下载文档原格式
基于AutoCAD的渐开线斜齿圆柱齿轮三维造型探讨王美蓉【摘要】随着CAD技术的不断成熟,应用CAD对机械零件进行三维造型越来越广泛,斜齿圆柱齿轮由于结构较复杂,在三维造型时需解决两个关键问题:一是绘制齿廓渐开线,二是创建斜齿圆柱齿轮的齿廓曲面.AutoCAD软件不仅具有强大的二维绘图功能,近年来三维绘图也得到了很大开发.本文描述了创建斜齿轮模型的思路和方法,并基于AutoCAD软件强大的二维绘图功能详细介绍了绘制斜齿轮齿廓渐开线的方法,避免了繁杂的数据计算;运用AutoCAD软件的“扫掠”命令实现了斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的创建,解决了渐开线斜齿圆柱齿轮三维造型的两个关键问题.【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2015(050)004【总页数】4页(P113-115,108)【关键词】渐开线;斜齿轮;AutoCAD;齿廓曲面;三维造型【作者】王美蓉【作者单位】西安铁路职业技术学院机电工程系,陕西西安710014【正文语种】中文【中图分类】TP1260 引言在竞争激烈的制造业市场，一个三维模型抵得上一千张二维绘图[1]。
三维模型能更直观清楚的表达零件的结构形状，更准确的表达工程师的设计意图，如果采用三维造型设计，产品开发的效率和准确性会有极大的提高[2]，无疑三维造型是使企业具有更有效、更高产和更具竞争力的产品设计途径。
齿轮机构是现代机械中应用最广泛的一种传动机构，且绝大部分机械中所用的齿轮是渐开线齿轮，其中渐开线斜齿圆柱齿轮由于具有啮合性能好、承载能力强以及不产生根切的最少齿数少而被广泛应用于机械设备上。
AutoCAD 作为一款绘图软件不仅具有强大的二维绘图功能，近年来三维绘图功能也有了很大发展，且无需绘图人员懂的编程，非计算机专业人员可很快上手，很方便的进行零件的三维造型。
本文正是基于AutoCAD 介绍渐开线斜齿圆柱齿轮三维造型的思路和方法。
1 斜齿轮的结构和三维造型分析图1 所示为一渐开线斜齿圆柱齿轮零件图，斜齿轮和其他齿轮一样由轮缘、轮毂和轮辐三部分构成。
第６期（总第１７５期）２０１２年１２月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．６Ｄｅｃ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０６－００２７－０２櫜渐开线齿轮参数化三维造型研究刘 辉，张文汇，宗爱俊（伊犁师范学院奎屯职业技术学院，新疆 奎屯 ８３３２００）摘要：根据渐开线齿轮齿廓形成的原理，推导了齿轮渐开线部分和齿根过渡曲线的精确数学模型。
利用ＭＡＴＬＡＢ软件对渐开线和过渡曲线方程进行参数化编辑并输出它们的曲线，验证了方程的正确性和参数驱动的可行性。
结合实例，给出了ＵＧ软件中实现圆柱齿轮三维参数化建模的方法及齿轮参数模型。
关键词：精确建模；渐开线齿轮；参数化；ＭＡＴＬＡＢ中图分类号：ＴＨ１３２．４１３ 文献标识码：櫜Ａ伊犁师范学院科研项目（２００９－５１）收稿日期：２０１２－０７－２４；修回日期：２０１２－０８－０５作者简介：刘辉（１９７７－），女，新疆奎屯人，讲师，硕士，研究方向：机械ＣＡＤ／ＣＡＭ。
０ 引言在机械故障中齿轮的故障率占６０％，而轮齿的疲劳断裂又占故障的３２．８％，故对齿轮进行分析研究具有很重要的意义。
随着数字化技术的发展，为了满足机构运动分析、动力分析等的要求，需要创建精确的渐开线齿轮三维实体模型。
本文重点对渐开线齿轮参数化建模方法进行研究。
１ 齿轮曲线理论推导齿轮的轮廓曲线主要包括齿顶圆曲线、工作齿廓曲线、过渡曲线、齿根曲线。
因齿顶圆弧、齿根圆弧生成非常简单在此先不讨论，本文主要讨论工作齿廓渐开线和过渡圆弧的生成。
１．１ 渐开线参数化直角坐标方程一般渐开线公式是在极坐标下进行推导的，为了方便参数化建模需要推导直角坐标系下的渐开线公式，建立如图１所示的坐标系ｘｏｙ，渐开线的起始点位Ａ在纵坐标轴ｙ上，基圆的圆心位于坐标系的原点。
根据渐开线的原理，得到渐开线参数化方程：ｘ＝ｒｂｓｉｎｕ－ｒｂｕｃｏｓｕｙ＝ｒｂｃｏｓｕ＋ｒｂｕｓｉｎ｛ｕ。
基于AutoCAD的渐开线斜齿圆柱齿轮三维造型探讨1. 前言介绍：- 研究目的和意义- 论文结构思路2. AutoCAD 基础知识介绍：- AutoCAD 软件简介- AutoCAD 三维建模基础知识3. 渐开线斜齿圆柱齿轮的原理与特点：- 渐开线斜齿圆柱齿轮的工作原理- 渐开线斜齿圆柱齿轮的特性4. 渐开线斜齿圆柱齿轮的三维造型过程：- 渐开线斜齿圆柱齿轮三维建模的基本步骤- 渐开线斜齿圆柱齿轮三维造型的方法和技巧5. 实例分析：基于 AutoCAD 的渐开线斜齿圆柱齿轮三维造型应用：- 一个渐开线斜齿圆柱齿轮的三维造型实例讲解- 渐开线斜齿圆柱齿轮的三维造型应用案例6. 结论与展望：- 研究心得和总结- 下一步研究方向一、前言介绍随着巨大的市场需求和人类社会生产力的不断发展，机械制造业得到了广泛的应用和发展。
而对于现代机械制造业生产过程中的传动系统而言，齿轮是其中至关重要的部分。
齿轮可通过相互啮合的方式实现转动能量的传递，常见的有带齿轮、齿条齿轮和斜齿轮等不同类型的齿轮。
其中斜齿轮，由于具有大传动比、转矩大、速比准确高、噪声小和平稳运行等优点，因此被广泛用于现代机械制造行业。
而与此同时，随着计算机技术的飞速发展，“三维建模”凭借其更加直观、准确、高效的特点，逐渐成为了现代机械制造行业中广泛应用的生产工具之一。
而AutoCAD作为一个全球著名的三维建模软件，被广泛地应用于机械制造、建筑设计和室内设计等领域，同时其强力的编辑工具和直观易懂的用户界面也让其成为了许多机械工程师和设计师的首选软件之一。
本文旨在研究基于AutoCAD的渐开线斜齿圆柱齿轮三维造型探讨，为现代机械制造领域的技术人员提供一个基于AutoCAD三维建模的斜齿轮制造基础。
本文将按照以下部分描述：第一部分将介绍AutoCAD建模的基础知识，第二部分将介绍渐开线、斜齿轮的原理及其特点，并在第三部分探讨基于AutoCAD的渐开线斜齿圆柱齿轮三维造型过程。
渐开线齿轮的计算机图形学研究与构形设计渐开线齿轮的出现是一种全新的技术手段，它在计算机图形学领域有着很多的应用，在研究与构形设计中也发挥了重要作用。
本文将以“渐开线齿轮的计算机图形学研究与构形设计”为主题，从定义渐开线齿轮的基本概念、计算机图形学对渐开线齿轮的运用以及渐开线齿轮设计上的方法等几方面来探讨研究与构形设计问题。
首先，渐开线齿轮是人们在圆柱空间中设计出来的齿轮，它由一系列锥形齿轮和曲线齿轮组成，每个锥形齿轮与曲线齿轮之间都有一段中间齿轮，它们共同形成一个大的渐开线齿轮体系，体系内的每个齿轮都以其它的齿轮为基准，在充分的优化的情况下形成空间的复杂结构，从而实现优良的传动效果。
其次，渐开线齿轮在计算机图形学领域的应用十分广泛。
它可以用来模拟几何运动模型，生成建模和视觉渲染效果，甚至可以在实时动画中应用，比如人物移动、运动抖动、表情表现等。
此外，计算机图形学也可以用来绘制渐开线齿轮的几何模型，进行其三维投影及求解，从而实现准确的模型仿真。
最后，渐开线齿轮的构形设计是渐开线齿轮研究的一个重要环节。
在构形设计过程中，首先需要考虑传动系统的结构特征，如变速系统、变向系统、恒速系统等；其次需要准确测量渐开线齿轮的体系结构，测量渐开线齿轮的几何参数，计算渐开线齿轮的传动比，最后，还要考虑接口尺寸、调整角和其他一些变速调整要求等问题，以确保有效的传动效果。
综上所述，渐开线齿轮的计算机图形学研究与构形设计在许多不同领域都有应用，在实际的构形设计中也发挥了重要作用，然而仍需要更多的研究来深入认识渐开线齿轮的机械特性，并获得更好的研究结果。
阐述了渐开线齿轮的基本概念、计算机图形学对渐开线齿轮的运用以及渐开线齿轮设计上的方法，本文对渐开线齿轮的计算机图形学研究与构形设计进行了深入的剖析。
在未来，我们可以采用更加先进的方法进一步提高渐开线齿轮的传动效率，更好地进行渐开线齿轮的研究与构形设计，带给人们更多的惊喜与满足。
渐开线圆柱齿轮UG参数化建模要点分析摘要：渐开线圆柱齿轮UG参数化建模的关键是渐开线齿廓的创建，而渐开线齿廓的形成要充分运用表达式的操作，同时对渐开线的编辑也十分重要。
关键词：渐开线圆柱齿轮UG参数化建模要点分析渐开线圆柱齿轮UG参数化建模是UG机械设计一个经典的问题，同时也是一个难点问题。
渐开线圆柱齿轮一般由轮齿、键槽、轴孔等基本结构特征组成，其参数化建模主要步骤有创建渐开线、创建齿轮型面特征、创建阵列特征和创建修饰特征等，本文以渐开线直齿圆柱齿轮为例，对渐开线圆柱齿轮UG参数化建模的要点进行一般性的讨论。
1 创建渐开线渐开线齿轮的齿廓为渐开线，创建渐开线齿廓需要用到UG参数化设计的重要工具—表达式。
设渐开线直齿圆柱齿轮的设计参数如下：m=2.75 mmalpha=20°z=10 mmb=24 mmd=m*z=27.5 mmda=m*z+2m=33 mmdb=m*z*cos(alpha)=25.841 mmdf=m*z-2.5m=20.625 mm1.1 创建齿轮设计参数选择主菜单中的“工具”→“表达式”命令，在表达式对话框中依次输入上述渐开线直齿圆柱齿轮的设计参数。
1.2 创建齿轮参照圆选择菜单“插入”“草图”→“圆弧”，依次创建同心的齿顶圆da、齿根圆df、分度圆d和基圆db，如图1所示：1.3 创建渐开线（1）添加渐开线参数选择主菜单中的“工具”→“表达式”，分别输入系统变量、渐开线控制参数如下：t=0(t的取值范围为0～1);s=pi()*db*t/4 (pi是在UG中的表达式);angle=90*t;xt=db*cos(angle)/2+s*sin(angle);yt=db*sin(angle)/2-s*cos(angle);zt=0（2）生成渐开线选择菜单“插入”→“曲线”→“规律曲线”→“根据方程”，分别定义xt、yt和zt的函数表达式，完成定义，单击“确定”，在原有的工作坐标上生成渐开线，如图1所示。
渐开线直齿圆柱齿轮的参数化建模与应力仿真分析作者：林丛来源：《课程教育研究·学法教法研究》2015年第26期摘要：通过三维机械设计软件Pro/E构建直齿圆柱齿轮实体模型，利用ANSYS软件对齿轮的网格划分、约束的施加以及最不利载荷位置的确定进行讨论，以得到精确的有限元分析模型。
通过分析，说明了ANSYS在齿轮计算中的有效性，为齿轮的优化设计和可靠性设计及CAE奠定了基础。
关键词：建模、有限元、齿轮、ANSYS【中图分类号】TH132.41一、前言齿轮传动是现代机器和仪器中最重要的一种传动。
齿轮的承载能力主要受接触强度和弯曲强度的限制。
若齿轮的参数不变而增加载荷，则弯曲应力的增加程度要比接触应力大得多。
因此，要设计高承载能力的齿轮，就必须精确计算齿轮的弯曲应力。
二、渐开线直齿圆柱齿轮的参数化建模1、建立渐开线齿廓线坐标方程根据渐开线的形成原理可知渐开线的极坐标方程为：式中：rk——渐开线任一点的向径，mmαk——渐开线任一点k的压力角invαk——以αk为自变量的渐开线函数rb——基圆半径，mmθk——展角或极角，rad。
为了便于计算转化，需要将上式转化为直角坐标方程，则渐开线上任一点k的直角坐标方程可转化为：式中：为滚动角αk——压力角θk——渐开线上任一点k的展角。
若以多项式表示则为：根据以上关系，可以绘制渐开线曲线。
考虑到齿廓的对称性，只需计算一侧的渐开线曲线即可通过镜像操作得到另一侧的齿槽渐开线曲线。
然后可以根据齿轮的参数绘制出完整的端面渐开线齿槽轮廓曲线。
2、参数化造型系统的使用首先调出设计的三维参数化齿轮模型，选择控制齿轮参数化的基本参数，依次输入所设计齿轮的各参数值：齿数=30，模数=4，压力角=22.5°，轮齿厚度=10，过渡圆角半径=0.2。
参数输入完毕，系统自动按新的参数值驱动模型再生，生成相应的齿轮模型结果如图1示，经反复测试验证，本研究设计的齿轮模型对不同齿数的标准直齿轮都能正确生成。
基于solidworks的渐开线直齿圆柱齿轮的参数化设计渐开线直齿圆柱齿轮是一种常见的传动装置，常用于工业机械中，其精确的传动模式和高效的传动效率使其成为机械传动中不可或缺的部件。
SolidWorks是一款常用的三维建模软件，可以提供强大的功能和工具，用于进行参数化设计和精确建模。
在SolidWorks中，我们可以使用数学公式和几何关系，来实现渐开线直齿圆柱齿轮的参数化设计。
在进行参数化设计之前，我们需要明确齿轮的基本参数，包括齿轮齿数、齿轮模数、齿轮压力角等。
在SolidWorks中，我们可以使用公式驱动这些参数，方便地进行修改和调整。
以下是一些常见的参数和公式：齿数（Z）：齿轮的齿数可以通过修改参数来进行调整，公式为：Z=D/m，其中D为齿轮直径，m为模数。
齿轮模数（m）：齿轮模数是齿轮齿数与齿轮模数的比值，它决定了齿轮的大小和传动比，公式为：m=D/Z，其中D为齿轮直径，Z为齿数。
齿轮压力角（α）：齿轮压力角是指齿轮齿面与法线的夹角，它决定了齿轮的传动效率和噪音水平。
在SolidWorks中，我们可以通过修改参数来调整齿轮压力角。
齿槽高度（h）：齿槽高度是指齿轮齿槽的深度，它决定了齿轮的强度和耐用性。
在SolidWorks中，我们可以使用公式来计算齿槽高度，公式为：h = m * (1 - cos(α))以上只是一些基本的参数和公式，实际应用中还需要根据具体要求进行进一步的参数化设计。
在SolidWorks中，我们可以使用公差、偏差、配合等功能，来实现更精确和稳定的参数化设计。
除了基本的参数化设计外，还可以在SolidWorks中实现齿轮的装配、运动模拟和性能分析等功能。
通过将多个齿轮组装在一起，并添加运动学关系，可以模拟齿轮的运动轨迹和传动效果。
同时，我们还可以通过载荷分析和强度分析，来评估齿轮的耐久性和性能。
总结起来，基于SolidWorks的渐开线直齿圆柱齿轮的参数化设计可以通过数学公式、几何关系和软件功能来实现。
渐开线斜齿圆柱齿轮的三维造型
邱荣茂;王大鸣;崔振勇
【期刊名称】《现代制造工程》
【年(卷),期】2004(000)007
【摘要】渐开线斜齿圆柱齿轮的三维造型存在两大难点:端面齿廓的绘制和轮齿的生成.利用渐开线的参数方程式并通过AutoLISP编程绘制出端面齿廓一侧的渐开线;在对轮齿端面齿廓进行几何分析与计算的基础上,确定并绘制出其对称线及齿顶圆弧,并利用该对称线获得轮齿端面齿廓另一侧的渐开线;绘制出齿轮轮齿两端的齿廓曲线及通过齿廓曲线两端点的齿根螺旋线后,用AutoCAD的"边界曲面"命令,构造斜齿圆柱齿轮的轮齿表面模型.
【总页数】2页(P37-38)
【作者】邱荣茂;王大鸣;崔振勇
【作者单位】石家庄铁道学院土木工程分院,石家庄,050043;石家庄铁道学院机械工程分院,石家庄,050043;河北科技大学机械电子工程学院,石家庄,050054
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.1
【相关文献】
1.基于Catia和Ansys Workbench直升机减速系统渐开线斜齿圆柱齿轮模态分析[J], 王航超;陈振中
2.基于AutoCAD的渐开线斜齿圆柱齿轮三维造型探讨 [J], 王美蓉
3.基于Catia和Ansys Workbench直升机减速系统渐开线斜齿圆柱齿轮模态分析[J], 王航超;陈振中;
4.渐开线斜齿圆柱齿轮传动接触应力分析及有限元仿真 [J], 张华兴
5.斜齿圆柱齿轮三维造型的研究 [J], 许金瑞
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
文章编号:1004-2539(2004)06-0025-04基于ANSY S的渐开线圆柱齿轮参数化造型与有限元建模及分析技术李常义1,2 卢耀辉3 周继伟3(1.国防科学技术大学机械C AD与仿真实验室, 湖南长沙 410073)(2.航空工业总公司中南传动机械厂技术中心, 湖南长沙 410200)(3.国防科学技术大学机械加工中心, 湖南长沙 410073)摘要 为了满足利用FE A分析技术完成齿轮强度系列分析工作的需要,笔者曾经重点研究了直接基于ANSY S软件的渐开线圆柱齿轮参数化生成原理、技术及齿轮轮齿滚动接触模拟实现技术,获得了良好的实际应用效果。
为了推进技术交流,同时针对当前国内许多人对FE A软件难以进行几何建模的认识以及在齿轮付FE A滚动模拟接触分析中的一些不恰当的处理方式,笔者在本文中对相应研究结果作出细介绍以供研究参考。
关键词 渐开线 过渡曲线 齿轮造型 强度 ANSY S 有限元分析 引言随着计算机技术的日益普及和FE A分析技术蓬勃发展,人们已经接受和开始广泛采用计算机有限元仿真分析的方法来作为齿轮强度校核的方法。
但由于齿轮造型及其滚动模拟分析过程太复杂,极大地影响了齿轮有限元分析的应用;而且目前一般人士都认为,FE A软件难以完成实体几何造型,这也进一步影响了FE A软件应用推广。
ANSY S是当今应用的结构有限元分析软件中的典型,它自带几何造型功能,完全可以满足它本身结构分析的建模需要。
为此,作者根据本人的C AD 和FE A工作经验,从渐开线齿轮的形成原理出发,以ANSY S为工具对渐开线直齿圆柱齿轮三维造型、有限元建模及其滚动模拟分析技术进行了研究探讨。
1 ANSY S与齿轮几何造型C AD虽然对于一般由简单几何形状组合的实体造型很方便。
但对于齿轮轮齿等专用特殊形体的造型来说,C AD软件相对于FE A软件而言并没有太大优势;相反,由单纯的C AD软件环境中导入到FE A软件环境中的实体模型不仅往往并不很适合FE A分析,而且对于FE A的参数优化分析更是无能为力,以ANSY S为例的FE A自带建模功能则能很好的适应这些特殊造型与分析工作的需要。
基于 AutoCAD 渐开线圆柱齿轮的三维建模赵丹【摘要】The emphasis and difficulty of 3D modeling involute cylindrical gear are the drawing of transverse tooth profile.This paper talks about AutoCAD as the platform according to the forming characteristics of the involute and introduces specific steps pruning tangent method to draw involute tooth profile using the mirror , array, region, ex-trude, subtract, intersect and other commands .%渐开线圆柱齿轮三维建模的重点和难点在于轮齿端面轮廓的绘制。
以AutoCAD为平台，根据渐开线的形成特点，介绍了修剪切线法绘制渐开线齿廓的具体步骤，利用镜像、阵列、面域、拉伸、差集、交集等命令，阐述了渐开线直齿圆柱齿轮的三维建模方法。
【期刊名称】《兰州石化职业技术学院学报》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】2页(P26-27)【关键词】AutoCAD;直齿圆柱齿轮;渐开线;三维建模【作者】赵丹【作者单位】兰州石化职业技术学院机械工程系，甘肃兰州730060【正文语种】中文【中图分类】TH132.413AutoCAD软件，具有易于掌握、使用方便、体系结构开放等优点，能够绘制二维图形与三维图形、标注尺寸、渲染图形以及打印输出图纸，目前已广泛应用于机械、建筑、电子、航天、造船、石油化工、土木工程、冶金等领域。
齿轮结构在机械传动中应用极为广泛。
如何在AutoCAD中轻松实现渐开线齿轮的三维建模成为很多工程设计人员棘手的问题。
