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基于AutoLisp的范成法加工齿轮的实现方法
方淑媛
【期刊名称】《通用机械》
【年(卷),期】2006(000)004
【摘要】齿轮图的绘制方法一般是通过B样条曲线来拟合齿廓曲线,这是一种通过理论计算模拟的近似曲线.而在AutoLisp环境下可以利用范成法仿真绘制齿轮图,生成的齿廓真实度高.
【总页数】3页(P91-93)
【作者】方淑媛
【作者单位】胜利油田高级人才培训中心,山东,257004
【正文语种】中文
【中图分类】TF3
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用VB驱动AutoCAD实现渐开线圆柱齿轮的参数化造型卫俊峰;杨胜强;王明珠
【期刊名称】《机械工程与自动化》
【年(卷),期】2003(000)002
【摘要】根据复杂轮廓零件造型的实际要求,考虑AutoCAD软件和VB程序设计语言的特点,提出在VB中连接AutoCAD库命令,实现复杂轮廓零件参数化造型的基本方法,并以渐开线圆柱齿轮的造型为例对这种方法进行了验证.
【总页数】3页(P20-21,23)
【作者】卫俊峰;杨胜强;王明珠
【作者单位】太原理工大学机械工程学院,山西,太原,030024;太原理工大学机械工程学院,山西,太原,030024;太原理工大学机械工程学院,山西,太原,030024
【正文语种】中文
【中图分类】TH132.417:TP391.72
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用AutoCAD VBA开发非圆齿轮的设计系统
李建霞;王良才
【期刊名称】《机电产品开发与创新》
【年(卷),期】2006(19)5
【摘要】以模块化设计思想为指导,用VB6.0为开发工具,在AutoCAD平台开发了用户界面友好的非圆齿轮计算机辅助设计系统.本系统容非圆齿轮的设计和绘图于一体,提高了设计人员的工作效率,实用性很强.
【总页数】2页(P95-96)
【作者】李建霞;王良才
【作者单位】空军第一航空学院,河南,信阳,464000;空军第一航空学院,河南,信阳,464000
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.7
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基于VBA工具开发椭圆齿轮的实体建模和仿真加工系统杨世平;张高峰;符炜;胡自化
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2004(000)005
【摘要】用AutoCAD的VBA工具,先进行切齿刀具和椭圆齿坯的实体建模,然后通过模拟椭圆齿轮的加工过程,用实体的布尔运算法生成椭圆齿轮的实体模型,如将该模型导入CAM软件中,可直接得到用成形法加工时所需NC代码.
【总页数】3页(P61-62,187)
【作者】杨世平;张高峰;符炜;胡自化
【作者单位】湘潭大学机械工程学院先进技术制造研究所,湖南湘潭411105;湘潭大学机械工程学院先进技术制造研究所,湖南湘潭411105;湘潭大学机械工程学院先进技术制造研究所,湖南湘潭411105;湘潭大学机械工程学院先进技术制造研究所,湖南湘潭411105
【正文语种】中文
【中图分类】TH132.424
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用计算机模拟渐开线齿轮范成
崔金珠;李立解;唐武生
【期刊名称】《现代制造工程》
【年(卷),期】2000(000)002
【摘要】论述以不同参数的齿条和齿轮两种形式刀具,用AmoCAD有关绘图命令、编辑命令和操作命令模拟渐开线齿轮范成,绘制不同参数内、外齿轮范成图的方法,
并提供几幅不同参数内外齿轮范成图.
【总页数】3页(P16-18)
【作者】崔金珠;李立解;唐武生
【作者单位】长春大学机械工程学院,130022;长春大学机械工程学院,130022;长春大学机械工程学院,130022
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
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1.用计算机实现渐开线齿轮范成实验的方法
2.用计算机模拟范成实验
3.用计算机进行齿轮范成实验的仿真
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5.计算机辅助教学应用
的探讨——渐开线圆柱齿轮齿廓展成实验的计算机模拟
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浅论如何运用Auto CAD 软件进行齿轮范成实验的仿真摘要：该文承接前文《用Auto CAD 软件进行齿轮范成实验的仿真》，是其内容的扩展。
着重介绍以齿轮形道具（如盘形插齿刀）为切齿刀具，进行齿轮范成实验的仿真的方法步骤及其原理。
关键词：齿轮范成仿真Auto CAD软件所谓齿轮范成，指的是切齿刀具与齿轮毛坯的相对运动。
这种运动应符合分度线处纯滚动的原理。
而刀具有齿条形和齿轮形之分。
我们常用的范成仪就是以齿条作刀具。
关于用齿条形刀具在计算机上进行齿轮范成，已在《用Auto CAD软件进行齿轮范成实验的仿真》一文中论述过，本文将以齿轮形刀具作为切齿工具，介绍一下在计算机上用Auto CAD软件进行齿轮范成实验仿真的方法步骤及原理。
1 准备工作(1)绘制待范成的渐开线标准直齿圆柱齿轮的毛坯图。
设齿轮基本参数为：模数为5?mm，齿数为20，分度圆压力角为20?°，齿顶高系数为1径向间隙系数为0.25。
用Circle命令绘出齿轮毛坯的分度圆、齿顶圆和齿根圆。
(2)根据齿轮基本参数，设计并绘制齿轮形切齿刀具：设切齿刀具齿数为25。
①用Circle命令绘出刀具的基圆。
②绘制刀具渐开线齿廓图；1)交替用Line和Rotate命令，绘制10条渐开线的发生线。
2)用pl命令，过各发生线的端点绘制多义线。
3)用Pedit→Fit命令，过多义线顶点生成一条平滑曲线，即刀具的渐开线形齿廓。
(3)用Circle命令绘出分度圆、齿顶圆和齿根圆。
(4)用Arc命令绘出齿顶和齿根处圆角。
(5)根据计算，用Trim命令修整出半个齿形，并删除多余的线条。
(6)用Mirror命令，生成一个完整的齿形。
(7)用Array→Polar命令，在整个圆周上生成齿形，成为一个完整的齿轮形切齿刀具。
用Block命令，将齿轮形刀具的图形赋名制成图块，例如取名PD01。
插入基点（Insertion base Point）选在刀具中心。
2 范成仿真2.1 方法步骤把刀具图块一次次调出，插入到轮坯图中，并在每步操作中都使轮坯连同插入的刀具图形和刀具图块自身各作相应的转动，使轮坯和刀具在分度圆处作纯滚动，这就是我们的操作思路，现分步介绍如下。
基于CAD技术的齿轮传动系统设计与仿真随着现代工业的发展，机械传动系统在各个领域中的应用越来越广泛。
而齿轮传动作为一种常见且重要的传动方式，其设计与仿真在机械领域中具有着极大的意义。
本文将从基于CAD技术的角度出发，讨论齿轮传动系统的设计与仿真。
一、CAD技术在齿轮传动系统设计中的应用CAD技术，即计算机辅助设计技术，是指利用计算机软件辅助进行各种设计工作的一种技术手段。
在齿轮传动系统的设计中，CAD技术可以帮助工程师们实现快速、高效的设计过程。
首先，CAD技术可以帮助工程师们进行齿轮参数的自动计算。
通过输入齿轮的模数、齿数等参数，CAD软件可以自动计算出齿轮的齿宽、齿顶高度等参数，并生成相应的设计图纸。
其次，CAD技术可以实现齿轮的三维建模。
传统的齿轮设计往往需要进行大量的手绘和繁杂的计算，难以准确地描述齿轮的形状和结构。
而借助CAD软件，工程师们可以将齿轮的设计图纸转化为三维实体，准确地展现齿轮的形态，并进一步进行仿真分析。
最后，CAD技术还可以进行齿轮传动系统的装配和调整。
通过CAD软件提供的装配功能，工程师们可以模拟齿轮传动系统的实际装配过程，确保各个齿轮之间的配合精度，从而提高系统的工作效率。
二、齿轮传动系统的仿真分析齿轮传动系统的仿真分析是指采用计算机仿真技术，对齿轮传动系统进行运动学、动力学等方面的模拟与计算。
通过仿真分析，可以在设计阶段就对系统性能进行评估和优化。
首先，齿轮传动系统的仿真可以帮助工程师们分析系统的运动学性能。
通过对齿轮的齿面曲线、传动比、转动速度等参数进行仿真，可以得到齿轮传动系统的运动学性能曲线，从而评估系统是否满足设计要求。
其次，齿轮传动系统的仿真还可以进行系统动力学分析。
通过对齿轮传动系统各个传动环节的力学特性进行仿真，可以获得系统的动态响应、振动特性等关键参数，为系统的设计和优化提供依据。
最后，齿轮传动系统的仿真还可以进行失效分析。
通过对齿轮传动系统在不同工况下的仿真，可以评估齿轮的疲劳寿命、齿面接触疲劳等关键指标，为设计阶段的可靠性评估提供支持。
基于Matlab的渐开线齿轮的范成法仿真摘要：本文介绍了应用编Matlab进行编程实现齿轮和齿圈的范成仿真,实现参数化设计.通过此程序可以得到齿轮的范成动态模拟图,从而更形象了表达了齿轮的加工过程，也能帮助设计人员提前发现齿轮传动过程中可能发生的干涉,提高了设计效率。
关键词:Matlab;齿轮;范成仿真;参数化设计K inematical simulation of gears based on MatlabTIAN Donglong WU Baolin（1.School of Mechanical Engineering Tianjin Polytechnic University TianJin 300387;2.Tianjin Polytechnic University Academic Affairs Office TianJin 300387)Abstract:The paper introduces themethod of Matlab simulation ofmaking involute gears and gear ring, and provides away of parametric design bymeans of Matlab language. We can get exact profile of gear teeththrough themethod. It can help the designer check the interference beforemanufacture, and enhance the design efficiency.Key words:Matlab; gear; kinematical simulation; parametric design0前言渐开线齿轮的范成是利用一对齿轮在相互啮合是，其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的一种方法。
齿轮范成原理的计算机仿真作者：李飞梁顺攀景常海侯雨雷来源：《教育教学论坛》2016年第31期摘要：齿轮传动是《机械原理》教学中一个重要的内容，其中齿轮渐开线齿廓的形成和齿轮各个基本参数对齿轮齿形的影响既是教学的重点，也是学生学习的难点。
通过开发齿轮范成原理计算机仿真软件，对齿轮加工过程进行模拟，增加齿轮加工的动态进给过程模拟演示功能，并通过网络进行实验参数的发送与接收，以提高教学效率，增强教学效果。
关键词：渐开线齿轮；范成原理；计算机仿真中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）31-0258-02齿轮传动是《机械原理》课程教学中一个重要的内容，其中齿轮渐开线齿廓的形成和齿轮各个基本参数对齿轮齿形的影响既是教学的重点，也是学生学习的难点[1]。
因此，开设渐开线齿轮范成原理实验课，有助于学生对该部分内容的理解和掌握，提升学生的学习兴趣。
传统实验课中，学生使用范成仪来绘制齿轮的范成图形，这种方法简单直观，但是也存在着一些问题，比如无法观察整个齿轮的外形（一般只能画出2～3个完整齿形），绘制的齿形有限、不能随意变换齿轮参数，绘图效率较低、实验效果不尽如人意等。
我校机械工程学院机械学实验室于2005年初次对齿轮范成原理实验进行了教学改革，开发了齿轮范成原理计算机模拟系统[2]，经过10年的教学应用，该系统对提升教学效果，提高学生学习兴趣起到了重要作用，但是也暴露出一些问题：如无法查看动态的齿轮加工过程、输出实验结果不方便等。
鉴于此，为了进一步提升教学效果，重新设计了此套计算机模拟系统。
一、基本原理（一）刀具齿廓坐标的确定使用齿条刀具加工渐开线标准直齿轮时，刀具的中线与齿轮的分度圆相切并做纯滚动；加工变位齿轮时，刀具中线与分度圆沿径向离开一段距离（移距量即为xm），此时与齿轮分度圆做纯滚动并与刀具中线平行的是刀具节线，标准齿轮加工如图1所示[3]。
所谓刀具节线与齿轮分度圆相切并做纯滚动，即刀具移动的距离与切点转过的弧长相等，表示为：L=Rα（1）其中，L为刀具移动距离，α为转角，R为分度圆半径。
第7卷第3期2008年6月无锡职业技术学院学报Jour na l of W ux i I n s ti t u t e of T ec hnol o gyV01．7N o．3Jun．2008在C A D环境下利用V B实现范成法加工齿轮的仿真蔡小华，薛小雯(江南大学机械工程学院，江苏无锡214122)摘要：介绍了用V B对A utoC A D二次开发技术实现范成法加工齿轮的运动仿真。
文中阐明了三维模型的建立和实现三维运动仿真的详细步骤，生成的齿廓准确并能精确显示出齿轮加工的实际过程。
在产品设计、开发、科研及教学方面有很强的实用性。
关键词：范成法；齿轮；二次开发；运动仿真中图分类号：TH l l2文献标识码：A文章编号：1671—7880(2008)03—0029—03R ea l i ze K i nem at i c Si m ul at i on of M a ki ng G ear s w i nlG ener at i ng B as e d on A ut oC A D B y V B6．OC ai X i aohua．X ue X i ao w en(Ji angnan U ni ver si t y，形hi214122，C hi na)A b st r ac t：T he pa per i nt r oduces t hem et hod of ki ne m at i cal s i m ul at i on of m aki ng gear s w i t h gener at i ng by m ea l'l fl of A ut oC A D r e dev el opm ent t echno l ogy us edV B6．0．W e hav e bu i l t t he3D m odel i ng a nd f i m s hed t he pr og r am f or ki ne m at i cal dynam i c si m ul a-t i on of m aki ng gear s i n det ai l．W e get t he t oot h prof il e exact l y a nd it c an s how U S t he w h ol e m a nuf a ct u r i ng pr oces s i n t rut h．I t i s ver y us ef ul i n t he pr oduc t i on des i gn，deve l opm e nt，r esea r chi ng a nd t ea chi ng．K e y W or ds：ge ner at i ng；gear；,r edevel opm ent；ki n em at i cal s i m ul at i on齿轮机构是工业生产中最常用的机构之一，考虑加工制造和强度等因素，在生产中多用范成法来加工齿轮。
范成法是根据一对齿轮啮合传动时，两轮的齿廓互为共轭曲线的原理来加工的。
齿轮加工的动画仿真是齿轮设计中的重要环节，已有数篇关于该课题的文献，如，文献[5]一[8]中分别叙述了在3D M A X环境中开发齿轮机构工作动画方法，用A u．t oL i s p等语言建立范成法加工齿轮仿真的演示程序等，这些方法都有自己的特点。
但多数齿轮运动的齿廓采用B 样条曲线来拟合渐开线，这只是近似模拟。
本文利用V B 对A ut oC A D二次开发技术，采用渐开线齿条范成加工齿轮轮廓，十分方便地实现了齿轮加工的三维动画仿真，运动准确，齿廓精度高，提高了齿轮设计效率。
实现原理及几何关系确定‘1】如图l所示，范成法，J n-r齿轮，齿条型刀具作切削运动的同时和齿轮毛坯做范成运动，以保证正常啮合。
图中画出了标准齿条型刀具中一个齿的齿廓，它的外形与普通齿条相似，所不同的是它的顶部比普通齿条多一段径向间隙C m，以便加工齿轮的齿根部分。
齿条加工标准齿轮时，齿条中线上任意一点P与齿坯分度圆作纯滚动，加工变位齿轮时，仅需将刀具远离(正变位)或靠近(负变位)齿坯中心(O)xm即可。
图l范成法加工齿轮的原理假设齿条刀具加工齿轮的起始位置在图示双点画线位置，这时刀具与毛坯齿顶圆接触Poi nt l，当毛坯顺时针转过一角度妒后，齿条向左运动一距离L，齿条刀具就将齿坯上接触部分切除，随着刀具与齿坯的连续运动，齿坯收稿日期：2008—03—06作者简介：蔡小华(1965一)，女，江苏无锡人，工学硕士，江南大学机械工程学院讲师。
29第7卷无锡职业技术学院学报第3期上就切制出渐开线齿廓。
设要加工齿轮模数m，齿数：，变位系数石，压力角a，齿坯厚度h。
坐标建立如图1所示，则对标准齿轮i引：，，‘；72丁h。
：”m=m■=(^：+c’)m=1．25mra=半+．|l。
齿条中线厚：(1)(2)(3)(4)s=罕(5) J2■■‘)J刀具与毛坯接触点P oi nt l的坐标算．和Y。
之间有如下关系：r2+z2412(6)【Y I=一r+I]I r一工。
’’2齿轮加工运动仿真(7)V B在计算、数据处理及界面友好和事件驱动方面具有较强的优势，程序编制也较简单，A ut oC A D是深受大家喜爱的绘图软件，用V B对A ut oC A D二次开发，就是将A ut oC A D当成自己程序中的一个图形窗口，采用A ut oC A．D A et i veX技术…，使用户可以通过A ut oC A D暴露出来的信息，采用编程技术对其控制、操作。
2．1在V B程序中调用A ut oC A D对象用V B设计程序界面如图2，用于输入参数。
首先在V B环境【工程】一【引用】中，选择A ut o-C A D2006类型库，然后在For m窗体程序中添加代码调用A ut oCA D【“。
D i m凸轮C A D A s A eadA ppl i eat i on’设置C A D应用程序对象O n E r r or R esum e N ex tSet齿轮C A D=G et O b j eet(，“A u t oC A D．A pp l i ea-t lon”)I f E rr T henEr r．C l earSet齿轮C A D=C r eat eO bj ect(“A ut oC A D．A pp l i ea-t i on”)I fEr r Th e nM s gB ox(“不能运行A ut oC A D2006，请检查是否安装了A ut oC A D2006”)U n l oa d M eFzdt SubE nd IfE nd I f30图2机构界面设计2．2齿坯和刀具的建立(1)齿轮毛坯的生成[5]根据齿轮参数计算齿顶圆半径r n、轮坯厚度^和轴孔半径r7，利用圆柱体生成方法分别生成一个以rⅡ为半径的一个圆柱体和一个以r’为半径的圆柱体，再用布尔减方法生成齿轮中间的轴孔。
(2)齿条刀具的生成¨1①先生成齿条上六个点，如图3所示。
其中3，4点距离h’可根据实际情况而定，本例取h’=^，，则各点出坐标为：o(o，一r+■)1(册／4一．1l，tga，一r+l Il，)2(仃m／4+^，t gct，一r—J|I，)3(册／2，一r一-)4(册／2，一r一2h：)5(0，一r一2h：)。
②过0—5共6点创建轻便线C ur ve(O)，以05为轴，镜像C arve(0)，得到左部线段C ur ve(1)。
将C ur ve(0)、C ur v e(1)合并生成面域(A dd r egi on)，并将其拉伸成实体刀具A ddE xt rudeSol i d，为便于在整个齿坯上加工出齿轮，将刀具阵列，用布尔加，变成～长齿条。
③将整个刀具从A点移到Poi nt l(图1)，坐标沿x轴向移动zl+wr r d4一．I l，t ga+互。
t ga，沿，，o方向移动一h／2。
2．3范成法加工齿轮仿真‘7-。
】范成法加工齿轮运动仿真是通过布尔减的方法来实现的，而布尔减运算结果仅余被减实体，所以必须复制一个刀具。
用轮坯与复制所得刀具的布尔减，完成刀具对齿轮毛坯的切削。
其动画制作主要步骤为：复制刀具一轮坯绕自身轴线转过角度‘p，刀具向前水平移动，每次移动距离L=r‘P求出轮坯与复制刀具的结果一显示结果。
为了切制出整个轮坯，让轮坯转角超过360。
，刀具阵列z+2。
程序主要代码如下：’动画D i m刀具复制A s A ea d3D Sol i dD i m poi nt2(0To2)A s D o uble第7卷蔡小华，等：在C A D环境下利用V B实现范成法加工齿轮的仿真第3期D i Il l L A s D o uB l eD i m k A sI nt egerSet刀具复制=刀具．C opyFor k=5T o400St ep5L=C R幸5‘pi／180齿轮3D．B oo l ean ae Subt r act i on，刀具复制齿轮3D．U pdat epoi nt2(0)=poi m l(0)一L：poi nt2(1)=poi nt l (1)：poi nt2(2)=poi nt l(2)幸JJf[f i化参数J牛成齿轮毛坯上I创建刀具，阼列求并．牛成衡条／J具j删除多余线．而域上出轮范成功山图5程序流程图刀具．M ove poi nt l。
poi nt2刀具．U pdat eSet刀具复制=刀具．C opy齿轮3D．R ot at e e ent e r poi nt，一53．141／180齿轮3D．C olor=acB l ue齿轮3D．U pdat eN ex t k结果如图4所示。
齿轮范成程序流程图如图5所示。
图4齿轮范成仿真4结论通过V B对A ut oC A D进行二次开发，很方便地实现了范成法齿轮加工的三维动画仿真，得到了极好的三维设计效果，其运动准确，生成的齿廓精度高，提高了齿轮设计效率，在科研和教学方面有较大的实用性。
参考文献：[1]周开勤．机械设计手册[M]．北京：高等教教育出版社，1994．[2]申永胜．机械原理教程[M]．北京：清华大学出版社．1999．[3]陈华光，陈多，廖智．齿轮加工仿真程序的开发[J]．信息技术，2002(5)：34—35．[4]张晋西．V i s ual B a si c与A ut oG A D二次开发[M]．北京：清华大学出版社．2002．[5]孙永红，谭寿再．齿轮加工的三维动画仿真[J]．CA D／C A M与制造业信息化，2005(2)：127—128．[6]胡瑕，李炳文，王力．基于V B齿轮加工三维建模与运动仿真[J]．煤矿机械，2005(7)：78—80．【7]杨春辉．齿轮加工的三维动画仿真[J]．机械设计与制造，2006(5)：62—63．[8]涂晓斌，邓毅雄．蒋先刚，等．齿轮加工过程的仿真技术研究[J]．机械研究与应用。
