CN114611241A - 一种齿轮箱内零件的三维建模方法 - Google Patents

一种齿轮箱内零件的三维建模方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种齿轮箱内零件的三维建模方法，属于齿轮箱设计技术领域。包括：在三维建模环境下，调取标准模型库中的所述零件的初始模型，其中，所述初始模型为全参数化模型；设置建模表达式输入文件，所述建模表达式输入文件包括零件的全部建模数据；导入所述建模表达式输入文件，生成所述零件的目标模型。本发明的齿轮箱内零件的三维建模方法，提高了建模效率。

Description

一种齿轮箱内零件的三维建模方法
技术领域
本发明涉及齿轮箱设计技术领域，尤其涉及一种齿轮箱内零件的三维建模方法。
背景技术
目前可采用多种对齿轮箱内的零件如齿轮轴、齿轮、光轴和箱体进行建模的方法。现有技术中，建立了齿部、键槽等特征的UDF库和多种结构的齿轮轴、齿轮和光轴的标准模型图库，对于这几类零件的建立新模型的基本思路是：步骤一：在Teamcenter环境中用标准模型派生一个新的对象；步骤二：在NX环境中逐一进入模型特征修改参数值，从而得到符合要求的新模型。以建立齿轮轴为例具体说明，建立齿轮轴标准模型图库，首先在Teamcenter环境中用标准模型派生一个新的对象，如图1-图4所示，输入齿轮轴上的齿部UDF参数，如齿数、中心距、螺旋角、旋向、模数、分度圆直径等参数，在输入圆柱体特征参数如直径及高度等参数，再选中圆柱的边输入倒角特征参数进行倒斜角，最后输入键槽特征UDF参数如键槽长度、键槽左端至定位面距离、圆角、单双键类型、相对轴线旋角角度等等，最后形成目标模型。然而，上述建模方法中，在Teamcenter和NX集成环境下进入模型特征的速度慢，部分特征等待时间长达1分钟，影响了建模效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种齿轮箱内零件的三维建模方法，提高了建模效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种齿轮箱内零件的三维建模方法，包括：
在三维建模环境下，调取标准模型库中的所述零件的初始模型，其中，所述初始模型为全参数化模型；
设置建模表达式输入文件，所述建模表达式输入文件包括零件的全部建模数据；
导入所述建模表达式输入文件，生成所述零件的目标模型。
可选地，所述建模表达式输入文件为Excel文件。
可选地，在设置所述建模表达式输入文件之前，还包括：
所述零件的变量特征分为第一类特征和第二类特征，建立所述第一类特征和所述第二类特征之间的函数表达式，所述第一类特征的变量为主动变量，所述第二类特征的变量为被动变量，所述函数表达式能够转换成所述建模表达式输入文件。
可选地，使用VBA编制所述函数表达式并保存成Excel文件。
可选地，在三维建模环境下，调取标准模型库中的所述零件的初始模型之前，还包括：
对所述零件建立参数计算公式列表；
使用VBA建立所述函数表达式时，调取所述零件的参数计算公式。
可选地，在三维建模环境下，调取标准模型库中的所述零件的初始模型之前，还包括：
建立转接程序，所述函数表达式通过所述转接程序能够自动生成所述零件建模表达式输入文件。
可选地，所述转接程序能够同时转接多个零件的函数表达式，以同时生成多个相对应零件的建模表达式输入文件。
可选地，所述零件包括齿轮轴、齿轮、光轴和箱体。
可选地，所述标准模型库包括每个所述零件的多个代表性模型，调取标准模型库中的所述零件的初始模型时，调取其中一个所述代表性模型作为所述零件的初始模型。
可选地，所述三维建模环境与Teamcenter形成集成环境；和/或
所述三维建模环境为NX环境。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种齿轮箱内零件的三维建模方法，具体地，在三维建模环境下调取标准模型库中的零件的初始模型，导入建模表达式输入文件，建模表达式输入文件包括的零件的全部特征目标参数的数据为全参数模型的参数一一赋值，从而得到了目标模型。在此过程中，不需要进入零件的模型特征，无需对单个特征进行赋值，而是直接整体赋值，提高了建模效率；采用上述方法对零件三维建模的平均时间是20分钟，提效95％以上。
附图说明
图1是现有技术提供的输入齿部特征UDF参数的示意图；
图2是现有技术提供的输入圆柱体特征参数的示意图；
图3是现有技术提供的输入倒角特征参数的示意图；
图4是现有技术提供的输入键槽特征UDF参数的示意图；
图5是本发明的具体实施方式提供的齿轮箱内零件的三维建模方法的流程图；
图6是本发明的具体实施方式提供的箱体的基准草图的示意图；
图7是本发明的具体实施方式提供的箱体三维模型的示意图；
图8是本发明的具体实施方式提供的中间齿轮轴模型被动变量函数表达式；
图9是本发明的具体实施方式提供的中间齿轮轴模型主动变量函数表达式；
图10是本发明的具体实施方式提供的输入齿轮轴模型被动变量函数表达式；
图11是本发明的具体实施方式提供的输入齿轮轴模型主动变量函数表达式；
图12是本发明的具体实施方式提供的齿轮模型主动变量函数表达式；
图13是本发明的具体实施方式提供的光轴模型被动变量函数表达式；
图14是本发明的具体实施方式提供的光轴模型主动变量函数表达式；
图15是本发明的具体实施方式提供的箱体模型函数表达式之一；
图16是本发明的具体实施方式提供的箱体模型函数表达式之二；
图17是本发明的具体实施方式提供的箱体模型函数表达式之三；
图18是本发明的具体实施方式提供的箱体模型函数表达式之四；
图19是本发明的具体实施方式提供的箱体模型函数表达式之五；
图20是本发明的具体实施方式提供的箱体模型函数表达式之六；
图21是本发明的具体实施方式提供的输入齿轮轴建模表达式输入文件；
图22是本发明的具体实施方式提供的齿轮建模表达式输入文件；
图23是本发明的具体实施方式提供的中间齿轮轴建模表达式输入文件；
图24是本发明的具体实施方式提供的光轴建模表达式输入文件；
图25是本发明的具体实施方式提供的箱体建模表达式输入文件；
图26是本发明的具体实施方式提供的齿轮计算程序；
图27是本发明的具体实施方式提供的计算程序数据输入表格及表达式文件生成控件；
图28是本发明的具体实施方式提供的输入齿轮轴数据引用和计算函数表达式；
图29是本发明的具体实施方式提供的一级齿轮数据引用和计算函数表达式；
图30是本发明的具体实施方式提供的二级齿轮轴数据引用和计算函数表达式；
图31是本发明的具体实施方式提供的二级齿轮数据引用和计算函数表达式；
图32是本发明的具体实施方式提供的输出轴数据引用和计算函数表达式；
图33是本发明的具体实施方式提供的箱体数据引用和计算函数表达式；
图34是本发明的具体实施方式提供的表达式文件生成程序代码；
图35是本发明的具体实施方式提供的程序运行输出文件；
图36是本发明的具体实施方式提供的表达式文件导入主动变量数据。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，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。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本实施例提供了一种齿轮箱内零件的三维建模方法，如图5所示，包括以下步骤：
S1：在三维建模环境下，调取标准模型库中的零件的初始模型，其中，初始模型为全参数化模型；
S2：设置建模表达式输入文件，建模表达式输入文件包括零件的全部建模数据；
S3：导入建模表达式输入文件，生成零件的目标模型。
具体地，在三维建模环境下调取标准模型库中的零件的初始模型，导入建模表达式输入文件，建模表达式输入文件包括的零件的全部特征目标参数的数据为全参数模型的参数一一赋值，从而得到了目标模型。在此过程中，不需要进入零件的模型特征，无需对单个特征进行赋值，而是直接整体赋值，提高了建模效率；采用上述方法对零件三维建模的平均时间是20分钟，提效95％以上。
可选地，零件包括齿轮轴、齿轮、光轴和箱体，相对于现有技术中，增加了对箱体建立标准模型库，提高了对箱体建模效率，齿轮轴、齿轮、光轴和箱体为齿轮箱内主要零件，对其均建立标准模型库，均采用本方案的三维建模方法进行建模，进而提高了对齿轮箱整体进行建模的效率。
在三维建模环境下建立零件的标准模型库，形成标准模型库后进行调取即可；标准模型库内的初始模型为全参数模型，需要对每个参数进行赋值才能得到目标模型；具体建模方法以及形成标准模型库等均可参照现有技术，不再赘述。
可选地，标准模型库包括每个零件的多个代表性模型，调取标准模型库中的零件的初始模型时，调取其中一个代表性模型作为零件的初始模型，丰富了每个零件的标准模型库，覆盖到更多零件类型，进一步提高了操作方便性。
具体地，三维建模环境为NX环境，可选地，三维建模环境与Teamcenter形成集成环境，生成的零件的目标模型均存储于Teamcenter中，方便对生成模型进行管理，具体地，也可以将标准模型库存储于Teamcenter中。
在Teamcenter和NX集成环境下，调取中间齿轮轴标准模型库中的一个代表性模型形成初始模型，再导入中间齿轮轴目标模型的建模表达式输入文件，从而生成了中间齿轮轴的目标模型。
以箱体为例建立其中一个代表性箱体模型，箱体的特征包括多个用于安装轴承的轴承座、多个中分面板、多个地脚板、侧板等，如图6和图7所示，先建立箱体的基准平面和基准轴，在此基础上建立各个特征的基准草图，再形成三维模型。同理，其他代表性箱体模型。同理，建立齿轮轴、齿轮和光轴的三维模型，形成标准模型库。
可选地，建模表达式输入文件为Excel文件，一般地，Excel格式文件与三维建模环境具有相应接口，方便将建模表达式输入文件导入到三维建模环境中，具有可操作性，且操作方便。本实施例中，三维建模环境为NX环境，其他实施例中，三维建模环境也可以是其他三维建模软件，不进行限定，当建模表达式输入文件的格式不能直接导入到三维建模环境时，可以另外通过设置相应程序以对接，可参照现有技术，不再赘述。
本实施例中，零件的全部特征包括变量特征，在设置建模表达式输入文件之前，还包括：
S100：零件的变量特征分为第一类特征和第二类特征，编写第一类特征和第二类特征之间的函数表达式，第一类特征的变量为主动变量，第二类特征的变量为被动变量，函数表达式能够转换成建模表达式输入文件。
输入主动变量后，可以自动计算出被动变量，从而得到了全部建模数据以进行建模。通过建立函数表达式，只需对第一类特征进行赋值，即可得到第二类特征的数据，减少了输入量，提高了效率，且能减少赋值、选值错误。一般地，实现99％以上数据自动计算，减少了90％以上的赋值、选值错误。具体地，对变量特征建立标准的函数表达式，减少设计人员根据经验进行参数赋值，保证了同系列产品设计高度一致，做到了高规范性。通过输入主动变量，能够自动批量生成被动变量，提高了输出文件形成效率。
具体地，很多变量特征数据重复输入，通过建立函数表达式，减少重复输入；具体地，当两个或多个变量之间存在倍数或差值或者其他关系时，通过建立函数表达式，输入一个变量特征的参数数据，即可计算出其他变量特征的参数数据，无需设计人员进行计算，降低了难度；另外，变量之间的关系有时需要查询工具书和各类规范，通过预先建立函数表达式，避免设计时再去查询，提高了效率，且操作方便。具体地，变量之间需要根据经验进行取值，不同设计人员经验值有所区别，导致同一规格产品由于经验值不同而存在尺寸差异，通过经验值标准化并给出对应的函数表达式，避免设计人员根据经验进行取值，使同一规格产品任由不同设计人员设计，能够保证尺寸一致，方便后续不同设计人员制作的模块相对接。
本实施例中，使用VBA(Visual Basic宏语言)编制函数表达式，将函数表达式生成Excel文件，在Excel文件中输入第一类特征的数据，以及得到第二类特征的数据。由于VBA专门用于Office的各应用程序中，如Excel中，使用方便。
具体地，如图8和图9所示，为中间齿轮轴模型的被动变量及主动变量函数表达式；如图10和图11为输入齿轮轴模型的被动变量与主动变量函数表达式；如图12所示，为齿轮模型主动变量函数表达式；如图13和图14所示，为光轴模型被动变量及主动变量的函数表达式。如图15-图20所示，为箱体各类函数表达式。
其他实施例中，也可以直接通过直接便携全部目标参数来建模表达式输入文件，无需编制计算文件，降低了建模方法的难度。
具体地，参照图21-图25，分别为输入齿轮箱、齿轮、中间齿轮轴、光轴和箱体的建模表达式文件。
可选地，在三维建模环境下，调取标准模型库中的零件的初始模型之前，还包括：
S001：对零件建立参数计算公式列表；
使用VBA建立函数表达式时，调取零件的参数计算公式。
提高了建立函数表达式的效率，无需在此过程中查找工具书等。
具体地，如图26-图33所示，预先对齿轮轴、齿轮、光轴和箱体等各个零件建立参数计算公式列表。
可选地，在三维建模环境下，调取标准模型库中的零件的初始模型之前，还包括：
建立转接程序，函数表达式通过转接程序能够自动生成零件建模表达式输入文件。函数表达式通过转接程序生成的零件建模表达式输入文件能够应用于三维建模环境进行建模生成目标模型。
本实施例中，如图34-图36所示，转接程序能够同时转接多个零件的函数表达式，以同时生成多个相对应零件的建模表达式输入文件，进而同时生成多个零件,提高了效率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种齿轮箱内零件的三维建模方法，其特征在于，包括：
在三维建模环境下，调取标准模型库中的零件的初始模型，其中，所述初始模型为全参数化模型；
设置建模表达式输入文件，所述建模表达式输入文件包括所述零件的全部建模数据；
导入所述建模表达式输入文件，生成所述零件的目标模型。
2.根据权利要求1所述的齿轮箱内零件的三维建模方法，其特征在于，所述建模表达式输入文件为Excel文件。
3.根据权利要求2所述的齿轮箱内零件的三维建模方法，其特征在于，在设置所述建模表达式输入文件之前，还包括：
所述零件的变量特征分为第一类特征和第二类特征，建立所述第一类特征和所述第二类特征之间的函数表达式，所述第一类特征的变量为主动变量，所述第二类特征的变量为被动变量，所述函数表达式能够转换成所述建模表达式输入文件。
4.根据权利要求3所述的齿轮箱内零件的三维建模方法，其特征在于，使用VBA编制所述函数表达式并保存成Excel文件。
5.根据权利要求4所述的齿轮箱内零件的三维建模方法，其特征在于，在三维建模环境下，调取标准模型库中的所述零件的初始模型之前，还包括：
对所述零件建立参数计算公式列表；
使用VBA建立所述函数表达式时，调取所述零件的参数计算公式。
6.根据权利要求3所述的齿轮箱内零件的三维建模方法，其特征在于，在三维建模环境下，调取标准模型库中的所述零件的初始模型之前，还包括：
建立转接程序，所述函数表达式通过所述转接程序能够自动生成所述零件建模表达式输入文件。
7.根据权利要求6所述的齿轮箱内零件的三维建模方法，其特征在于，所述转接程序能够同时转接多个零件的函数表达式，以同时生成多个相对应零件的建模表达式输入文件。
8.根据权利要求1-7任一项所述的齿轮箱内零件的三维建模方法，其特征在于，所述零件包括齿轮轴、齿轮、光轴和箱体。
9.根据权利要求1-7任一项所述的齿轮箱内零件的三维建模方法，其特征在于，所述标准模型库包括每个所述零件的多个代表性模型，调取所述标准模型库中的所述零件的初始模型时，调取其中一个所述代表性模型作为所述零件的初始模型。
10.根据权利要求1-7任一项所述的齿轮箱内零件的三维建模方法，其特征在于，所述三维建模环境与Teamcenter形成集成环境；和/或
所述三维建模环境为NX环境。
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