交错轴斜齿轮的三维建模

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2 O年第 3卷第 6 04 l期

交错轴斜齿轮的三维建模杨晓华，杨荣松(川大学四制造科学与工程学院，四川成都 6 (6 ) 1 15 X

-妥：对于渐开线圆柱斜齿轮的三维建模在以前来说是相当困难的。如今PoE G等软件的应用又使得它变得相 r、U/对简单了一些。本文阐述了基于 P/ r E的斜齿圆柱齿轮设计的方法，该方法在 Vs l++ 60环境下利用 c语言编 o ia C u .写程序接口，可实现齿轮的优化设计及参数化造型。

关键诃：P/;C r E++;A S S o NY

中圈分类号：T 1 H2

文献标识码：A

文章编号：1 6 01((40— 00 0 0— 62 ) 6 01— 3 0 3 X)

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o l ma d prmer ein la aa tcd g . n i sKe r s r/ y wo d:p o E; C++:AN YS S

本篇主要思路是在 C++环

境下编程找出渐

1斜齿轮三维建模的实现11齿轮端面轮廓的实现 . ()根据工程图纸上所给的参数编程，实现 1

开线上的点，然后生成 *.i文件 (成端面 b l生齿形供 P/ r E调用) o,在 PoE r下建模。此齿轮的/特点：①螺旋角很大，它自身的螺旋角达到了4￣1 f。②它是交错轴的空间斜齿轮。 65 ' O

在渐开线轮廓上找点。工程图纸上所给出的渐开线斜齿轮的参数如表 1。表1渐开线齿轮参数

另外还有一些配合尺寸和检验尺寸如：齿厚 (用公法线长度及跨测齿数表示 )、中心距、配对齿轮、公差组等。

除以基圆半径这么大的角度。这样可以根据对称性找出另一条渐开线上的点。③把斜齿轮两个端

如图 1所示渐开线在直角坐标系下的方程为：rs。 cs l bm r 0 Y rc s r s b 0。 m J

面的相对转角算出。这样可以为应用 P/ r E中扫 o描混合功能生成一个完整的轮齿做好准备。

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用 C++环境找渐开线上的点时，要注意：

①要把齿顶圆到基圆分成 r一1(g g r是在如图所示的渐开线上取点的个数)等份。这样避免了有的地方点密集，有的地方过于稀疏。②取完点后在输出的时候，可以将所有点转过基圆 12/齿厚

图 1渐开线坐标系

收稿日期： 04 2 0 20 . - 0 2

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() 2依据输出的结果生成 *.i文件 (儿 b l这生成的是：l ci. ) u h1 n .供 P/ r E调用对于此 o斜齿轮生成的文件如图 2所示：

当严重第二，如果截面草绘图元高度不够可能会出现圆柱体外表面有些地方被切穿+有些地方有连皮。这种方法详见文献[] 1。 ( )在 P/ 2 r E中用输入方程的方式建立图 o元。然后，再扫描混合。此种方法，适用性较好对大角度斜齿轮与齿宽较大的斜齿轮都适用。精度好，能满足分析的应用。这种方法祥见：机电工程技术 20 02年第 3卷第 6期 ( 1 2及 8 l 7~7 3

页)。但是，P/ r E的编程环境毕竟不如 c++环 o境。在 C++环境下，程序的设计、程序的调试在 C+十很容易实现。而且我们工程上用到的

圈 2文件圈

其中前面三行为头文件。这儿取的 n=1。 l l.1

,l为齿顶圆上的点；2, 9 0为齿根 3 4 5 8 2,3圆上的点。12用 PoE实现此斜齿轮的建模 . r/

程序一般都不是很复杂的。因此，我认为把轮齿形状的实现这一部分 .用 c语言完成更有优势。 而且，将 C语言的输出结果转化为 P/以接 r E可 o受的 *.i文件也很简单，只是在输出中设置 b l下，保存时把文件名改为 *.i。输出的格式 b l如图 2就可以了。一

( )鉴于以上的两种主流方法，引入了 c+ 3

在P/ m E下生成的一个轮齿的形状如图 3所示。先用拉伸命令建立齿根圆柱 .然后用扫描混合建立一个完整的轮齿。然后，再用阵列功能生成整个齿轮。如图 4所示。

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+编程环境 .在其下编程实现渐开线上找点 (参数可以自己根据工程图纸直接输入，取点个数可以设置很大 )。然后，利用强大的 c++环境将生成的文件转化为 PoE能够接受的 *.b文件 r/ d (这儿用 l ci. 1。这样可以很方便地调用， t hli ) m b 在扫描混合的时候，使用导人基准眭线命令后，} I 将其转化为图元就可以了。利用 C言计算出两语个端面的相对转角 t。然后根据转角的大小，

_鼍 1圈 3轮齿形状圈4整个轮齿

。

决定在扫描混合是使用的截面的个数 n。此齿 l轮算出的 t 9 . 4,用了 5= 72￣ 8个截面进行的扫描混合，在五个截面上分别建立相互独立的坐标系，每次调用相同的 cil b文件，生成基准 hu .i l1 l曲线后，再转化成匿元。这样就可以生成一个完整的轮齿+再用复制中的移动命令绕圆柱中心轴转 3o o再生成一个轮齿，在利用阵列的命令生成全部的轮齿

2几种建模方式的比较现在在斜齿轮建模方面比较常见的几种建模方法：

3装配用同样的方法生成与其配对的齿轮，然后进行装配最终装配图如图 5

()先建一个圆柱体 ( 1横截面的圆是齿顶圆 的大小)然后用取出材料的方法拉伸。拉伸缩用到的草绘平面是与过圆柱体轴线中心的横截面成一

定角度 (螺旋角)且过轴线中心点的平面。草

绘的图元是齿轮切槽的形状。这种方法的优缺点：这种方法生成的只是近似斜齿轮，如果用在工业造型，并不用来分析齿轮性质还是可以的。

做法

简单易于掌握。但是，如果用这种方法做大角度的斜齿轮或齿轮的宽度很大的时候就会出现图 5装配期 (下转第 1 5页)

致命的错误。第一，齿形在两端面的形状变形相

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维普资讯 http://doc.guandang.net扔暂 2O年第 3卷第 6 04 l期道车辆，2O, 1( ) 4 O 3 4 7:4 . 1 5

十分理想[ 2。安装自动撒砂装置，也可使机车 3 J发挥最大粘着牵引力，减少车轮磨耗和滑行。

[] 8张斌，卢观健等 .铁道车轮、轮箍失效分析及伤损图谱[] M .北京：中国铁道出版社[] .M.K l r i lt— l d E eet 一DE i i l 9 S u a .Ea o p s F A o R p e 3 U ta km s ac f ad pc

()加强车轮的探伤技术，杜绝车轮内部质 4量缺陷，同时优化车轮结构、增强疲劳强度、减少车轮应力集中、改善加工工艺及缩短有效制动时间等都可防止踏面剥离的发生，提高车轮使用寿命。

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