基于Creo 2.0的漸開(kāi)線圓柱齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)研究

摘 要：利用Creo /Program的功能對(duì)漸開(kāi)線圓柱齒輪進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，提供了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程，獲得了關(guān)鍵參數(shù)的關(guān)系表達(dá)式。使用者只需要通過(guò)再生模型，重新設(shè)置齒輪參數(shù)，就可以獲得任意尺寸的直齒輪和右旋斜齒輪，這樣就可以實(shí)現(xiàn)漸開(kāi)線圓柱齒輪的自動(dòng)設(shè)計(jì)，也可以讓漸開(kāi)線圓柱齒輪變得彈性化和多樣化。

關(guān)鍵詞：Creo /Program；漸開(kāi)線；再生模型

近年來(lái)，參數(shù)化設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空，軍工等領(lǐng)域，極大的提高了產(chǎn)品的機(jī)械設(shè)計(jì)效率、縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，并且通過(guò)參數(shù)的微調(diào)，可以非常迅速的獲得同種規(guī)格的不同尺寸的系列產(chǎn)品。本文利用Creo /Program功能，能實(shí)現(xiàn)漸開(kāi)線圓柱齒輪的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，并且Creo /Program會(huì)將Model Tree中的每個(gè)特征的詳細(xì)信息記錄下來(lái)，使用者只需要通過(guò)指令就可以讓漸開(kāi)線圓柱齒輪變得彈性化和多樣化。

1 Creo /Program的組成

由圖1可以看出，Creo /Program由標(biāo)題、建立參數(shù)、建立關(guān)系式、特征的創(chuàng)建過(guò)程及模型重量的計(jì)算，共五部分組成。

2 漸開(kāi)線圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)

漸開(kāi)線圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)的建模過(guò)程如圖2所示。

2.1 利用Program輸入?yún)?shù)并建立關(guān)系

根據(jù)機(jī)械零部件設(shè)計(jì)手冊(cè)上齒輪機(jī)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)，在設(shè)計(jì)漸開(kāi)線圓柱齒輪時(shí)，需建立如下參數(shù)，見(jiàn)表1。

通過(guò)Program輸入?yún)?shù)：

INPUT

Z number

m_n number

alpha_n number

geartype number

hax number

cx number

b number

if geartype ==2

beta number

endif

END INPUT

通過(guò)Program建立關(guān)系：

RELATIONS

If geartype ==1

Beta=0

Endif

d=m_n*z/cos（beta）

alpha_t=atan（tan（alpha_n）/cos（beta））

d_b=d*cos（alpha_t）

m_t=m_n/cos（beta）

d_a=d+2*m_n*hax

d_f=d-2*m_n*（hax+cx）

p_fp=0.38*m_n

END RELATIONS

2.2 草繪四個(gè)基本圓

通過(guò)草繪工具，以基準(zhǔn)平面FRONT為草繪平面，依次繪制四個(gè)同心圓，分別為齒頂圓、分度圓、基圓以及齒根圓，并建立如下關(guān)系：

d0=d_f

d1=d_b

d2=d

d3=d_a

2.3 創(chuàng)建漸開(kāi)線，并鏡像漸開(kāi)線

通過(guò)曲線→從方程功能以笛卡爾坐標(biāo)來(lái)創(chuàng)建齒輪漸開(kāi)線。齒輪漸開(kāi)線方程為：

angle=t*90

r_b=d_b/2

s=（pi*r_b*t）/2

x=r_b*cos（angle）+s*sin（angle）

y=r_b*sin（angle）-s*cos（angle）

z=0

接著以分度圓和漸開(kāi)線為參照創(chuàng)建點(diǎn)1，以TOP和RIGHT創(chuàng)建基準(zhǔn)軸1，以點(diǎn)1和基準(zhǔn)軸1創(chuàng)建基準(zhǔn)平面1，以基準(zhǔn)軸1和基準(zhǔn)平面1創(chuàng)建基準(zhǔn)平面2，并建立如下關(guān)系：

D6=360/（4*z）

以基準(zhǔn)平面2作為鏡像平面，通過(guò)鏡像功能，對(duì)漸開(kāi)線進(jìn)行鏡像。

2.4 通過(guò)拉伸，創(chuàng)建齒根圓和分度圓實(shí)體

以2.1創(chuàng)建的齒根圓和分度圓為草繪截面依次創(chuàng)建齒根圓和分度圓曲面，并建立如下關(guān)系：

d7=b

d8=b

2.5 草繪齒輪一個(gè)端面的輪齒截面，并復(fù)制到另外一個(gè)端面

通過(guò)草繪工具，以基準(zhǔn)平面FRONT為草繪平面，依次選取齒頂圓、齒根圓、兩條漸開(kāi)線，通過(guò)修剪，獲得輪齒截面。

通過(guò)特征操作→復(fù)制→平移，對(duì)齒輪截面進(jìn)行移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，并建立如下關(guān)系：

D9=b

D10=asin（2*b*tan（beta/d））

2.6 草繪直線并投影到分度圓曲面，獲得螺旋線

通過(guò)草繪工具，以基準(zhǔn)平面RIGHT為草繪平面，過(guò)坐標(biāo)圓心繪制斜線，并建立如下關(guān)系：

d13=b

d14=beta

然后通過(guò)投影功能，將創(chuàng)建的直線投影到分度圓曲面，得到螺旋線。

2.7 通過(guò)掃描混合創(chuàng)建第一齒，復(fù)制第一齒，陣列

通過(guò)掃描混合，以螺旋線為掃描軌跡，創(chuàng)建的2個(gè)齒輪截面為掃描混合截面，創(chuàng)建第一齒。

通過(guò)特征操作→復(fù)制→平移，對(duì)第一齒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，創(chuàng)建出第二齒并建立如下關(guān)系：

D16=360/z

對(duì)第二齒進(jìn)行陣列，并建立如下關(guān)系：

D19=360/z

P20=z-1

2.8 齒根圓倒圓角，并陣列

通過(guò)倒圓角，對(duì)第一齒和第二齒倒圓角，并建立如下關(guān)系：

D49=p_fp

通過(guò)參照陣列，對(duì)第二齒的倒圓角進(jìn)行陣列。

3 各種齒輪的參數(shù)化實(shí)例

通過(guò)點(diǎn)擊再生模型，可以重新設(shè)置參數(shù)，獲得任意尺寸的直齒輪和右旋斜齒輪。

4 結(jié)語(yǔ)

以上就是用Creo /Program創(chuàng)建漸開(kāi)線圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程，使用者只需要通過(guò)再生模型，重新設(shè)置齒輪參數(shù)，就可以獲得任意尺寸的直齒輪和右旋斜齒輪，這樣就可以實(shí)現(xiàn)漸開(kāi)線圓柱齒輪的自動(dòng)設(shè)計(jì)，也可以讓漸開(kāi)線圓柱齒輪變得彈性化和多樣化。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫桓，陳作模.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]詹友剛.Creo2.0機(jī)械設(shè)計(jì)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

作者簡(jiǎn)介：田志華（1981-），男，湖北荊門(mén)人，碩士研究生，講師，主要從事數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)等研究。endprint