CN102262697B - 一种用于斜齿圆锥齿轮的建模方法 - Google Patents

Abstract

一种用于斜齿圆锥齿轮的建模方法，包括如下步骤：(1)用计算机创建齿廓曲线参数化模块，在部件环境下，通过齿廓曲线组或云点完成一个轮齿齿面曲面；(2)在部件环境下，创建一个轮齿的实体；(3)在部件环境下，创建齿轮齿根圆锥的实体；(4)在部件环境下，环形阵列轮齿实体；(5)合并轮齿实体和齿根圆锥体，通过修整即得完整的虚拟三维齿轮仿真实。本发明提供一种通用的简单易学的斜齿圆锥齿轮的建模方法，适用于各种不同斜齿圆锥齿轮的三维实体模型的建造。

Description

一种用于斜齿圆锥齿轮的建模方法

技术领域

本发明涉及一种传动零件的建模方法，特别是一种利用计算机绘图软件强大的二次开发功能实现对斜齿圆锥齿轮建模的方法。

背景技术

斜齿圆锥齿轮是机械领域用于传递平行轴运动和动力最基础的零件之一，广泛应用于矿山、冶金、建筑和运输等各种机械设备。与直齿圆锥齿轮相比，斜齿圆锥齿轮具有重合度高，传动平稳、噪音小、承载能力高等优点。由于其结构的复杂性和独特性，使得它的设计困难，采用传统的齿轮刀具加工十分困难。因此在工业上始终得不到推广应用，有关斜齿圆锥齿轮传动的技术资料也很少。随着计算机技术的高速发展，齿轮的设计制造正在朝向由计算机辅助设计、制造、分析和测量方向发展。因此建立斜齿圆锥齿轮的三维几何模型，使斜齿圆锥齿轮的设计和加工变得简单易行，大大推动斜齿圆锥的推广应用成为急需解决的技术问题

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通用的简单易学的斜齿圆锥齿轮的建模方法，适用于各种不同斜齿圆锥齿轮的三维实体模型的建造。

技术方案

一种用于斜齿圆锥齿轮的建模方法，包括如下步骤：

(1)用计算机创建齿廓曲线参数化模块，在部件环境下，完成轮齿齿面曲面；

(2)在部件环境下，创建一个轮齿的实体；

(3)在部件环境下，创建齿轮齿根圆锥的实体；

(4)在部件环境下，环形阵列轮齿实体；

(5)合并轮齿实体和齿轮齿根圆锥的实体，通过修整即得完整的虚拟三维齿轮仿真实体；

所述步骤(1)在用计算机创建齿廓曲线参数化模块，在部件环境下，完成一个轮齿的封闭草图时，其中轮齿封闭草图选用如下的参数方程来完成：

z＝u₀+u+lsinαsinλ，

其中，

cosα＝cosσcosε,

$\cos \mathrm{\λ}=\frac{\cos \mathrm{\δ}\sin \mathrm{\σ}+\sin \mathrm{\δ}\cos \mathrm{\σ}\sin \mathrm{\ϵ}}{\sin \mathrm{\α}},$

$\sin (\mathrm{\μ}-\mathrm{\θ}\sin \mathrm{\δ})=\frac{u_0\sin \mathrm{\μ}}{u_0+u},$

r＝(u₀+u)tanδ,

上述方法中，所述步骤(1)中的轮齿封闭草图通过齿廓曲线参数方程手工输入、截取、修整完成，或者把齿廓曲线参数方程用计算机语言编程并作为宏程序，运行该程序取得轮齿的封闭草图，并截取、修整完成。

上述方法中，所述步骤(2)、(3)、(4)、(5)运用一系列布尔逻辑运算命令完成。

有益效果

本发明将现代计算机辅助设计和传统机械加工业相结合，提供了一种斜齿圆锥齿轮的三维实体模型建模方法。对于斜齿圆锥齿轮可得到不同的方向角函数，进而求得齿形曲面上任意一点的直角坐标，构建出齿形曲面。该方法能适用于各种斜齿圆锥齿轮的三维实体建模，简单易学，不需要有高深的齿轮和计算机软件知识就能掌握，且用参数化方程创建齿轮轮齿草图非常精确，能够真实反映斜齿圆锥齿轮齿面型面，并能为数控加工高质量的斜齿圆锥齿轮提供精确的坐标参数，也为各种复杂的斜齿圆锥齿轮力学性能研究等方面的研究奠定良好的基础。

附图说明

附图1为本发明一种铲形刀具加工斜齿圆锥齿轮轮齿齿面曲面示意图。

附图2为本发明一种铲形刀具加工斜齿圆锥齿轮轮齿实体示意图。

附图3为本发明一种铲形刀具加工斜齿圆锥齿轮实体示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。

一种铲形刀具加工斜齿圆锥齿轮的建模方法，它包括的步骤有：

(1)创建齿廓曲线参数化模块,选用以下参数方程来完成轮齿齿面曲面的绘制:

z＝u₀+u+lsinαsinλ，

其中

cosα＝cosσcosε，

$\cos \mathrm{\λ}=\frac{\cos \mathrm{\δ}\sin \mathrm{\σ}+\sin \mathrm{\δ}\cos \mathrm{\σ}\sin \mathrm{\ϵ}}{\sin \mathrm{\α}},$

$\sin (\mathrm{\μ}-\mathrm{\θ}\sin \mathrm{\δ})=\frac{u_0\sin \mathrm{\μ}}{u_0+u},$

r＝(u₀+u)tanδ，

θ-各个齿面横截面在横截面节圆上的角位置；λ-中间变量；

这里取u₀＝114，u_max＝20.5，大端端面模数为3齿数为24，节锥角δ＝15°，螺旋角μ＝10°，大端节圆直径为72，运行该程序，并截取、修整得到如附图1所示图形；

(2)在部件环境下，根据步骤(1)所得轮齿创建一个轮齿的实体，如附图2所示；

(3)在部件环境下，根据步骤(1)所得轮齿齿面曲面创建齿轮齿根圆锥的实体；

(4)在部件环境下，环形阵列轮齿实体；

(5)合并轮齿实体和齿轮齿根圆锥的实体，通过修整即得完整的虚拟三维铲形刀具加工斜齿圆锥齿轮仿真实体，如附图3所示。

所述步骤(1)中的轮齿齿面曲面可以通过齿廓曲线参数方程手工输入、截取、修整完成，也可以把齿廓曲线参数方程用计算机语言编程并作为宏程序，运行该程序取得轮齿的封闭草图，并截取、修整完成。

所述步骤(2)、(3)、(4)、(5)可以运用一系列布尔逻辑运算命令完成。

Claims (3)

1.一种用于斜齿圆锥齿轮的建模方法，包括如下步骤：

(1)用计算机创建齿廓曲线参数化模块，在部件环境下，通过齿廓曲线组或云点完成一个轮齿齿面曲面；

(2)在部件环境下，创建一个轮齿的实体；

(3)在部件环境下，创建齿轮齿根圆锥的实体；

(4)在部件环境下，环形阵列轮齿实体；

(5)合并轮齿实体和齿轮齿根圆锥的实体，通过修整即得完整的虚拟三维齿轮仿真实体；

其特征在于：所述步骤(1)在用计算机创建齿廓曲线参数化模块，通过齿廓曲线组或云点完成一个轮齿齿面曲面，选用如下的参数方程来完成：

z＝u₀+u+lsinαsinλ，

其中，

cosα＝cosσcosε，

$\cos \mathrm{\λ}=\frac{\cos \mathrm{\δ}\sin \mathrm{\σ}+\sin \mathrm{\δ}\cos \mathrm{\σ}\sin \mathrm{\ϵ}}{\sin \mathrm{\α}},$

$\sin (\mathrm{\μ}-\mathrm{\θ}\sin \mathrm{\δ})=\frac{u_0\sin \mathrm{\μ}}{u_0+u},$

r＝(u₀+u)tanδ，

2.如权利要求1所述的一种用于斜齿圆锥齿轮的建模方法，其特征在于：所述步骤(1)中的轮齿齿面曲面通过齿廓曲线参数方程手工输入、截取、修整完成，或者把齿廓曲线参数方程用计算机语言编程并作为宏程序，运行该程序取得轮齿的封闭草图，并截取、修整完成。

3.如权利要求1所述的一种用于斜齿圆锥齿轮的建模方法，其特征在于：所述步骤(2)、(3)、(4)、(5)运用一系列布尔逻辑运算命令完成。

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