Siemens PLM Sortware征文：基于UG NX5的渐开线标准齿廓啮合仿真

    1、前言
   
    齿轮传动是最重要的机械传动形式之一，它可用于传递空间任意两轴之间的运动和动力，是现代机械中应用最广泛的一种传动机构，其特点是传动效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等。齿轮机构常用的齿廓曲线有渐开线、圆弧曲线、摆线等，而在目前工程实际中，渐开线齿廓是最常用的一种齿廓曲线。
   
    在一般的齿轮啮合仿真分析中，常常存在两个问题：一是没有通过正确的啮合装配就对齿轮副进行啮合仿真分析；二是在分析中没有利用渐开线标准齿轮的啮合线进行正确传动的验证分析。本文在UG NX5环境下对通过参数化设计获得的渐开线标准直齿圆柱齿轮齿廓模型，进行参数化啮合装配，然后建立运动仿真模型，包括设置杆件、运动副及解算参数等，最后通过创建啮合线以及齿轮模型的啮合传动仿真分析，验证所建立的几何模型和运动模型的正确性及参数相关性。
   
    2、渐开线标准齿廓的啮合装配
   
    通过UG NX5的参数化设计可以获得渐开线标准直齿圆柱齿轮齿廓模型。由机械原理课程可知，两个渐开线齿轮正确啮合的条件是它们的模数和压力角分别相等，而对于标准渐开线齿轮，国标规定压力角为20°，因此只要模数相等即可。
   
    假设已经生成两个模数相同（m=4）齿数不同（Z1=25，Z2=35）的标准直齿圆柱齿轮模型，通过UG NX5的装配模块可将它们精确地啮合装配在一起。
   
    为了确定齿轮的啮合位置，首先在齿轮模型中创建一个带键槽的中心孔，其中小齿轮的键槽方位由齿廓镜像线确定，大齿轮的键槽方位由齿槽镜像线确定，其草图位置及约束情况如图1所示。以下阐述两个齿轮模型的啮合装配方法。
    

    图1 创建带键槽的中心孔及其约束

    
    通过装配模板新建一个装配文件。按装配约束先装配小齿轮模型（注意不是按绝对位置装配），层选项为原始层（Original），这样可保持主模型里层的设置不变。装配约束关系为：
   
    --小齿轮模型空间里的基准Z轴与装配空间里的基准Z轴对齐；
   
    --小齿轮模型空间里的齿廓镜像线与装配空间里的基准Y轴对齐，此装配约束的目的是让键槽处在垂直位置。
   
    装配结果如图2所示，此时小齿轮模型在装配空间里是完全约束的。
   

    图2 小齿轮模型的装配结果