斜齿圆柱齿轮ProE建模、验证及应用.pdf

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制造业信化
MANUFACTURING INFORMATIZATION仿同/建 /CAD/CAM/CAE/CAPP
斜齿圆柱齿轮Pro/E建模、验证及应用
杨不丰,陈杰
(一汽解放长春特种车分公司,长春130102)
摘要:根据斜齿圆柱齿轮齿廓齿面形成原理,利用Pro/E对斜齿圆柱齿轮进行建模,并对模型的准确性进行验证,在
实际生产中得到了广泛的应用。
关键词:Pro/E;斜齿;圆柱齿轮;建模
中图分类号:TP391.7
文献标识码:A
文章编号:1002-2333(2013)06-0156-03
1引言
绍建斜齿圆柱齿轮模型的方法:
目前有很多三维软件,如ProE、 CATIA、UG等都能
齿轮一:齿数x=17,齿宽B=59.5,法向模数m。7,分
够对齿轮进行建模,但是很多书中介绍的只是大概的方度圆法向压力角a,=20°,变位系数x2=+0.186,分度圆螺
法,学习后虽也能够画出齿轮三维模型,但是所画出的模旋角B=26°,分度圆齿厚1194,公法线长度及偏差
型正确与否,不得而知。通过学习本文介绍的方法,人们54.8098?
可以验证自己所做三维模型的正确性,进而为建模后的
齿轮二:齿数x=22齿宽B=52,法向模数m。=7,分度
分析研究提供准确的模型支持。
圆法向压力角
变位系数x1=+0.2349,分度圆螺旋
2斜齿圆柱齿轮齿廓齿面形成原理
角B=26°,分度圆齿厚12.192848,公法线长度及偏差
牛面
如图1所示:76.3731出。
发生面上的直线
齿轮一建模步骤如下:
K-K'不平行于基
(1)草绘齿轮基圆、齿根圆、分度园圆、齿顶圆如图2
圆柱的轴线,而是
(2)利用方程建立齿一側的渐开线,如图3。
与其有一个角度
B,当发生面沿着
14880
基圆柱面作纯滚
图1
动时,直线k-'的
轨迹就是斜齿圆柱齿轮的齿廓曲面。该齿廓曲面与基圆
122.7192
柱面的交线A-A'是一条螺旋线,其螺旋角等于B,即为
132.3996
斜齿轮基圆柱螺旋角,而斜齿轮的齿廓曲面与其分度圆
图2
图3
柱面相交的螺旋线的切线与齿轮轴线之间所夹的锐角为
斜齿轮分度圆柱螺旋角,简称为斜齿轮的螺旋角。
渐开线方程
3ProE精确建模
=122.7192/2
表1建模所需的数据
theta=t*45
项目
齿轮一读轮
按照以上斜齿轮
x=r*cos( theta)+r"sin(theta)theta"pi/180
齿数
17
齿廓齿面形成原理,弧
z=r*sin( theta)-r*cos( theta )*thela*pi/180
线A-K、A'-K'为同一
压力角八)
基圆形成的渐开线
为基圆半径。
螺旋角(°)
26A-A'为圆柱螺旋线,
(3)通过此渐开线与分度圆建立交点PNO,利用
变位系数
018602349我们只要能够精确地 FRONT及 RIGHT建立轴线Z,再通过PNT0及轴线乙1
基圆直径/m
122.7192158.8131
画出一条渐开线和一建立平面DTM1,利用DTMI和轴线旋转建立渐开线镜
齿根圆直径/m
115.846154.48
分度圆直径/m
132.3996171.3407
条圆柱螺旋线,利用像平面DTM2,旋转角度为表1中渐开线镜像角度
齿顶圆直径/mm
1856
Pro/E可变截面扫描建5.75045°,如图4。
渐开线镜像角度バ)5.750454536236立曲面的方法建立齿
(4)利用ProE曲线功能,采用方程建立曲线的方法
齿宽/m
廓齿面,再镜像、阵列,建立圆柱螺旋线,如图5
螺旋圈数
0.0697690047117就可以完成斜齿圆柱
圆柱螺旋线方程:
分度圆齿厚mm19121928。齿轮的精确建模。
a=d2xcos(tx( nx360))
公法线长度/m54.80976373
下面结合实例介y=d2xsin(x(nmx360)
156机械工程师2013年第6期
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图10
图11
图4
图5
4.3分度圆孤齿厚验证
z=Bxt
由于斜齿轮的法面为垂直于齿面的螺旋面,我们可
d为分度圆直径;n为螺旋圈数;B为齿宽
以利用螺旋线方程作一条垂直于原螺旋线的螺旋线,此
x=132.3996/2xcos(x(0.069769×360)
z=132.3996/2xsin(tx(0.069769%360))
螺旋线螺旋角为原来螺旋线螺旋角的余角,再利用可变
截面扫描做曲面功能,做出斜齿轮的法面,此法面与分度
59.5xt
圆柱面相交求交线,此交线位于两齿廓齿面之间的弧线
(5)利用可变截面扫描,由两条渐开线及齿顶圆、基
圆组成的草绘截面沿着螺旋线扫描成为一个齿,如图6。
段即为斜齿圆柱齿轮的分度圆弧齿厚,进而可以测量此
(6)沿圆周阵列Z个齿,如图7。
弧线段的长度,如图11所示。
针对另一个齿轮,可以用同样的方法测量公法线长
.的
度及分度圆弧齿厚,如图12、13所示。
图6
图7
至此齿形建模完毕,可以再建立其它元素。
图12
图13
采用同样的方法可以完成另一个齿轮二的模型,如图8。5斜齿圆柱齿轮模型的应用
4斜齿圆柱齿轮模型的验证
我公司分动器整机装配后,经过路试,发现分动器噪
如何才能确定所建模型是否精确,我们可以采用音大,売体发热,为分析原因,对分动器进行了拆卸,为了
ProE中的测量功能,对公法线长度及螺旋角、分度圆齿确定齿间齿侧间隙是否合适以及齿轮加工质量是否合
厚进行测量,方法如下。
格,采用了铅丝咬合,通过测量咬合铅丝厚度来确定的方
4.1公法线长度验证
法,但是这种方法存在铅丝厚度不均、测量基面小、测量
首先根据齿轮公法线定义:卡尺卡爪跨K个齿与不同易变形等缺点、无法准确确定齿侧间隙,因此我们来用了
齿廓相切于AB两点,线段AB即为两侧齿廓的公法线,因分別测量一对啮合齿轮的公法线长度以及三坐标测量壳
此,我们可以做一个相切于基圆的平面,北平面与齿麻形体中心距的方法,利用ProE精确建模,具体方法为:首先
成的交线之间的距离就是公法线长度,如图9所示。
通过测量公法线长度,计算出分度圆端面弧齿厚,再通过
计算渐开线镜像角度,改变上述建模步骤第三步中的渐
开线镜像角度,重
新建模,然后通过
模拟仿真以及测
量功能来测量相
啮合齿轮间的齿
侧间隙,如图14
(所示为相啮合齿
图8
图9
轮间单侧侧隙),
4.2分度圆螺旋角验证
为准确分析齿轮
作分度圆与齿廓齿面的交线的切