基于Pro／E Wildfire的渐开线斜齿轮简要画法

2015-03-20郑雄飞

机械管理开发 2015年7期

郑雄飞

（中国重汽集团大同齿轮有限公司，山西大同 037305）

引言

在机械行业中，齿轮传动因传动效率高、传动稳定等优点被广泛使用。在普通直齿轮啮合中，由于制造误差、安装误差等因素将会造成间歇传动，形成瞬间冲击。斜齿轮的轮齿在交替啮合时所受的载荷逐渐增加再逐渐减小，因而传动较为平稳，冲击、振动和噪声较小，故适合于高度、重载传动，已被广泛应用于机械行业［1］。本文将以汽车变速器副轴齿轮为例，说明如何运用PRO／E建立斜齿轮的三维数模。

1 渐开线斜齿轮画法

1.1 建立渐开线方程

渐开线又称渐伸线，是由一条线段绕齿轮基圆旋转形成的曲线。对于PRO／E方程式而言，系统存在一个变量t，t的变化范围为0～1。一般需要先建立渐开线方程式。例如一个在x，y平面上的圆，中心为坐标原点，半径数值为5，那么建立的渐开线方程式就为：

1.2 建立斜齿轮模型

建模分析（如图1所示）：输入齿轮参数（1），建立关系式，创建4个基本圆；通过“曲线”创建渐开线（2）；利用“混合扫描”特征创建扫描轨迹（3）；建立扫描混合截面（4）；创建第一齿（5）；依次阵列出其他齿轮（6）。

图1 渐开线斜齿轮建模分析示意图

2 创建具体的斜齿轮三维数模

下面以中国重汽集团大同齿轮有限公司生产的六挡变速器齿轮为例说明，齿轮具体参数如表1所示。

表1 齿轮参数

2.1 创建齿轮参数

打开Pro／E软件，在“工具”菜单“参数”栏输入参数名称及数值［2］，如图2所示。

图2 创建齿轮参数

图2中Mn为齿轮法向模数，Z为齿数，∠PHA为压力角，∠BETA为螺旋角，X为径向变位系数，D为分度圆直径，Da为齿顶圆直径，Df为齿根圆直径，Db为基圆直径，B为齿宽。

在下拉式菜单“工具”→ 关系，输入参数关系式

用来计算斜齿轮分度圆直径和基圆直径。

2.2 创建渐开线曲线

1）单击草绘。当出现草绘对话框后依次画出4个圆（基圆、齿根圆、分度圆、齿顶圆），在关系对话框中添加关系：

2）创建渐开线。利用PRO／E软件的曲线→从方程功能建立渐开线曲线方程式（坐标系为笛卡尔坐标原点）。

由于本文重点阐述渐开线斜齿轮画法，故此处不做详细说明，具体参照渐开线直齿轮简要画法。

2.3 创建扫描轨迹

1）草绘投影曲线。选取RIGHT面作为草绘平面，TOP面作为参考平面，绘制一条与水平方向夹角为∠BETA的斜线，本文∠BETA角为22°，单击完成。

2）拉伸分度圆，如图3所示。

3）创建投影曲线。

图3 投影曲线

选取上一步骤中的斜线，在主菜单依次单击“编辑”→“投影”，系统弹出投影操作面板，单击上一步拉伸的分度圆曲面作为投影参照面，完成曲线创建。

2.4 建立扫描混合截面

在菜单上单击“编辑”→“特征操作”，在“特征”菜单管理器依次单击“复制”、“选取”按钮，选取2.2的齿轮草绘，单击“完成”。在系统弹出的“移动特征”上单击“平移”→“选取方向”→“曲线／边／轴”单击选取拉伸出的齿根圆端面作为参照，在“方向”管理器菜单选取“正向”，系统提示偏移距离，输入齿轮宽度“B”，单击“完成”即可，如图4所示。

图4 复制草绘特征

重复上一步骤中的复制特征操作，当菜单中出现“移动”特征时，单击“旋转”→“选取方向”→“曲线／边／轴”单击选取中心轴线A1作为参照，在“方向”管理器菜单选取“正向”，系统提示旋转角度，输入“ASIN（2＊B＊TAN（BETA）／D）”，单击“完成”，如下页图5所示。

图5 复制草绘特征

2.5 完成混合扫描

在插入特征中选择“混合扫描”特征，单击“参照”对话框，出现“剖面控制”时选择“垂直于轨迹”，在“水平／垂直控制”文本框内选择“垂直于曲面”。选取绘图区分度圆上的投影曲线（步骤2.3的曲线）作为本次扫描混合的轨迹。回到“混合扫描”命令，单击“剖面”菜单，选择“所选截面”，单击2.4中创建的第一个草绘特征作为第一个混合截面，单击“插入”，选取2.4中创建的第二个草绘特征作为第二个混合截面，注意两次所选截面起点的一致性（在细节对话框中可修改），单击完成（见图6）。