基于Creo 2.0的漸開線圓柱齒輪參數(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)漸開線圓柱齒輪的自動(dòng)設(shè)計(jì)，也可以讓漸開線圓柱齒輪變得彈性化和多樣化。

關(guān)鍵詞：Creo /Program；漸開線；再生模型

近年來，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，使用者只需要通過指令就可以讓漸開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)建過程及模型重量的計(jì)算，共五部分組成。

2 漸開線圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)

漸開線圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)的建模過程如圖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)漸開線圓柱齒輪時(shí)，需建立如下參數(shù)，見表1。

通過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)建漸開線，并鏡像漸開線

通過曲線→從方程功能以笛卡爾坐標(biāo)來創(chuàng)建齒輪漸開線。齒輪漸開線方程為：

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，通過鏡像功能，對(duì)漸開線進(jìn)行鏡像。

2.4 通過拉伸，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、兩條漸開線，通過修剪，獲得輪齒截面。

通過特征操作→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

通過草繪工具，以基準(zhǔn)平面RIGHT為草繪平面，過坐標(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 通過掃描混合創(chuàng)建第一齒，復(fù)制第一齒，陣列

通過掃描混合，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)建漸開線圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)過程，使用者只需要通過再生模型，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)漸開線圓柱齒輪的自動(dòng)設(shè)計(jì)，也可以讓漸開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