基于PRO／E的直齿圆柱齿轮参数化设计

基于PRO／E的直齿圆柱齿轮参数化设计[摘要]基于PRO/E的CAD模式下,详述了直齿轮的参数化设计,用户可方便地根据需要对程序进行修改,重新运行程序并更改齿轮各个参数从而得到新的零件。以期对提高零件的设计效率和设计质量有一定的帮助。[关键词]PRO/E直齿圆柱齿轮参数化设计CAD1前言随着CAD技术的发展,产品设计越来越广泛地采用三维建模的方法,PRO/E具有强大的三维建模功能,被广泛应用。利用PRO/E的二次开发工具模块Program,就可以方便地实现产品设计的参数化,大大提高设计效率。当用户在PRO/E中对产品进行三维建模时,Program以程序的形式记录了产品的主要设计步骤和尺寸参数列表,用户可以根据需要对程序进行修改,使不熟悉三维建模技巧的设计人员也可使用现有的三维产品模型进行更新设计,减少繁琐复杂的重复劳动。2齿轮的参数化设计齿轮是一种参数化的零件,一个齿轮的形状,可以由它的模数、齿数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数以及齿宽完全确定,设计时只要修改这些参数的数值,便可改变齿轮的形状,具体步骤如下。步骤1,创建新文件。单击“文件”工具栏中的按钮,在“新建”对话框中输入文件名“gear_1”,取消“使用缺省模板”选择框,单击【确定】;在“新文件选项”对话框中的“模板”列表中选择“mmns_part_solid”选项,单击【确定】,系统自动进入零件环境。步骤2,设置齿轮参数。单击【工具】→【参数】后,在“参数”对话框中单击按钮,依次将齿轮的参数添加至“参数”列表框中,单击【确定】,齿轮的各个参数如表1所示。表1齿轮参数参数名称类型数值说明M实数4.5模数Z整数76齿数Alpha实数20压力角Hax实数1齿顶高系数Cx实数0.25齿隙系数B实数60齿厚Ha实数齿顶高Hf实数齿根高X实数变位系数Da实数齿顶圆直径Df实数齿根圆直径Db实数基圆直径D实数分度圆直径步骤3,绘制齿轮的基本圆。在“基准”工具栏中单击按钮,打开“草绘”对话框。选择FRONT平面作为草绘平面后,绘制任意尺寸的四个同心圆,完成后单击按钮,退出草绘环境。单击【工具】→【关系】,在“关系”对话框中输入内容:“HA=(HAX+X)*M、HF=(HAX+CX-X)*M、d=M*z、da=d+2*ha、db=d*cos(alpha)、df=d-2*hf”,使用关系式来为参数设定关系。当显示“关系”对话框时,工作区中所有的尺寸均显示为符号,在“关系”对话框中添加命令,使用参数驱动同心圆的尺寸值。在“关系”对话框中,添加同心圆几何尺寸与参数的关系后,单击【确定】,则同心圆自动按照其由参数驱动的尺寸值大小变化,单击按钮,完成草绘曲线的创建,退出草绘环境。步骤4,创建齿轮轮廓线。在“基准”工具栏中单击按钮,在弹出的“曲线选项”菜单中选择【从方程】选项,单击【完成】。在系统提示下,从模型树中选取当前模型的坐标系,然后在“设置坐标”菜单中选取【笛卡尔】选项,系统将打开一个文本编辑器窗口,在文本编辑器窗口中,输入渐开线方程:“r=Db/2、theta=t*45、x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180、y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180、z=0”,完成后保存文件并关闭文本编辑器,返回主窗口。在“曲线:从方程”对话框中单击【确定】选项后,完成齿轮单侧渐开线的创建,单击按钮,生成齿廓曲线。步骤5,创建基准参照。单击“基准”工具栏中的按钮,按住Ctrl键,选取基准点参照,完成后单击【确定】按钮,生成基准点参照PNT0。单击基准工具栏中的按钮,系统弹出“基准轴”对话框。按住Ctrl键,选取TOP平面和RIGHT平面作基准轴参照后,系统生成基准轴A_1。单击基准工具栏中的按钮,按住Ctrl键,选取基准轴A_1和基准点PNT0作基准平面参照,其参照种类都是【穿过】,系统生成基准平面DTM1。单击基准工具栏中的按钮,按住Ctrl键,选取基准轴A_1和基准平面DTM1作基准平面参照,其参照种类分别为【偏移】和【穿过】,设定偏移角度为“360/4/z”,单击【确定】,系统弹出“是否要添加360/4/z作为特征关系”的对话框,单击【是】,系统生成基准平面DTM2。在模型树窗口中,右击DTM2平面后,在快捷菜单中选取【编辑】选项。单击【工具】→【关系】,系统显示“关系”对话框。工作区中,将DTM2的参数以符号表示,为d7,在“关系”对话框中,添加关系:“d7=360/4/z”,单击【确定】,完成DTM2创建。步骤6,镜像渐开线。选中前面所创建的渐开线后,单击“编辑特征”工具栏中的按钮,再选择DTM2平面作为镜像平面,系统生成镜像渐开线。步骤7,创建拉伸特征。在“基础特征”工具栏中,单击按钮,进入拉伸特征工具操控板。选择FRONT平面作为草绘平面后,绘制拉伸截面图。设拉伸特征的深度选项为,深度值为B,系统弹出“是否要添加B作为特征关系”的对话框,直接单击【是】,单击完成特征创建。在模型树窗口中,右击刚刚创建的拉伸特征后,在快捷菜单中选取【编辑】选项。在主菜单中,单击【工具】→【关系】,系统显示“关系”对话框。工作区中,将拉伸特征的参数以符号表示,其厚度为d8,在“关系”对话框中,添加关系:“d8=B”,单击【确定】,完成拉伸特征创建。步骤8,创建齿廓曲线。在“基准”工具栏中单击按钮,打开“草绘”对话框,选取FRONT平面作为草绘平面后,调整草绘方向,使其指向拉伸实体特征,进入草绘环境,绘制完齿廓曲线后,单击按钮退出草绘环境。在模型树窗口中,右击刚刚创建的齿廓曲线后,在快捷菜单中选取【编辑】选项,单击【工具】→【关系】,系统显示“关系”对话框,工作区中,将圆角半径以符号表示d9,在“关系”对话框中添加关系:“ifHax=1、d9=0.38*M、endif、ifHax1、d9=0.46*M、endif”,单击【确定】。步骤9,创建第一个齿槽。选中前一步中创建的齿廓曲线后,单击“基础特征”工具栏中的按钮,系统自动将齿廓曲线作为拉伸截面。设拉伸深度选项为,调整拉伸方向,按下按钮创建切口,单击按钮完成拉伸切口创建。步骤10,复制齿槽。单击【编辑】→【特征操作】,系统弹出“特征”菜单。使用旋转复制的方法绕基准轴A_1旋转“360/Z”度,复制一个新的齿槽。在模型树窗口中,选中所复制的齿槽后,在其右键快捷菜单中选取【编辑】选项。单击【工具】→【关系】,系统显示“关系”对话框。工作区中,将齿槽的驱动尺寸用符号显示。在“关系”对话框中,添加关系:“d17=360/Z”,单击【确定】退出“关系”对话框。步骤11,阵列齿槽。选中前一步中复制生成的齿槽后,单击“编辑特征”工具栏中的按钮,进入特征阵列工具操控板。选取阵列方法为“尺寸”后,选取旋转角度值为阵列驱动尺寸,输入阵列成员间的间隔为“360/Z”后,设阵列成员数为24,单击按钮完成齿槽阵列。在模型树窗口中,选中所创建的齿槽阵列后,在其右键快捷菜单中选取【编辑】选项。单击【工具】→【关系】,系统显示“关系”对话框。工作区中,将尺寸阵列的驱动尺寸以符号表示,在“关系”对话框中,添加关系:“d20=360/Z、p21=Z-1”,单击【确定】,完成特征阵列的创建。至此,使用参数驱动齿轮的轮齿已经全部创建完成,用户只需要修改Z、M和B的数值,然后再生齿轮,即可以得到各种不同规格的齿轮,最后得到的齿轮如图1所示。图1参数化设计齿轮3结束语齿轮是一种参数化的零件,一个齿轮的形状,可以由它的模数、齿数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数以及齿宽完全确定,只要修改这些参数的数值,就可以改变齿轮的形状,得到用户需要的齿轮,因此,设计人员无须熟悉三维建模技巧,便可进行齿轮更新设计,减少繁琐复杂的重复劳动,便于提高设计和生产的效率。参考文献:[1]张建中.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,2006[2]林清安.PRO/Ewildfire2.0基础入门与范例[M].北京:电子工业出版社,2006[3]单泉,陈砚.PRO/Ewildfire4.0中文版参数化设计从入门到精通[M].北京:机械工业出版社,2008[4]钟日铭.PRO/Ewildfire4.0中文版机械设计实例教程[M].北京:清华大学出版社,2008