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皮带减速机螺旋伞齿轮副参数化建模

发布日期:2012-08-09 15:58 点击: 文章来源: 减速机技术员 文章作者:成大减速机编辑

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  B3SF-560型皮带减速机建模主要包括齿轮箱建模、高速级齿轮副大、小螺旋伞齿轮建模。螺旋伞齿轮的参数化建模在本课题中是一难点。目前,国内所有的实体建模软件,如Pro/Engineer, UG. Solid work等都还未有该类型齿轮的参数化建模介绍,相关书籍上也没有螺旋伞齿轮的参数化建模。即便是专业软件Geartrax,也只能够算出它的各种参数,并不能够准确模拟出实际齿轮模型。难以实现螺旋伞齿轮减速机的参数化建模主要原因是:螺旋伞齿轮不像单纯的直齿锥齿轮,在背锥上放一个当量齿形然后拉伸,添加一个拉伸角,然后阵列完成就可以了。但如果是螺旋锥齿轮,就要用到螺旋扫描,又要螺旋、又要收缩、又要将齿轮尺寸参数化关联放置,简单的运用螺旋扫掠出齿形实体根本无法实现,如果只是通过螺旋功能,因其螺旋路径无法像螺旋扫掠功能那样准确,螺旋出的齿形实体明显失真。因此,本课题的螺旋伞齿轮参数化建模既是难点,也是重点。经过长期理论研究,实现了螺旋伞齿轮到参数化建模,具体建模过程介绍如下。
0.1螺旋伞齿轮副参数化建模
    皮带减速机螺旋伞齿轮大、小齿轮的主要参数见表4.20
表4.2螺旋伞齿轮主参数:
螺旋伞齿轮主参数
螺旋伞齿轮模型二维图如图4.10
螺旋伞齿轮模型二维图
螺旋伞齿轮建模的具体步骤如下:
    (1)建立新文件
    启动Pro/E,建立文件,文件类型为零件,子类型为实体,文件名500_spiralgearo
    (2)输入齿轮主参数,确定参数间函数关系
    单击工具下拉菜单关系选项,打开关系窗口,在参数栏输入表4.2中提到的螺旋齿轮各项主要设计参数,并在参数关系栏内输入参数间的关系公式。
    (3)初步草绘
    在剖面对话框内,选择TOP面作为草绘平面。首先按图4.2绘制出右侧上部的四条直线,长度在接下来的参数关系中会重新定义,在此不作定义。根据函数关系,四条直线与另两条直线的交点从小到大依次是齿轮的齿根圆、基圆、节度圆、齿顶圆。两长斜线之间的垂直距离为齿宽长度75mm。
   (4)建立背锥曲面,完成背锥面草绘。如图4.3.
齿轮减速机锥面
    (5)建立渐开线齿形
    首先,需要在齿轮背锥大端面上重新建立坐标系Cso,新坐标系cso的Z轴跟背锥面垂直,建立另外一个坐标系CS1,该坐标系与cso重合,延Z轴旋转A1角度(见公式4-1)。同样的方法在小端面建立CS2. CS3两个坐标系。渐开线的极坐标公式为公式4-2。在cso坐标系下,点击插入基准曲线,通过公式建立,输入渐开线公式,点击确定就完成了渐开线齿形的建立。通过相同的方法,完成小端面渐开线齿形。效果如图4.4。

 (6)旋转齿轮基体,插入基准曲线
    由齿轮设计得到的参数,草绘到TOP面上,通过旋转工具顺利得到螺旋伞齿轮的齿轮基体。根据齿轮螺旋角35度,以及螺旋伞齿轮齿线特性,投影获得齿轮螺旋扫掠的齿线形状。之后,依次在大小端面插入8条基准曲线,为下一步进行齿廓曲面螺旋扫掠做好准备。
    (7)齿廓曲面螺旋扫掠,轮齿实体化
    根据以往使用Pro/E的经验,直接将齿轮大、小端面的齿形螺旋一下,就可以得到轮齿实体,再通过剪切齿面就将轮齿修复完整。但实际上,就如前面提到的那样,又要螺旋、又要收缩、又要将齿轮尺寸参数化关联放置,简单的运用螺旋扫掠工具建立齿形实体根本无法实现,或者说现行的三维实体建模软件还不具备这么强大的建模功能。经过反复的尝试钻研总结出,首先运用螺旋扫掠工具获得齿廓曲面,之后通过合并曲面、边界混合、实体化等工具的联合使用,就能够顺利实现螺旋伞齿轮整体实体化建模。
齿轮减速机齿廓曲面螺旋扫掠,轮齿实体化
 (8)完成建模
    将建成的单个齿形的11个特征通过特征操作、模型阵列后,完成剩余52个齿的建模。最后,单击图层显示设置,将层属性设置中的03 PRT ALL CURVES与06 PRT ALL SURFS两项设置为隐藏。至此,整个螺旋伞齿轮的参数化实体建模就完成了。
    螺旋伞齿轮的驱动小齿轮的建模采用与大齿轮相同的建模方法,在输入完小齿轮的相关参数后,顺利完成实体建模。大小螺旋伞齿轮的实体模型如图4.9。齿轮副的质量属性如表4.3.
齿轮副的质量属性
齿轮副的质量属性



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