基于Pro/E的摆线轮参数化设计

刘高明

（陕西理工学院 机械工程学院，陕西 汉中723001）

0 引 言

随着现代工业的发展，普通减速器已不能完全满足现代工业发展的需要，而结构更加先进合理的摆线针轮行星减速器则因为具有体积小、重量轻、传动比范围大、传动效率高、运转平稳无噪声、使用寿命长、结构简单等优点，而得到广泛的应用［1］。摆线轮作为构成摆线针轮减速器的重要构件有必要对其展开参数化建模以提高设计生产效率。本文根据短幅外摆线的生成原理在Pro/E中对摆线齿轮进行精确建模，实现了摆线轮的参数化设计。

1 摆线齿轮参数化设计

1.1 短幅外摆线方程的建立

同一条摆线可以用两种方法形成，现在把它一同表示在图1中。图1中假设基圆固定不动，并取基圆的中心Oa为X-Y直角坐标系的原点，设偏心距OaOb=A。当滚圆转过的角度为φ，滚圆r的绝对转角为θa，滚圆r的相对转角为θb，则理论齿廓上任意一点M的坐标为

设针齿套的半径为rz，M点的公法线与X轴的夹角为 y，则实际齿廓上 K 点的坐标（x，y）为

图1

式中

1.2 基于Pro/E的参数化建模

摆线齿轮的基本参数如表1所示。

为便于建模，取一组基本参数，如表2所示。

1.2.1 摆线轮廓的生成

表1

表2

新建prt文件选择，首先设置控制参数如图2所示，然后FRONT面为草绘面，进入草绘环境，依次点击“曲线”、“从方程”选择笛卡尔坐标系，依据上述摆线实际轮廓方程式（3）、式（4）在rel.ptd文件中输入如下程序则可生成精确的17齿摆线轮廓，如图3。

图2

图3

1.2.2 完成实体、参数化控制及族表建立

点击 “插入”→“扫描”→伸出项→“选取轨迹”“曲线链”→“完成”→“确定”→“添加内表面”→“完成”，绘制如图4所示的扫描截面。完成实体如图5所示。最后在完成的摆线轮实上添加轴承孔和柱销孔完成摆线轮绘制如图6所示。

图4

图5

图6

修改“参数”对话框中的参数 RZ、ZA、Q、S即可生成所需参数摆线轮：如改变轮齿数ZA为11、17、23如图7所示3种摆线轮。也可建立一系列摆线轮族表，如图8。为某厂6#系列摆线轮，设计时可直接调用，极大地提高设计效率。

图7

2 结 语

基于Pro/E建立了精确的具有实际廓线的摆线轮参数化模型，通过修改模型参数即可生成不同类型的摆线轮模型，将此模型导入MASTERCAM等专业数控编程软件就可生成数控加工程序代码直接用于数控加工，极大地提高设计和生产效率。

图8

［1］ 郑州工学院机械原理及机械零件教研室.摆线针轮行星传动［M］.北京：科学出版社，1978：12-32.

［2］ 葛正浩,杨芙莲.Pro/ENGINEER Wildfire3.0机械结构有限元分析［M］.北京：化学工业出版社,2008：99-112.

［3］ 张冬梅,刘敬平.摆线针减速器的建模与仿真 ［J］.煤矿机械，2013,34（10）：76-78.

［4］ 田静云，田卫军，李郁.基于PRO/E齿轮的参数化设计及有限元分析［J］，机械设计与制造，2008（11）：35-37.