全参数渐开线斜齿轮三维设计

SolidWorks 环境渐开线齿轮精确三维参数化设计路连,高荣(淮阴工学院机械学院,江苏淮安223003)摘要:根据渐开线齿轮形成原理,采用样条曲线拟合的方法精确描绘齿轮轮廓,在S o lid Ｗorks 环境下应用VB 语言实现渐开线齿轮(直、斜齿)的三维参数化设计。

该程序界面简单可行,齿形精确,可为进一步模态分析创造条件。

关键词:渐开线齿轮;样条曲线;精确三维参数化设计中图分类号:TH122.2文献标识码:Ａ文章编号:1001-4462(2010)12-0050-03Accurate 3D Parametric Design of Involute Gear SolidWorksLU Lian,GAO Rong(Department of Mechanical Engineering,Huaiyin Institute of Technology,Huaian Jiangsu 223003,China )Abstract :Ba s e d o n theco ns tructingprincipleof involutege a rs ,the s pline curve fittingm e tho d isa do pted to a ccura te ly po rtra it thepro file o f invo lute g e a rs .VB la ng ua g e isus e d tore a liz ethe3D pa ra m e tric de s ign of involutege a rs(s tra ig ht too th,s kewto o th ).Thepro g ra minte rfacefe ature ss im pleope ra tio n a nd pre cis etoo th s ha pe ,cre a ting co nditio nsfor furthe r m o da la na lys is .Key words :invo lutefe ar;s pline curve;a ccura te3D pa ra m e tric de s ig n渐开线齿轮是常用的机械零件,其齿廓比较复杂。

1.新建文件*.prt，不使用缺省模板，选择mmns_part_solid选项。

2.选择“工具”——“参数”命令，增加参数mn（法向模数），z（齿数），angl_a（齿形角——法向压力角），angle_b（螺旋角），han（齿顶系数），cn（顶隙系数），B（齿轮宽度）。

3.单击（草绘工具按钮），弹出“草绘”对话框。

绘制齿顶圆、分度圆、基圆、齿根圆，四个圆。

并用关系式约束。

sd3=mn*z/cos(angle_b)+2*(han*mn)sd2=mn*z/cos(angle_b)sd1=mn*z/cos(angle_b)-2*(han+cn)*mnangle_at=atan(tan(angle_a)/cos(angle_b))sd0=cos(angle_at)*mn*z/cos(angle_b)DB=sd04.单击（插入基准曲线），弹出“曲线选项”菜单。

在“曲线选项”菜单中，选择“从方程”命令，然后选择“完成”。

选择坐标系“PRT_CSYS_DEF”，选择“笛卡尔”。

弹出记事本编辑器，输入下列函数方程：r=DB/2theta=t*45z=r*sin(theta)-r*(theta*pi/180)*cos(theta)x=r*cos(theta)+r*(theta*pi/180)*sin(theta)y=0从“文件”——“保存”，从“文件”——“退出”完成编辑。

5.单击（基准点工具），打开“基准点”对话框。

选择“渐开线”和“分度圆”线，生成点“PNTO”。

6.创建圆柱体，并做为齿轮的外形。

拉伸的深度输入为B。

7.过轴“A1”和点“PNTO”创建平面“DTM1”。

8.过轴“A1”将平面“DTM1”旋转“360/（4*z）”得到平面“M_DTM”。

9.通过平面“M_DTM”镜像渐开线。

10.使用拉伸特征，创建与分度圆相同的曲面。

11.创建一个斜的曲面，用以下关系约束斜线的夹角。

sd7=angle_b12.使用“编辑”——“相交”命令，将“10”与“11”步中的两个曲面相交成一条直线。

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。

Pro/E参数化渐开线斜齿轮建模方法论坛上关于斜齿轮的教程和Part并不少，但我觉得它们总是不够完美。

比如：不能以参数的形式改变斜齿轮的螺旋方向，螺旋角度太大会再生不了……。

可能是我的要求太过苛刻了吧。

经本人N久的思考，终于想出了一些方法吧。

如右图是同一个Part的两个不同的螺旋方向截图，螺旋角可以很大，整个齿面可旋转到0°～355°范围内。

1.编辑Program。

在INPUT和END INPUT之间加入以下内容：TOOTH_NUMBER NUMBER"Enter the number of teeth: "MODULE NUMBER"Enter the module: "PRESSURE_ANGLE NUMBER"Enter the pressure angle: "HELIX_ANGLE NUMBER"Enter the helix angle: "HELIX_DIRECTION YES_NO"Select the Left or Right direction (YES=Left-side / NO=Right-side): " FACE_WIDTH NUMBER"Enter the face width: "在RELATIONS和END RELATIONST之间加入以下内容：TOOTH_NUMBER=ABS(TOOTH_NUMBER)MODULE=ABS(MODULE)PRESSURE_ANGLE=ABS(PRESSURE_ANGLE)HELIX_ANGLE=ABS(HELIX_ANGLE)FACE_WIDTH=ABS(FACE_WIDTH)PITCH_RAD = TOOTH_NUMBER*MODULE/2ADDENDUM_RAD = PITCH_RAD+1*MODULEDEDENDUM_RAD = PITCH_RAD-1.25*MODULEBASE_RAD = PITCH_RAD*COS(PRESSURE_ANGLE)IF HELIX_DIRECTION==YESTOOTH_HELIX = FACE_WIDTH*TAN(HELIX_ANGLE)/PITCH_RAD*(180/PI)ELSETOOTH_HELIX = -FACE_WIDTH*TAN(HELIX_ANGLE)/PITCH_RAD*(180/PI)ENDIFROLL_ANGLE=SQRT((ADDENDUM_RAD+0.5)^2-BASE_RAD^2)/BASE_RADTHETA_AT_RP=SQRT(PITCH_RAD^2-BASE_RAD^2)/BASE_RAD*(180/PI)-PRESSURE_A NGLE保存退出并输入参数数值，合理就OK了。

渐开线斜齿轮的参数化设计与应用
1 渐开线斜齿轮的基本介绍
渐开线斜齿轮是一种特殊的齿轮，形状为渐开线，而不是传统的
圆及圆柱齿轮，由至少两个特殊型号的渐开线齿轮组成，且分数齿斜
面机动尤其显著。

渐开线斜齿轮一般用于带直线应力修正器，也用于
有限大的变位齿轮中，它可以增加传动效率，改进传动精度。

2 渐开线斜齿轮的参数化设计
渐开线斜齿轮的参数化设计是指使用计算机软件将齿轮结构参数
与工作特性参数连接起来，并进行一体化的计算设计，对渐开线斜齿
轮的类型、尺寸及精度等方面参数综合考虑进行整体计算设计。

3 渐开线斜齿轮的应用
渐开线斜齿轮主要用于在空间拥有有限布局、载荷大、动量大、
扭矩传输幅度较大及刚性要求较高的设备中，具有较高的传动比、较
低的齿面摩擦系数以及较小的扭矩传递误差，能够显著改进传动精度、提高传动效率和扭矩传输能力，可以用于工业机械、航空器械、能源
装备、机械电子系统以及各种测量控制等设备中。

基于SolidWorks的渐开线斜齿轮_锥齿轮参数化设计渐开线斜齿轮是一种常见的齿轮传动装置，其特点是传动平稳、噪音小、传动效率高等。

而基于SolidWorks的渐开线斜齿轮参数化设计可以实现对齿轮的灵活设计和快速制造。

首先，我们需要了解渐开线斜齿轮的基本参数。

渐开线斜齿轮由齿数、模数、压力角、齿轮宽度等参数来决定。

其中，齿数是指齿轮上齿的数量，模数是指齿轮模具的大小，压力角是指齿轮齿面与齿轮轴线之间的夹角，齿轮宽度是指齿轮的厚度。

在SolidWorks中，我们可以通过创建宽度为0的圆柱体来建立齿轮的基本几何形状。

然后，通过参数化设计功能，我们可以将齿数、模数、压力角等参数作为输入变量，实现对齿轮形状的自动调整。

例如，我们可以通过创建一个方程来计算齿轮的齿数和模数之间的关系。

然后，我们可以将齿数和模数作为输入变量，在方程中进行计算，并将计算结果应用到齿轮的几何形状上。

这样，当我们改变齿数或模数时，齿轮的形状会自动更新，实现对齿轮的灵活设计。

此外，我们还可以通过创建一个参数表来管理齿轮的参数。

在参数表中，我们可以定义齿数、模数、压力角等参数，并将它们与齿轮的几何形状关联起来。

这样，当我们需要修改齿轮的参数时，只需要修改参数表中的数值，齿轮的形状就会自动更新。

在实际应用中，我们还可以通过添加其他功能来完善渐开线斜齿轮的设计。

例如，我们可以添加齿轮的轴承孔、键槽等特征，以满足实际使用的需求。

同时，我们还可以进行齿轮的装配设计，将齿轮与其他零件组装在一起，完成整个传动系统的设计。

总之，基于SolidWorks的渐开线斜齿轮参数化设计可以实现对齿轮的灵活设计和快速制造。

通过参数化设计功能和其他功能的结合，我们可以实现对齿轮的自动调整和快速更新，提高设计效率和制造质量。

这对于齿轮传动装置的设计和制造具有重要意义。

基于Pro／E的渐开线圆柱斜齿轮参数化建模Pro/Engineer（Pro/E）是一款广泛应用于三维建模、产品设计和制造的软件。

渐开线圆柱斜齿轮是机械传动系统中常见的元件之一，其工作原理是在圆柱体表面上切削上与一定曲线相切之后的齿。

本文将介绍如何在Pro/E中进行渐开线圆柱斜齿轮的参数化建模。

首先，在Pro/E中新建一个Part，定义基本参数。

我们选择模板中“英制”的单位系统，并定义模块为1.5，公法径为30，压力角为20°，齿轮宽为20，在偏距方向上进行10次分割，在齿轮高度方向上进行4次分割，并确定齿轮轴线。

接着，我们需要绘制齿轮的基本轮廓，也就是包络线，这个过程可以通过插入一个螺旋曲线实现。

在插入螺旋曲线后，我们需要根据基本参数来“调整”曲线的参数，使其符合所需齿廓，具体来说，需要调整螺旋曲线的升角，升角越小，齿廓越尖锐。

绘制好基本轮廓之后，我们需要对齿廓进行剖面修整，以适应齿面的要求。

通过插入一个椭圆形的剖面，再通过曲面拆分等命令，我们可以对剖面进行修整。

修整完成之后，我们需要对基本齿廓进行相应的平移和旋转，使之符合剖面修整后的齿面形状。

最后，我们需要对齿面进行修整，以达到所需的斜齿轮效果。

可以使用修整边缘等命令进行修整，修整完成后，我们就成功地完成了渐开线圆柱斜齿轮的参数化建模。

总之，Pro/E提供了丰富的参数化建模工具，可以方便地进行各种齿轮类型的设计，提高设计效率和精度。

通过上述的方法，我们可以从零开始建立一个渐开线圆柱斜齿轮的模型，并进行相应的修改和优化。

在进行数据分析之前，需要明确数据来源和分析目的。

数据来源可能是市场调查、企业内部系统数据、公共数据等等；分析目的也是多种多样的，如了解市场环境、优化产品设计、制定销售策略等等。

在此，我以某电商平台的用户数据为例，进行相关数据的分析。

首先，我们可以统计该电商平台用户的性别比例和年龄分布情况。

数据显示，该平台用户中男性占比为48.5%，女性占比为51.5%；年龄方面，18-30岁的用户占比最高，达到了55.2%，其次是31-45岁的用户，占比为29.5%。