~( ]+ m5 X/ @0 f2 Q* J
  ~6 H) W9 n# r% n* h
+ Y9 e9 j4 F0 g! [; l7 i
图6.JPG   x7 j' v4 |: ^4 v/ @3 P) o
* a6 g/ C& O1 X  r! `5 w
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。" R( {: @* {3 N2 A

  G) M2 G6 d* e& ~6 S1 f

2 L& ?3 Q: I( {- V" ~
2 ]) Z* B1 s. d  ^9 a
图7.JPG $ Z2 `2 ~: [) z/ ]% o! t: u$ w+ w

+ r6 _$ u; |( c9 o' U' q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
% I; y* U$ x7 _. n3 I8 Z8 N9 _# M( J- s) f4 c' U( t, }

6 z  Q3 o; M; [5 [% A
! w5 U. C- `" r" t0 h% L
图8.JPG & V- V4 a. {0 {/ Z- u' a4 d/ ?0 `
3 p3 G- Q6 c+ o: d: A
为了清楚地看到这三个齿轮的啮合情况,稍转动后见图9: ]" S& M% M. C& \9 U( o: O

3 B* q# W: i+ D* X

( G( P+ S/ i4 M9 _9 B% w8 N# \) S  C% j) Z
图9.JPG
! y8 C" M3 l6 X" n) ^+ s ' }4 d  A8 j' }; ]8 A& D* W

% R# o! r/ C" B# ^; N, A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% K  L# Y' y4 _% x7 y
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。8 Q* F9 D  m! q* m0 G: h9 r" J
“三轮啮合”的录像,是二个齿轮与冠轮相啮合的运动仿真。
2 _* D) }  v. r, U8 e; I& ]7 I( R$ C17-26.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。: k8 u/ d/ k3 J( c
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。
0 f. O% p  z; o% O' I其余文件的上传要一定的时间,笔者将一步一步上传。

' z2 E& |2 q6 t- n3 j+ N. j) e
 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
# c) S% J3 V* U' J$ L附件2里面下了不能用,是怎么回事。

3 }+ B& |, E% r/ ?历史早已被改动啦。9 A1 v* j0 [/ Y# o7 @+ q
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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
; U1 m1 o* Z! C) m
, m$ ^5 h4 _: }5 p9 |  \* X7 }: v上传的各种附件如下:  M- |% S1 n9 n7 i

1 D; K( x' J3 L1 X# E补充内容 (2012-4-25 21:33):6 S, H6 g! o8 l1 b) b
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 9 n2 C& O0 ~3 P
+ z2 G( u, u! T) G0 F( [* z
谢谢了!拿去看看先. t! q) @; ?6 q+ p- r7 D
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 x! T0 d+ O+ B. P
; y! L! }, h- S下载那个附件2哦
0 c; [* U2 N- d3 _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
# R' N$ n# i. p  U0 m" l; B8 A6 v% u
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?5 T3 k6 m: S1 [+ Y

% ]2 {% I( }1 [* P/ y) ~2)冠轮的齿形是直线吗?图中选中的橙色线为冠轮齿形线。
* U5 V8 j5 q' v  S; d. p8 Q6 h9 l- s5 l! ?& U3 X# _# i
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
来学习学习
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