直齿轮参数化建模
预备工作，在设置里面将参数和关系显示出来
1、齿轮参数的创建
2、渐开线的创建
X—xx=db/2*cos(PI/2*t)+db/2*PI/2*t*sin(PI/2*t)
Y—yy=db/2*sin(PI/2*t)-db/2*PI/2*t*cos(PI/2*t)
t=0，0.1，0.2，0.3，0.4
以t=0为例说明
3、在创成式模块中点击点，弹出
4、在x栏右键单击，点击编辑公式，弹出
5、在模型树上双击法则曲线.x，在字典里选择规则，在双击规则成员里的内容，将（）里设置为0，再确定即可，完成t=0时x的创建，同理完成t=0时y的创建，z=0，就创建好了（x（0）,y（0）z（0））的创建，其他照此
6、将上述点用样条曲线连接，如图
7、创建对称渐开线，修剪如图
8、拉伸，拉伸齿宽时在长度栏右键，其过程同上，选择参数b，如图
9、阵略，如图
10、完成（键槽简单，省略）
斜齿轮参数化建模
预备工作，在设置里面将参数和关系显示出来
1、齿轮参数的创建
2、渐开线的创建
X—xx=db/2*cos(PI/2*t)+db/2*PI/2*t*sin(PI/2*t) Y—yy=db/2*sin(PI/2*t)-db/2*PI/2*t*cos(PI/2*t) t=0，0.1，0.2，0.3，0.4，以t=0为例说明3、在创成式模块中点击点，弹出
4、在x栏右键单击，点击编辑公式，弹出
5、在模型树上双击法则曲线.x，在字典里选择规则，在双击规则成员里的内容，将（）里设置为0，再确定即可，完成t=0时x的创建，同理完成t=0时y的创建，z=0，就创建好了（x（0）,y（0）z（0））的创建，其他照此将上述点用样条曲线连接，如图
6、创建对称渐开线，修剪如图
7、将此渐开线投影到另一面上，并且绕z轴旋转一定角度
7、将对应齿根圆上的点用直线连接起来，然后在分别投影到齿根圆柱上
8、在零部件设计中运用多截面实体，扫略成齿形
9、阵略完成（键槽简单，省略）
教程用catia画斜齿轮 2008-03-31 22:08 好像公式有些问题，等有空我仔细校正一下，现在只算大家学习一下一些工具吧，请大家注意啊 0:这种方法同样可以用于画直齿轮 一.斜齿圆柱齿轮的几何特征 斜齿轮齿廓在啮合过程中，齿廓接触线的长度由零逐渐增长，从某一个位置开始又逐渐缩短，直至脱离接触，这种逐渐进入逐渐脱离的啮合过程减少了传动时的冲击、振动和噪声，从而提高了传动的稳定性，故在高速大功率的传动中，斜齿轮传动获得了较为广泛的应用。 二.斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的几何关系 三.catia画图思路 我们已经看到了，斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，就是斜齿圆柱齿轮两端端面旋转了一个角度，如果旋转角度为零，那这个斜齿圆柱齿轮就是一个直齿圆柱齿轮了，因而直齿圆柱齿轮就是螺旋角为零的特殊斜齿圆柱齿轮。因此，我们可以将直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮用同一个画法画出来，只改变一下参数（为端面的参数）就可以输出不同的直齿或者斜齿的齿轮，大概思路如下： a.首先用formula输入齿轮各参数的关系; b.画出齿轮齿根圆柱坯子； c.通过输入的公式得出一个齿的齿廓； d.在曲面设计模块下将齿廓平移到坯子的另一端面（通过平移复制一个新的齿廓到另一端面）； e.将新的齿廓旋转到特定角度； f.多截面拉伸成形一个轮齿； g.环形阵列这个轮齿 这样，斜齿圆柱齿轮就画完了。 四.catia绘图步骤
1.设置catia，通过tools-->options将relation显示出来，以便待会使用，如图所示： 2.输入齿轮的各项参数 斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系，不涉及法向参数 齿数 Z 模数 m 压力角 a 齿顶圆半径 rk = r+m 分度圆半径 r = m*z/2 基圆半径 rb = r*cosa 齿根圆半径 rf = r-1.25*m 螺旋角 beta 齿厚 depth 进入线框和曲面建模模块（或part design零件设计模块）如图： 输入各参数及公式，如图所示：
用CATIA V5来设计斜齿轮与直齿轮的参数 【3D动力网】一齿轮参数与公式表格;二参数与公式的设置; 三新建零件；四定义原始参数；五定义计算参数；六核查已定义的固定参数与计算参数；七定义渐开线的变量规则；八制作单个齿的几何轮廓；九创建整个齿轮轮廓；十创建齿轮实体。 目录
一齿轮参数与公式表格————————————————————————PAGE1 二参数与公式的设置—————————————————————————PAGE2 三新建零件—————————————————————————————PAGE3 四定义原始参数———————————————————————————PAGE4 五定义计算参数———————————————————————————PAGE5 六核查已定义的固定参数与计算参数——————————————————PAGE6 七定义渐开线的变量规则———————————————————————PAGE7 八制作单个齿的几何轮廓———————————————————————PAGE8 九创建整个齿轮轮廓—————————————————————————PAGE16 十创建齿轮实体———————————————————————————PAGE17 一、齿轮参数与公式表格
序号参数类型或单位公式描述 1 a 角度(deg) 标准值：20deg 压力角：（10deg≤a≤20deg） 2 m 长度(mm) ——模数 3 z 整数——齿数（5≤z≤200） 4 p 长度(mm) m*π 齿距 5 ha 长度(mm) m 齿顶高=齿顶到分度圆的高度 6 hf 长度(mm) ifm1.25，hf=m*1.25； elsehf=m*1.4 齿根高=齿根到分度圆的深度 7 rp 长度(mm) m*z/2 分度圆半径 8 ra 长度(mm) rp+ha 齿顶圆半径 9 rf 长度(mm) rp-hf 齿根圆半径 10 rb 长度(mm) rp*cos(a) 基圆半径 11 rr 长度(mm) m*0.38 齿根圆角半径 12 t 实数0≤t≤1 渐开线变量 13 xd 长度(mm) rb*(cos(t*π)+sin(t*π)*t*π) 基于变量t的齿廓渐开线X坐标
模数齿轮计算公式: 名称代号计算公式 模数m m=p/π=d/z=da/(z+2) （d为分度圆直径，z为齿数） 齿距p p=πm=πd/z 齿数z z=d/m=πd/p 分度圆直径 d d=mz=da-2m 齿顶圆直径da da=m(z+2)=d+2m=p(z+2)/π 齿根圆直径df df=d-2.5m=m(z-2.5)=da-2h=da-4.5m 齿顶高ha ha=m=p/π 齿根高hf hf=1.25m 齿高h h=2.25m 齿厚s s=p/2=πm/2 中心距 a a=(z1+z2)m/2=(d1+d2)/2 跨测齿数k k=z/9+0.5 公法线长度w w=m[2.9521(k-0.5)+0.014z] 13-1 什么是分度圆?标准齿轮的分度圆在什么位置上？ 13-2 一渐开线，其基圆半径r b＝40 mm，试求此渐开线压力角α＝20°处的半径r和曲率半径ρ的大小。 13-3 有一个标准渐开线直齿圆柱齿轮，测量其齿顶圆直径d a＝106.40 mm，齿数z=25，问是哪一种齿制的齿轮，基本参数是多少? 13-4 两个标准直齿圆柱齿轮，已测得齿数z l＝22、z2＝98，小齿轮齿顶圆直径d al＝240 mm，大齿轮全齿高h ＝22.5 mm，试判断这两个齿轮能否正确啮合传动? 13-5 有一对正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮，它们的齿数为z1＝19、z2＝81，模数m＝5 mm，压力角 α＝20°。若将其安装成a′＝250 mm的齿轮传动，问能否实现无侧隙啮合？为什么？此时的顶隙（径向间隙）C是多少? 13-6 已知C6150车床主轴箱内一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，其齿数z1＝21、z2＝66，模数m＝3.5 mm，压力角α＝20°，正常齿。试确定这对齿轮的传动比、分度圆直径、齿顶圆直径、全齿高、中心距、分度圆齿厚和分度圆
一.设计任务 创建一个斜角圆柱齿轮，要设计参数为：面模数为：3, 压力角为：20°,螺旋角为：12°,其立体效果如下图所示: 二. 模型分析 与上一章所创建的直齿圆柱齿轮不同的是,这里要创建的齿轮轮齿具有12°的螺旋角,因此在轮齿的创建方法上较直齿轮要复杂一些。 这里我们先创建出轮齿的渐开线轮廓曲线,再通过平移和旋转的方式得到不同位置的轮齿轮廓曲线,最后有“扫描混合”工具得到轮齿,注意仔细调整旋转角度即可实现精确的螺旋角。 创建该斜齿轮渐开线圆柱齿轮所用到的主要命令: ◆用“曲线”工具生成渐开线曲线。 ◆用“扫描混合”工具创建轮齿曲面。 ◆用“旋转”工具创建齿轮轮幅。 ◆用“拉伸”工具形成键槽。 ◆用“复制”工具复制尺廓曲面。 ◆用“阵列”工具阵列出轮齿。 ◆用“倒角”工具形成斜角。 1.创建齿轮设计参数 1.1选择工具→参数设置参数如下图所示:
1.2选择工具→关系添加如下图所示的参数: 2.分别创建各圆基准曲线 2.1 创建分度圆,命名为:分度圆,如下图所示: 2.2 创建齿顶圆,命名为: 齿顶圆,如下图所示:
2.3 创建齿根圆,命名为: 齿根圆,如下图所示: 3.创建齿轮形曲线: 基准曲线→从方程→选择坐标系→笛卡尔→输入方程关系式内容(如下图所示) 3.1建立基准轴 3.2创建基准点 3.3 创建两个基准平面 3.4 镜像齿廓曲线,如下图所示: 3.5创建齿形曲线,如下图所示:
注意:新建一图层,将渐开线隐藏 4.创建轮齿 设定参数如下图所示: 4.1 创建轮齿第二个截面: 选择编辑→特征操作→复制→移动→选取→独立→选择创建的齿形曲线→完成→平移→选择FRONT面→正方向→输入:face_width*cos(bta)/3→旋转→坐标系→Z轴→正方向→输入:bta/3→完成移动→完成→确定 4.2 按此方法依次创建轮齿第三个截面和第四个截面 4.3 创建扫描轨迹曲线,截面如下图所示: 4.4创建第一个轮齿: 选择插入→扫描混合→伸出项→选取截面→垂直于原始轨迹→完成→选取轨迹→依次→选取→选择轨迹曲线→完成→选出曲线→选取环→完成/返回→完成 4.5 以同样的方法选取其余三个曲线链分别作为截面 4.6 回到伸出项:扫描混合→确定完成扫描混合特征,如下图所示: 4.7 复制另一个轮齿: 编辑→特征操作→复制→移动→选取→独立→完成→选择刚刚创建的轮齿→完成→旋转→曲线/边/轴→选择创建的基准轴→正向→输入360/z→回到移动特征→完成移动→完成→确定
1.首先打开Catia：开始→形状→创成式外形设计模块！ 2.设置：工具→选项→显示按下图设置： 3.输入齿轮的各项参数 斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系，不涉及法向参数齿数Z 模数m 压力角a 齿顶圆半径rk=r+m 分度圆半径r=m*z/2 基圆半径rb=r*cosa 齿根圆半径rf=r-1.25*m 螺旋角beta 齿厚depth 具体方法如下图所示：
点击添加公式进入公式编辑界面： 结果如下：
4.点击fog按钮，建立一组关于参数t的函数：X（t）、Y（t）方程为：x=rb*sin(t*PI*1rad)-rb*t*PI*cos(t*PI*1rad) y=(rb*cos(t*PI*1rad))+((rb*t*PI)*sin(t*PI*1rad)) 如图所示: 建议把函数名改成x和y，方便辨认。 建立第一个函数x(t); 建立第二个函数y(t);
特征树种显示结果： 5.现在开始画渐开线： （1）画齿轮齿根圆、分度圆和齿顶圆： 点击画圆工具，在中心处右键编辑点（0,0,0），支持面选择xy平面，半径：右键编辑公式输入：rf
用相同的方法画出分度圆（r）和齿顶圆（rf）： （2）画渐开线： 首先画出渐开线上的点，然后用样条曲线连接这些点，就形成渐开线。具体方法如下： 下面就是对函数进行赋值的过程，具体方法如下： a.参数→law→关系x（双击）
b.规则→然后双击，->Evaluate(t)括号里的数值为参数t的值，这里为0； 同样的办法输入y的坐标值，然后再建几个点，比如选择当 t=0.1,0.2,0.25,0.3,0.35,0.4时的几个点。如图示： 然后用样条曲线连接各点：如图：
查看文章 教程 用catia 画斜齿轮 2008-03-31 22:08 好像公式有些问题，等有空我仔细校正下一些工具吧，请大家注意啊 0:这种方法同样可以用于画直齿轮 一.斜齿圆柱齿轮的几何特征 斜齿轮齿廓在啮合过程中，齿廓接触线的长度由零逐渐增长，从某一个位置开始又传动时的冲击、振动和噪声，从而提高了传动的稳定性，故在高速大功率的传动二.斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的几何关系 catia 小站 catia ，天马行空般的自由…… 主页 博客 相册 | 个人档案 | 好 友
三.catia画图思路 我们已经看到了，斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，就是斜齿圆柱齿轮两端端面直齿圆柱齿轮了，因而直齿圆柱齿轮就是螺旋角为零的特殊斜齿圆柱齿轮。因此变一下参数（为端面的参数）就可以输出不同的直齿或者斜齿的齿轮，大概思路如
a.首先用formula输入齿轮各参数的关系; b.画出齿轮齿根圆柱坯子； c.通过输入的公式得出一个齿的齿廓； d.在曲面设计模块下将齿廓平移到坯子的另一端面（通过平移复制一个新的齿廓到 e.将新的齿廓旋转到特定角度； f.多截面拉伸成形一个轮齿； g.环形阵列这个轮齿 这样，斜齿圆柱齿轮就画完了。 四.catia绘图步骤 1.设置catia，通过tools-->options将relation显示出来，以便待会使用，如图所示 2.输入齿轮的各项参数 斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系，不涉及法向参数 齿数Z
模数m 压力角a 齿顶圆半径 rk = r+m 分度圆半径 r = m*z/2 基圆半径 rb = r*cosa 齿根圆半径 rf = r-1.25*m 螺旋角 beta 齿厚 depth 进入线框和曲面建模模块（或part design零件设计模块）如图
变位齿轮跨齿数计算公式的合理选择 中煤北京煤机公司退休职工 周万峰 摘要：目前变位圆柱齿轮的跨齿数，教材、手册上大都给出的是用公式“πααxctg z k 25.01800++=”和“公法线长度 )(* *kn k W W 表”进行选择。其实该公式和该表并不是情况良好的公式和情况良好的选择用表。本文对此进行了分析和论证，并推荐出情况良好的公式和给出合理的选择用表。 关键词：跨齿数，公法线长度，公法线长度测量点。 目前手册上对变位齿轮的跨齿数大都给出两种确定方法：一种是用公式计算，一种是查图表。用公式计算绝大多数手册都给出的是下面的公式： απαctg x z k 25.0180 0++= （直齿） （1） n n n ctg x z k απα25.0180 0++'= （斜齿） （1） 用查表法手册大都给出的是“020 1====n n m m αα、的标准齿轮的公法线长度 表 )(* *k k W W ” （见表1）。笔者认为：公式（1）并不是个情况良好的公式，表1也不是个跨齿数合理的选择用表。下面进行分析和论证。 表1 公法线长度)(**kn k W W 020 1='===αα，m m 注：本表选自1991年版由徐灏任主编的《机械设计手册》第三卷“表23·2——13”。该表跨齿数偏少，公法线的测量点靠近齿根，情况不良。今天各家手册大都有这个表。 1、表1不是跨齿数合理的选择用表 今天各家手册都给出了表1这样的“公法线长度 )(**k k W W 表”，但该表并不是个公法线长度计算合理的选择用表： ⑴ 该表是将“公法线长度”与“基圆弧长”混为一谈的。该表称“ )(**kn k W W 为 1=m （或)1=n m 的标准齿轮的公法线长度”是不合理的。对z=86这个齿轮而言，经验
基于CATIA的齿轮参数化建模及运动仿真 作者：许昌军 指导老师：朱梅 （安徽农业大学工学院 07机械设计制造及其自动化 合肥230036） 摘要：文章介绍了运用参数化三维软件CATIA对渐开线直齿轮及斜齿轮进行参数化三维建模。通过GSD模块中的fog方式生成参数方程建立渐开线，再通过镜像、剪切、特征阵列等命令建立齿轮轮廓，通过拉伸、开槽等命令建立渐开线齿轮三维模型，大大提高了设计人员的工作效率。然后用建模的直齿轮创建直齿轮库，最后进入电子样机运动模块(KIN)对两啮合齿轮进行运动仿真及干涉分析。 关键词：参数化 CATIA 运动仿真 渐开线直齿轮 1 引言 本文基于CATIA 的三维建模环境, 设计开发了渐开线直齿轮参数化设计系统, 建立零件的3D模型, 为渐开线直齿轮的传动、仿真、优化设计、有限元分析打下基础。用户只需根据修改齿轮参数就可以生成新的渐开线直齿轮, 减少繁琐复杂的重复劳动, 从而大大提高设计效率。 1.1CATIA软件介绍 CATIA（Computer Aided Tri-dimensional Interface Application) 是法国达索(Dassault Systemes)飞机公司于1975年开始发展起来的一整套完整的3D CAD /CAM/CAE软件，CATIA V5作为新一代的CATIA版本，提供更多的新功能，其界面更加人性化，基于Windows的操作界面非常友好，因此使得复杂、枯燥的设计工作变得轻松而又愉快。CATIA以强大的曲面设计功能在飞机、汽车、轮船等设计领域享有很高的荣誉。 2 CATIA参数化设计分析 基于特征参数化设计的关键是特征及其相关尺寸、公差的描述，包括数据特性描述、规则特性描述、关系特性描述。数据特性描述包含特征的静态信息和制造特性；规则或方法属性定义特征特定的设计和制造特性；关系特性描述特征间的相互依赖关系或定义形状特征间的位置关系。形状特征实际上是几何实体的无任何语义的结构化组合，形状特征月特征(语义特征)间是一对多的关系，这体现了特征的应用多视角性。参数化设计的关键在于参数、公式、表格、特征等驱动图形以达到改变图像的目的，方便设计过程，提高设计效率。
斜齿轮齿廓在啮合过程中，齿廓接触线的长度由零逐渐增长，从某一个位置开始又逐渐缩短，直至脱离接触，这种逐渐进入逐渐脱离的啮合过程减少了传动时的冲击、振动和噪声，从而提高了传动的稳定性，故在高速大功率的传动中，斜齿轮传动获得了较为广泛的应用。 二.斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的几何关系 三.catia画图思路 我们已经看到了，斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，就是斜齿圆柱齿轮两端端面旋转了一个角度，如果旋转角度为零，那这个斜齿圆柱齿轮就是一个直齿圆柱齿轮了，因而直齿圆柱齿轮就是螺旋角为零的特殊斜齿圆柱齿轮。因此，我们可以将直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮用同一个画法画出来，只改变一下参数（为端面的参数）就可以输出不同的直齿或者斜齿的齿轮，大概思路如下： a.首先用formula输入齿轮各参数的关系; b.画出齿轮齿根圆柱坯子； c.通过输入的公式得出一个齿的齿廓； d.在曲面设计模块下将齿廓平移到坯子的另一端面（通过平移复制一个新的齿廓到另一端面）； e.将新的齿廓旋转到特定角度； f.多截面拉伸成形一个轮齿； g.环形阵列这个轮齿
四.catia绘图步骤 1.设置catia，通过tools-->options将relation显示出来，以便待会使用，如图所示： 2.输入齿轮的各项参数 斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系，不涉及法向参数 齿数 Z 模数 m 压力角 a 齿顶圆半径 rk = r+m 分度圆半径 r = m*z/2 基圆半径 rb = r*cosa 齿根圆半径 rf = r-1.25*m 螺旋角 beta 齿厚 depth 进入线框和曲面建模模块（或part design零件设计模块）如图：
变位圆柱齿轮跨测齿数的简便计算 中煤北京煤机公司退休职工 周万峰 摘要：本文给出一个简便的跨齿数计算的经验公式，并验证了该公式确定的跨齿数是合理的。 关键词：变位齿轮，跨齿数，公法线长度。 1、推荐笔者的经验公式 目前变位齿轮的跨齿数计算公式可谓形式多样，五花八门：有教科书上公式，有各种手册上公式，有参考书上的公式，还有近些年来杂志上发表的公式等等。如果将它们汇集起来恐怕不下十数个之多。但最常见的还是表1所列的几个公式。 表1 几个常见的变位齿轮的跨齿数计算公式 注：早先公式1多为教材所选用。公式2《机修手册》选用。公式3《齿轮手册》选用。公式4多为《机械设计手册》选用。 不难看出，表1中的几个公式大都比较复杂：平方、开放、三角函数等等项目很多，计算起来十分不便。而且有的公式有时确定的跨齿数也不合理。有鉴于此，笔者通过分析研究，并进行了大量的算例计算以及反复验证后给出一个跨齿数计算的经验公式。当压力角0 20=α时，经验公式为：
z ——齿数，斜齿时z z '用代入（n t inv z z α='，n t inv αα可查手册）。 x ——变位系数，斜齿时代入用n x x 。 p ——与变位系数正负有关的系数。当变位系数为正（)0>x 时p=1.4，当变位系数 为负（)0 斜齿轮（直齿轮）的制作方法 第一步： 设置catia，通过工具（tools）——基础结构（options）——显示（relation），勾选“参数”和“关系”选项。如图1-1和1-2所示： （英文版）（图1-2） （中文版） （图1-2） 然后，单击“确定”。 第二步： 单击“开始”——形状——创成式外形设计，将会出现“新建零件”窗口，如图2-1，对自己的零件进行命名（注：零件名称只能是英文、下划线和数字，如： xiechilun），单击“确定”，即进入工作界面。 （图2-2） （图2-1） 第三步： 对齿轮的各项参数进行输入。 参考： 斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系，不涉及法向参数 齿数 Z 20 整数 模数 m 4 实数 压力角 a 20deg 角度 齿顶圆半径 rk = r+m 长度 分度圆半径 r = m*z/2 长度 基圆半径 rb = r*cosa 长度 齿根圆半径 rf = r-1.25*m 长度 螺旋角 beta 角度 齿厚 depth 长度 单击界面中的“知识工程”中的“f(x)”,如图3-1所示，进入参数输入界面， 如图3-2所示。 （图3-1） 输入参数具体步骤：（齿数（整数）、模数（实数）、压力角（角度）、齿厚（长度）螺旋角（角度）五个是需要数值的，其他值由公式计算。下面以齿数z为例。）如图3-2 （1）选择参数类型，为整数； （2）点击左侧“新类型参数”；（必须先选择参数类型） （3）输入参数名称z； （4）输入参数值20； （5）同样方法输入模数和压力角；（注意更改参数类型） （图3-2） 其他四个参数（rk、rf、r和rb）只需执行前三步即可，无需输入数值，可由稍后添加的公式得出；公式的编辑步骤（以rk为例）： （5）单击右侧的“添加公式”或是双击参数rk，将会出现“公式编辑器”窗 摘要 目前手册上的跨齿数计算公式大都不是精确的公式，因而有时会影响跨齿数的合理性。 就是那些精确的公式，它们在角度变化中也是有不足之处的。 本文给出一个高度、角度变化都适用的公式，并验证了它是精确合理的。 1.本文给出一个精确、合理的跨齿数计算公式 目前手册上的跨齿数计算公式大都是近似的，有误差的，并非精 确的计算公式，因而有时影响跨齿数的合理性。 就是那些精确的公式，它们在角度变化中也是有不足之处的。 而且至今在手册上似乎还未见到有斜齿精确的跨齿数计算公式。 有人说“手册上的 k=z′αn /180°+0.5 不就是标准斜齿轮跨齿数精 确的计算公式吗？”不，它算出的也是近似值（文章后面进行验证）。 笔者已退休多年，精力尚可，因而对此进行了研究、探讨，于是给出一个高度、角度变化都是情况良好的公式。 公式为： 5.01cos sin 2' ' +???? ??--=π αααn n n n n n n inv z m m x W k 5.01 cos sin 2' +??? ? ??--=παααzinv m xm W k k （用于直齿） （1） （用于斜齿） （1） 公式中 W′k 和 W′n 当为高度变位 直齿时， () 22 '2b k d xm d W -+= () b b n n n d m x d W βcos /222 '-+= 上列公式中： d ——分度圆直径； d b ——基圆直径； m ——模数，斜齿时为 m n ； 斜齿时， 当为角度变位 直齿时， () 22 '9.1b k d xm d W -+= () b b n n n d m x d W βcos /9.122 '-+= 斜齿时， Catia画斜齿轮 0:这种方法同样可以用于画直齿轮 一.斜齿圆柱齿轮的几何特征 斜齿轮齿廓在啮合过程中，齿廓接触线的长度由零逐渐增长，从某一个位置开始又逐渐缩短，直至脱离接触，这种逐渐进入逐渐脱离的啮合过程减少了传动时的冲击、振动和噪声，从而提高了传动的稳定性，故在高速大功率的传动中，斜齿轮传动获得了较为广泛的应用。 二.斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的几何关系 三.catia画图思路 我们已经看到了，斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，就是斜齿圆柱齿轮两端端面旋转了一个角度，如果旋转角度为零，那这个斜齿圆柱齿轮就是一个直齿圆柱齿轮了，因而直齿圆柱齿轮就是螺旋角为零的特殊斜齿圆柱齿轮。因此，我们可以将直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮用同一个画法画出来，只改变一下参数（为端面的参数）就可以输出不同的直齿或者斜齿的齿轮，大概思路如下： a.首先用formula输入齿轮各参数的关系; b.画出齿轮齿根圆柱坯子； c.通过输入的公式得出一个齿的齿廓； d.在曲面设计模块下将齿廓平移到坯子的另一端面（通过平移复制一个新的齿廓到另一端面）； e.将新的齿廓旋转到特定角度； f.多截面拉伸成形一个轮齿； g.环形阵列这个轮齿 这样，斜齿圆柱齿轮就画完了。 四.catia绘图步骤 1.设置catia，通过tools-->options将relation显示出来，以便待会使用，如图所示： 2.输入齿轮的各项参数 斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系，不涉及法向参数 齿数 Z 模数 m 压力角 a 齿顶圆半径 rk = r+m 分度圆半径 r = m*z/2 基圆半径 rb = r*cosa 齿根圆半径 rf = r-1.25*m 运行环境：CATIA P3 V5 R20 一齿轮参数与公式表格 表1 序号参 数 类型或单 位 公式描述 1 a 角度 (deg) 标准值：20deg 压力角： （10deg≤a≤20deg） 2 m 长度(mm) ——模数 3 z 整数——齿数（5≤z≤200） 4 p 长度(mm) m * π齿距 5 ha 长度(mm) m 齿顶高=齿顶到分度圆的高度 6 hf 长度(mm) if m > 1.25 ，hf = m * 1.25； else hf = m * 1.4 齿根高=齿根到分度圆的深度 7 rp 长度(mm) m * z / 2 分度圆半径 8 ra 长度(mm) rp + ha 齿顶圆半径 9 rf 长度(mm) rp - hf 齿根圆半径 10 rb 长度(mm) rp * cos( a ) 基圆半径 11 rr 长度(mm) m * 0.38 齿根圆角半径 12 t 实数0≤t≤１渐开线变量 13 x 长度(mm) rb * ( cos(t * π) +sin(t * π) * t * π ) 基于变量t的齿廓渐开线X 坐标 14 y 长度(mm) rb * ( sin(t * π) -cos(t * π) * t *π ) 基于变量t的齿廓渐开线X 坐标 15 b 角度——斜齿轮的分度圆螺旋角 (deg) 16 l 长度(mm) ——齿轮的厚度 （在定义计算参数中舔加公式时，可以直接复制公式：注意单位一致）图1 二、参数与公式的设置 1、点击 中的工具，选择“选项”，出现如下界面，操作如图 选上蓝色圈内的选项，然后 同样选上蓝色圈内的选项 3、新建零件图 1、点击“文件”——“新建”——“part”——命名为“参数齿轮” 2、点击“开始”——“形状”——“创成式外形设计”——“参数齿轮” 直齿轮参数化建模 预备工作，在设置里面将参数和关系显示出来 1、齿轮参数的创建 2、渐开线的创建 X—xx=db/2*cos(PI/2*t)+db/2*PI/2*t*sin(PI/2*t) Y—yy=db/2*sin(PI/2*t)-db/2*PI/2*t*cos(PI/2*t) t=0，0.1，0.2，0.3，0.4 以t=0为例说明 3、在创成式模块中点击点，弹出 4、在x栏右键单击，点击编辑公式，弹出 5、在模型树上双击法则曲线.x，在字典里选择规则，在双击规则成员里的内容，将（）里设置为0，再确定即可，完成t=0时x的创建，同理完成t=0时y的创建，z=0，就创建好了（x（0）,y（0）z（0））的创建，其他照此 6、将上述点用样条曲线连接，如图 7、创建对称渐开线，修剪如图 8、拉伸，拉伸齿宽时在长度栏右键，其过程同上，选择参数b，如图 9、阵略，如图 10、完成（键槽简单，省略） 斜齿轮参数化建模 预备工作，在设置里面将参数和关系显示出来 1、齿轮参数的创建 2、渐开线的创建 X—xx=db/2*cos(PI/2*t)+db/2*PI/2*t*sin(PI/2*t) Y—yy=db/2*sin(PI/2*t)-db/2*PI/2*t*cos(PI/2*t) t=0，0.1，0.2，0.3，0.4，以t=0为例说明3、在创成式模块中点击点，弹出 4、在x栏右键单击，点击编辑公式，弹出 5、在模型树上双击法则曲线.x，在字典里选择规则，在双击规则成员里的内容，将（）里设置为0，再确定即可，完成t=0时x的创建，同理完成t=0时y的创建，z=0，就创建好了（x（0）,y（0）z（0））的创建，其他照此将上述点用样条曲线连接，如图 6、创建对称渐开线，修剪如图 7、将此渐开线投影到另一面上，并且绕z轴旋转一定角度 7、将对应齿根圆上的点用直线连接起来，然后在分别投影到齿根圆柱上 8、在零部件设计中运用多截面实体，扫略成齿形 利用Catia绘制渐开线斜齿轮 ————个人学习总结 最终所要建立的齿轮模型 一、首先，所绘齿轮参数如下： 齿轮轮廓参数： 齿数（整数）：z=25 模数（长度）：m=2.25mm 齿宽（长度）：B=25mm 齿顶高系数（实数）：ha＇=1 径向间隙系数（实数）：c＇=0.25 压力角（角度）：α=20deg 螺旋角（角度）：β=30deg 端面模数：mt=m/cosβ 端面压力角：αt=arctan(tanα/cosβ) 分度圆半径：r=mt*z/2 齿顶圆半径：ra=r+m*ha* 齿根圆半径：rf=r-m*(ha*+c*) 基圆半径径：rb=r*cosαt 齿根过度半径：ρ=c**m/(1-sinα) 螺旋线导程：S=2*PI*r/tanβ 二、参数输入过程 （1）打开Catia V5，从开始菜单进入形状中的创成式外形设计，如下图： 可以启用混合设计或创建几何图形集，这里选择创建几何图形集。进入后， 根据以上参数完成参数和关系的输入。步骤如下：点击图标 中的f（x）打开如下对话框 利用新建类型参数和添加公式按钮完成以上参数的输入及相应设置。最终输入后的结果在展开树中的形式如下图： （2）利用规则fog（在图标的设计表下拉菜单中选择）完成渐开线函数的输入 x=rb*sin(t*PI)-rb*cos(t*PI)*t*PI y=rb*cos(t*PI)+rb*sin(t*PI)*t*PI 此对话框为x规则的建立，y规则的建立与此相同；其中参数类型t为实数，x、y均为长度。 三、渐开线的绘制 （1）建立原点，即点.1，根据点建立一直线（xy平面的法线），长度为rb。 （2）利用平行曲线功能完成两曲线的绘制 具体步骤为，点击平行曲线功能打开如下对话框： 圆柱齿轮的跨齿数计算公式的推导 周万峰 1、标准齿轮跨齿数计算公式的推导 大家都知道，凡计公法线长度，则必须先计算跨齿数k ，然后才能计算跨k 个齿的公法线长度。标准齿轮的跨齿数计算公式为： 5.0180 0+=αz k （直齿） （1） 5.01800+'= n z k α （斜齿） （1） 式中z 为齿数，z '为假想齿数，n t inv inv z z αα='（n t inv inv αα之值可从手册上查出，亦可算出）。α为压力角，n α为斜齿轮的法面压力角。 教材、手册上都是给出该公式，并不说明它的由来。那么公式（1）是怎么来的呢？它怎么还有个0.5 呢？据笔者了解，使用公式（1）的人一般都不管公式的由来，只是拿来使用而已。今天笔者根据自己的理解试将公式推导出来。显然公式（1）不是笔者推导出来的，书上早就有这个公式了。但始终未见哪本书上有原原本本地推导该公式的内容。至于公式 （1）原来是怎么推导的笔者不得而知。笔者现将公式推导如下： 众所周知，不论标准齿轮还是变位齿轮其公法线的测量点（量具卡脚与齿廓的切点）都应在齿高的中点部位。而标准齿轮齿高的中点就是分度圆，故标准齿轮公法线的测量点应在分度圆上。这样标准齿轮的公法线测量点就应以分度圆为准进行推导。请看图1公法线测量图：AB 是跨3个齿测量的公法线长度。1A A 和21A A 是齿轮的周节（分度圆上，相 图1 公法线长度测量 邻两齿同侧齿廓对应点的弧长）B A 2是分度圆上齿厚；而标准齿轮分度圆齿厚是周节的一半，即0.5个周节。因此，当跨3个齿测量时，α2对应着两个周节和一个分度圆齿厚，即α2对应着（3-0.5）个周节。所以，跨3个齿测量时，0.5)-(3 36020 z =α。（z 0360 是一个周节对应的中心角的度数）当跨4个齿测量时， α2对应着3个周节和一个分度圆齿厚，即α2对应着（4-0.5）个周节；所以0.5)-(4 36020 z =α。当跨5个齿测量时，α2对应着4个周节和一个分度圆齿厚，即α2对应着（5-0.5）个周节；所以0.5)-(5 36020 z =α。依次类推，当跨k 个齿测量时，α2对应着（)5.0-k 个周节，即0.5)-(k 36020 z =α。整理此式即为公式（1）。但需说明的是：对于020=α的直齿轮而言，它的公法线测量点没有一 个是能在分度圆上的，都是在分度圆附近。为什么呢?因为跨齿数k 的计算值不可能是整数（见公式），而测量公法线长度时又必须是整数，所以才如此。而斜齿轮通过调整螺旋角是可以使公法线长度的测量点正好在分度圆上的。 2、变位齿轮的跨齿数计算公式的推导 变位齿轮的跨齿数计算公式今天可以说是形式多样，五花八门；如将教材、手册、科技书以及发表在刊物上的这些公式汇集起来，找出10个公式是费不了什么事的。这些公式（包括教材、手册在内）经验证有的是合理的，有的是不合理的；有的是不尽合理的，有的是情况不良的。有的虽然情况较好，但计算很麻烦。笔者在此推荐一个情况较好而又比较简单的公式： 5.02cos arccos 1800 ++=x z z z k α (直齿) （2） 5.02cos arccos 1800 ++'''=n n x z z z k α （斜齿） （2） 图 2 参数化 一.斜齿圆柱齿轮的几何特征 斜齿轮齿廓在啮合过程中，齿廓接触线的长度由零逐渐增长，从某一个位置开始又逐渐缩短，直至脱离接触，这种逐渐进入逐渐脱离的啮合过程减少了传动时的冲击、振动和噪声，从而提高了传动的稳定性，故在高速大功率的传动中，斜齿轮传动获得了较为广泛的应用。 二.斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的几何关系 三.catia画图思路 我们已经看到了，斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，就是斜齿圆柱齿轮两端端面旋转了一个角度，如果旋转角度为零，那这个斜齿圆柱齿轮就是一个直齿圆柱齿轮了，因而直齿圆柱齿轮就是螺旋角为零的特殊斜齿圆柱齿轮。因此，我们可以将直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮用同一个画法画出来，只改变一下参数（为端面的参数）就可以输出不同的直齿或者斜齿的齿轮，大概思路如下： a.首先用formula输入齿轮各参数的关系; b.画出齿轮齿根圆柱坯子； c.通过输入的公式得出一个齿的齿廓； d.在曲面设计模块下将齿廓平移到坯子的另一端面（通过平移复制一个新的齿廓到另一端面）； e.将新的齿廓旋转到特定角度； f.多截面拉伸成形一个轮齿； g.环形阵列这个轮齿 这样，斜齿圆柱齿轮就画完了。 四.catia绘图步骤 1.设置catia，通过tools-->options将relation显示出来，以便待会使用，如图所示： 2.输入齿轮的各项参数 斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系，不涉及法向参数 齿数 Z 模数 m 压力角 a 齿顶圆半径 rk = r+m 分度圆半径 r = m*z/2 基圆半径 rb = r*cosa 齿根圆半径 rf = r-1.25*m 螺旋角 beta 齿厚 depth 进入线框和曲面建模模块（或part design零件设计模块）如图： 输入各参数及公式，如图所示： 详细讲解用catia画斜齿轮 2008-03-31 22:08 0:这种方法同样可以用于画直齿轮 一.斜齿圆柱齿轮的几何特征 斜齿轮齿廓在啮合过程中，齿廓接触线的长度由零逐渐增长，从某一个位置开始又逐渐缩短，直至脱离接触，这种逐渐进入逐渐脱离的啮合过程减少了传动时的冲击、振动和噪声，从而提高了传动的稳定性，故在高速大功率的传动中，斜齿轮传动获得了较为广泛的应用。 二.斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的几何关系 三.catia画图思路 我们已经看到了，斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，就是斜齿圆柱齿轮两端端面旋转了一个角度，如果旋转角度为零，那这个斜齿圆柱齿轮就是一个直齿圆柱齿轮了，因而直齿圆柱齿轮就是螺旋角为零的特殊斜齿圆柱齿轮。因此，我们可以将直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮用同一个画法画出来，只改变一下参数（为端面的参数）就可以输出不同的直齿或者斜齿的齿轮，大概思路如下： a.首先用formula输入齿轮各参数的关系; b.画出齿轮齿根圆柱坯子； c.通过输入的公式得出一个齿的齿廓； d.在曲面设计模块下将齿廓平移到坯子的另一端面（通过平移复制一个新的齿廓到另一端面）； e.将新的齿廓旋转到特定角度； f.多截面拉伸成形一个轮齿； g.环形阵列这个轮齿 这样，斜齿圆柱齿轮就画完了。 四.catia绘图步骤 1.设置catia，通过tools-->options将relation显示出来，以便待会使用，如图所示： 2.输入齿轮的各项参数 斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系，不涉及法向参数 齿数Z 模数m 压力角a 齿顶圆半径rk = r+m 分度圆半径r = m*z/2 基圆半径rb = r*cosa 齿根圆半径rf = r-1.25*m 螺旋角beta 齿厚depth 进入线框和曲面建模模块（或part design零件设计模块）如图： 基于CATIA的斜齿圆柱齿轮全参数化建模方法 作者：林波 关键词：全参数化建模；斜齿圆柱齿轮；CATIA；渐开线；脊线 1渐开线的绘制 工业用斜齿圆柱轮的齿廓曲面大多是一个渐开线螺旋面，可以看成是沿一条螺旋线排列的无数个渐开线形成的曲面，因此建模的关键就是绘制精确的渐开线 打开CATIA软件，首先新建“创成式外形设计”文件，点击下拉菜单“工具”，单击里面的“f(x)公式”，出现公式对话框，在其中输入表1中罗列的参 数和公式，如图1所示。 图1输入参数和公式后的“公式”对话框 1.2创建法则曲线 工业用标准齿轮齿廓线大都为渐开线，CATAI软件中渐开线的创建依靠渐开线方程驱动，公式（1）和（2）为渐开线方程： x=rb*sin(PI*t*1 rad)-PI*t*rb*cos(PI*t*1 rad) （1） y=rb*cos(PI*t*1 rad)+PI*t*rb*sin(PI*t*1 rad) （2）x和y分别为渐开线上点的坐标值变量，PI相当于π，t为实数自变量，1rad 是角度。下面利用CATIA软件里的fog命令创建法则曲线，步骤如下：（1）单击“知识工程”工具栏里的“规则（fog）”命令，首先创建x规则曲线，法则曲线名称为x。在“规则编辑器”对话框中创建一个实数自变量t，另一个长度变量x，然后在右边按照公式（1）输入方程式，单击确定。如图2所示。 偏移量为法则曲线方程x，即获得在yz 平面上的偏移曲线， x法则曲线 平面上的偏移曲线，方法同x法则曲线，如图4所示。 图4 利用fog命令创建y法则曲线效果图 得到过渡曲线后，有两种方式创建渐开线。 方法一：拉伸上一步中创建的两条过渡曲线，方向分别为x轴和y轴，得到两个相交的拉伸曲面，使用“相交”命令创建两曲面的交线，然后将其交线向xy 平面投影，投影即为渐开线； 方法二：使用混合(combine) 命令，合并两条过渡曲线，然后将合并的曲线向 xy 平面投影。这两种方法原理相同，都可以消去中间变量创建渐开线。如图5所示。 目录 一齿轮参数与公式表格————————————————————————PAGE 3 二参数与公式的设置—————————————————————————PAGE 5 三新建零件—————————————————————————————PAGE 7 四定义原始参数———————————————————————————PAGE 8 五定义计算参数———————————————————————————PAGE 10 六核查已定义的固定参数与计算参数——————————————————PAGE 13 七定义渐开线的变量规则———————————————————————PAGE 14 八制作单个齿的几何轮廓———————————————————————PAGE 16 九创建整个齿轮轮廓—————————————————————————PAGE 32 十创建齿轮实体———————————————————————————PAGE 35 一齿轮参数与公式表格 16 L 长度(mm) ——齿轮的厚度（在定义计算参数中舔加公式时，可以直接复制公式：注意单位一致） 二参数与公式的设置 三新建零件 依次点击———— ———— 点击按钮 现在零件树看起来应该如下： 四．定义原始参数 点击按钮，如图下所示： 这样就可以创建齿轮参数： 1.选择参数单位（实数，整数，长度，角度…） 2.点击按钮 3.输入参数名称 4.设置初始值（只有这个参数为固定值时才用） 现在零件树看起来应该如下： （直齿轮）（斜齿轮）多了个参数：b分度圆螺旋角 五定义计算参数 大部分的几何参数都由z,m,a三个参数来决定的，而不需要给他们设置值，因为CATIA能计算出他们的值来。 因此代替设置初始值这个步骤的是，点击按钮 0:这种方法同样可以用于画直齿轮 一.斜齿圆柱齿轮的几何特征 斜齿轮齿廓在啮合过程中，齿廓接触线的长度由零逐渐增长，从某一个位置开始又逐渐缩短，直至脱离接触，这种逐渐进入逐渐脱离的啮合过程减少了传动时的冲击、振动和噪声，从而提高了传动的稳定性，故在高速大功率的传动中，斜齿轮传动获得了较为广泛的应用。 二.斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的几何关系 三.catia画图思路 我们已经看到了，斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，就是斜齿圆柱齿轮两端端面旋转了一个角度，如果旋转角度为零，那这个斜齿圆柱齿轮就是一个直齿圆柱齿轮了，因而直齿圆柱齿轮就是螺旋角为零的特殊斜齿圆柱齿轮。因此，我们可以将直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮用同一个画法画出来，只改变一下参数（为端面的参数）就可以输出不同的直齿或者斜齿的齿轮，大概思路如下： a.首先用formula输入齿轮各参数的关系; b.画出齿轮齿根圆柱坯子； c.通过输入的公式得出一个齿的齿廓； d.在曲面设计模块下将齿廓平移到坯子的另一端面（通过平移复制一个新的齿廓到另一端面）； e.将新的齿廓旋转到特定角度； f.多截面拉伸成形一个轮齿； g.环形阵列这个轮齿 这样，斜齿圆柱齿轮就画完了。 四.catia绘图步骤 1.设置catia，通过tools-->options将relation显示出来，以便待会使用，如图所示： 2.输入齿轮的各项参数 斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系，不涉及法向参数 齿数 Z 模数 m 压力角 a 齿顶圆半径 rk = r+m 分度圆半径 r = m*z/2 基圆半径 rb = r*cosa 齿根圆半径 rf = r-1.25*m 螺旋角 beta使用CATIA绘制斜齿轮(直齿轮)的画法教程
圆柱齿轮跨测齿数的精确合理计算
用Catia画参数化斜齿轮
最详细的斜齿轮参数化画法
CATIA齿轮建模(直齿和斜齿)
利用Catia绘制渐开线斜齿轮-无需描点
圆柱齿轮跨齿数计算公式的推导
[整理]catia参数化设计.
详细讲解用catia画斜齿轮
基于CATIA的斜齿轮全参数化建模方法
catia齿轮参数化设计
CATIA齿轮绘制方法
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