基于Pro E的全参数化腹板式齿轮建模
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基于PRO/E的齿轮参数化设计系统的研究摘要在产品设计过程中,建立零件参数化设计系统是提高产品设计效率的有效途径。
本文论述了以Pro/E为平台,VC++为开发工具,通过加载Pro/TOOLKIT 应用程序,开发出与Pro/E系统集成的零件参数化设计系统,并以齿轮为例,详细阐述了零件参数化程序设计的关键技术和实现过程。
关键词Pro/E;Pro/TOOLKIT;二次开发;参数化设计0 引言齿轮参数化设计,由于其复杂性,一般设计者很难精确的造型。
随着塑料齿轮模具的广泛应用和快速成型及虚拟制造技术的迅速发展,用CAD软件对齿轮三维基体和齿面进行参数化造型设计已成为设计者的迫切需求。
文章采用二次开发工具Pro/Toolkit,在VC环境下,基于机械CAD软件Pro/Engineer开发了齿轮参数化造型设计系统,来解决齿轮三维实体参数化造型设计这一类难题。
1 参数化设计的系统结构参数化程序设计的基本原理是:采用三维模型与程序控制相结合的方式,用交互方式创建三维原始模型,并建立一组能控制三维模型形状和拓扑关系的设计参数,然后在SQL Server数据库中建立相应的表格。
通过VC++映射一个CRecordset 类对象用于交互,参数化程序通过对模型的设计参数编程,来实现设计参数的检索、修改以及三维模型的再生,框图如图1所示。
各模块及功能如下:1)系统界面模块:该模块的作用是定义齿轮实体造型所需要的参数变量;2)三维CAD软件接口模块:CAD软件的API函数以类的形式封装起来,在齿轮造型时通过这些函数驱动CAD软件生成实体;3)结构计算模块:根据界面模块的用户输入的参数计算齿轮的结构参数;4)齿形计算模块:该模块是整个系统的核心。
通过计算得到特定截面的齿廓参数,为齿形生成模块准备所需的数据;5)结构实体生成模块:该模块应用三维CAD软件的基本特征,如拉伸、旋转和圆周阵列等操作,按照结构类型计算模块输入的参数,生成齿轮的结构实体部分;6)齿形生成模块:该模块根据齿形计算的输出参数,利用三维软件的扫描和层叠拉伸功能在齿轮坯上生成一个齿形特性,然后应用圆形阵列生成所有齿形。
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。
Pro-e 齿轮教程第一步新建一个文件File > New... > 出现新建文件对话框> 输入新文件名:gear > OK第二步建立第一条曲线> Sketch | Done> 选择绘图平面:FRONT> OK> Top > 选择参考平面:TOP> 绘制如图剖面>> OK> 完成第一条曲线的绘制第三步修改曲线的名称Set Up > Name > Feature > 在模型树选择曲线> 输入新的名称:PITCH_DIAMETER> Done> 回到PART菜单第四步修改尺寸的名称Modify > 在模型树选择曲线> 在零件窗口出现尺寸,如图> DimCosmetics > Symbol > 选择尺寸,如图> 输入新的名称:PCD> Done> Done> 回到PART菜单第五步建立两个参数Set up > Parameters > Part > Create > Real Number> 输入第一个参数名称:m> 直接回车(由于这个参数的值是由方程控制的,所以这里不用输入数值) > Real Number> 输入第二个参数名称:no_of_teeth> 输入数值:25> Done/Return> Done> 回到PART菜单第六步输入方程式Relations > Add> 输入方程式:m=PCD/no_of_teeth > 回车> 再一次回车以结束方程式的输入> Done> 回到PART菜单第七步绘制第二条曲线> Sketch | Done> Use Prev> Okay> 绘制如图剖面>> OK> 完成第二条曲线的绘制第八步修改第二条曲线的名称Set Up > Name > Feature > 在模型树选择第二条曲线> 输入新的名称:ADDENDUM_DIAMETER> Done> 回到PART菜单第九步修改第二条曲线尺寸的名称Modify > 在模型树选择第二条曲线> 在零件窗口出现曲线的尺寸> DimCosmetics > Symbol > 选择第二条曲线的尺寸> 输入新尺寸名称:ADD_DIAMETER> Done> Done> 回到PART菜单第十步输入第二条方程式Relations > 选择第二条曲线> 这时零件窗口显示零件尺寸的名称,如图> Add> 输入方程式:ADD_DIAMETER=PCD+2*m > 回车> 再一次回车以结束方程式的输入> Done> 回到PART菜单第十一步绘制第三条曲线> Sketch | Done> Use Prev> Okay> 绘制如图剖面>> OK> 完成第三条曲线的绘制第十二步修改第三条曲线的名称Set Up > Name > Feature > 在模型树选择第三条曲线> 输入新的名称:DEDDENDUM_DIAMETER> Done> 回到PART菜单第十三步修改第三条曲线尺寸的名称Modify > 在模型树选择第三条曲线> 在零件窗口出现曲线的尺寸,如图> DimCosmetics > Symbol > 如图所示尺寸> 输入新尺寸名称:DED_DIAMETER> Done> Done> 回到PART菜单第十四步输入第三条方程式Relations > 选择第三条曲线> 这时零件窗口显示零件尺寸的名称,如图> Add> 输入方程式:DED_DIAMETER=PCD-2*(m+(3.1415*m/20)) > 回车> 再一次回车以结束方程式的输入> Done> 回到PART菜单第十五步绘制第四条曲线> Sketch | Done> Use Prev> Okay> 绘制如图剖面>> OK> 完成第四条曲线的绘制第十六步修改第四条曲线的名称Set Up > Name > Feature > 在模型树选择第四条曲线> 输入新的名称:BASE_DIAMETER> Done> 回到PART菜单第十七步修改第四条曲线尺寸的名称Modify > 在模型树选择第四条曲线> 在零件窗口出现曲线的尺寸,如图> DimCosmetics > Symbol > 如图所示尺寸>输入新尺寸名称:BASE_DIAMETER> Done> Done> 回到PART菜单第十八步建立一个参数Set up > Parameters > Part > Create > Real Number> 输入参数名称:pressure_angle> 输入数值:20> Done/Return> Done> 回到PART菜单第十九步输入第四条方程式Relations > 选择第四条曲线> 这时零件窗口显示零件尺寸的名称,如图> Add> 输入方程式:BASE_DIAMETER=PCD*cos(pressure_angle) > 回车> 再一次回车以结束方程式的输入> Done> 回到PART菜单第二十步建立第五条曲线> Sketch | Done> Use Prev> Okay> 绘制如图剖面>> OK> 完成第五条曲线的绘制第二十一步修改第五条曲线的名称Set Up > Name > Feature > 在模型树选择第五条曲线> 输入新的名称:TOOTH> Done> 回到PART菜单第二十二步修改第五条曲线尺寸的名称Modify > 在模型树选择第五条曲线> 在零件窗口出现曲线的尺寸> DimCosmetics > Symbol > 分别将对应的尺寸改成如图所示的名称> Done> Done> 回到PART菜单第二十三步建立方程式Relations > 选择第五条曲线> 这时零件窗口显示零件尺寸的名称,如图> Add> 输入方程式:TOOTH_RAD=PCD/8 > 回车> HALF_TOOTH_TK=3.1415*m/4 > 回车> TIP_RAD=3.1415*m/8 > 回车> 再一次回车以结束方程式的输入> Done> 回到PART菜单第二十四步建立两个参数Set up > Parameters > Part > Create > Real Number> 输入参数名称:helix_angle> 输入数值:15> Real Number> 输入参数名称:face_width> 输入数值:100> Done/Return> Done> 回到PART菜单第二十五步复制曲线Feature > Copy > Move | Select | Independent | Done> 选择TOOTH曲线> Done> Translate> Plane> 选择FRONT平面> Flip | Okay> 输入数值:face_width*cos(helix_angle)/3(注:这里可以用方程式代替,这里为了简便,就不写出来了,但我已给出完整的公式,你只需将公式代出相应的尺寸名称就可以了。
ee题目基于Pro/E的汽车变速器齿轮的参数化建模及运动仿真学生姓名 ee 学号 ee所在学院机械工程学院专业班级 ee指导教师 ee __ ____ __ 完成地点 ee ___2009 年 06 月 11 日基于Pro/E的汽车变速器齿轮的参数化建模及运动仿真作者:ee(ee)指导教师:ee` [摘要]应用参数化设计,便于实现系列化设计,可缩短产品的研发周期,减少重复设计,节约研发成本。
参数化建模是通过定义一组参数来表达产品的形状特征,并以这些参数控制设计结果,从而达到调整参数可修改模型的目的。
运动仿真是根据设计意图定义机构中的连接、设置伺服电机,然后运行机构分析,观察机构的整体运动轨迹和各零件之间的相对运动,以检测机械的干涉情况。
本文讨论在ProEngineer环境下,对汽车变速器中的斜齿轮进行三维参数化建模及运动仿真,并分析参数化建模及运动仿真的特点。
[关键词]:斜齿轮;参数化建模;运动仿真Based on Pro / E automotive transmission gearsParametric Modeling and Simulationee(ee)Tutor: ee[Abstract]This article will discussthe environment in ProEngineer,Automotive transmissions in three-dimensional helical gear parametric modeling and motion simulation analysis of parametric modeling and motion simulation features. It is defined by a set of parameters to express the characteristics of the shape of the product, these parameters control the design and results, adjustment parameters can be modified so as to achieve the purpose of the model. Accountants can directly start the organization in motion analysis module in ProEngineer, defined according to the design intent of the connection mechanism, the servo motor and run the analysis mechanism, the relative movement of the parts and the whole trajectory between the observation means to detect the interference of the machine. And the use of the module, designers also can be a variety of measurements and saves the results of the analysis in the form of videos.Application of parametric design can easy to implement serialization designed to shorten product development cycles,reduce duplication of design, saving development costs.[Key words]: Helical gear; Parametric modeling ; Motion Simulation目录1.概述 (1)1.1汽车变速器齿轮参数化设计的发展 (1)1.2齿轮传动的主要类型 (1)1.3齿轮的发展现状和前景分析 (3)1.3.1齿轮的发展现状 (3)1.3.2齿轮的发展前景分析 (4)1.4参数化设计的研究 (5)2.齿轮传动的相关设计参数 (9)2.1齿轮传动的设计准则及相关系数 (9)2.1.1齿轮传动的设计准则 (9)2.1.2齿轮传动的设计系数 (9)2.2齿轮传动的设计参数及许用应力 (10)3. 斜齿轮的基本参数及几何尺寸计算 (10)3.1齿面接触疲劳强度分析 (10)3.2 齿根弯曲疲劳强度分析 (12)3.3 渐开线齿轮的基本参数 (14)3.4 斜齿轮相关参数的计算 (14)3.4.1 按齿面接触疲劳强度设计 (1)3.4.2 按齿根弯曲疲劳强度计算 (16)3.4.3 几何尺寸计算 (16)4. 斜齿轮的三维参数化建模 (17)4.1设置齿轮的基本参数 (17)4.2绘制齿轮基本圆曲线,创建齿轮关系,确定齿轮尺寸 (18)4.3创建齿轮轮廓渐开线 (19)4.4创建齿轮的螺旋曲线 (20)4.5创建齿廓曲线,利用齿廓渐开线完成一端齿廓曲线的创建 (22)4.6齿轮造型 (24)4.7齿轮参数改变前后对比 (26)5 斜齿轮的运动仿真 (27)5.1 计算齿轮的中心矩 (27)5.2 进行齿轮装配 (27)5.3 创建伺服电动机 (28)5.4 进行运动分析 (28)5.5 测量结果分析 (29)6 结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)1.概述1.1汽车变速器齿轮参数化设计的发展汽车变速器齿轮参数化及运动仿真的研究可以改善传统的设计上计算工程繁琐、容易出错,且设计周期长,重复劳动量大,浪费人力的缺点。
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。
机械设计之基于Proe的齿轮建模研讨(doc 40页)基于Proe的齿轮建模研究1 绪论1.1 计算机辅助设计(CAD)的研究现状及发展趋势1.1.1 CAD技术简介CAD技术是随着电子技术和计算机技术的发展而逐步发展起来的,它具有工程及产品的分析计算、几何建模、仿真与试验、绘制图形、工程数据库管理和生成设计文件等功能。
进二十年来,由于计算机硬件性能的不断提高,CAD技术有了大规模的发展。
目前CAD计算已经应用于许多行业,如机械、汽车、飞机、船舶、电子、轻工、建筑、化工、纺织及服装等。
CAD技术应用于机械类产品设计的比例最大,机械CAD在整个工程CAD中占有比较重要的位置。
1.1.2 CAD软件现状、主要分类,及各自的主要特色CAD是工程技术人员以计算机为工具,对产品和工程进行设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。
根据模型的不同,CAD系统一般可分为二维CAD系统和三维CAD系统:二维CAD系统一般将产品和工程设计图纸看成是“点、线、圆、弧、文本……”等几何元素的集合,所依赖的数学模型是几何模型[1]。
目前使用最多的是Autodesk 公司的AutoCAD软件。
CAD系统应满足并行设计的要求:并行工程的关键是用并行设计方法代替串行设计方法。
产品在设计过程中可以容易地被分解为不同的模块,分别由不同设计人员分工进行设计.然后通过计算机网络进行组装和集成。
在产品的开发过程中,使开发组成员易于实现半结构化通信.同时不同的设计层具有不同的管理使用权限。
对产品建立统一的数据模型后进行动态管理。
CAD系统应满足灵活的虚拟现实技术:设计人员可在虚拟现实中创造新的产品模型。
并检查设计效果,可以及早看到新产品的外形,以便从多方面观察和评审所设计的产品:可以运用虚拟工具任意改变产品的外形而无需耗费材料及占用加工设备。
这种方法可尽早地发现在产品研制过程的最初阶段出现的设计缺陷如结构空间的干涉等问题,以保证设计的准确性。
齿轮Pro E参数化建模过程已知参数为:齿数z=34,模数m=2,压力角α=20°,建立直齿圆柱齿轮参数化建模。
参数化建模过程:1、启动Pro/E程序后,选择【文件】/【新建】命令,在弹出的【新建】对话框中的【类型】选项组中选取【零件】选项,在【子类型】选项组中选取【实体】选项,同时取消【使用缺省模版】选项的选中状态,最后在【名称】文本框中输入gear,单击按钮后,系统弹出【新文件选项】对话框,在【模版】选项组中选择mmns_part_solid选项,最后单击该对话框中的按钮后进入Pro/E系统的零件模块。
2、设置尺寸参数单击菜单栏【工具】在下拉菜单单击【参数】,在【参数】对话框中添加尺寸的各个参数,如下图所示3、设置关系参数在主菜单上依次单击“工具”→“关系”,系统弹出“关系”对话框,并在“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,如下图所示:4、绘制齿轮基本圆(1)在工具栏内单击按钮,系统弹出“草绘”对话框。
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2-1所示。
单击【草绘】进入草绘环境。
(2)在绘图区以绘图提供的原点为圆心,绘制四个同心圆,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,如下图所示:(3)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”对话框中输入尺寸关系,通过该关系创建的圆即分别为分度圆、齿顶圆、齿根圆、基圆。
(4)在【关系】对话框中单击确定按钮,系统自动根据设定的参数和关系式再生模型并生成新的基本尺寸。
最终生成如下图所示的标准齿轮基本圆。
5、创建齿轮轮廓线在右工具箱中单击“基准曲线”按钮打开【曲线选项】菜单,在该菜单中选择【从方程】选项,然后选取【完成】选项。
系统提示选取坐标系,在模型树窗口中选择当前的坐标系,然后在【设置坐标类型】菜单中选择【笛卡尔】选项。
基于Pro /E的齿轮参数化设计摘要摘要Pro /E乃是当今世界上比较流行的三维模型设计软件,使用软件中的渐开线方程启动生成渐开线。
Pro /E有更好的图形界面,和设计环境更加生动,快速的渲染功能,反映了更大的灵活性。
而且可以利用计算机预先举行动态剖析及装配干预检查工作,从而最大幅度地提升工作效率。
本设计即利用该软件进行齿轮的参数化设计。
关键词:Pro /E;齿轮;参数化设计目录摘要 (Ⅰ)1绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2国内外研究现状与趋势 (1)2.PRO/E软件简介 (2)3.渐开线直齿轮的参数化造型 (2)3.1参数化技术 (2)3.2参数化模型 (2)4渐开线齿轮数学模型 (3)4.1齿轮的参数赋值 (3)4.2渐开线成型原理 (3)5P r o/E齿轮的参数化设计 (4)结论 (20)参考文献 (20)1.绪论1.1研究背景20 世纪80年代以来,以计算机辅助设计技巧为代表的新技术席卷全世界,该技术不仅促进了计算机本身性能的提高和推陈出新,而且深刻影响到全部的工业技术领域。
CAD技术经历了曲面造型,实体建模技术和参数化技术的跨越式发展,给工业技术领域带来极大的进步与发展。
渐开线齿轮作为各类机械传动配置中的紧要装配,具有传动比大、效率高、寿命长等优点,普遍应用于机器、船舶、航空、电力范畴。
随着三维CAD 软件纷繁涌现,一般机器零件的三维计划对平凡工程师来讲不再是艰苦的事情。
但对于渐开线齿形而言,由于确定其准确的模型非常困难,在传统圆柱齿轮设计中,对于齿轮的强度校核过程和设计过程主要是通过人工设计完成,计算繁琐,容易出现设计误差和错误,设计周期长且难以实现优化设计,进而粗糙的模型会影响到下面的齿轮加工操作。
对这个问题的解决过程中出现了CAD参数化设计的概念,。
参数化设计的出现大大提高了模型的生成和修改的速度,在产品的系列设计、相似设计及专用CAD 系统开发反面都具有较大的应用价值。
第23卷第3期2007年6月机械设计与研究Machine Design and Research Vol .23No .3Jun .,2007收稿日期:2006-12-22文章编号:100622343(2007)032084203基于Pr o /E 的减速器大齿轮三维建模及参数化设计李玉萍(西南科技大学制造工程学院,四川绵阳 621000,E 2mail:lyp.xx@ ) 摘 要:在Pr o /E 环境下,以汽车减速器齿轮为例,介绍齿轮三维参数化建模的方法,并对齿轮的设计予以说明。
关键词:减速器;齿轮;Pr o /E;参数化设计中图分类号:T H132.413 文献标识码:A3D M odelli n g and Param etr i zed D esi gn of Gears Ba sed on Pro /EL I Yu 2p ing(M aking and Technol ogy I nstitute,South west University of Science and Technol ogy,M ianyang 621000,China ) Abstract:Under the envir on ment of Pr o /E,a 3D para meterized modeling method for the gears in aut o gearbox isintr oduced,and the gear design is discussed t oo .Key words:gearbox;gear;Pr o /E;para metric design Pr o /E NGI N EE 软件是美国PT C 公司的重要产品。
在目前的三维设计软件领域中占有重要地位,并作为当今世界机械CAD /C AE /CAM 领域的新标准而得到业界的认可和推广。
Pr o /E NGI N EER 第一个提出了参数化设计的概念,并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。
proe齿轮参数化建模部门: xxx时间: xxx制作人:xxx整理范文,仅供参考,可下载自行修改齿轮参数化建模说明书学号1107710149姓名周浩燕通过CAD/CAM技术课程的学习和PRO/E上机操作,我对PRO/E 软件的功能和应用都有了基本的了解。
根据本课程上机作业的要求,我用PRO/E软件做出了模数为2、齿数为18的直齿圆柱齿轮<备注:我学号为1107710149,由于学号45号之后的同学没有对应的上机作业,我选用了学号1107710134对应的上机作业题目,该学号没有对应的同学;即:m=2,z=18。
齿宽b选择10)。
具体创建过程如下:b5E2RGbCAP1.输入基本参数和关系式<1)单击“打开”,在新建对话框中输入“gear1107710149zhou”,然后单击“确定”。
<2)在主菜单上单击“工具”→“参数”,系统弹出“参数”对话框,如图1-1所示。
图1-1 “参数”对话框<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。
需要输入的参数及完成后的参数对话框如图1-2所示。
p1EanqFDPw图1-2 “参数”对话框<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1-3所示。
<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,系统便会自动生成图1-2所示的未指定的参数的值。
输入的关系式如下:DXDiTa9E3dha=(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1-3所示。
图1-3 “关系”对话框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2-1所示。
基于Pro E的全参数化腹板式齿轮建模
摘要:在Pro/E环境下,结合腹板式齿轮的经验公式和键槽的标准系列,把齿轮的控制尺寸添加到参数化模块里,建立齿轮尺寸与参数间的对应关系,真正实现渐开线圆柱齿轮建模的全参数化,从而达到缩短齿轮设计周期、减少重复工作、提高设计效率的目的。
关键词:Pro/E;齿轮;参数化建模
齿轮机构结构紧凑、传动平稳、效率高,是机械中应用最广的一种传动机构。
最常用齿轮的是渐开线齿轮,由于渐开线齿轮轮廓不是Pro/E中的标准曲线,绘制过程中涉及到曲线公式、旋转、镜像等较为复杂的问题,建模过程比较繁琐,且修改极为不便。
对于包含多个齿轮的机械产品来说,如果对每个齿轮一一进行三维建模,既麻烦费时也无此必要。
因此齿轮作为经常使用的通用机械零件,实现其快速建模就显得十分迫切和必要。
建立全参数化渐开线齿轮可以通过修改参数而使得整个模型自动更新,是快速建模的一种有效途径,对于提高机械产品设计的灵活性,保证设计的质量,并有效的缩短的设计周期等方面有着重要的意义。
要使得渐开线齿轮建模过程全参数化,关键在于建模过程中不能使用非参数化的手段。
以往文献中介绍的齿轮的参数化建模仅限与轮齿部分,这样建立的渐开线齿轮模型会丢失全份或者部分建模参数,修改某些参数后整个模型不能正确自动更新。
本文将齿轮结构的经验公式及相关尺寸标准系列应用到参数化建模中,实现了齿轮的全参数化建模,从而大大提高齿轮的设计效率。
1参数设置
点击主菜单上的工具/参数,在弹出的参数对话框输人参数,这些参数与齿轮廓形状和尺寸以相关表达式关联,每一个参数的改变将引起齿轮三维造型的改变,各参数符号及数值见表1。
2参数化建模
2.1轮齿造型
首先利用渐开线方程确定齿廓曲线,拉伸并延伸创建轮齿侧面以提取完整轮齿侧面轮廓线,进而完成齿廓截面的绘制,再通过对齿廓截面的复制、混合特征等生成一个渐开线轮齿,最后用轮齿复制、阵列等系列特征操作建立渐开线圆柱斜齿轮轮齿的三维模型,所对应的模型树如图1所示。
选择特征,进入关系对话框,添加如下关系(尺寸代码会因建模顺序不同而不同),将新建“xianmian”层,将曲线、曲面添加进该层,并将该层隐藏,保存层状态,所得模型如图2所示。
αt=atan(tan(αn)/cos(β))
d2=mn*z/cos(β)
d3=d2+2*mn
d0=d2-2.5*mn
d1=d2*c os(αt)
d4=b
d5=d0/2
d8=90/z
d9=b
$d11=lx*β
d13=b
d14=360/z
d17=360/z
P20=z-1
d22=b
2.2轮毂、腹板造型
当齿轮的齿顶圆直径da=200~500 mm时,可采用腹板式齿轮,如图3所示。
对腹板部分建模所对应的模型树如图4所示。
腹板式结构对应的经验公式如下,本例取L=b进行了建模。
d1=1.6ds(ds为轴径)
Do=(D1+d1)/2
D1=da-(10~12)mn
do=0.25(D1-d1)
c=0.3b
l=(1.2~1.3)ds≥b
在关系对话框添加如下关系式:
d23=b/2
d24=floor(0.35*b)
d25=floor(d3-10*mn)
d27=floor(1.6*ds)
d32=floor((d25+d27)/4)
d34=floor((d25-d27)/4)
d41=d
2.3键槽造型
常见的轴毂连接有键连接、花键连接等。
本文以最常用的普通平键为例介绍键槽参数化造型方法。
平键是标准件,其剖面尺寸(键宽b×键高h)按轴径ds 从有关标准中选定,表2仅列出了部分普通平键键槽尺寸。
对键槽部分进行建模,标出毂上槽深和槽宽尺寸,添加如下关系式:
if (ds>=30) & (ds=38) & (ds=44) & (ds=50) & (ds<58)
d43=4.3
d44=16
endif
……
最终的渐开线圆柱斜齿轮模型如图5所示。
3模型修改
利用参数化建模后,可以方便对渐开线圆柱齿轮进行修改。
打开参数对话框,将齿轮修改为齿数为87、毂孔改为50、齿轮宽度为70,旋向改为左旋,即Lx 为1,确定后更新,结果如图6所示。
此时检查键槽可见其已由原宽度10、深度3.3变自动为宽度16、深度4.3。
4讨论
齿根倒圆角可在全部轮齿生成后完成,通过拉伸特征进行轮齿建模时,其截面可如图7所示,而不在草图曲线中预先倒圆角,避免了相关参数改变时齿根圆和基圆的位置变化使得零件的拓扑结构的变化,进而导致模型再生出错。
因为是斜齿轮建模,应用经验公式算下来的齿轮几何尺寸都不为整数,这个与齿轮制造不符,可用Pro/E中得ceil或floor函数对非重要尺寸进行取整。
5结语
本文介绍了在Pro/E软件平台下结合经验公式对腹板部分进行建模,并应用if条件语句进行键槽的参数化建模,从而实现渐开线圆柱齿轮的全参数化建模的方法。
整个渐开线圆柱齿轮完全实现了参数化,只需修改参数,即可立刻得到所需的腹板式圆柱齿轮,为腹板式圆柱齿轮的进一步装配设计、工程图生成、有限元分析、运动仿真等打好了基础。
参考文献:
[1] 陈立德.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社,2005.
[2] 钱可强.机械制图[M].北京:高等教育出版社,2009.
[3] 谭雪松.Pro/Engineer Wildfire3.0中文版基础教程[M].北京: 人民邮电出版社,2010.。