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基于Inventor和Excel的内啮合销齿轮副的参数化设计

2018/2/28    来源:互联网    作者:梁汝囡  窦远      
关键字:销齿轮  参数化建模  Inventor  
介绍了运用Autodesk Inventor软件配合Microsoft Office Excel软件参数化设计内啮合销齿轮副的方法。该方法首先运用Microsoft Office Excel软件以内啮合销齿轮副的销齿轮齿数、销轮齿数、销齿直径为基本参数计算出其它参数及齿轮的轮廓线点坐标,再运用A utodesk Inventor软件链接Excel软件的参数表完成内啮合销齿轮副的三维建模。

0 引言

    销齿轮传动副属于齿轮传动副的一种特殊形式,其具有不同于普通齿轮的圆柱销齿被称之为销轮,而另一个具有齿形的被称为销齿轮。销齿轮传动副主要运用在低速、重载或有较大粉尘、润滑条件差的场合,由于销轮的制造难度比一般齿轮低,故以销轮代替大尺寸齿轮时,具有一定的经济优势。在以往的设计中,一般是按照作图法绘制销齿轮的齿廓线,设计过程中一旦出现改变销齿轮传动副的齿数时往往要重新绘制销齿轮的齿廓线,设计效率较低。为了解决销齿轮的齿廓绘制效率较低的问题,本文介绍运用Microsoft Office Excel软件构造内嗤合销齿轮传动副的参数表,再运用Autodesk inventor软件链接参数表建造销齿轮副的三维模型,在需要修改时仅修改参数表中的销齿轮齿数、销轮齿数、销齿直径这3个参数就可以自动地建造出新的三维模型。

1 构造内啮合销齿轮传动副参数表

    内啮合销齿轮传动副的基本参数为销齿轮齿数Z1、销轮齿数Z2和销齿直径Dp。其它参数由Z1、Z2和Dp计算得出:

    齿距:Pp=Dp/0.475;销齿轮节圆直径: Db=PpxZ1/π;销轮节圆直径:Da=PpxZ2/π;销齿轮齿根圆角直径:Df=0.515xDpX2;销齿轮齿根圆角直径中心距节圆距离:Dc=0.04xDp;销齿轮齿顶圆直径:Db1=Db+2x0.43Pp;销齿轮齿宽:Bb=2xDp;销齿轮齿廓过渡圆半径:R=0.35xDp;销齿计算长度:L=1.6xBb;销齿中心至夹板边缘距离:Lb=2xDp;销齿夹板厚度:T=0.5xDp。

    在Microsoft Office Excel中的工作表中将上面提到的参数填人表中,并将齿距、销齿轮节圆直径、销轮节圆直径、销齿轮齿根圆角直径、销齿轮齿根圆角直径中心距节圆距离、销齿轮齿顶圆直径、销齿轮齿宽、销齿轮齿廓过渡圆半径、销齿计算长度、销齿中心至夹板边缘距离、销齿夹板厚度等参数用公式计算,见图1。

    1

2 构造销齿轮齿廓的参数表

    内啮合销齿轮传动副的销齿轮轮齿的齿廓曲线为周摆线,以销齿轮中心O为原点,向上方向为X轴,向右方向为Y轴,则销齿轮其中一个轮齿的齿廓曲线为

    2

    上式中t的取值区间为(0,0.5),其它参数见上文,将t在区间内取n个点,可以计算出销齿轮轮齿的齿廓曲线对应N个点的坐标(X_1,Y_1)、(X_2,Y_2)、(X_3,Y_3)…(X_N,Y_N),N取值越大,得到齿廓曲线的精度越高。本文选取N=10,将参数t和得到的X、F的坐标值按上式也编人Excel工作表中,如图2所示。

    3

3 使用Inventor建造内啮合销齿轮传动副的三维模型

    内啮合销齿轮传动副的三维模型是由销齿轮、销轮、销齿3部分组成的部件模型,将销齿轮、销轮、销齿各自设计成一个零件,利用Inventor自带的参数化链接命令将所有零、部件都链接在上文制作的Excel工作表中。

    在建造销齿轮零件模型时,销齿轮轮齿的齿廓曲线是使用Excel工作表中10个齿廓上的点坐标拟合成的,见图3,再经过曲线的对称、拉伸等操作建立销齿轮零件模型。

    对其他零部件也使用Excel工作表中进行包括画线、画圆、拉伸、阵列等操作,再将销齿轮、销轮、销齿组成一个装配部件,通过零件之间建立约束、零件阵列等操作最终建立内啮合销齿轮传动副的三维模型,见图4。

    4

4 结语

    本文介绍运用Microsoft Office Excel软件构造内啮合销齿轮传动副的参数表,再运用Autodesk inventor软件链接参数表建造销齿轮副的三维模型的方法,只需改变参数表中的基本参数为销齿轮齿数、销轮齿数和销齿直径就可以自动生成新的销齿轮副的三维模型,极大地提高了设计效率、降低了设计难度。如果采用多点拟合销齿轮齿廓的方式可以比较准确地得到销齿轮的模型,为销齿轮的运动仿真、有限元应力分析和使用数控线切割制造销齿轮等后续工作打下了基础。

责任编辑:张纯子
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