基于Pro/E的齿轮三维建模设计方法研究

2014-12-11陈晓明周江东

江苏科技信息 2014年23期

陈晓明，周江东

（江苏海事职业技术学院，江苏南京 211100）

0 引言

齿轮传动普遍的应用于机械零件传动中，传递动力，在机械产品中，齿轮的质量优劣直接关系到整个机器的效率，并且决定机械产品的质量和机能。高效率的传动、精确的传动比、可靠的工作状态以及高寿命等，这些优点都使齿轮备受推广。而且齿轮传动适用的机械领域非常的广泛，几乎每个地方都可以用得到。当然，齿轮传动的缺点也是显然易见的，齿轮制造的精度要求高、容易磨损、噪音大、成本高等。所以，对齿轮的合理设计便显得非常重要。

1 齿轮建模方法

要确保齿轮在传动中的精确性和高效率，那么，齿轮的建模方法的选择便是格外重要的。齿轮建模的方法有很多，比如描点法、利用插件法、参数法等。而在其中应用最为广泛的为参数化设计。

1.1 描点法

描点法是齿轮建模常用的一种方法，描点法创建的过程可归纳为：（1）写出齿轮齿廓数学模型，求出曲线上点坐标。（2）根据所求出的坐标值绘出齿轮齿廓曲线图形。（3）利用三维软件的建模功能创建三维模型。这种描点法建模虽然步骤繁琐，但是只要创建出准确的数学模型，在曲线上多取点，以来提高其精度，然后使用计算功能求出相应的坐标值，再在三维软件中使用描点法画出草图，再进行其它功能命令，就可以创建出不同的齿廓曲线齿轮模型。

1.2 利用插件法

利用插件法是一简单的齿轮建模方法。之所以方便，就是因为齿轮在建模的过程中使用了插件。现在的许多三维建模软件提供了数据接口，建模人员可以使用第三方插件连接到建模软件中，比如：GearTrax。选择相应的参数后设定，就可以完成齿廓曲线，接下来使用其它的功能命令，就可以得到相应的齿轮三维模型。

1.3 参数法

参数法是建立在描点法基础之上，通过创建相应的齿轮齿廓算法程序，然后在系统中就生成了一个模板。在齿轮建模的时候只需要调用模板文件，根据设计要求填写相关参数，用户就可以得到需要的齿轮模型了。参数法建模过程也很简单，对于机械产品中的绝大多数齿轮都可以采用该方法。

2 Pro/E 对齿轮的参数化建模设计

在Pro/E 中齿轮的设计参数可以人为的输入并且可以改动，这一部分包括2 方面数据输入以及输入数据的合理性（如数据值的限制是否合理、数据间的相互约束是否满足）等。在系统菜单参数的选项中只需替换对应的参数数据，就可以完成另一个齿轮的自动创建。在齿轮设计计算中用到的其他相关参数和公式可以从机械参考手册中查阅并通过产品的数据管理模块进行管理。

同时，在生成齿轮之后，需要对齿轮进行装配进行模拟运动分析的话，也可以在Pro/E 系统中进行创建。在模拟分析结果以后，可以根据自身的设计需要，对齿轮进行有效合理改进，从而达到一个优化的效果。

（1）参数法建模过程。第一步：首先在Pro/E 窗口界面中创建一个以.PRT 后缀的文件，然后进行创建工作。文件命名为zhichilun.prt。第二步：在工具菜单选项中选择参数，把齿轮的各个参数都输入在表格中，如图1 所示。第三步：完成了参数的设置后，再进行关系式的输入。第四步：进入草绘模式，选取好参照面，画出4 个同心圆，大小不限。完成后退出草绘模式，把得到的4 个圆编辑命名da、db、d、df。第五步：接下来就是创建齿轮的渐开线，在进入创建渐开线模式下，选取坐标系后输入相关参数。第六步：完成输入后，渐开线就会出现在绘图区。然后建立基准点PNT0、基准轴A_1、基准面DTM1 和DTM2；并镜像渐开线，如图2 所示。第七步：拉伸齿根圆，设置拉伸宽度为b；创建第一个齿轮廓以及阵列齿，并进行倒角和轴孔的创建。如3 图示。以上就是第一个齿轮的建模过程，然后进行第二个齿轮的创建，第二个只需要在参数选项中把齿数、齿宽等数值修改成所需要的数值即可完成创建。