基于Pro／E渐开线圆柱齿轮的参数化三维建模

渐开线直齿圆柱齿轮的参数化建模作者：郭继东来源：《科技传播》2014年第11期摘要针对渐开线直齿圆柱齿轮，运用三维Pro/E软件，构建基本模型，通过程序设计输入不同的齿轮设计参数，可以快捷准确地建立齿轮的三维几何模型，缩短齿轮设计过程。

关键词参数化建模；直齿圆柱齿轮；渐开线方程中图分类号TH122 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）116-0130-02Abstract This article in view of the involute spur gear， using 3D Pro/E software， constructs the basic model， the input gear design parameters by using different programming， can rapidly and accurately establish the 3D geometric model of gear and shorten the process of gear design.Keywords parametric modeling；spur gear；involute equation0 引言齿轮是广泛应用于机器或部件中的传动零件，尤其渐开线直齿圆柱齿轮最为常见。

齿轮可用来传递运动和动力，还具有改变转速大小和转动方向的作用，其传动比稳定，适用的功率和速度范围较广。

在应用计算机辅助设计技术设计及制造齿轮产品时，齿轮的三维造型建模是一个技术难题，如果齿轮建模不够精确，将影响到后续的有限元分析、运动仿真效果，以及齿轮的CAM制造精度等。

本文针对目前齿轮参数化建模，利用Pro/E的程序设计功能，通过编程实现渐开线直齿圆柱齿轮的参数化设计，并通过参数驱动实现不同参数齿轮的快速建模。

1 直齿圆柱齿轮的参数化建模1.1 渐开线方程3 结论利用编程实现参数驱动来建立齿轮的三维模型库是完全可行的，而且操作简单，利于技术人员掌握。

基于Pro/E的圆柱直齿轮三维建模与范成模拟[摘要]本文在Pro/e建模平台下，利用参数化建模原理进行了齿轮建模。

介绍了圆柱直齿轮的设计原理，为工程实际中的传动系设计提供了参考。

应用mat lab进行了齿轮范成加工的动态模拟，可以清楚的看到圆柱直齿轮的加工过程。

【关键词】圆柱直齿轮；参数化建模；Pro/E；范成模拟在已有研究成果和经验的前提下，寻求在Pro/E平台下更方便和快捷地构建出任何刀具都能加工出来的齿轮模型的方法。

加以实例分析比较，进行创新，得出正确结论。

精确构建模型为后续的齿轮CAE和CAM等提供精确的三维实体，更好地为仿真、有限分析、虚拟装配和NC加工等打下了良好的基础,并为CAD/CAPP/CAM的集成研究提供可行的方法与经验[1]-[3]。

1、圆柱直齿轮参数化建模PROE 软件问世至今，一直是参数化建模领域的领先者，也是最早进入中国的三维设计软件，是中小企业CAD应用的最佳选择，目前PROE正在转型，向直接建模方向拓展，最新发布的软件名称改为CREO，兼有参数化建模和直接建模功能。

齿轮的渐开线是齿轮建模的关键部分。

能否合理建立齿轮的渐开线也是评价齿轮建模方法的标准。

渐开线的形成原理如下：如图1-1所示，直线tt在基圆上做纯滚动，直线上一定点K在运动的过程中所产生的轨迹就是齿轮的渐开线。

其中，过定点K做基圆的切线，就为齿轮的发生线，在图中表示为直线BK。

在运动的轨迹线上，连接定点K与圆心O,做直线OK的垂线AK, 垂线AK与发生线的夹角就为压力角。

1.1 圆柱直齿轮的参数输入（1）在主菜单上单击“工具”→“参数”，系统弹出“参数”对话框，输入的参数如下表1-1。

在上表可以看出，只有齿轮的齿数、模数、齿宽、压力角、齿顶高系数和顶隙系数为基本的输入变量，其他的参数均可以由这写参数计算获得。

（2）在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框，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。

摘要摘要本文基于Pro/E的渐开线齿轮的精确建模方法，利用了Pro/E强大的参数化设计功能，建立复合渐开线齿轮的参数化通用模型，设计新的齿轮时，直接输入齿轮的各项参数即可，则可自动生成齿轮。

复合齿轮是具有内外啮合的复杂模型，本文在圆柱直齿轮的基础上，根据内齿轮加工工艺，对内齿进行整体快速建模，避免了重复建模和衍生误差，提高了精度且利于后期处理。

另外本文还进行了齿轮的装配,且利用Pro/E中的Mechanism模块，对齿轮进行机构运动仿真，并对其测量结果进行了分析，制作了直观的传动动画。

关键词：复合齿轮渐开线参数化建模机构运动仿真ABSTRACTABSTRACTThis paper described the accurate modeling method based on Pro / E involute gear，Established Generic model of the parameters of the composite involute gear using of powerful parametric design capabilities of Pro / E. when produced the new gear, we only needed to input the parameters of the new gear directly, and it could be generated gear automatically.The composite gear is a complexity model with internal and external meshing gear .On the basis of the spur gear, according to the process of the internal gear, the modeling was created overall rapidly. The method avoided modeling Repeatedly and appearing derivative errors, It could improve the accuracy and be helpful to the post-processing .Otherwise, the article also introduced the assembly ,and utilized the Mechanism module in the Pro / E conducted the mechanism motion simulation of the gear . We analyzed the measurement results, produced intuitive animation.Key words: composite gear involute line parametric modeling mechanism motion simulation目录目录第一章绪论 (1)1.1P RO/E参数化建模简介 (1)1.1.1参数介绍 (1)1.1.2关系的介绍 (2)1.2研究目的 (4)1.3研究现状 (5)1.3.1齿轮建模现状 (5)1.3.2参数化设计研究现状 (6)1.4本课题研究内容 (7)第二章软件介绍 (9)2.1P RO/E概述 (9)2.2P RO/E特点 (9)2.3P RO/E在参数化方面的优势 (11)2.4本章小结 (12)第三章渐开线齿轮的介绍 (13)3.1齿轮渐开线的生成原理 (13)3.1.1渐开线的数学描述 (13)3.1.2渐开线的参数方程 (14)3.2齿轮啮合特性 (14)3.3渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 (15)3.3.1渐开线齿轮的基本参数 (15)3.2.2渐开线齿轮各部分的几何尺寸 (15)3.4基于P RO／E渐开线齿轮三维建模及参数设计思想 (16)3.4.1参数化建模的基本原理 (16)3.4.2齿轮三维建模的思路 (16)基于P ro/E的复合渐开线齿轮精确建模方法3.5齿轮参数化建模的设计流程 (17)3.6本章小结 (17)第四章复合齿轮参数化建模 (19)4.1渐开线复合齿轮相关参数的确定 (19)4.2渐开线复合齿轮P RO/E实现 (20)4.2.1 绘制外啮合齿轮 (20)4.2.2 绘制内啮合齿轮 (29)4.3齿轮装配及仿真 (33)4.3.1创建箱体 (33)4.3.2齿轮装配及运动机构仿真 (35)4.4本章小结 (41)第五章总结 (42)致谢 (43)参考文献 (44)1第一章绪论第一章绪论1.1 Pro/E参数化建模简介参数化设计是Pro/E重点强调的设计理念。

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。