基于UG的渐开线圆柱齿轮参数化设计.pdf

1、设计开发数字技术 与应用1591 引言UG是一款大型的计算机辅助设计、制造、分析软件,广泛应用于各种机械设计领域。其功能强大,可轻松完成绝大多数的机械零件设计工作。利用UG进行齿轮设计,克服了传统的齿轮设计周期长、效率低等缺点,使得齿轮的设计变的较为快捷。但是,使用UG进行齿轮设计时,每次都需要重新建模,造成了很多重复劳动,导致效率低下。针对这些不足,本文先对渐开线直齿圆柱轮和斜齿圆柱轮的数学模型进行了统一,然后利用UG NX6,对圆柱齿轮进行参数化建模,实现了齿轮的参数化设计,大幅度提高了齿轮的设计效率。2 渐开线圆柱齿轮的参数化设计参数化建模是利用数学表达式来表述零件的尺寸关系,设计人员可

2、以通过修改零件的参数来得到所需的零件。本文通过UG软件中的“基本曲线”、“规律曲线”和“表达式”等命令来实现渐开线圆柱齿轮的参数化建模。2.1 渐开线齿轮的数学模型渐开线斜齿圆柱齿轮的几何参数取决于齿轮的几个基本参数:模数、齿数、压力角、螺旋角、齿顶高系数、顶隙系数,确定了这些参数,就可以创建一个标准的渐开线齿轮。现以一个齿数为20,模数为4mm,齿宽20mm,螺旋角为12 的左旋齿轮为例,说明齿轮参数化建模的一般方法。启动UG,在建模模式下,打开工具菜单,选择表达式选项,打开表达式对话框,添加表达式如表1所示。2.2 生成齿轮齿廓线打开插入菜单,选择曲线-规律曲线,利用上表中的d、da、db

3、、df,以原点为圆心,绘制出基圆、齿根圆、分度圆、齿顶圆。连接圆心和分度圆与渐开线的交点,在将该直线绕圆心逆时针旋转360/4z度,以该线为对称轴,对渐开线进行镜像,得到轮齿的轮廓线。在使用修剪命令,利用齿根圆、齿顶圆对其进行修剪,然后创建齿根和齿顶处的圆角,即可得到端面齿形轮廓线。如图1所示。2.3 生成齿轮要采用沿螺旋线扫掠来生成轮齿,必须先生成螺旋线。首先在创建一个与齿轮的分度圆柱面相切的平面,在该平面上创建一条与圆柱母线夹角为beta,垂直高度为b的直线,使用投影命令将该曲线投影到分度圆柱面上,形成螺旋引导线,再使用扫掠命令,将端面轮齿齿廓线沿螺旋引导线进行扫掠,得到单个轮齿,再将该轮

4、齿沿圆柱面进行阵列,阵列数量为齿数z,角度为360/z,得到所有的轮齿,最后,使用布尔运算求和,得到整个齿轮。如图2所示。3 结语本文对直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮的数学模型进行了统一,实现了两种齿轮使用相同的数学模型,当对直齿圆柱齿轮进行建模时,只需将螺旋角beta设置为0。本文实现了渐开线圆柱齿轮的参数化设计,只需修改齿轮参数即可完成建模。通过对齿轮进行参数化设计,大大降低了齿轮的设计成本和设计周期。参考文献1张帅,周靖阳,王彦斯,肖福安.基于UG和ANSYS的直齿圆柱齿轮参数化建模及有限元分析J.制造业自动化,2012(3)107-108.名称 含义 初始值 m 模数 4 z 齿数 20

5、b 齿轮宽度 20 alpha 压力角 20 beta 螺旋角 12 mt 端面模数 m/cos(beta)ha 齿顶高系数 1 hat 端面齿顶高系数 ha*cos(beta)c 顶隙系数 0.25 ct 端面顶隙系数 c*cos(beta)d 分度圆直径 mt*z da 齿顶圆直径(z+2*hat)*mt db 基圆直径 d*cos(alpha)df 齿根圆直径(z-2*hat-2*ct)*mt u 渐开线展开角度 90*t s 渐开线展开弧度 rad(u)表1 齿轮参数表达式基于 UG 的渐开线圆柱齿轮参数化设计任志跃(广东科技学院 广东东莞 523083)摘要:本文以渐开线圆柱齿轮为研究对象,对直齿轮和斜齿轮的数学参数进行了统一,利用UG软件,实现了渐开线圆柱齿轮的参数化设计,提高了齿轮设计的效率。关键词:渐开线圆柱齿轮 UG 参数化设计中图分类号:TH132.41文献标识码:A文章编号:1007-9416(2013)03-0159-01图1 渐开线齿廓图2 生成齿轮