基于PRO/E的漸開線圓柱齒輪的參數化設計

楊光，熊濤，李科研

（上海索達傳動機械有限公司，上海 201612）

基于PRO/E的漸開線圓柱齒輪的參數化設計

楊光，熊濤，李科研

（上海索達傳動機械有限公司，上海 201612）

介紹了應用 PRO/E 軟件建立漸開線圓柱直齒輪和斜齒輪三維參數化模型的基本方法，在同一三維模型中通過 Pro/program 命令完成直齒輪與斜齒輪的切換，并通過參數、關系、布局等工具的運用，自動生成相應參數漸開線圓柱齒輪，提高漸開線圓柱齒輪產品設計效率。

PRO/E；漸開線；直齒輪；斜齒輪；參數化

CLC NO.:U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-68-03

引言

齒輪傳動作為機械傳動重要組成部分之一，它具有傳動平穩、沖擊載荷小、結構緊湊、傳動效率高、壽命長等特點。由于齒輪輪廓復雜，故齒輪的設計需要進行大量分析、計算和繪圖工作。如何快速、準確的繪制出齒輪的三維模型，為進一步實現齒輪的傳動及受力分析奠定了基礎。

PRO/E 軟件強大的參數化功能，使得齒輪設計參數化、系列化設計成為可能。本文基于 PRO/E 軟件，由同一模型通過參數、關系、布局、Pro/program 等工具的運用，快速的設計出符合設計者要求的漸開線圓柱直齒輪和斜齒輪新模型。

1、基于PRO/E漸開線圓柱齒輪的設計思想

圖1 齒輪參數化設計流程圖

本文主要針對漸開線圓柱齒輪進行參數化造型，漸開線圓柱齒輪分為直齒輪和斜齒輪兩種，通過參數、關系、布局、Pro/program 等工具的運用，將設計意圖融入到三維模型里。使用 PRO/E 軟件建立齒輪模型前，首先需要確定齒輪的基本參數，如：模數(M)、齒數(Z)、壓力角(ALPHA)、螺旋角(BETA)、齒頂高系數(HAX)、頂隙系數(CX)、變位系數(X)、齒寬(B)等8個基本參數。這些參數組合成各種方程式，影響著齒輪的尺寸、形狀、位置。將這些參數寫入 PRO/E 軟件，作為輸入可變量；根據來自方程的曲線，生成漸開線；在利用掃描混合切割或拉伸切割生成一個齒；最后用軸陣列的方式生成其他齒。整個設計思路如圖所示。

2、基于 PRO/E 漸開線圓柱齒輪三維參數化模型的建立

2.1 齒輪基本參數寫入

首先需將齒輪的基本參數寫入 PRO/E 軟件，否則軟件無法識別。點擊“工具”菜單，選擇“參數”選項，進行參數設置。如圖 2 所示。

圖2 齒輪的基本參數

2.2 通過關系式確定齒輪基本尺寸

點擊“工具”菜單，選擇“關系”選項，添加關系式，確定齒輪基本參數。

齒頂高 HA=(HAX+X)*M

齒根高 HF=(HAX+CX-X)*M

分度圓直徑 D=M*Z

齒頂圓直徑 DA=D+2*HA

基圓直徑 DB=D*cos(ALPHA)

齒根圓直徑 DF=D-2*HF

2.3 齒輪輪廓漸開線的創建

點擊“曲線”命令來自方程的曲線，選擇笛卡爾坐標系，在定義方程對話框中輸入漸開線方程表達式：

圖3

通過鏡像命令，得到另一條漸開線，并草繪齒槽截面如圖3所示，本文采取切除方法繪制輪齒。

2.4 繪制漸開線圓柱直齒輪齒槽

首先用“拉伸”命令畫出齒輪毛坯，以齒頂圓DA為直徑繪制一圓柱，圓柱高度為齒厚 B。然后再用“拉伸”切除材料命令，在草繪面內復制齒槽截面，這樣就切除漸開線圓柱直齒輪齒槽，如圖 4 所示。

2.5 繪制漸開線圓柱斜齒齒輪齒槽

將直齒齒槽拉伸命令隱含。用“復制”命令復制圖 3 齒槽截面；用“選擇性粘貼”命令，移動 1 值為齒厚 B，移動 2 值為螺旋角 BETA，如圖 5 所示；

創建掃引軌跡，用“掃描混合”命令，繪制出漸開線圓柱斜齒齒輪齒槽，如圖6所示。

圖4

圖5

圖6

2.6 陣列齒槽，生成漸開線圓柱齒輪

用陣列命令，分別陣列出漸開線圓柱直齒輪齒槽和漸開線圓柱斜齒齒輪，如圖7所示，此模型為直齒與斜齒共存模型，需做進一步處理。

圖7

3、漸開線圓柱齒輪參數化驅動自動生成

（1）添加齒輪類型參數“gear”，點擊“工具”程序（program）命令，在執行直齒的程序前增加“if gear=1”，尾部增加“endif”；在執行斜齒的程序前增加“if gear=2”，尾部增加“endif”；

圖8

（2）新建“布局”文件建立漸開線圓柱齒輪參數表，如圖8，“聲明”布局，使之與模型關聯；

（3）建立快捷鍵，完成直齒和斜齒的切換，“工具” -“映射鍵”-“新建”-“錄制”，錄制的過程就是給參數“gear”賦值“1”或“2”，建好后輸入“1”刷新模型為直齒輪，輸入“2”為斜齒輪，這個過程也可以通過更改布局參數表內“gear”值實現；

圖9

（4）通過以上的設置，使用者可以通過修改布局參數表內相應的齒數、模數、壓力角、變位系數、齒厚等參數，就可以自動生成所需要的直齒輪或斜齒輪，當然，斜齒輪還需提供螺旋角參數，如圖 9 所示，很容易通過參數修改實現他們之間的互相轉換。

4、添加其他特征

根據實際設計需求，對已生成圓柱齒輪添加諸如中心孔、鍵槽、倒角、油孔等其他特征，并通過布局表格參數修改齒輪模型。

[1] 王彥軍,楊霞霞.基于 Pro/E4.0 漸開線斜齒圓柱齒輪參數化設計［J］.機械研究與應用.2012 年第 6 期:158-160.

[2] 鄭雄飛.基于 Pro/E Wildfire 的漸開線斜齒簡要畫法［J］.機械管理開發,2015 年第7期:24-26.

Based on PRO/E parameterized design of involute cylindrical gear

Yang Guang, Xiong Tao, Li Keyan
( Shanghai sauder transmission machinery co., LTD., Shanghai 201612 )

the paper introduces the application of PRO/E software to establish involute cylindrical spur gear and helical gear and the basic methods of 3 d parametric model, in the same 3 d model by PRO/program command complete straight gear and skew gear switch, and through the parameters, the relations, the use of tools such as layout, automatically generate the corresponding parameters of involute cylindrical gears, improve design efficiency of involute cylindrical gear products.

PRO/E; Involute; Spur gear; Helical gear; A parameterized

U462.1

A

1671-7988 (2017)08-68-03

楊光，就職于上海索達傳動機械有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.023