引言
齿轮传动作为机械传动重要组成部分之一,它具有传动平稳、冲击载荷小、结构紧凑、传动效率高、寿命长等特点。由于齿轮轮廓复杂,故齿轮的设计需要进行大量分析、计算和绘图工作。如何快速、准确的绘制出齿轮的三维模型,为进一步实现齿轮的传动及受力分析奠定了基础。
Creo软件强大的参数化功能,使得齿轮设计参数化、系列化设计成为可能。本文基于Creo软件,由同一模型通过参数、关系、布局、Pro/program等工具的运用,快速的设计出符合设计者要求的渐开线圆柱直齿轮和斜齿轮新模型。
1、基于Creo 渐开线圆柱齿轮的设计思想
图1 齿轮参数化设计流程图
本文主要针对渐开线圆柱齿轮进行参数化造型,渐开线圆柱齿轮分为直齿轮和斜齿轮两种,通过参数、关系、布局、Pro/program等工具的运用,将设计意图融入到三维模型里。使用 Creo软件建立齿轮模型前,首先需要确定齿轮的基本参数,如:模数(M)、齿数(Z)、压力角(ALPHA)、螺旋角(BETA)、齿顶高系数(HAX)、顶隙系数(CX)、变位系数(X)、齿宽(B)等8 个基本参数。这些参数组合成各种方程式,影响着齿轮的尺寸、形状、位置。将这些参数写入 Creo 软件,作为输入可变量;根据来自方程的曲线,生成渐开线;在利用扫描混合切割或拉伸切割生成一个齿;最后用轴阵列的方式生成其他齿。整个设计思路如图所示。
2、基于 Creo渐开线圆柱齿轮三维参数化模型的建立
2.1 齿轮基本参数写入
首先需将齿轮的基本参数写入 Creo软件,否则软件无法识别。点击“工具”菜单,选择“参数”选项,进行参数设置。如图2所示。
图2 齿轮的基本参数
2.2 通过关系式确定齿轮基本尺寸
点击“工具”菜单,选择“关系”选项,添加关系式,确定齿轮基本参数。
齿顶高 HA=(HAX+X)*M
齿根高 HF=(HAX+CX-X)*M
分度圆直径 D=M*Z
齿顶圆直径 DA=D+2*HA
基圆直径 DB=D*cos(ALPHA)
齿根圆直径 DF=D-2*HF
2.3 齿轮轮廓渐开线的创建
点击“曲线”命令来自方程的曲线,选择笛卡尔坐标系,在定义方程对话框中输入渐开线方程表达式:
afa=60*t
x=0.5*db*cos(afa)+0.5*pi*db*afa/180 * sin(afa)
y=0.5*db*sin(afa)-0.5*pi*db*afa/180 * cos(afa)
z=0
图3
通过镜像命令,得到另一条渐开线,并草绘齿槽截面如图3所示,本文采取切除方法绘制轮齿。