CN110909423A - 一种nx克林根贝格摆线伞齿轮建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种NX克林根贝格摆线伞齿轮建模方法，本发明中的建模方法所生成的模型，可实现任意齿轮副参数的模型生成，可支持角变位和切变位齿轮模型，可实现同一模型主动齿轮和被动齿轮自由切换，可实现左右旋向的自由切换，在每次生成齿轮模型只需更改基本参数，生成模型仅需3～4秒.该方法有效解决在三维设计中克林根贝格伞齿轮每次建模耗时较长、重复步骤较多问题，所生成的模型容错性高、生成成功率高，参数准确性高。

Description

一种NX克林根贝格摆线伞齿轮建模方法

技术领域

本发明涉及齿轮建模领域，具体是一种NX克林根贝格摆线伞齿轮建模方法。

背景技术

目前已有的克林根贝格伞齿轮建模方法多为简化增材建模的过程，它首先用斜线在锥面上的投影代替实际的锥面上的摆线，然后用增材方式建模，即扫掠一个齿牙，最后阵列此齿牙，这类建模方法有如下几个缺点：第一个是实际齿轮制造为切齿过程，阵列齿牙与实际严重不符；第二个是用斜线在锥面上投影代替锥面上的摆线，与实际也严重不符，且生成的模型齿形有畸变，容易让人对齿形造成误解；第三个是无法处理齿轮轴大端面与轴段圆角，齿部端面倒圆的处理也极为不便；第四个是无法处理齿轮轴滚刀痕；第五个是建模效率较低，一般阵列扫掠扫掠的齿牙，需耗费更多是计算机内存及时间；第六个是现有建模方法，生成的克林根贝格摆线伞齿轮模型，多为一次性，或需要重新生成其他参数克林根贝格摆线伞齿轮时，需要大量的修改并兼容其他参数能力很差，即以此模型变更其参数时，模型常出现错误。

发明内容

本发明的目的在于提供一种NX克林根贝格摆线伞齿轮建模方法，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克林根贝格摆线伞齿轮建模方法，所述建模方法包括以下步骤：

S1：编写克林根贝格摆线伞齿轮函数；

S2：切齿建模及生成自定义特征；

S3：使用克林根贝格摆线伞齿轮自定义特征。

较优化地，所述步骤S1中的克林根贝格摆线伞齿轮的参数包括基本输入参数、条件判断参数、基本被动参数、大端齿形渐开线函数、小端齿形渐开线函数和锥面摆线函数，

所述基本输入参数包括：大齿轮大端分度圆直径、主动齿轮齿数、被动齿轮齿数、螺旋角、轴交角、主动轮齿高变位系数、主动轮切向变位系数、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、齿锥角、径向变位系数判断参数、切向变位系数参数和螺旋角方向判断参数，所述齿数判断参数、齿锥角、径向变位系数判断参数、切向变位系数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大端分度圆直径、大端锥距、中点锥距、齿顶圆直径、大端齿顶圆直径、大端齿根圆直径、大端基圆直径、大端模数、大端基圆半径、小端锥距、小端齿顶圆直径、小端齿顶圆直径、小端齿根圆直径、小端基圆直径、小端模数、小端基圆半径、齿顶高、齿根高、齿根圆角、小端齿槽旋转角计算过程值、刀具安装导向角和刀具安装距，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；

所述大端齿形渐开线函数包括：X轴坐标函数：xte＝0，Y轴坐标函数：yte＝z0e*sin(ωe)-y0e*cos(ωe)，Z轴坐标函数：zte＝z0e*cos(ωe)+y0e*sin(ωe)，其中，z0e＝rke*cos(θe)，y0e＝rke*sin(θe)，θe＝tan(αke)*180/pi()-αkeωe＝(tan(αn)*180/pi()-αn+(se/de)*180/pi())-180*cos(data)/z，rke＝dbe/2/cos(αke)，αke的取值范围为0°到acosine(dbe/(dae+5))pi()为圆周率，αn为分度圆压力角de为大端齿顶圆直径，data为齿锥角，z为齿数判断参数，dbe为大端基圆直径，dae为大端齿顶圆直径，se为大端法向弦齿厚，se根据齿轮选项参数决定；

所述小端齿形渐开线函数包括：X轴坐标函数：xti＝0

Y轴坐标函数：yti＝z0i*sin(ωi)-y0i*cos(ωi)

Z轴坐标函数：zti＝z0i*cos(ωi)+y0i*sin(ωi)

其中，y0i＝rki*sin(θi)，z0i＝rki*cos(θi)，rki＝dbi/2/cos(αki)，θi＝tan(αki)*180/pi()-αki，αki的取值范围为0°到acosine(dbi/(dai+5))，

ωi＝tan(αn)*180/pi()-αn，

pi()为圆周率，αn为分度圆压力角，di为小端齿顶圆直径，dbi小端基圆半径，dai为小端齿顶圆直径；

所述锥面摆线函数包括：X轴坐标函数：xt＝ρm*cos(data)，Y轴坐标函数：yt＝ρm*sin(data)*cos(wt*180/pi())，Z轴坐标函数：zt＝rot*ρm*sin(data)*sin(wt*180/pi())，其中，ρm＝sqrt(xt0*xt0+yt0*yt0)，data为齿锥角，wt＝(wtt*cos(w2-w)-sqrt(1-wtt*wtt)*sin(w2-w))/sin(data)，xt0＝(a+bb)*cos(w2-w)-r0*cos(w2+w0-(a+bb)*w/bb)，yt0＝((a+bb)*sin(w2-w)-r0*sin(w2+w0-(a+bb)*w/bb))，wtt＝(r0*sin(w0-a*w/bb)/ρm)，w2＝acosine((Re*Re+(a+bb)*(a+bb)-r0*r0)/(2*Re*(a+bb)))，w＝1.5*((w0-w0i)*bb/a)*t，w0＝acosine((r0*r0+(a+bb)*(a+bb)-Re*Re)/(2*r0*(a+bb)))，w0i＝acosine((r0*r0+(a+bb)*(a+bb)-Ri*Ri)/(2*r0*(a+bb)))，a＝Rm*cos(βm)，bb＝z0*sin(data)*a/z，pi()为圆周率，rot为螺旋角方向判断项，data为齿锥角，sqrt()为求平方根，r0为滚刀半径，Re为大端锥距，Rm为中点锥距，βm为螺旋角，z为齿数判断参数，z0为常数5，t为系统自带参数。

较优化地，所述步骤S2中的切齿建模及生成自定义特征包括以下步骤：

S21：建立齿坯；

S22：依据齿坯草图创建坐标系；

S23：建立渐开线、螺旋线曲线；

S24：创建齿坯；

S25：新方法处理齿槽曲线、齿槽实体扫掠曲线；

S26：扫掠生成第一个实体齿槽；

S27：阵列齿槽曲面生成齿轮模型；

S28：生成自定义特征。

较优化地，所述步骤S2中的切齿建模及生成自定义特征进一步包括以下步骤

S21：创建齿坯草图：创建第一基准坐标系，第一基准坐标系默认为笛卡尔坐标系，在第一基准坐标系下根据齿宽长度、齿锥角、大端分度圆直径创建齿坯草图；

S22：依据齿坯草图创建坐标系：

S221：创建大端齿形参考坐标系：在步骤S21中齿坯草图的基础上建立大端齿形参考坐标系，大端齿形参考坐标系的原点为齿坯大端端面线端点，Z轴沿齿坯大端端面线指向齿部线，Y轴指向屏幕外,X轴与齿坯母线从小端指向大端的方向平行；

S222：创建小端齿形参考坐标系：在步骤S21中齿坯草图的基础上建立小端齿形参考坐标系，小端齿形参考坐标系的原点为齿坯小端垂直母线的直线端点，Z轴沿齿坯小端端面线指向齿部线，Y轴指向屏幕外，X轴与齿坯母线从小端指向大端的方向平行；

S223：创建锥面摆线参考坐标系：在步骤S21中齿坯草图的基础上建立锥面摆线参考坐标系，锥面摆线参考坐标系的原点为齿部锥角线端点，Z轴指向屏幕里，X轴水平指向左侧，Y轴竖直向上；

S23：建立渐开线、螺旋线曲线

S231：创建锥面摆线：选取步骤S223中的锥面摆线参考坐标系作为锥面摆线的参考坐标，根据锥面摆线的X轴坐标函数、Y轴坐标函数、Z轴坐标函数生成锥面摆线；

S232：创建大端齿形渐开线：选取步骤S221中的大端齿形参考坐标系作为齿坯大端齿形渐开线的参考坐标，根据齿坯大端齿形渐开线的X轴坐标函数、Y轴坐标函数、Z轴坐标函数生成大端齿形渐开线；

S233：生成大端齿形渐开线镜像曲线：以步骤S221中的大端齿形参考坐标系的XOZ平面为镜像平面，镜像步骤S232中的大端齿形渐开线得到大端齿形渐开线镜像曲线；

S234：创建小端齿形渐开线：选取步骤S222中的小端齿形参考坐标系作为齿坯小端齿形渐开线的参考坐标，根据齿坯小端齿形渐开线的X轴坐标函数、Y轴坐标函数、Z轴坐标函数生成小端齿形渐开线；

S236：创建大端齿槽线：在大端齿形参考坐标系中的YOZ平面内创建第一草绘，将步骤S232中的大端齿形渐开线和步骤S233中的大端齿形渐开线镜像曲线投影到第一草绘上得到大端齿槽线；

S237：创建小端齿槽线：在小端齿形参考坐标系中的YOZ平面内创建创建第二草绘，将步骤S234中的小端齿形渐开线和步骤S235中的小端齿形渐开线镜像曲线投影到第二草绘上得到小端齿槽线；

S237：创建小端齿槽线：创建第二草绘，将步骤S234中的小端齿形渐开线和步骤S235中的小端齿形渐开线镜像曲线投影到第二草绘上；

S238：连接大端齿槽线：连接步骤S236中大端齿槽线中的左侧齿槽线成为一条线，连接步骤S236中大端齿槽线中的右侧齿槽线成为一条线；

S239：连接小端齿槽线：连接步骤S237中小端齿槽线中的左侧齿槽线成为一条线，连接步骤S236中小端齿槽线中的右侧齿槽线成为一条线；

S24：创建齿坯；

S241：建立齿坯：将步骤S21中的齿坯线以步骤S223中锥面摆线参考坐标系的X轴为旋转轴，旋转360°，生成齿坯；

S242：建立边倒圆：在步骤S241中的齿坯上创建齿坯齿顶倒圆、齿坯与轴连接处倒圆；

S25：新方法处理齿槽曲线、齿槽实体扫掠曲线：

S251：创建摆线退刀轨迹基准面：在步骤S231中锥面摆线的大端侧端点位置创建摆线退刀轨迹基准面，该基准面面法向为步骤S231中锥面摆线的大端端部的切线，基准面指向齿部外侧；

S252：创建摆线退刀轨迹基准方向：在步骤S231中锥面摆线的大端侧创建基准轴，基准轴为步骤S231中锥面摆线的大端端点处的切线，基准轴指向齿部外侧；

S253：创建摆线退刀轨迹基准坐标系：在步骤S231中锥面摆线的大端侧创建摆线退刀轨迹基准坐标系，该基准坐标系的原点为步骤S231中锥面摆线的大端端点，X轴沿步骤S251中的基准轴指向，Y轴沿齿轮大端断面线指向齿外部，Z轴指向屏幕里；

S254：创建摆线退刀轨迹：在步骤S253中摆线退刀轨迹基准坐标系的XOY面根据滚痕半径创建退刀槽滚痕线；

S255：创建大端齿槽齿形：在步骤S221中大端齿形参考坐标系的YOZ平面内创建第三草绘，将步骤S238中的连接后的大端齿槽线中的左侧齿槽线和右侧齿槽线投影到第三草绘上，根据齿顶圆直径绘制齿顶圆，根据齿根圆直径绘制齿根圆，即得到大端齿槽齿形；

S256：创建小端齿槽齿形：在步骤S222中小端齿形参考坐标系的YOZ平面内创建第四草绘，将步骤S239中的连接后的小端齿槽线中的左侧齿槽线和右侧齿槽线投影到第四草绘上，根据小端齿顶圆直径绘制齿顶圆,根据小端齿根圆直径绘制齿根圆，即得到小端齿槽齿形；

S257：阵列小端齿槽齿形：以步骤S223中创建锥面摆线参考坐标系的Z轴为轴心，阵列步骤S256中的小端齿槽齿形，阵列数量为2，阵列节距为小端齿槽旋转角计算过程值；

S26：扫掠生成第一个实体齿槽：

S261：创建齿槽：以步骤S255中的大端齿槽齿形和步骤S257中的阵列后的小端齿槽齿形为截面，以步骤S231中的锥面摆线为引导线进行扫掠，生成齿槽；

S262：创建退刀槽：以步骤S255中的大端齿槽齿形为截面，以步骤S254中的摆线退刀轨迹为引导线进行扫掠，生成退刀槽；

S263：在齿坯上切出齿槽：以步骤S241中的齿坯为目标体，以步骤S261中的齿槽和步骤S262中的退刀槽为工具进行求差布尔运算得到齿槽面；

S27：阵列齿槽曲面生成克林根贝格摆线伞齿轮模型：

S271：阵列齿槽面，形成所有齿：阵列步骤S263中的齿槽面，阵列个数为齿数判断参数，跨角为360°；

S272：参数化齿部曲线草图：依据步骤S21中的齿坯草图绘制齿部草图；

S273：创建基准坐标：依据步骤S21中的齿坯草图，在齿轮小端创建基础坐标系，该基础坐标系的原点为齿轮小端端面竖线端点，Y轴竖直向上，X轴水平向右，Z轴指向屏幕外；

S274：参数化齿轮检验参数：以步骤S221中大端齿形参考坐标系的XOY平面为草图平面，绘制表达齿轮检测参数信息的线段，生成克林根贝格摆线伞齿轮模型。

S28：生成自定义特征：选择克林根贝格摆线伞齿轮模型的建模过程作为建模参考，生成可重用的自定义特征。

较优化地所述步骤3中的使用克林根贝格摆线伞齿轮自定义特征包括以下步骤：

S31：调用步骤S2中的自定义特征；

S32：在自定义特征中输入基本输入参数，生成齿轮模型。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明中的建模方法所生成的模型，可实现任意齿轮副参数的模型生成，可支持角变位和切变位齿轮模型，可实现同一模型主动齿轮和被动齿轮自由切换，可实现左右旋向的自由切换。

(2)本发明中的建模方法在每次生成齿轮模型只需更改基本参数，生成模型仅需3～4秒.该方法有效解决在三维设计中克林根贝格伞齿轮每次建模耗时较长、重复步骤较多问题。

(3)本发明中的建模方法所生成的模型容错性高、生成成功率高，参数准确性高。

附图说明

图1为本发明一种NX克林根贝格摆线伞齿轮建模方法的流程示意图；

图2为本发明一种NX克林根贝格摆线伞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克林根贝格摆线伞齿轮建模方法，

步骤S1：编写克林根贝格摆线伞齿轮函数：

基本输入参数：大齿轮大端分度圆直径D02＝580、主动齿轮齿数z1＝12、被动齿轮齿数z2＝41、螺旋角βm＝35、轴交角Σ＝90、主动轮齿高变位系数Xh＝0.44、主动轮切向变位系数Xs＝0.316、齿宽B＝100、分度圆压力角αn＝20、齿顶高系数ha'＝1.0、顶隙系数C'＝0.25；

齿轮选项参数为主动齿轮齿数，旋向判断参数为右旋，滚刀直径r0＝210，

当齿轮选项参数为主动齿轮齿数z1，齿数判断参数z＝z1，齿锥角data＝atangent(z1/z2)，径向变位系数判断参数Xh1＝abs(Xh)、切向变位系数参数XS1＝abs(Xs)，

当齿轮选项参数为被动齿轮齿数z2，齿数判断参数z＝z2，齿锥角data＝Σ-atangent(z1/z2)，径向变位系数判断参数Xh1＝-abs(Xh)、切向变位系数参数XS1＝-abs(Xs)，

当旋向判断参数为右旋时，螺旋角方向判断参数为rot＝1，当旋向判断参数为左旋时，螺旋角方向判断参数为rot＝-1,

大端分度圆直径d＝D02*z/z2，大端锥距Re＝0.5*D02/sin(Σ-atangent(z1/z2))，中点锥距Rm＝Re-0.5*B，齿顶圆直径de＝d/cos(data)，大端齿顶圆直径dae＝de+2*ha，大端齿根圆直径dfe＝de-2*hf，大端基圆直径dbe＝de*cos(αn)，大端模数mne＝2*Re*cos(βe)/zp，大端基圆半径rbe＝dbe/2,小端锥距Ri＝Re-B，小端齿顶圆直径di＝Ri*tan(data)*2，小端齿顶圆直径dai＝di+2*ha，小端齿根圆直径dfi＝di-2*hf，小端基圆直径dbi＝di*cos(αn)，小端模数mni＝2*Ri*cos(βi)/zp，小端基圆半径rbi＝dbi/2，小端齿槽旋转角计算过程值wtt_end＝(r0*sin(ωi)/Ri)，ωi＝tan(αn)*180/pi()-αn，齿顶高ha＝(ha'+Xh)*mn，齿根高hf＝(ha'+c'-Xh)*mn，齿根圆角r＝rhofP'*mn，rhofP'为齿根圆角系数，rhofP'＝0.38，mn为中点法向模数，mn＝D02*cos(βm)*Rm/Re/z2，刀具安装导向角γ＝asine(mn*z0/(2*r0)，z0为常数5，刀具安装距Md＝sqrt(Rm*Rm+r0*r0-2*Rm*r0*sin(βm-γ))。

所述大端齿形渐开线函数包括：X轴坐标函数：xte＝0，Y轴坐标函数：yte＝z0e*sin(ωe)-y0e*cos(ωe)，Z轴坐标函数：zte＝z0e*cos(ωe)+y0e*sin(ωe)，其中，z0e＝rke*cos(θe)，y0e＝rke*sin(θe)，θe＝tan(αke)*180/pi()-αkeωe＝(tan(αn)*180/pi()-αn+(se/de)*180/pi())-180*cos(data)/z，rke＝dbe/2/cos(αke)，αke的取值范围为0°到acosine(dbe/(dae+5))pi()为圆周率，αn为分度圆压力角de为大端齿顶圆直径，data为齿锥角，z为齿数判断参数，dbe为大端基圆直径，dae为大端齿顶圆直径，se为大端法向弦齿厚，se根据齿轮选项参数决定；

所述小端齿形渐开线函数包括：X轴坐标函数：xti＝0

Y轴坐标函数：yti＝z0i*sin(ωi)-y0i*cos(ωi)

Z轴坐标函数：zti＝z0i*cos(ωi)+y0i*sin(ωi)

其中，y0i＝rki*sin(θi)，z0i＝rki*cos(θi)，rki＝dbi/2/cos(αki)，θi＝tan(αki)*180/pi()-αki，αki的取值范围为0°到acosine(dbi/(dai+5))，

ωi＝tan(αn)*180/pi()-αn，

pi()为圆周率，αn为分度圆压力角，di为小端齿顶圆直径，dbi小端基圆半径，dai为小端齿顶圆直径；

ωi＝tan(αn)*180/pi()-αn为ωi简化的函数表达式，在实际应用过程中也可以采用ωi＝(tan(αn)*180/pi()-αn+(si/di)*180/pi())-180*cos(data)/z，其中，pi()为圆周率，αn为分度圆压力角，di为小端齿顶圆直径，data为齿锥角，z为齿数判断参数，si为小端法向弦齿厚，si根据齿轮选项参数决定，

该公式比较复杂，但是计算ωi过程中考虑的因素比较全面，根据实际要求情况自行选择公式来计算，

其中，当齿轮选项参数为主动齿轮齿数z1时，

se＝mne*pi()/2/cos(βe)+2*mne*abs(Xh)*tan(αn)+abs(XS)，

si＝mni*pi()/2/cos(βi)+2*mni*abs(Xh)*tan(αn)+abs(XS)，

当齿轮选项参数为被动齿轮齿数z2，

se＝mne*pi()/2/cos(βe)-2*mne*abs(Xh)*tan(αn)-abs(XS)，

si＝mni*pi()/2/cos(βi)-2*mni*abs(Xh)*tan(αn)-abs(XS)，

其中，βe＝atangent((Re-e*cos(ψe))/(e*sin(ψe)))，ψe＝acosine((Re*Re+Md*Md-r0*r0)/(2*Re*Md))，βi＝atangent((Ri-e*cos(ψi))/(e*sin(ψi)))，ψi＝acosine((Ri*Ri+Md*Md-r0*r0)/(2*Ri*Md))，e＝Md/(1+z0/zp)，zp＝z/sin(data)，z0为常数5，mne为大端模数，pi()为圆周率，Xh为主动轮齿高变位系数，αn为分度圆压力角，XS为主动轮切向变位系数，mni为小端模数，Re为大端锥距，Md为刀具安装距，r0为滚刀直径，Ri为小端锥距，data为齿锥角，z为齿数判断参数；

所述锥面摆线函数包括：X轴坐标函数：xt＝ρm*cos(data)，Y轴坐标函数：yt＝ρm*sin(data)*cos(wt*180/pi())，Z轴坐标函数：zt＝rot*ρm*sin(data)*sin(wt*180/pi())，其中，ρm＝sqrt(xt0*xt0+yt0*yt0)，data为齿锥角，wt＝(wtt*cos(w2-w)-sqrt(1-wtt*wtt)*sin(w2-w))/sin(data)，xt0＝(a+bb)*cos(w2-w)-r0*cos(w2+w0-(a+bb)*w/bb)，yt0＝((a+bb)*sin(w2-w)-r0*sin(w2+w0-(a+bb)*w/bb))，wtt＝(r0*sin(w0-a*w/bb)/ρm)，w2＝acosine((Re*Re+(a+bb)*(a+bb)-r0*r0)/(2*Re*(a+bb)))，w＝1.5*((w0-w0i)*bb/a)*t，w0＝acosine((r0*r0+(a+bb)*(a+bb)-Re*Re)/(2*r0*(a+bb)))，w0i＝acosine((r0*r0+(a+bb)*(a+bb)-Ri*Ri)/(2*r0*(a+bb)))，

a＝Rm*cos(βm)，bb＝z0*sin(data)*a/z，pi()为圆周率，rot为螺旋角方向判断参数，data为齿锥角，sqrt()为求平方根，r0为滚刀半径，Re为大端锥距，Rm为中点锥距，βm为螺旋角，z0为常数5，z为齿数判断参数，t为系统自带参数；

步骤S2：切齿建模及生成自定义特征进一步包括以下步骤：

S21：创建齿坯草图：创建第一基准坐标系，第一基准坐标系默认为笛卡尔坐标系，在第一基准坐标系下根据齿宽B＝100、齿锥角data＝atangent(12/41)、大端分度圆直径d＝D02*z/z2＝580*12/41创建齿坯草图；

S22：依据齿坯草图创建坐标系：

S221：创建大端齿形参考坐标系：在步骤S21中齿坯草图的基础上建立大端齿形参考坐标系，大端齿形参考坐标系的原点为齿坯大端端面线端点，Z轴沿齿坯大端端面线指向齿部线，Y轴指向屏幕外,X轴与齿坯母线从小端指向大端的方向平行；

S222：创建小端齿形参考坐标系：在步骤S21中齿坯草图的基础上建立小端齿形参考坐标系，小端齿形参考坐标系的原点为齿坯小端垂直母线的直线端点，Z轴沿齿坯小端端面线指向齿部线，Y轴指向屏幕外，X轴与齿坯母线从小端指向大端的方向平行；

S223：创建锥面摆线参考坐标系：在步骤S21中齿坯草图的基础上建立锥面摆线参考坐标系，锥面摆线参考坐标系的原点为齿部锥角线端点，Z轴指向屏幕里，X轴水平指向左侧，Y轴竖直向上；

S23：建立渐开线、螺旋线曲线

S231：创建锥面摆线：选取步骤S223中的锥面摆线参考坐标系作为锥面摆线的参考坐标，根据锥面摆线的X轴坐标函数xt、Y轴坐标函数yt、Z轴坐标函数zt生成锥面摆线；

S232：创建大端齿形渐开线：选取步骤S221中的大端齿形参考坐标系作为齿坯大端齿形渐开线的参考坐标，根据齿坯大端齿形渐开线的X轴坐标函数xte、Y轴坐标函数yte、Z轴坐标函数zte生成大端齿形渐开线；

S233：生成大端齿形渐开线镜像曲线：以步骤S221中的大端齿形参考坐标系的XOZ平面为镜像平面，镜像步骤S232中的大端齿形渐开线得到大端齿形渐开线镜像曲线；

S234：创建小端齿形渐开线：选取步骤S222中的小端齿形参考坐标系作为齿坯小端齿形渐开线的参考坐标，根据齿坯小端齿形渐开线的X轴坐标函数、Y轴坐标函数、Z轴坐标函数生成小端齿形渐开线；

S235：生成小端齿形渐开线镜像曲线：以步骤S222的小端齿形参考坐标系的XOZ平面为镜像平面，镜像步骤S234中的小端齿形渐开线得到小端齿形渐开线镜像曲线；

S236：创建大端齿槽线：在大端齿形参考坐标系中的YOZ平面内创建第一草绘，将步骤S232中的大端齿形渐开线和步骤S233中的大端齿形渐开线镜像曲线投影到第一草绘上得到大端齿槽线；

S237：创建小端齿槽线：在小端齿形参考坐标系中的YOZ平面内创建创建第二草绘，将步骤S234中的小端齿形渐开线和步骤S235中的小端齿形渐开线镜像曲线投影到第二草绘上得到小端齿槽线；

S238：连接大端齿槽线：连接步骤S236中大端齿槽线中的左侧齿槽线成为一条线，连接步骤S236中大端齿槽线中的右侧齿槽线成为一条线；

S239：连接小端齿槽线：连接步骤S237中小端齿槽线中的左侧齿槽线成为一条线，连接步骤S236中小端齿槽线中的右侧齿槽线成为一条线；

S24：创建齿坯；

S241：建立齿坯：将步骤S21中的齿坯线以步骤S223中锥面摆线参考坐标系的X轴为旋转轴，旋转360°，生成齿坯；

S242：建立边倒圆：在步骤S241中的齿坯上创建齿坯齿顶倒圆、齿坯与轴连接处倒圆；

S25：新方法处理齿槽曲线、齿槽实体扫掠曲线：

S251：创建摆线退刀轨迹基准面：在步骤S231中锥面摆线的大端侧端点位置创建摆线退刀轨迹基准面，该基准面面法向为步骤S231中锥面摆线的大端端部的切线，基准面指向齿部外侧；

S252：创建摆线退刀轨迹基准方向：在步骤S231中锥面摆线的大端侧创建基准轴，基准轴为步骤S231中锥面摆线的大端端点处的切线，基准轴指向齿部外侧；

S253：创建摆线退刀轨迹基准坐标系：在步骤S231中锥面摆线的大端侧创建摆线退刀轨迹基准坐标系，该基准坐标系的原点为步骤S231中锥面摆线的大端端点，X轴沿步骤S251中的基准轴指向，Y轴沿齿轮大端断面线指向齿外部，Z轴指向屏幕里；

S254：创建摆线退刀轨迹：在步骤S253中摆线退刀轨迹基准坐标系的XOY面根据滚痕半径创建退刀槽滚痕线；

S255：创建大端齿槽齿形：在步骤S221中大端齿形参考坐标系的YOZ平面内创建第三草绘，将步骤S238中的连接后的大端齿槽线中的左侧齿槽线和右侧齿槽线投影到第三草绘上，根据齿顶圆直径dae＝de+2*ha绘制齿顶圆，根据齿根圆直径dfe＝de-2*hf绘制齿根圆，即得到大端齿槽齿形；

S256：创建小端齿槽齿形：在步骤S222中小端齿形参考坐标系的YOZ平面内创建第四草绘，将步骤S239中的连接后的小端齿槽线中的左侧齿槽线和右侧齿槽线投影到第四草绘上，根据dai绘制齿顶圆,根据dfi绘制齿根圆，即得到小端齿槽齿形；

S257：阵列小端齿槽齿形：以步骤S223中创建锥面摆线参考坐标系的Z轴为轴心，阵列步骤S256中的小端齿槽齿形，阵列数量为2，阵列节距为小端齿槽旋转角计算过程值wtt_end；

S26：扫掠生成第一个实体齿槽：

S261：创建齿槽：以步骤S255中的大端齿槽齿形和步骤S257中的阵列后的小端齿槽齿形为截面，以步骤S231中的锥面摆线为引导线进行扫掠，生成齿槽；

S262：创建退刀槽：以步骤S255中的大端齿槽齿形为截面，以步骤S254中的摆线退刀轨迹为引导线进行扫掠，生成退刀槽；

S263：在齿坯上切出齿槽：以步骤S241中的齿坯为目标体，以步骤S261中的齿槽和步骤S262中的退刀槽为工具进行求差布尔运算得到齿槽面；

S27：阵列齿槽曲面生成克林根贝格摆线伞齿轮模型：

S271：阵列齿槽面，形成所有齿：阵列步骤S263中的齿槽面，阵列个数为主动齿轮齿数z1＝12，跨角为360°；

S272：参数化齿部曲线草图：依据步骤S21中的齿坯草图绘制齿部草图；

S273：创建基准坐标：依据步骤S21中的齿坯草图，在齿轮小端创建基础坐标系，该基础坐标系的原点为齿轮小端端面竖线端点，Y轴竖直向上，X轴水平向右，Z轴指向屏幕外；

S274：参数化齿轮检验参数：以步骤S221中大端齿形参考坐标系的XOY平面为草图平面，绘制表达齿轮检测参数信息的线段，齿轮检测参数信息包括齿数、模数、大端直径、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。

S28：生成自定义特征：选择克林根贝格摆线伞齿轮模型的建模过程作为建模参考，生成可重用的自定义特征。

步骤3：使用克林根贝格摆线伞齿轮自定义特征：

S31：调用步骤S2中的自定义特征；

S32：在自定义特征中修改基本输入参数，修改大齿轮大端分度圆直径D02＝430、主动齿轮齿数z1＝21、被动齿轮齿数z2＝21、螺旋角βm＝35、轴交角Σ＝90、主动轮齿高变位系数Xh＝0.01、主动轮切向变位系数Xs＝0.001、齿宽B＝90、分度圆压力角αn＝20、齿顶高系数ha'＝1.0、顶隙系数C'＝0.25，自动生新的齿轮模型。

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 (5)

1.一种NX克林根贝格摆线伞齿轮建模方法，其特征在于：所述建模方法包括以下步骤：

S1：编写克林根贝格摆线伞齿轮函数表达式；

S2：切齿建模及生成自定义特征；

S3：使用克林根贝格摆线伞齿轮自定义特征。

2.根据权利要求1所述的一种NX克林根贝格摆线伞齿轮建模方法，其特征在于：所述步骤S1中的克林根贝格摆线伞齿轮函数表达式包括基本输入参数、条件判断参数、基本被动参数、大端齿形渐开线函数、小端齿形渐开线函数和锥面摆线函数，

所述基本输入参数包括：大齿轮大端分度圆直径、主动齿轮齿数、被动齿轮齿数、螺旋角、轴交角、主动轮齿高变位系数、主动轮切向变位系数、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、齿锥角、径向变位系数判断参数、切向变位系数参数和螺旋角方向判断参数，所述齿数判断参数、齿锥角、径向变位系数判断参数、切向变位系数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大端分度圆直径、大端锥距、中点锥距、齿顶圆直径、大端齿顶圆直径、大端齿根圆直径、大端基圆直径、大端模数、大端基圆半径、小端锥距、小端齿顶圆直径、小端齿顶圆直径、小端齿根圆直径、小端基圆直径、小端模数、小端基圆半径、齿顶高、齿根高、齿根圆角、小端齿槽旋转角计算过程值、刀具安装导向角和刀具安装距，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；

所述大端齿形渐开线函数包括：X轴坐标函数：xte＝0，Y轴坐标函数：yte＝z0e*sin(ωe)-y0e*cos(ωe)，Z轴坐标函数：zte＝z0e*cos(ωe)+y0e*sin(ωe)，

其中，z0e＝rke*cos(θe)，y0e＝rke*sin(θe)，θe＝tan(αke)*180/pi()-αke

ωe＝(tan(αn)*180/pi()-αn+(se/de)*180/pi())-180*cos(data)/z，

rke＝dbe/2/cos(αke)，αke的取值范围为0°到acosine(dbe/(dae+5))

pi()为圆周率，αn为分度圆压力角，de为大端齿顶圆直径，data为齿锥角，z为齿数判断参数，dbe为大端基圆直径，dae为大端齿顶圆直径，se为大端法向弦齿厚，se根据齿轮选项参数决定；

所述小端齿形渐开线函数包括：X轴坐标函数：xti＝0

Y轴坐标函数：yti＝z0i*sin(ωi)-y0i*cos(ωi)

Z轴坐标函数：zti＝z0i*cos(ωi)+y0i*sin(ωi)

其中，y0i＝rki*sin(θi)，z0i＝rki*cos(θi)，rki＝dbi/2/cos(αki)，θi＝tan(αki)*180/pi()-αki，αki的取值范围为0°到acosine(dbi/(dai+5))，

ωi＝tan(αn)*180/pi()-αn，

pi()为圆周率，αn为分度圆压力角，di为小端齿顶圆直径，dbi小端基圆半径，dai为小端齿顶圆直径；

所述锥面摆线函数包括：X轴坐标函数：xt＝ρm*cos(data)，Y轴坐标函数：yt＝ρm*sin(data)*cos(wt*180/pi())，Z轴坐标函数：zt＝rot*ρm*sin(data)*sin(wt*180/pi())，其中，ρm＝sqrt(xt0*xt0+yt0*yt0)，data为齿锥角，

wt＝(wtt*cos(w2-w)-sqrt(1-wtt*wtt)*sin(w2-w))/sin(data)，

xt0＝(a+bb)*cos(w2-w)-r0*cos(w2+w0-(a+bb)*w/bb)，

yt0＝((a+bb)*sin(w2-w)-r0*sin(w2+w0-(a+bb)*w/bb))，

wtt＝(r0*sin(w0-a*w/bb)/ρm)，

w2＝acosine((Re*Re+(a+bb)*(a+bb)-r0*r0)/(2*Re*(a+bb)))，

w＝1.5*((w0-w0i)*bb/a)*t，

w0＝acosine((r0*r0+(a+bb)*(a+bb)-Re*Re)/(2*r0*(a+bb)))，

w0i＝acosine((r0*r0+(a+bb)*(a+bb)-Ri*Ri)/(2*r0*(a+bb)))，

a＝Rm*cos(βm)，bb＝z0*sin(data)*a/z，pi()为圆周率，rot为螺旋角方向判断项，data为齿锥角，sqrt()为求平方根，r0为滚刀半径，Re为大端锥距，Rm为中点锥距，βm为螺旋角，z0为常数5，z为齿数判断参数，t为系统自带参数。

3.根据权利要求1所述的一种NX克林根贝格摆线伞齿轮建模方法，其特征在于：所述步骤S2中的切齿建模及生成自定义特征包括以下步骤：

S21：建立齿坯；

S22：依据齿坯草图创建坐标系；

S23：建立渐开线、螺旋线曲线；

S24：创建齿坯；

S25：新方法处理齿槽曲线、齿槽实体扫掠曲线；

S26：扫掠生成第一个实体齿槽；

S27：阵列齿槽曲面生成齿轮模型；

S28：生成自定义特征。

4.据权利要求3所述的一种NX克林根贝格摆线伞齿轮建模方法，其特征在于：所述步骤S2中的切齿建模及生成自定义特征进一步包括以下步骤：

S21：创建齿坯草图：创建第一基准坐标系，第一基准坐标系默认为笛卡尔坐标系，在第一基准坐标系下根据齿宽长度、齿锥角、大端分度圆直径创建齿坯草图；

S22：依据齿坯草图创建坐标系：

S221：创建大端齿形参考坐标系：在步骤S21中齿坯草图的基础上建立大端齿形参考坐标系，大端齿形参考坐标系的原点为齿坯大端端面线端点，Z轴沿齿坯大端端面线指向齿部线，Y轴指向屏幕外,X轴与齿坯母线从小端指向大端的方向平行；

S222：创建小端齿形参考坐标系：在步骤S21中齿坯草图的基础上建立小端齿形参考坐标系，小端齿形参考坐标系的原点为齿坯小端垂直母线的直线端点，Z轴沿齿坯小端端面线指向齿部线，Y轴指向屏幕外，X轴与齿坯母线从小端指向大端的方向平行；

S223：创建锥面摆线参考坐标系：在步骤S21中齿坯草图的基础上建立锥面摆线参考坐标系，锥面摆线参考坐标系的原点为齿部锥角线端点，Z轴指向屏幕里，X轴水平指向左侧，Y轴竖直向上；

S23：建立渐开线、螺旋线曲线

S231：创建锥面摆线：选取步骤S223中的锥面摆线参考坐标系作为锥面摆线的参考坐标，根据锥面摆线的X轴坐标函数、Y轴坐标函数、Z轴坐标函数生成锥面摆线；

S232：创建大端齿形渐开线：选取步骤S221中的大端齿形参考坐标系作为齿坯大端齿形渐开线的参考坐标，根据齿坯大端齿形渐开线的X轴坐标函数、Y轴坐标函数、Z轴坐标函数生成大端齿形渐开线；

S233：生成大端齿形渐开线镜像曲线：以步骤S221中的大端齿形参考坐标系的XOZ平面为镜像平面，镜像步骤S232中的大端齿形渐开线得到大端齿形渐开线镜像曲线；

S234：创建小端齿形渐开线：选取步骤S222中的小端齿形参考坐标系作为齿坯小端齿形渐开线的参考坐标，根据齿坯小端齿形渐开线的X轴坐标函数、Y轴坐标函数、Z轴坐标函数生成小端齿形渐开线；

S235：生成小端齿形渐开线镜像曲线：以步骤S222的小端齿形参考坐标系的XOZ平面为镜像平面，镜像步骤S234中的小端齿形渐开线得到小端齿形渐开线镜像曲线；

S236：创建大端齿槽线：在大端齿形参考坐标系中的YOZ平面内创建第一草绘，将步骤S232中的大端齿形渐开线和步骤S233中的大端齿形渐开线镜像曲线投影到第一草绘上得到大端齿槽线；

S237：创建小端齿槽线：在小端齿形参考坐标系中的YOZ平面内创建创建第二草绘，将步骤S234中的小端齿形渐开线和步骤S235中的小端齿形渐开线镜像曲线投影到第二草绘上得到小端齿槽线；

S238：连接大端齿槽线：连接步骤S236中大端齿槽线中的左侧齿槽线成为一条线，连接步骤S236中大端齿槽线中的右侧齿槽线成为一条线；

S239：连接小端齿槽线：连接步骤S237中小端齿槽线中的左侧齿槽线成为一条线，连接步骤S236中小端齿槽线中的右侧齿槽线成为一条线；

S24：创建齿坯；

S241：建立齿坯：将步骤S21中的齿坯线以步骤S223中锥面摆线参考坐标系的X轴为旋转轴，旋转360°，生成齿坯；

S242：建立边倒圆：在步骤S241中的齿坯上创建齿坯齿顶倒圆、齿坯与轴连接处倒圆；

S25：新方法处理齿槽曲线、齿槽实体扫掠曲线：

S251：创建摆线退刀轨迹基准面：在步骤S231中锥面摆线的大端侧端点位置创建摆线退刀轨迹基准面，该基准面面法向为步骤S231中锥面摆线的大端端部的切线，基准面指向齿部外侧；

S252：创建摆线退刀轨迹基准方向：在步骤S231中锥面摆线的大端侧创建基准轴，基准轴为步骤S231中锥面摆线的大端端点处的切线，基准轴指向齿部外侧；

S253：创建摆线退刀轨迹基准坐标系：在步骤S231中锥面摆线的大端侧创建摆线退刀轨迹基准坐标系，该基准坐标系的原点为步骤S231中锥面摆线的大端端点，X轴沿步骤S251中的基准轴指向，Y轴沿齿轮大端断面线指向齿外部，Z轴指向屏幕里；

S254：创建摆线退刀轨迹：在步骤S253中摆线退刀轨迹基准坐标系的XOY面根据滚痕半径创建退刀槽滚痕线；

S255：创建大端齿槽齿形：在步骤S221中大端齿形参考坐标系的YOZ平面内创建第三草绘，将步骤S238中的连接后的大端齿槽线中的左侧齿槽线和右侧齿槽线投影到第三草绘上，根据大端齿顶圆直径绘制齿顶圆，根据大端齿根圆直径绘制齿根圆，即得到大端齿槽齿形；

S256：创建小端齿槽齿形：在步骤S222中小端齿形参考坐标系的YOZ平面内创建第四草绘，将步骤S239中的连接后的小端齿槽线中的左侧齿槽线和右侧齿槽线投影到第四草绘上，根据小端齿顶圆直径绘制齿顶圆,根据小端齿根圆直径绘制齿根圆，即得到小端齿槽齿形；

S257：阵列小端齿槽齿形：以步骤S223中创建锥面摆线参考坐标系的Z轴为轴心，阵列步骤S256中的小端齿槽齿形，阵列数量为2，阵列节距为小端齿槽旋转角计算过程值；

S26：扫掠生成第一个实体齿槽：

S261：创建齿槽：以步骤S255中的大端齿槽齿形和步骤S257中的阵列后的小端齿槽齿形为截面，以步骤S231中的锥面摆线为引导线进行扫掠，生成齿槽；

S262：创建退刀槽：以步骤S255中的大端齿槽齿形为截面，以步骤S254中的摆线退刀轨迹为引导线进行扫掠，生成退刀槽；

S263：在齿坯上切出齿槽：以步骤S241中的齿坯为目标体，以步骤S261中的齿槽和步骤S262中的退刀槽为工具进行求差布尔运算得到齿槽面；

S27：阵列齿槽曲面生成克林根贝格摆线伞齿轮模型：

S271：阵列齿槽面，形成所有齿：阵列步骤S263中的齿槽面，阵列个数为齿数判断参数，跨角为360°；

S272：参数化齿部曲线草图：依据步骤S21中的齿坯草图绘制齿部草图；

S273：创建基准坐标：依据步骤S21中的齿坯草图，在齿轮小端创建基础坐标系，该基础坐标系的原点为齿轮小端端面竖线端点，Y轴竖直向上，X轴水平向右，Z轴指向屏幕外；

S274：参数化齿轮检验参数：以步骤S221中大端齿形参考坐标系的XOY平面为草图平面，绘制表达齿轮检测参数信息的线段，生成克林根贝格摆线伞齿轮模型。

S28：生成自定义特征：选择克林根贝格摆线伞齿轮模型的建模过程作为建模参考，生成可重用的自定义特征。

5.根据权利要求4所述的一种NX克林根贝格摆线伞齿轮建模方法，其特征在于：所述步骤3中的使用克林根贝格摆线伞齿轮自定义特征包括以下步骤：

S31：调用步骤S2中的自定义特征；

S32：在自定义特征中输入基本输入参数，生成齿轮模型。

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