CN110889194B - 一种nx渐开线变位斜齿圆柱齿轮建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种NX渐开线变位斜齿圆柱齿轮建模方法,本发明是一个基于NX的自定义特征(以下简称UDF);此UDF为一个滚齿动作,可支持自定义配对齿轮副参数,可支持变位齿轮,可支持斜齿轮任意切换旋向,可支持主动、被动齿轮参数切换,可兼容变位或非变位直齿齿轮,可输出不同参数、不同制造精度的齿轮副侧隙及齿轮制造检验参数,可高效、稳定对圆柱齿轮进行建模,齿部模型生成时间平均2到4秒。
Description
技术领域
本发明涉及齿轮建模领域,具体是一种NX渐开线变位斜齿圆柱齿轮建模方法。
背景技术
目前已有的渐开线圆柱齿轮建模方法多为“增材”建模的过程,其基本建模思路为:建立基圆圆柱→建立渐开线方程→生成渐开线曲线→生成第一个齿廓曲线→拉伸形成第一个齿→阵列特征形成完整齿轮。此类建模方法有如下几个缺点:第一是实际齿轮制造为“去材”过程,“增材”与实际严重不符;d第二是无法处理圆柱齿轮轴端面与轴段圆角,齿部端面倒角的处理也极为不便;第三是无法处理圆柱齿轮轴“滚刀痕”;第四是建模效率低,一般生成齿轮时间在25秒以上;第五是齿轮参数千变万化,特征兼容差导致很多齿轮参数无法正常生成模型;第六是实际设计齿轮结构繁杂,此类齿轮建模方法无法满足专业齿轮设计所需。
发明内容
本发明的目的在于提供一种NX渐开线变位斜齿圆柱齿轮建模方法,以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种NX渐开线变位斜齿圆柱齿轮建模方法,所述建模方法包括以下步骤:
S1:编写圆柱齿轮参数表达式;
S2:去除材料建模的齿轮建模和生成圆柱齿轮自定义特征;
S3:使用圆柱齿轮自定义特征。
较优化地,所述步骤S2中的去除材料建模的齿轮建模和UDF的生成进一步包括以下步骤:所述步骤S1中的圆柱齿轮参数包括基本输入参数、条件判断参数、基本被动参数、渐开线函数和螺旋线函数;
所述基本输入参数包括模数、主动齿轮齿数、被动齿轮齿数、螺旋角、啮合理论中心距、主动齿轮变位系数、被动齿轮变位系数、齿宽、分度圆压力角、齿顶高系数和顶隙系数;
所述条件判断参数包括齿轮选项参数、旋向判断参数、滚刀直径、齿数判断参数、变位系数判断参数和螺旋角方向判断参数,所述滚刀直径根据模数来选择,所述齿数判断参数、变位系数判断参数根据齿轮选项参数来选择,所述螺旋角方向判断参数根据旋向判断参数来选择;
所述基本被动参数包括分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、齿顶高、齿根高、齿根圆角、齿根圆角系数、基圆半径、啮合实际中心距、齿高变动系数和中心距变动系数,所述基本被动参数通过基本输入参数和条件判断参数计算获得;
所述渐开线坐标函数包括左渐开线坐标函数和右渐开线坐标函数,
所述左渐开线坐标函数包括:X轴坐标函数:xt=0,
Y轴坐标函数:yt=z0*sin(ω)+y0*cos(ω),
Z轴坐标函数:zt=z0*cos(ω)-y0*sin(ω)
所述右渐开线坐标函数:X轴坐标函数:xt1=0,
Y轴坐标函数:yt1=z0*sin(ω)+y0*cos(ω),
Z轴坐标函数:zt1=-z0*cos(ω)+y0*sin(ω),
其中,y0=rk*sin(θ),z0=rk*cos(θ),rk=db/2/cos(αk),ω=90+θt'/2-θt2,θt'=(360-θt*z)/z,θt2=θt1-αt1,θt1=St1*360/pi()/db,θ=tan(αk)*180/pi()-αk,θt=St*360/pi()/d,αk=α1*t,α1=acosine(db/(da+5)),,St=Sn/cos(β),Sn=mn*(pi()/2+2*x*tan(α)),St1=tan(αt1)*rb,αt1=αt*180/pi(),αt=atangent(tan(α)/cos(β))*pi()/180,mn为模数,db为基圆直径,z为齿数判断参数,da为齿顶圆直径,rb为基圆半径,pi()为圆周率,β为螺旋角,α为啮合理论中心距,x为变位系数判断参数,t为系统自带参数;
所述螺旋线函数包括:X轴坐标函数:xt2=d*cos(βa)*α2*t/sin(βa)/2,
Y轴坐标函数:yt2=d*cos(α2*180*t/pi())/2,
Z轴坐标函数:zt2=d*sin(α2*180*t/pi())/2;
其中,d为分度圆直径,βa为螺旋角方向判断参数,pi()为圆周率,α2=B*sin(βa)/(d/2*cos(βa)),B为齿宽,t为系统自带参数。
较优化地,所述步骤S2中的去除材料建模的齿轮建模和生成圆柱齿轮自定义特征包括以下步骤:
S21:建立第一基础坐标系:默认笛卡尔坐标系为第一基础坐标系;
S22:建立齿坯:使用圆柱特征创建齿坯;
S23:建立圆柱齿轮齿部建模参考坐标系:新建第二基础坐标系,该基础坐标系的原点为步骤S22中齿坯右边线,第二基础坐标系的Y轴、Z轴与笛卡尔坐标系的Y轴、Z轴一致,得到的第二基础坐标系即为圆柱齿轮齿部建模参考坐标系;
S24:创建齿槽左渐开线:根据左渐开线坐标函数建立齿槽左渐开线;
S25:创建齿槽右渐开线:根据右渐开线坐标函数建立齿槽右渐开线;
S26:创建齿轮螺旋线:根据螺旋线坐标函数建立齿轮螺旋线;
S27:创建渐开线起点延长平滑曲线:
S271:抽取步骤24中的齿槽左渐开线和步骤25中的齿槽右渐开线,分别在齿槽左渐开线起始点和齿槽右渐开线起始点做切线交于坐标系;
S272:连接齿槽左渐开线及其延长线和齿槽右渐开线及其延长线;
不同齿轮参数,基圆直径可能会大于或小于齿根圆直径。若是齿根圆大于基圆,渐开线起始点即满足齿根圆角需求;若是齿根圆小于基圆,需要延长渐开线起始点来满足齿根圆角需求。通过连接光滑曲线,可以规避上述问题,确保建模齿根圆与渐开线的平滑连接。
S28:建立齿槽轮廓:抽取齿槽左渐开线及其延长线和齿槽右渐开线及其延长线,绘制齿根圆、齿顶圆为得到齿槽轮廓;
S29:创建左滚刀路线参考坐标系:
S291:依据步骤S23中的圆柱齿轮齿部建模参考坐标系以齿宽为长度创建齿部端面平面,该齿部端面平面为第一基准平面;
S292:依据步骤S26中齿轮螺旋线端点及步骤S291中的第一基准平面,绘制原点至齿轮螺旋线端点线段为第二草图;
S293:新建第三基准坐标系,原点选择步骤S292中第二草图的端点,x轴默认,y轴选择步骤S292中第二草图的线段方向,该第三基准坐标系即为左滚刀路线参考坐标系;
S210:创建左滚刀路线平面:新建第二基准平面,以步骤S293中的第三基准坐标系的xy平面为基础,绕y轴旋转的度数大小为螺旋角方向判断参数,得到左滚刀路线平面;
S211:创建右滚刀路线平面:新建第三基准平面,以步骤S293中的第三基准坐标系的xy平面为基础,绕y轴旋转的度数大小为螺旋角方向判断参数,得到右滚刀路线平面;
S212:创建左滚刀路线:以左滚刀路线平面为草图平面,绘制左滚刀路线为第四草图,曲线半径为滚刀半径;
S213:创建右滚刀路线:以右滚刀路线平面为草图平面,绘制右滚刀路线为第五草图,曲线半径为滚刀半径;
S214:创建圆柱齿轮滚齿齿槽建模扫掠曲线:连接左滚刀路线、右滚刀路线、螺旋线为平滑曲线,该平滑曲线为即圆柱齿轮滚齿齿槽建模扫掠曲线;
S215:建立齿部左端面倒角:选择齿部左端面线创建倒角;
S216:建立齿部右端面倒角:选择齿部右端面线创建倒角;
S217:创建齿槽实体,包含滚刀退刀实体:以步骤28中齿槽轮廓为截面曲线,以步骤S214中的圆柱齿轮滚齿齿槽建模扫掠曲线为引导线,以齿坯圆柱面的法向为方向进行扫掠得到齿槽实体;
S218:创建第一个齿槽:目标选择以步骤S22中的齿坯为目标,以步骤S217中的齿槽实体为工具进行布尔运算的减去运算得到第一个齿槽;
S219:创建齿根圆角:为步骤S218中齿槽底左边线创建左齿根圆角,为步骤S218中齿槽底右边线创建右齿根圆角;
S220:生成所有齿槽:以齿槽左渐开线和齿槽右渐开线曲面、左齿根圆角和右齿根圆角曲面、齿槽中间底部曲面为阵列面,以步骤S23中的圆柱齿轮齿部建模参考坐标系的x轴为旋转轴建模数量个数为齿数判断参数,跨角为360°;
S221:创建参数化的圆柱齿轮齿部曲线投影图:以步骤S23中的圆柱齿轮齿部建模参考坐标系的xy平面为草图平面,绘制齿顶圆、齿根圆、分度圆、齿部倒角齿部参考曲线;
S222:参数化齿轮检验参数:以步骤S23中的圆柱齿轮齿部建模参考坐标系xy平面为草图平面,绘制齿轮检测参数信息线段,生成渐开线变位斜齿圆柱齿轮模型
S223:生成圆柱齿轮自定义特征:以渐开线变位斜齿圆柱齿轮中齿坯边线和圆柱面为建模参考,生成可重用的圆柱齿轮自定义特征。
较优化地,所述步骤S3中的使用圆柱齿轮自定义特征包括以下步骤:
S31:建立基础坐标系,默认为笛卡尔坐标系;
S32:使用圆柱特征建立齿部实体;
S33:建立齿部右端面圆柱,与步骤S32中的齿部实体进行布尔合并运算;
S34:建立齿部左端面圆柱,与步骤S32中的齿部实体进行布尔合并运算;
S35:建立齿部左端倒斜角和齿部右端倒斜角;
S36:建立齿部与左轴颈边线的边倒圆和齿部与右轴颈边线的边倒圆;
S37:生成成品模型:调用步骤S2中的圆柱齿轮自定义特征,在自定义特征中输入基本输入参数,以齿部右端面线作为基准,以齿部圆柱面作为扫掠参考,生成齿部特征,得到成品模型。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明是一个基于NX的自定义特征;此自定义特征为一个滚齿动作,可支持自定义配对齿轮副参数,可支持变位齿轮,可支持斜齿轮任意切换旋向,可支持主动、被动齿轮参数切换,可兼容变位或非变位直齿齿轮,可输出不同参数、不同制造精度的齿轮副侧隙及齿轮制造检验参数,可高效对圆柱齿轮进行建模,齿部模型生成时间平均2到4秒。
(2)本发明参数准确性高,建模稳定性高。
(3)本发明建模的圆柱齿轮件,模型与实际制造实体高度一致,做到了设计所见即所得,极具生产指导意义。
附图说明
图1为本发明一种NX渐开线变位斜齿圆柱齿轮建模方法的流程示意图;
图2为本发明一种NX渐开线变位斜齿圆柱齿轮建模方法的步骤S2的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1~2,本发明实施例中,
一种NX渐开线变位斜齿圆柱齿轮建模方法,所述建模方法包括以下步骤:
S1:编写圆柱齿轮参数表达式;
基本输入参数:模数mn=14、主动齿轮齿数z1=21、被动齿轮齿数z2=69、螺旋角β=13、啮合理论中心距a=655、主动齿轮变位系数x1=0.313、被动齿轮变位系数x2=0.316、齿宽B=230、分度圆压力角α=20、齿顶高系数ha'=1.0、顶隙系数C'=0.4;
齿轮选项参数为主动齿轮齿数,旋向判断参数为右旋,模数不同,滚刀直径也不同,在实际生产中由各个制造厂规定,在本实施例中,模数mn=14,滚刀直径RT=220,
当齿轮选项参数为主动齿轮齿数,齿数判断参数z=z1,变位系数判断参数x=x1,
当齿轮选项参数为被动齿轮齿数,齿数判断参数z=z2,变位系数判断参数x=x2,
当旋向判断参数为右旋时,螺旋角方向判断参数为βa=β,当旋向判断参数为左旋时,螺旋角方向判断参数为βa=-β;
分度圆直径d=mn*z/cos(β),齿顶圆直径da=d+2*ha,齿根圆直径df=d-2*hf,基圆直径db=d*cos(αt*180/pi()),齿顶高ha=(ha'+x-datayt/cos(β))*mn,齿根高hf=(ha'+C'-x)*mn,齿根圆角r=rhofP'*mn,齿根圆角系数rhofP'=0.38,基圆半径rb=db/2,啮合实际中心距a'=(z1+z2)*mn/(2*cos(β)),齿高变动系数datayt=(x1+x2)*cos(β)-yta,中心距变动系数yta=(a-a')*cos(β)/mn;
所述渐开线坐标函数包括左渐开线坐标函数和右渐开线坐标函数,
所述左渐开线坐标函数包括:X轴坐标函数:xt=0,
Y轴坐标函数:yt=z0*sin(ω)+y0*cos(ω),
Z轴坐标函数:zt=z0*cos(ω)-y0*sin(ω)
所述右渐开线坐标函数:X轴坐标函数:xt1=0,
Y轴坐标函数:yt1=z0*sin(ω)+y0*cos(ω),
Z轴坐标函数:zt1=-z0*cos(ω)+y0*sin(ω),
其中,y0=rk*sin(θ),z0=rk*cos(θ),
rk=db/2/cos(αk),
ω为渐开线坐标系转换函数,ω=90+θt'/2-θt2,
θt'为分度圆齿槽展角,θt'=(360-θt*z)/z,
θt2为分度圆渐开线展角与压力角差值,θt2=θt1-αt1,
θt1为分度圆渐开线展角(角度),θt1=St1*360/pi()/db,
θ为渐开线展角函数θ=tan(αk)*180/pi()-αk,
θt为分度圆齿厚展角,θt=St*360/pi()/d,
αk为压力角函数,αk=α1*t,
α1为渐开线终止点压力角,α1=acosine(db/(da+5)),
St为分度圆法向弦齿厚St=Sn/cos(β),
Sn为分度圆弦齿厚,Sn=mn*(pi()/2+2*x*tan(α)),St1=tan(αt1)*rb,
αt1为分度圆法向压力角(角度),αt1=αt*180/pi(),
αt为分度圆法向压力角(弧度)αt=atangent(tan(α)/cos(β))*pi()/180,mn为模数,db为基圆直径,z为齿数判断参数,da为齿顶圆直径,rb为基圆半径,pi()为圆周率,β为螺旋角,α为啮合理论中心距,x为变位系数判断参数,t为系统自带参数;
所述螺旋线函数包括:X轴坐标函数:xt2=d*cos(βa)*α2*t/sin(βa)/2,
Y轴坐标函数yt2=d*cos(α2*180*t/pi())/2,
Z轴坐标函数zt2=d*sin(α2*180*t/pi())/2;
其中,d为分度圆直径,βa为螺旋角方向判断参数,pi()为圆周率,α2为螺旋线自起始至齿宽B处的转角(弧度),α2=B*sin(βa)/(d/2*cos(βa)),B为齿宽,t为系统自带参数,
S2:去除材料建模的齿轮建模和生成圆柱齿轮自定义特征包括以下步骤:
S21:建立第一基础坐标系:默认笛卡尔坐标系为第一基础坐标系;
S22:建立齿坯:使用圆柱特征创建齿坯;
S23:建立圆柱齿轮齿部建模参考坐标系:新建第二基础坐标系,该基础坐标系的原点为步骤S22中齿坯右边线,第二基础坐标系的Y轴、Z轴与笛卡尔坐标系的Y轴、Z轴一致,得到的第二基础坐标系即为圆柱齿轮齿部建模参考坐标系;
S24:创建齿槽左渐开线:根据左渐开线坐标函数X轴坐标函数xt,Y轴坐标函数yt,Z轴坐标函数zt建立齿槽左渐开线;
S25:创建齿槽右渐开线:根据右渐开线坐标函数X轴坐标函数xt1,Y轴坐标函数yt1,Z轴坐标函数zt1建立齿槽右渐开线;
S26:创建齿轮螺旋线:根据螺旋线坐标函数X轴坐标函数xt2,Y轴坐标函数yt2,Z轴坐标函数zt2建立齿轮螺旋线;
S27:创建渐开线起点延长平滑曲线:
S271:抽取步骤24中的齿槽左渐开线和步骤25中的齿槽右渐开线,分别在齿槽左渐开线起始点和齿槽右渐开线起始点做切线交于坐标系;
S272:连接齿槽左渐开线及其延长线和齿槽右渐开线及其延长线;
S28:建立齿槽轮廓:抽取齿槽左渐开线及其延长线和齿槽右渐开线及其延长线,根据齿根高hf、齿根圆的直径df和齿根圆角r绘制齿根圆,根据齿顶高ha、齿顶圆的直径da绘制齿顶圆,得到齿槽轮廓;
S29:创建左滚刀路线参考坐标系:
S291:依据步骤S23中的圆柱齿轮齿部建模参考坐标系以齿宽B=230为长度创建齿部端面平面,该齿部端面平面为第一基准平面;
S292:依据步骤S26中齿轮螺旋线端点及步骤S291中的第一基准平面,绘制原点至齿轮螺旋线端点线段为第二草图;
S293:新建第三基准坐标系,原点选择步骤S292中第二草图的端点,x轴默认,y轴选择步骤S292中第二草图的线段方向,该第三基准坐标系即为左滚刀路线参考坐标系;
S210:创建左滚刀路线平面:新建第二基准平面,以步骤S293中的第三基准坐标系的xy平面为基础,绕y轴旋转的度数大小为螺旋角方向判断参数βa=β=13,,得到左滚刀路线平面;
S211:创建右滚刀路线平面:新建第三基准平面,以步骤S293中的第三基准坐标系的xy平面为基础,绕y轴旋转的度数大小为螺旋角方向判断参数βa=β=13,得到右滚刀路线平面;
S212:创建左滚刀路线:以左滚刀路线平面为草图平面,绘制左滚刀路线为第四草图,曲线半径为滚刀半径rt=RT/2=110;
S213:创建右滚刀路线:以右滚刀路线平面为草图平面,绘制右滚刀路线为第五草图,曲线半径为滚刀半径rt=110;
S214:创建圆柱齿轮滚齿齿槽建模扫掠曲线:连接左滚刀路线、右滚刀路线、螺旋线为平滑曲线,该平滑曲线为即圆柱齿轮滚齿齿槽建模扫掠曲线;
S215:建立齿部左端面倒角:选择齿部左端面线创建倒角;
S216:建立齿部右端面倒角:选择齿部右端面线创建倒角;
S217:创建齿槽实体,包含滚刀退刀实体:以步骤28中齿槽轮廓为截面曲线,以步骤S214中的圆柱齿轮滚齿齿槽建模扫掠曲线为引导线,以齿坯圆柱面的法向为方向进行扫掠得到齿槽实体;
S218:创建第一个齿槽:目标选择以步骤S22中的齿坯为目标,以步骤S217中的齿槽实体为工具进行布尔运算的减去运算得到第一个齿槽;
S219:创建齿根圆角:为步骤S218中齿槽底左边线创建左齿根圆角,为步骤S218中齿槽底右边线创建右齿根圆角;
S220:生成所有齿槽:以齿槽左渐开线和齿槽右渐开线曲面、左齿根圆角和右齿根圆角曲面、齿槽中间底部曲面为阵列面,以步骤S23中的圆柱齿轮齿部建模参考坐标系的x轴为旋转轴建模,数量个数为齿数判断参数z=21,跨角为360°;
S221:创建参数化的圆柱齿轮齿部曲线投影图:以步骤S23中的圆柱齿轮齿部建模参考坐标系的xy平面为草图平面,绘制齿顶圆、齿根圆、分度圆、齿部倒角齿部参考曲线;
S222:参数化齿轮检验参数:以步骤S23中的圆柱齿轮齿部建模参考坐标系xy平面为草图平面,绘制齿轮检测参数信息线段,生成渐开线变位斜齿圆柱齿轮模型,齿轮检测参数包括单个齿距偏差、齿距累计总偏差、齿廓总偏差、螺旋线总偏差、齿廓有效长度、齿廓计值范围、齿廓形状偏差、齿廓斜率偏差、螺旋线计值范围、螺旋线形状偏差、螺旋线斜率偏差;
S223:生成圆柱齿轮自定义特征:去除渐开线变位斜齿圆柱齿轮中的齿坯,以渐开线变位斜齿圆柱齿轮中齿坯边线和圆柱面为建模参考,生成可重用的圆柱齿轮自定义特征;
步骤S3中的使用圆柱齿轮自定义特征包括以下步骤:
S31:建立基础坐标系,默认为笛卡尔坐标系;
S32:使用圆柱特征建立齿部实体,圆柱特征中,圆柱的直径为齿顶圆直径da,高度为齿宽B;
S33:建立齿部右端面圆柱,该圆柱的直径为150,长度为60,将该圆柱与步骤S32中的齿部实体进行布尔合并运算;
S34:建立齿部左端面圆柱,该圆柱的直径为150,长度为60,将该圆柱与步骤S32中的齿部实体进行布尔合并运算;
S35:建立齿部左端倒斜角和齿部右端倒斜角;
S36:建立齿部与左轴颈边线的边倒圆和齿部与右轴颈边线的边倒圆;
S37:生成成品模型:调用步骤S2中的圆柱齿轮自定义特征,在自定义特征中修改基本输入参数:模数mn=8、主动齿轮齿数z1=19、被动齿轮齿数z2=78、螺旋角β=10、啮合理论中心距a=400、主动齿轮变位系数x1=0.4573、被动齿轮变位系数x2=0.3344、齿宽B=150、分度圆压力角α=20、齿顶高系数ha'=1.0、顶隙系数C'=0.4,以齿部右端面线作为基准,以齿部圆柱面作为扫掠参考,生成齿部特征,得到新的圆柱齿轮模型。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (3)
1.一种NX渐开线变位斜齿圆柱齿轮建模方法,其特征在于:所述建模方法包括以下步骤:
S1:编写圆柱齿轮参数表达式;
S2:去除材料建模的齿轮建模和生成圆柱齿轮自定义特征;
S3:使用圆柱齿轮自定义特征;
所述S1中的圆柱齿轮参数包括基本输入参数、条件判断参数、基本被动参数、渐开线函数和螺旋线函数;
所述基本输入参数包括模数、主动齿轮齿数、被动齿轮齿数、螺旋角、啮合理论中心距、主动齿轮变位系数、被动齿轮变位系数、齿宽、分度圆压力角、齿顶高系数和顶隙系数;
所述条件判断参数包括齿轮选项参数、旋向判断参数、滚刀直径、齿数判断参数、变位系数判断参数和螺旋角方向判断参数,所述滚刀直径根据模数来选择,所述齿数判断参数、变位系数判断参数根据齿轮选项参数来选择,所述螺旋角方向判断参数根据旋向判断参数来选择;
所述基本被动参数包括分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、齿顶高、齿根高、齿根圆角、齿根圆角系数、基圆半径、啮合实际中心距、齿高变动系数和中心距变动系数,所述基本被动参数通过基本输入参数和条件判断参数计算获得;
所述渐开线函数包括左渐开线坐标函数和右渐开线坐标函数,
所述左渐开线坐标函数包括:X轴坐标函数:xt=0,
Y轴坐标函数:yt=z0*sin(ω)+y0*cos(ω),
Z轴坐标函数:zt=z0*cos(ω)-y0*sin(ω)
所述右渐开线坐标函数:X轴坐标函数:xt1=0,
Y轴坐标函数:yt1=z0*sin(ω)+y0*cos(ω),
Z轴坐标函数:zt1=-z0*cos(ω)+y0*sin(ω),
其中,y0=rk*sin(θ),z0=rk*cos(θ),rk=db/2/cos(αk),ω=90+θt'/2-θt2,θt'=(360-θt*z)/z,θt2=θt1-αt1,θt1=St1*360/pi()/db,θ=tan(αk)*180/pi()-αk,θt=St*360/pi()/d,αk=α1*t,α1=acosine(db/(da+5)),St=Sn/cos(β),Sn=mn*(pi()/2+2*x*tan(α)),St1=tan(αt1)*rb,αt1=αt*180/pi(),
αt=atangent(tan(α)/cos(β))*pi()/180,mn为模数,db为基圆直径,z为齿数判断参数,da为齿顶圆直径,rb为基圆半径,pi()为圆周率,β为螺旋角,α为啮合理论中心距,x为变位系数判断参数,t为系统自带参数;
所述螺旋线函数包括:X轴坐标函数:xt2=d*cos(βa)*α2*t/sin(βa)/2,
Y轴坐标函数yt2=d*cos(α2*180*t/pi())/2,
Z轴坐标函数zt2=d*sin(α2*180*t/pi())/2;
其中,d为分度圆直径,βa为螺旋角方向判断参数,pi()为圆周率,α2=B*sin(βa)/(d/2*cos(βa)),B为齿宽,t为系统自带参数;
所述S2中的去除材料建模的齿轮建模和生成圆柱齿轮自定义特征包括以下步骤:
S21:建立第一基础坐标系:默认笛卡尔坐标系为第一基础坐标系;
S22:建立齿坯:使用圆柱特征创建齿坯;
S23:建立圆柱齿轮齿部建模参考坐标系:新建第二基础坐标系,该基础坐标系的原点为步骤S22中齿坯右边线,第二基础坐标系的Y轴、Z轴与笛卡尔坐标系的Y轴、Z轴一致,得到的第二基础坐标系即为圆柱齿轮齿部建模参考坐标系;
S24:创建齿槽左渐开线:根据左渐开线坐标函数建立齿槽左渐开线;
S25:创建齿槽右渐开线:根据右渐开线坐标函数建立齿槽右渐开线;
S26:创建齿轮螺旋线:根据螺旋线坐标函数建立齿轮螺旋线;
S27:创建渐开线起点延长平滑曲线:
S28:建立齿槽轮廓:抽取齿槽左渐开线及其延长线和齿槽右渐开线及其延长线,绘制齿根圆、齿顶圆为得到齿槽轮廓;
S29:创建左滚刀路线参考坐标系:
S210:创建左滚刀路线平面:新建第二基准平面,以步骤S293中的左滚刀路线参考坐标系的xy平面为基础,绕y轴旋转的度数大小为螺旋角方向判断参数,得到左滚刀路线平面;
S211:创建右滚刀路线平面:新建第三基准平面,以步骤S293中的左滚刀路线参考坐标系的xy平面为基础,绕y轴旋转的度数大小为螺旋角方向判断参数,得到右滚刀路线平面;
S212:创建左滚刀路线:以左滚刀路线平面为草图平面,绘制左滚刀路线为第四草图,曲线半径为滚刀半径;
S213:创建右滚刀路线:以右滚刀路线平面为草图平面,绘制右滚刀路线为第五草图,曲线半径为滚刀半径;
S214:创建圆柱齿轮滚齿齿槽建模扫掠曲线:连接左滚刀路线、右滚刀路线、螺旋线为平滑曲线,该平滑曲线为即圆柱齿轮滚齿齿槽建模扫掠曲线;
S215:建立齿部左端面倒角:选择齿部左端面线创建倒角;
S216:建立齿部右端面倒角:选择齿部右端面线创建倒角;
S217:创建齿槽实体,包含滚刀退刀实体:以步骤28中齿槽轮廓为截面曲线,以步骤S214中的圆柱齿轮滚齿齿槽建模扫掠曲线为引导线,以齿坯圆柱面的法向为方向进行扫掠得到齿槽实体;
S218:创建第一个齿槽:目标选择以步骤S22中的齿坯为目标,以步骤S217中的齿槽实体为工具进行布尔运算的减去运算得到第一个齿槽;
S219:创建齿根圆角:为步骤S218中齿槽底左边线创建左齿根圆角,为步骤S218中齿槽底右边线创建右齿根圆角;
S220:生成所有齿槽:以齿槽左渐开线和齿槽右渐开线曲面、左齿根圆角和右齿根圆角曲面、齿槽中间底部曲面为阵列面,以步骤S23中的圆柱齿轮齿部建模参考坐标系的x轴为旋转轴建模数量个数为齿数判断参数,跨角为360°;
S221:创建参数化的圆柱齿轮齿部曲线投影图:以步骤S23中的圆柱齿轮齿部建模参考坐标系的xy平面为草图平面,绘制齿顶圆、齿根圆、分度圆、齿部倒角齿部参考曲线;
S222:参数化齿轮检验参数:以步骤S23中的圆柱齿轮齿部建模参考坐标系xy平面为草图平面,绘制齿轮检测参数信息线段,生成渐开线变位斜齿圆柱齿轮模型
S223:生成圆柱齿轮自定义特征:以渐开线变位斜齿圆柱齿轮中齿坯边线和圆柱面为建模参考,生成可重用的圆柱齿轮自定义特征。
2.根据权利要求1所述的一种NX渐开线变位斜齿圆柱齿轮建模方法,其特征在于:在S27中,包括以下步骤:
S271:抽取S24中的齿槽左渐开线和S25中的齿槽右渐开线,分别在齿槽左渐开线起始点和齿槽右渐开线起始点做切线交于坐标系;
S272:连接齿槽左渐开线及其延长线和齿槽右渐开线及其延长线;
在S29中,包括以下步骤:
S291:依据步骤S23中的圆柱齿轮齿部建模参考坐标系以齿宽为长度创建齿部端面平面,该齿部端面平面为第一基准平面;
S292:依据步骤S26中齿轮螺旋线端点及步骤S291中的第一基准平面,绘制原点至齿轮螺旋线端点线段为第二草图;
S293:新建第三基准坐标系,原点选择步骤S292中第二草图的端点,x轴默认,y轴选择步骤S292中第二草图的线段方向,该第三基准坐标系即为左滚刀路线参考坐标系。
3.根据权利要求1所述的一种NX渐开线变位斜齿圆柱齿轮建模方法,其特征在于:所述步骤S3中的使用圆柱齿轮自定义特征包括以下步骤:
S31:建立基础坐标系,默认为笛卡尔坐标系;
S32:使用圆柱特征建立齿部实体;
S33:建立齿部右端面圆柱,与步骤S32中的齿部实体进行布尔合并运算;
S34:建立齿部左端面圆柱,与步骤S32中的齿部实体进行布尔合并运算;
S35:建立齿部左端倒斜角和齿部右端倒斜角;
S36:建立齿部与左轴颈边线的边倒圆和齿部与右轴颈边线的边倒圆;
S37:生成成品模型:调用步骤S2中的圆柱齿轮自定义特征,在自定义特征中输入基本输入参数,以齿部右端面线作为基准,以齿部圆柱面作为扫掠参考,生成齿部特征,得到成品模型。
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