基于Creo 2.0的漸開線圓柱齒輪參數化設計研究

摘 要：利用Creo /Program的功能對漸開線圓柱齒輪進行參數化設計，提供了詳細的設計過程，獲得了關鍵參數的關系表達式。使用者只需要通過再生模型，重新設置齒輪參數，就可以獲得任意尺寸的直齒輪和右旋斜齒輪，這樣就可以實現漸開線圓柱齒輪的自動設計，也可以讓漸開線圓柱齒輪變得彈性化和多樣化。

關鍵詞：Creo /Program；漸開線；再生模型

近年來，參數化設計廣泛應用于機械、電子、航空，軍工等領域，極大的提高了產品的機械設計效率、縮短了產品的設計周期，并且通過參數的微調，可以非常迅速的獲得同種規格的不同尺寸的系列產品。本文利用Creo /Program功能，能實現漸開線圓柱齒輪的自動化設計，并且Creo /Program會將Model Tree中的每個特征的詳細信息記錄下來，使用者只需要通過指令就可以讓漸開線圓柱齒輪變得彈性化和多樣化。

1 Creo /Program的組成

由圖1可以看出，Creo /Program由標題、建立參數、建立關系式、特征的創建過程及模型重量的計算，共五部分組成。

2 漸開線圓柱齒輪的參數化設計

漸開線圓柱齒輪的參數化設計的建模過程如圖2所示。

2.1 利用Program輸入參數并建立關系

根據機械零部件設計手冊上齒輪機構的相關知識，在設計漸開線圓柱齒輪時，需建立如下參數，見表1。

通過Program輸入參數：

INPUT

Z number

m_n number

alpha_n number

geartype number

hax number

cx number

b number

if geartype ==2

beta number

endif

END INPUT

通過Program建立關系：

RELATIONS

If geartype ==1

Beta=0

Endif

d=m_n*z/cos（beta）

alpha_t=atan（tan（alpha_n）/cos（beta））

d_b=d*cos（alpha_t）

m_t=m_n/cos（beta）

d_a=d+2*m_n*hax

d_f=d-2*m_n*（hax+cx）

p_fp=0.38*m_n

END RELATIONS

2.2 草繪四個基本圓

通過草繪工具，以基準平面FRONT為草繪平面，依次繪制四個同心圓，分別為齒頂圓、分度圓、基圓以及齒根圓，并建立如下關系：

d0=d_f

d1=d_b

d2=d

d3=d_a

2.3 創建漸開線，并鏡像漸開線

通過曲線→從方程功能以笛卡爾坐標來創建齒輪漸開線。齒輪漸開線方程為：

angle=t*90

r_b=d_b/2

s=（pi*r_b*t）/2

x=r_b*cos（angle）+s*sin（angle）

y=r_b*sin（angle）-s*cos（angle）

z=0

接著以分度圓和漸開線為參照創建點1，以TOP和RIGHT創建基準軸1，以點1和基準軸1創建基準平面1，以基準軸1和基準平面1創建基準平面2，并建立如下關系：

D6=360/（4*z）

以基準平面2作為鏡像平面，通過鏡像功能，對漸開線進行鏡像。

2.4 通過拉伸，創建齒根圓和分度圓實體

以2.1創建的齒根圓和分度圓為草繪截面依次創建齒根圓和分度圓曲面，并建立如下關系：

d7=b

d8=b

2.5 草繪齒輪一個端面的輪齒截面，并復制到另外一個端面

通過草繪工具，以基準平面FRONT為草繪平面，依次選取齒頂圓、齒根圓、兩條漸開線，通過修剪，獲得輪齒截面。

通過特征操作→復制→平移，對齒輪截面進行移動和旋轉，并建立如下關系：

D9=b

D10=asin（2*b*tan（beta/d））

2.6 草繪直線并投影到分度圓曲面，獲得螺旋線

通過草繪工具，以基準平面RIGHT為草繪平面，過坐標圓心繪制斜線，并建立如下關系：

d13=b

d14=beta

然后通過投影功能，將創建的直線投影到分度圓曲面，得到螺旋線。

2.7 通過掃描混合創建第一齒，復制第一齒，陣列

通過掃描混合，以螺旋線為掃描軌跡，創建的2個齒輪截面為掃描混合截面，創建第一齒。

通過特征操作→復制→平移，對第一齒進行旋轉，創建出第二齒并建立如下關系：

D16=360/z

對第二齒進行陣列，并建立如下關系：

D19=360/z

P20=z-1

2.8 齒根圓倒圓角，并陣列

通過倒圓角，對第一齒和第二齒倒圓角，并建立如下關系：

D49=p_fp

通過參照陣列，對第二齒的倒圓角進行陣列。

3 各種齒輪的參數化實例

通過點擊再生模型，可以重新設置參數，獲得任意尺寸的直齒輪和右旋斜齒輪。

4 結語

以上就是用Creo /Program創建漸開線圓柱齒輪的參數化設計過程，使用者只需要通過再生模型，重新設置齒輪參數，就可以獲得任意尺寸的直齒輪和右旋斜齒輪，這樣就可以實現漸開線圓柱齒輪的自動設計，也可以讓漸開線圓柱齒輪變得彈性化和多樣化。

參考文獻：

[1]孫桓，陳作模.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]詹友剛.Creo2.0機械設計教程[M].北京：機械工業出版社，2013.

作者簡介：田志華（1981-），男，湖北荊門人，碩士研究生，講師，主要從事數控技術、CAD/CAM技術等研究。endprint