齿轮的参数化建模操作实例

§5.6 互相啮合的一对齿轮的建模实例本实例中互相啮合的一对齿轮的基本参数为：z1=18、z2=54，m=3mm，= 20º，B=30mm，ha*=1，c*=0.25。

Ø 大齿轮建模。

1）新建一文本文件用以建立参数列表。

在文本文件中输入齿轮参数及相关数据如下：z=54 //大齿轮齿数m=3 //模数a=20 //压力角b=30 //齿宽hak=1 //齿顶高系数ck=0.25 //顶隙系数r=m*z/2 //大齿轮分度圆半径ra=r+hak*m //大齿轮齿顶圆半径rb=r*cos(a) //大齿轮基圆半径rf=r-(hak+ck)*m //大齿轮齿根圆半径a0=0 //渐开线发生角ae=360 //渐开线终止角t=1 //UG系统参数s=(1-t)*a0+t*ae //渐开线参数方程的自变量xt=rb*cos(s)+rb*rad(s)*sin(s)yt=rb*sin(s)-rb*rad(s)*cos(s) //渐开线在X、Y、Z三个方向的参数方程zt=0注意：1.为适应UG表达式的命名规则，以上一些参数符号与公式（1）中略有差别。

2.每输入一条表达式后（包括注释）需敲回车键另起一行输入下一条表达式。

3.文本文件编辑完成后以扩展名EXP保存（本例命名为big_gear.exp）。

启动UG，在Modeling模式下，进入Tools Expression，打开表达式对话框利用Import命令将big_gear.exp导入到UG。

这就完成参数列表的创建。

2）创建圆柱齿胚：打开Insert Form Feature Cylinder对话框，在Diameter 文本框中输入齿根圆直径2*ra，在Height文本框中输入齿宽b，基点选择在原点，完成齿胚创建。

3）绘制渐开线：打开Insert Curve Law Curve对话框，选择By Equation方式定义X轴、Y轴、Z轴的参数xt、yt、zt及系统参数t（参数列表中已建立这些参数，按系统默认即可），绘出渐开线如图（1）。

CREO2.0参数化设计齿轮零件齿轮传动是最重要的机械传动之一。

齿轮零件具有传动效率高、 等优点。

因而齿轮零件应用广泛，同时齿轮零件的结构形式也多种多样。

不同，齿轮可以分为渐开线齿轮和圆弧齿轮。

根据齿轮的结构形式的不同，直齿轮、斜齿轮和锥齿轮等。

本章将详细介绍用 Pro/E 创建标准直齿轮、 圆弧齿轮以及蜗轮蜗杆的设计过程。

3.1直齿轮的创建3.1.1渐开线的几何分析对于Pro/E 关系式，系统存在一个变量t ,t 的变化范围是0〜1。

从而可以通过（x1,y1 ） 建立（x,y ）的坐标，即为渐开线的方程。

an g=t*90 s=( PI*r*t)/2 x1=r*cos(a ng) y1=r*s in(ang) x=x1+(s*s in(ang)) y=y1-(s*cos(a ng)) z=0传动比稳定、结构紧凑 根据齿廓的发生线 齿轮又可以分为 斜齿轮、圆锥齿轮、图3-1 渐开线的几何分析渐开线是由一条线段绕齿轮基圆旋转形成的曲线。

渐开线的几何分析如图3-1所示。

线段s 绕圆弧旋转，其一端点 A 划过的一条轨迹即为渐开线。

图中点（ x1,y1 ）的坐标为:x1=r*cos(a ng),y1=r*s in(ang)。

（其中r 为圆半径，ang 为图示角度）以上为定义在 xy 平面上的渐开线方程，可通过修改 x ， y ， z 的坐标关系来定义在其它 面上的方程，在此不再重复。

3.1.2直齿轮的建模分析要用到许多与齿轮有关的参数以及关系式。

直齿轮的建模分析（如图 3-2 所示）：1）创建齿轮的基本圆这一步用草绘曲线的方法，创建齿轮的基本圆，包括齿顶圆、基圆、分度圆、齿根圆。

并且用事先设置好的参数来控制圆的大小。

2）创建渐开线用从方程来生成渐开线的方法， 创建渐开线， 本章的第一小节分析了渐开线方程的相关 知识。

3）镜像渐开线首先创建一个用于镜像的平面，然后通过该平面，镜像第 关系式来控制镜像平面的角度。

3.3 人字形齿轮的参数化建模3.3.1 零件分析人字形齿轮是斜齿轮的一种变形，其创建步骤有相通之处。

本例将以上面设计斜齿轮的设计参数为例，分析人字形齿轮的建模过程。

人字形齿轮外形如图3-96所示，由轮齿、键槽、轴孔、腹板等基本结构特征组成。

轮齿键槽腹板图3-96 人字形齿轮参数化模型人字形齿轮建模的具体操作步骤如下：（1）添加齿轮设计参数。

（2）添加齿轮关系式。

（3）创建渐开线方程。

（4）创建齿廓型面特征。

（5）创建轮齿镜像特征。

（6）创建阵列特征。

3.3.2 创建人字形齿轮（1）新建文件。

单击工具栏（新建）工具，或单击菜单“文件”→“新建”。

“名称”栏中输入renzixingchilun，选择公制模板mms-part-solid。

（2）添加尺寸参数。

添加过程同斜齿轮，选择菜单栏“工具”→“参数”命令，单击（添加）按钮，依次添加齿轮设计参数及初值，MN(模数)值3，HF（齿根高系数），HA（齿顶高系数），ALPHA（压力角）值20度，BETA（螺旋角），HAX（齿顶高系数），CX（顶隙系数），X（变位修正系数），B（齿宽）值60mm，Z（齿数）值20个。

添加完毕单击“确定”。

（3）创建齿轮参考圆关系式。

创建过程和斜齿轮相同。

（4）创建齿轮齿廓渐开线特征。

创建过程和斜齿轮相同。

（5）创建镜像基准平面特征。

创建过程和斜齿轮相同。

（6）创建镜像渐开线特征。

创建过程和斜齿轮相同。

（7）创建第一个齿廓截面特征。

创建过程和斜齿轮相同。

1）草绘齿廓截面。

2）平移，旋转齿廓截面。

3）添加关系式。

（8）创建第一个齿廓特征。

创建过程和斜齿轮相同。

1）创建扫描轨迹投影曲面。

2）草绘扫描轨迹。

3）创建投影曲线。

4）创建扫描混合特征。

（9）创建镜像轮齿特征。

1）创建镜像基准平面。

单击工具栏的（基准平面）工具，或选择“插入”→“模型基准”→“平面”。

出现如图3-97所示对话框，在工作区选择FRONT基准平面，“偏距”输入b（齿宽），单击“确定”，创建基准平面DTM3。

基于PRO/E WILDFIRE 5.0直齿齿轮参数化建模齿轮是一种广泛应用的非常重要的机械零件之一，广泛应用于传动、变速等方面。

在设计齿轮时，会牵涉到齿轮的建模，如果能将齿轮建模参数化，会为设计节省大量的时间且提高准确性，下面具体介绍基于PRO/E WILDFIRE5.0参数化建模的过程。

说明齿轮是一种参数化的零件，一个直齿轮的形状，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。

步骤1，创建新文件。

单击“文件”工具栏中的按钮，或者单击【文件】→【新建】，系统弹出“新建”对话框，输入所需要的文件名“straight_gear”，取消“使用缺省模板”选择框后，单击【确定】，系统自动弹出“新文件选项”对话框，在“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。

在主菜单中，单击【工具】→【参数】后，系统弹出“参数”对话框，如图1-1所示。

图1-1“参数”对话框在“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，完成后，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2模数Z整数25齿数ALPHA实数20压力角HAX实数1齿顶高系数CX实数0.25顶隙系数B实数30齿厚HA实数齿顶高HF实数齿根高X实数0.3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S实数分度圆弦齿厚说明我国的国家标准中规定，压力角为20°，齿顶高系数为1，齿隙系数为0.25。

所以只需要模数、齿数及宽度三个数值，就可以完全确定一个齿轮的形状了。

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，如图1-2所示。

完成后单击按钮，退出草绘环境。

二、参数化圆柱齿轮的建立1.新建并命名零件的名称为yuanzhuchilun.prt 。

2.创建用户参数：齿轮模数－M,齿轮齿数－Z,齿轮厚度－B ，齿轮压力角－ANGLE 。

在主菜单选择“工具”→“参数”命令，打开如图2-1所示的“参数”对话框然后单击四次 按钮，在名称栏中依次输入参数名m 、z 、b 、angle ，类型栏中全部为实数，参数值分别为4、20、20、20.3.创建基准曲线：在特征工具栏单击草绘按钮，选取front 基准面为草绘平面，绘制草图，如图2-2所示（直径值可以任意给出，以后将由关系式控制），在特征工具栏单击完成 按钮退出草绘。

4.在零件模型中创建关系：在主菜单选择“工具”→“关系”命令，打开如图2-3所示的“关系”对话框，然后选择上一步所绘制的基准曲线，此时系统显示出此基准曲线的所有尺寸参数符号，如图2-4所示：在“关系”对话框的关系编辑区，键入如下关系式：d0=m*z-m*2.5d1=d2*cos （angle ）d2=m*zd3=m*z+m*2说明：在以上关系中，d2代表分度圆直径，d0代表齿根圆直径，d1代表基圆直径，d3代表齿顶圆直径。

单击对话框中的确定按钮，完成关系定义，然后单击工具栏中的“再生” 按钮，再生模型。

5.创建渐开线： 在特征工具栏单击“曲线”按钮，在弹出的如图2-5所示的“菜单管理器”中，选择图2-1“参数”对话框图2-2 截面草图“从方程”→“完成”命令，此时系统弹出如图2-6所示的信息框，选取默认坐标系PRT_CSYS_DEF ，并在弹出的如图2-7所示的“菜单管理器”中选择笛卡尔命令，系统弹出如图2-8所示的记事本，在文本输入区，输入如下所示的渐开线方程：r=d1/2theta=t*90x=r*cos(theta)+r*sin(theta)* theta*(pi/180)y=r*sin(theta)-r*cos(theta)* theta*(pi/180)z=0完成后将其保存然后退出记事本，单击“曲线 从方程”信息框中的确定按钮，完成渐开线的建立，如图2-9所示。

proe齿轮参数化画法直齿轮的建模过程1．输入基本参数和关系式（1）单击，在新建对话框中输入文件名“gear”,然后单击；（2)在主菜单上单击“工具”→ “参数”，系统弹出“参数”对话框，如图3-3所示；（3）在“参数”对话框内单击按钮，可以看到“参数”对话框增加了一行，依次输入新参数的名称、值、和说明等。

需要输入的参数如表3-1所示；注意：表3-1中未填的参数值，表示是由系统通过关系式将自动生成的尺寸，用户无需指定。

完成后的参数对话框如图3-4所示：（4）在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框，如图3-5；（5）在“关系”对话框内输入齿轮的分度圆直径关系、基圆直径关系、齿根圆直径关系和齿顶圆直径关系。

由这些关系式，系统便会自动生成表3-1所示的未指定参数的值。

输入的关系式如下： ha=(hax+x)*mhf=(hax+cx-x)*md=m*zda=d+2*hadb=d*cos(alpha)df=d-2*hf完成后的“关系”对话框如图3-5所示；2．创建齿轮基本圆（1）在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框；（2）选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面，参考方向为向“左”，如图3-6所示。

单击【草绘】进入草绘环境；（3）在绘图区以系统提供的原点为圆心，绘制一个任意大小的圆，并且标注圆的直径尺寸。

在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；（4）在模型中右键单击刚刚创建的草图，在弹出的快捷菜单中单击选取“编辑”；（5）在主菜单上依次单击“工具”→ “关系”，系统弹出关系对话框，如图3-7所示；（6）在“关系”对话框中输入尺寸关系如下：D11=d其中D11为圆的直径尺寸代号，注意尺寸代号视具体情况会有所有同。

d为用户自定义的参数，即为分度圆直径。

通过该关系式创建的圆即为分度圆；（7）继续在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框；（8）在“草绘”对话框内单击按钮，进入草绘环境；（9）在绘图区以系统提供的原点为圆心，绘制一个任意大小的圆，并且标注圆的直径尺寸。

proe参数化建模简介(1)本教程分两部分，第一部分主要介绍参数化建模的相关概念和方法，包括参数的概念、参数的设置、关系的概念、关系的类型、如何添加关系以及如何使用关系创建简单的参数化零件（以齿轮为例）。

第二部分介绍参数化建模的其他方法：如族表的应用、如何使用UDF(用户自定义特征)、如何使用Pro/Program创建参数化零件。

（后一部分要等一段时间了，呵呵）参数化设计是proe重点强调的设计理念。

参数是参数化设计的核心概念，在一个模型中，参数是通过“尺寸”的形式来体现的。

参数化设计的突出有点在于可以通过变更参数的方法来方便的修改设计意图，从而修改设计意图。

关系式是参数化设计中的另外一项重要内容，它体现了参数之间相互制约的“父子”关系。

所以，首先要了解proe中参数和关系的相关理论。

一、什么是参数？参数有两个含义：●一是提供设计对象的附加信息，是参数化设计的重要要素之一。

参数和模型一起存储，参数可以标明不同模型的属性。

例如在一个“族表”中创建参数“成本”后，对于该族表的不同实例可以设置不同的值，以示区别。

●二是配合关系的使用来创建参数化模型，通过变更参数的数值来变更模型的形状和大小。

二、如何设置参数在零件模式下，单击菜单“工具”——参数，即可打开参数对话框，使用该对话框可添加或编辑一些参数。

1.参数的组成(1)名称：参数的名称和标识，用于区分不同的参数，是引用参数的依据。

注意：用于关系的参数必须以字母开头，不区分大小写，参数名不能包含如下非法字符：！、”、@和#等。

(2)类型：指定参数的类型∙a)整数：整型数据∙b)实数：实数型数据∙c)字符型：字符型数据∙d)是否：布尔型数据。

(3)数值：为参数设置一个初始值，该值可以在随后的设计中修改(4)指定：选中该复选框可以使参数在PDM（Product Data Management，产品数据管理）系统中可见(5)访问：为参数设置访问权限。

∙a)完全：无限制的访问权，用户可以随意访问参数∙b)限制：具有限制权限的参数∙c)锁定：锁定的参数，这些参数不能随意更改，通常由关系式确定。

基于Pro/E实现齿轮三维参数化建模魏永乐，晁彩霞辽宁工程技术大学机械学院，辽宁阜新（123000）E-mail：weiyongle@摘要：利用Pro/Engineer系统提供的Pro/Program、Pro/Toolkit等二次开发模块以及功能强大的Visual C++编程工具，在Pro/Engineer系统中实现了齿轮三维参数化建模，提高了齿轮的设计质量和效率。

关键词：Pro/E；二次开发；参数化建摸；齿轮中图分类号：TP391.721．引言齿轮作为最重要的基础传动零件被广泛地应用于各个行业的生产设备中，因此齿轮设计的是否合理，将直接影响到设备的生产效率和寿命。

由于齿轮结构比较复杂，故齿轮的设计和生产过程中，需要进行大量的分析、计算和绘图工作。

在传统的齿轮设计中，齿轮的设计和强度校核过程主要是通过人工完成的，存在计算繁琐、设计周期长、效率低等问题，而且容易出现设计误差和错误，难以实现优化设计。

建立齿轮的三维实体模型，分析齿轮工作状态和受力状况，得到优化齿形，这对于提高齿轮的传动质量和使用寿命有重要意义。

本文以Pro/Engineer为平台，利用Pro/Toolkit等二次开发模块，探讨了直齿渐开线齿轮三维参数化建模的方法，最终实现了齿轮三维模型快速、精确的建立。

并且为进一步实现齿轮的传动及受力分析奠定了基础。

2．Pro/E二次开发工具Pro/Engineer系统是美国PTC公司的优秀产品，提供了产品三维造型设计、加工、分析及绘图等功能的完整CAD/CAE/CAM解决方案。

目前Pro/E软件在我国的机械、模具、汽车、航天、电子、家电、工业设计、玩具等行业取得了广泛的应用。

Pro/E在提供强大的产品设计、分析、制造等功能的同时，还为用户提供了多种二次开发工具，有：族表、用户定义特征、Pro/Program、J-link、Pro/Toolkit等[1]。

本文Pro/Program 和Pro/Toolkit二次开发工具。

基于Pro/E实现齿轮三维参数化建模魏永乐，晁彩霞辽宁工程技术大学机械学院，辽宁阜新（123000）E-mail：weiyongle@摘要：利用Pro/Engineer系统提供的Pro/Program、Pro/Toolkit等二次开发模块以及功能强大的Visual C++编程工具，在Pro/Engineer系统中实现了齿轮三维参数化建模，提高了齿轮的设计质量和效率。

关键词：Pro/E；二次开发；参数化建摸；齿轮中图分类号：TP391.721．引言齿轮作为最重要的基础传动零件被广泛地应用于各个行业的生产设备中，因此齿轮设计的是否合理，将直接影响到设备的生产效率和寿命。

由于齿轮结构比较复杂，故齿轮的设计和生产过程中，需要进行大量的分析、计算和绘图工作。

在传统的齿轮设计中，齿轮的设计和强度校核过程主要是通过人工完成的，存在计算繁琐、设计周期长、效率低等问题，而且容易出现设计误差和错误，难以实现优化设计。

建立齿轮的三维实体模型，分析齿轮工作状态和受力状况，得到优化齿形，这对于提高齿轮的传动质量和使用寿命有重要意义。

本文以Pro/Engineer为平台，利用Pro/Toolkit等二次开发模块，探讨了直齿渐开线齿轮三维参数化建模的方法，最终实现了齿轮三维模型快速、精确的建立。

并且为进一步实现齿轮的传动及受力分析奠定了基础。

2．Pro/E二次开发工具Pro/Engineer系统是美国PTC公司的优秀产品，提供了产品三维造型设计、加工、分析及绘图等功能的完整CAD/CAE/CAM解决方案。

目前Pro/E软件在我国的机械、模具、汽车、航天、电子、家电、工业设计、玩具等行业取得了广泛的应用。

Pro/E在提供强大的产品设计、分析、制造等功能的同时，还为用户提供了多种二次开发工具，有：族表、用户定义特征、Pro/Program、J-link、Pro/Toolkit等[1]。

本文Pro/Program 和Pro/Toolkit二次开发工具。