基于SolidWorks API的全擺線齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)

孫付春，蔣家旺，魏 勇，湯 燕

(成都大學(xué)工業(yè)制造學(xué)院，四川成都 610106)

基于SolidWorks API的全擺線齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)

孫付春，蔣家旺，魏 勇，湯 燕

(成都大學(xué)工業(yè)制造學(xué)院，四川成都 610106)

針對全擺線齒輪在SolidWorks建模工作上的繁瑣且參數(shù)修改不便等問題，根據(jù)全擺線齒輪的特性，并結(jié)合用戶在建模時(shí)的參數(shù)需求，利用SolidWorks的軟件特性和Visual Basic(VB)編程技術(shù)對全擺線齒輪進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)用戶與建模軟件之間的交互和參數(shù)化設(shè)計(jì)，使建模工作更高效，參數(shù)修改更方便.

全擺線齒輪；參數(shù)化設(shè)計(jì)；建模；SolidWorks

0 引 言

擺線齒輪，是指齒廓為擺線的等距曲線形狀的盤形或圓環(huán)形齒輪.擺線齒輪具有嚙合狀態(tài)好、無根切、傳動(dòng)平穩(wěn)、體積小及重量輕等特點(diǎn).據(jù)“2011～2012年中國擺線齒輪泵行業(yè)現(xiàn)狀分析與前景預(yù)測”報(bào)告中的數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，擺線齒輪在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用前景一片大好，是值得研究和投資的領(lǐng)域.但擺線齒輪的加工需要專用刀具，加工精度要求高，且因其幾何特征復(fù)雜，軟件建模時(shí)步驟繁瑣不易修改，加長了設(shè)計(jì)周期，加大了相關(guān)成本.因此，找到一種既便捷又準(zhǔn)確的方式來對擺線齒輪進(jìn)行快速建模顯得尤為重要.目前關(guān)于擺線齒輪應(yīng)用方面的研究較多，而對建模參數(shù)化方面研究相對較少.基于此，本研究擬通過使用SolidWorks API和VB編程技術(shù)對該類齒輪的參數(shù)化進(jìn)行二次開發(fā)，以提高設(shè)計(jì)工作效率.

1 全擺線齒輪概述

1.1 全擺線的形成

設(shè)小圓的半徑為r，取小圓滾動(dòng)所沿直線為橫向坐標(biāo)，圓上一定點(diǎn)落在坐標(biāo)的原點(diǎn)上.該圓滾一周后，定點(diǎn)在坐標(biāo)內(nèi)隨圓滾動(dòng)形成的點(diǎn)集為一弧線，這條弧線就是定點(diǎn)沿直線滾動(dòng)所形成的擺線.

如圖1所示，半徑為R的基圓相當(dāng)于上述中的直線，半徑為r的小圓沿基圓滾動(dòng)，在外側(cè)滾動(dòng)一周形成一個(gè)完整的外擺線瓣作為全擺線齒輪的凸起齒，接著又在內(nèi)側(cè)繼續(xù)滾動(dòng)一周形成一個(gè)完整的內(nèi)擺線瓣作為凹齒槽.如此反復(fù)交替，最后一個(gè)凹齒槽的終點(diǎn)和第一個(gè)凸起齒的起點(diǎn)重合時(shí)形成的軌跡就是全擺線.

圖1 全擺線形成示意圖

1.2 全擺線齒輪的參數(shù)方程式

根據(jù)全擺線的性質(zhì)及齒輪嚙合的原理可以看出，全擺線齒輪具有以下特點(diǎn):

①全擺線齒輪的基圓和分度圓重合；

②齒輪齒厚和齒槽寬均相等，即s=e=2πr；③齒輪的齒距 ，p=s+e=4πr；

④齒輪的模數(shù)，m=p/π=4n；

⑤齒輪齒數(shù)，z=d/m=R/(2r)，因z需為整數(shù)，故R/r為偶數(shù).

由此，全擺線齒輪外擺線的參數(shù)方程為，

全擺線齒輪內(nèi)擺線的參數(shù)方程為，

由此可得，

2 全擺線齒輪模型建立

建立全擺線齒輪建模時(shí)，打開SolidWorks軟件，在宏錄制狀態(tài)下執(zhí)行以下幾個(gè)步驟:

1)在方程式驅(qū)動(dòng)的曲線界面中分別輸入擺線齒輪的外擺線和內(nèi)擺線參數(shù)方程，使之生成一個(gè)單元的全擺線軌跡，通過陣列得到一個(gè)封閉的完整全擺線草圖，如圖2所示.

圖2 全擺線齒輪草圖

2)對該封閉的全擺線進(jìn)行拉伸，生成所需要的全擺線齒輪，錄制結(jié)束.

3)錄制結(jié)束后，對其錄制的程序進(jìn)行分析、重組和修改，得到全擺線齒輪形成的主程序.

3 全擺線齒輪參數(shù)化程序設(shè)計(jì)

3.1 程序設(shè)計(jì)流程圖

全擺線齒輪參數(shù)化程序設(shè)計(jì)編程的完整流程如圖3所示.

圖3 全擺線齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)流程圖

3.2 用戶自定義對話框創(chuàng)建

通過對話框的創(chuàng)建，用戶可以在程序與Solid-Works軟件之間建立一個(gè)方便快捷的調(diào)用方式.該對話框是利用VB語言編程控制的，應(yīng)用程序通過回調(diào)函數(shù)來響應(yīng)用戶事件，具體如圖4所示.其中“打孔與鍵槽”為復(fù)選框.

圖4 對話框

3.3 關(guān)鍵程序

3.3.1 擺線單齒草圖繪制.

3.3.2 齒形陣列.

3.3.3 草圖拉伸.

3.4 全擺線齒輪的參數(shù)化程序運(yùn)行

在solidworks軟件平臺中運(yùn)行全擺線齒輪的參數(shù)化程序，并在對話框中輸入模數(shù)、齒數(shù)、齒寬等相關(guān)參數(shù)，最終可得出如圖5所示的運(yùn)行結(jié)果.

圖5 帶鍵槽的全擺線齒輪

4 結(jié) 語

通過對全擺線齒輪的形成機(jī)理的分析，得出全擺線的參數(shù)方程，并根據(jù)此方程在SolidWorks中建立擺線齒輪的模型文件，然后利用SolidWorks/open API實(shí)現(xiàn)該類帶可鉆孔打齒輪槽的全擺線齒輪二次開發(fā).利用參數(shù)化技術(shù)，設(shè)計(jì)者避免了繁瑣的建模工作和冗長的參數(shù)方程輸入工作，并能直接輸入全擺線齒輪的基本參數(shù)，模型會自動(dòng)生成用戶所需要的全擺線齒輪，大大提升了工作效率，并使參數(shù)修改變得更加方便.

:

[1]朱朝寬.利用VB開發(fā)SolidWorks標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)體庫[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2002，31(3):59-60.

[2]董學(xué)朱.擺線齒輪錐齒輪及準(zhǔn)雙曲面齒輪設(shè)計(jì)與制造[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3]陳超祥，葉修梓.SolidWorks零件與裝配體教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[4]江洪，李仲興.SolidWorks2003二次開發(fā)基礎(chǔ)與實(shí)踐教程[M].北京:電子工業(yè)出版社，2003.

[5]徐玉梁，岳宗風(fēng)，陳家兌，等.基于SolidWorks的凸輪設(shè)計(jì)模塊的二次開發(fā)[J].現(xiàn)代機(jī)械，2012，39(3):20-21.

Parametric Design of Whole Cycloid Gear Based on SolidWorks API

SUN Fuchun，JIANGJiawang，WEI Yong，TANGYan

(School of Industrial Manufacturing，Chengdu University，Chengdu 610106，China)

Considering that the modeling work of whole cycloid gear based on SolidWorks is quite complex and the modification of parameters is inconvenient，according to the characteristics of the whole cycloidal gear and users'parameter requirements when modeling，SolidWorks software characteristics and VB programming technology were used to complete secondary development of the whole cycloidal gear to realize interaction and parametric design between the user and the modeling software and parametric design，which make the modeling work more efficient and modification more convenient.

whole cycloid dear；parametric design ；model；SolidWorks

TH132.414

A

1004-5422(2012)04-0382-03

2012-09-25.

孫付春(1981—)，男，碩士，講師，從事現(xiàn)代制造技術(shù)研究.