【CN109887079A】螺旋锥齿轮三维建模方法【专利】

基于Inventor参数化建模的锥齿轮设计

作者：刘鹏飞

来源：《农业开发与装备》 2019年第3期

摘要:锥齿轮是齿轮传动中常用的形式之一。就Inventor关于典型格里森制锥齿轮进行计算机辅助设计的方法探讨。通过Inventor软件进行三维建模,再通过参数修正来完善锥齿轮的设计。提高设计效率,缩短设计过程。

关键词:锥齿轮设计;Inventor;三维设计

0 引言

锥齿轮,也称伞齿轮。广泛应用于机车、船舶、农业机械、矿山机械、工程机械等领域,其空间结构、几何形状、参数标注在齿轮设计中相对复杂。传统的设计方法使得设计周期较长,计算过程繁琐,特别是在定型设计之前的反复修改需要耗费大量的时间精力,准确度也不高。随着计算机技术的发展,三维设计的普及,众多三维设计软件为齿轮设计研究提供了便捷。其中Iventor是美国Autodeak公司出品的一款功能较为全面的三维设计软件之一,其设计加速器在传动设计方面存在一定优势,本文就Inventor软件关于典型锥齿轮的相关设计方法展开介绍。

1 锥齿轮的三维建模

在Iventor软件中集成有设计加速器,是相对于图形绘制的另一种参数化建模工具,通过参数的设定生成相对复杂但规则的模型,如链条,轴等模型。该设计加速器也可对齿轮副、花键等传动部件进行模拟坯体生成与计算,输入相关参数,可对齿轮副进行初步的定型设计和参数对照,软件自行校核模型参数。如参数校核过程中出现错误,模型将无法生成。对于零件的强度、疲劳极限以及弹性模量均可得到一个直观的数据反馈。在设计之初,软件所带来的计算机辅助设计的效率就对传动件的设计大大缩短了计算过程。本文主要介绍典型锥齿轮的设计过程。首先选择设计加速器中的锥齿轮零部件生成器生成三维模型。确定设计参数,举例:模数为6,齿数比为24/15,齿宽29,轴间夹角为90°的正交直齿锥齿轮。在设计加速器中输入以上相关参数,软件将自行计算数学模型,从而生成齿轮副三维模型。所生成的模型为一对具备理论参数正交的齿轮副模型(图1)。

大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术的探究

随着现代科技的发展，机器加工技术已经发展到了一个高度，驱动着工业生产的高速发展，而螺旋锥齿轮作为机械传动中一种设计优良的齿轮，它在工业上应用极为广泛。如何提高螺旋锥齿轮的制造精度已成为制造业发展的研究重点。在此背景下，对大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术的探究有着重要意义。

螺旋锥齿轮的制造精度在很大程度上影响传动系统的性能，对减小齿面误差、减少噪声和提高传动效率都具有非常重要的作用。针对高精度螺旋锥齿轮的制造，传统机加工技术往往会受到很大的限制。由于其结构特殊，制造工艺需要非常高的精度和一定的专业技术。因此，我们需要探究新的制造技术加工出高精度的螺旋锥齿轮，以满足市场的需求。

在大规格高精度螺旋锥齿轮加工技术方面，3D打印技术是一种值得探究的制造技术。3D打印技术，也称为快速成型技术，是一种通过添加材料的方式制造物体的技术。通过3D打印技术，可以将CAD文件转化为真实的物体，制造出极高的精度和复杂度的零部件。基于这个优势，3D打印技术可以在很大程度上提高螺旋锥齿轮的制造精度。

与常规机加工技术相比，3D打印技术有以下几个优点。第一，工艺简便。采用3D打印技术可以直接从数字模型中制造产品，无需复杂的预处理流程和人工操作。第二，降低成本。由于3D打印技术的喷头可以直接将材料喷射出来，相比常规机加工可以大大降低材料损耗和成本。第三，可以制造复杂的结构。由于3D打印技术的喷头可以随意移动并喷射材料，它可以制造出极为复杂的结构，相比常规机加工更加自由和灵活。第四，制造精度更高。由于3D打印技术不需要人工干预，可以直接实现高精度加工，从而提高了螺旋锥齿轮的制造精度。

随着3D打印技术的不断发展，越来越多的企业开始尝试使用3D打印技术制造螺旋锥齿轮。据了解，世界上一些著名的机械制造企业已经开始采用3D打印技术来制造一些高精度螺旋锥齿轮零部件。

双圆弧螺旋锥齿轮齿廓面建模技术与应用

阮予明;黄庆专;苏同克;姚立纲

【期刊名称】《机械传动》

【年(卷),期】2012(36)3

【摘 要】对双圆弧螺旋锥齿轮齿廓面三维建模进行研究,通过SolidWorks、MatLab等软件的应用,解决建模技术上的困难,实现不同精度的齿廓面建模,为CAM技术提供精确的三维齿廓面模型,并设计制造相关齿轮应用于新型的章动传动减速器。

【总页数】4页(P7-9)

【关键词】双圆弧齿轮;Matlab程序;三维齿廓面;建模技术

【作 者】阮予明;黄庆专;苏同克;姚立纲

【作者单位】福建电力职业技术学院;福州大学

【正文语种】中 文

【中图分类】TH132.47

【相关文献】

1.内啮合双圆弧螺旋锥齿轮齿廓精确建模 [J], 张俊;姚立纲;黄淑娟;顾炳

2.单锥磨齿机磨削一种硬齿面圆弧齿廓—变长线齿轮 [J], 无

3.双圆弧弧齿锥齿轮齿面方程的推导 [J], 张秀亲;许恒伟

4.圆弧刀廓加工螺旋锥齿轮的全齿面分区修形 [J], 陈义忠; 严宏志; 艾伍轶; 邓辰; 伊伟彬

5.单锥磨齿机磨削一种硬齿面圆弧齿廓——变长线齿轮 [J], 晋燎原

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机械工程师网址：电邮：hrbengineer@圆园20年第5期MECHANICALENGINEER

0引言在机械设备中，螺旋锥齿轮被大量广泛的应用，在行业中占有重要的地位。随着我国高铁、飞机、汽车、航空航天、大型工程机械设备等各个领域的快速发展，对螺旋锥齿轮技术的需求更加紧迫，也提出了更高的要求[1]。螺旋锥齿轮的数学模型是齿轮信息化技术、虚拟装配、啮合和接触性能分析、有限元分析、精度分析检测、三维实体建模和制造技术等各种应用的首要基础，建立其精确且通用的数学模型意义重大。目前从实体建模的角度探讨齿面模型的文献较多，大体可概括为大两类：1）以齿轮啮合理论为基础，通过分析加工过程刀具与工件的相对运动关系，推导加工形成的齿面数据[1-6]；或通过仿真加工后实体模型来生成齿面数据。这种方法通用性差、精度低，没有理论正确的模型做依据，难以得到可广泛应用的完整正确的理论方程，误差分析和加工调整也很困难。2）通过对齿面曲线的形成理论和曲线曲面的参数分析，再借助计算机实体造型的手段，来生成齿面数据[7-10]，这种建模可以得到相应的数学模型，发展前景好。由于螺旋锥齿轮的啮合过程和齿面轮廓的复杂性，致使现今各建模方法还太过繁杂，没有形成统一、全面和正确的理论体系。因此探讨一种从齿面本身的结构和生成原理出发，不依赖其它手段，建模过程分块独立、通用性强、可移植和扩展，易于计算机程序实现的齿面建模方法，对推动相关理论体系的形成意义重大。1球面渐开线曲面生成原理锥齿轮上的渐开线齿廓齿面，可看成是在基圆锥上生成的球面渐开线曲线族曲面。如图1所示，对于基圆锥上的一点P1，起始时发生平面A与基圆锥面相切于P1点，则可认为起始时点P1固联于发生面A上，当发生面A在基圆锥上做纯滚动，且滚动到切于基圆锥上的P3点时，P1

将形成一条球面渐开线，点P1为渐开线的起始点。渐开线也可看成是由以基圆锥顶点G为圆心，以P1G为半径的圆，在基圆锥上做纯滚动，起点P1随着该圆滚动形成的球面渐开线，文中也称该滚动的圆为发生圆A。当基圆锥上的无数个起始点形成一条过圆锥顶点G的直线时，则对应无数个发生圆滚动，生成直齿锥齿轮的复杂螺旋锥齿轮齿面的数学建模研究