齿轮参数化设计与系统的实现

黄河科技学院 郑 帅

平煤集团 开封东大化工 杨 冰

齿轮参数化设计与系统的实现

黄河科技学院 郑 帅

平煤集团 开封东大化工 杨 冰

科技的快速发展推动了工业的迅速发展，作为工业革命的产物，齿轮的使用也越来越广泛，齿轮的性能与生产效率受齿轮设计质量与设计效率的影响，因此，对齿轮进行参数化设计十分重要。

一、齿轮设计中的数据处理

1.函数型数表。很多数表中涉及的数据都有经验公式或者理论公式，以及经过某一些数学方法得出的近似函数关系描述数表，这种数表就被称为函数型数表。函数型数表能够直接使用原有公式或者推导公式进行相应编程，并且采用相应公式进行数据计算。

2.非函数型数表。这种数表是对于没有原始理论公式或很难采用数学方法将近似公式推导出来的数据，一旦出现了这样数表，最好是采用数组形式将数据直接写进数据库，以保存在数据库中。当需要检索之时，就用相应程序将数据从数据库中调出来。如，齿轮的传动工况系数用Ki表示，工作原动机荷载与机载荷特性采用2个非数值变量，用变量i＝（0 ～ 2）与j＝（0 ～ 2）表示出不同工况，之后使用二维空间建立数组Ki（3，3）用来存储表里的系数值。在这种情况下，只需要输入表示工况中的变量i，j值，就能够查出相对应系数的Ki值。对于比较复杂的数表，当不便于采用数组处理时，最好使用数据库存储相关数表。事实上齿轮材料的特性表大都能够通过数据库查询出来，但是在一些非函数型的数表之中，某些数表仅仅提供有限节点数据，如果这些节点数据没有在列表中，而是处于节点之间位置上，要使用插值法来计算出最终函数值。

二、齿轮参数化设计与系统的实现

打开Pro/E软件，在零件模式中采用交互方式创建出圆柱斜齿轮、圆柱直齿轮以及圆锥齿轮涉及的参数化模型。本文，笔者以圆柱斜齿轮为例，创建该齿轮的参数化基准模型。

1.设计齿轮参数。圆柱斜齿轮参数涉及内容较多，主要涉及到的参数有齿数、法向模数、螺旋角、压力角、齿高系数、变位系数、顶隙系数，以及几何参数才能确定下来的分度圆直径（D、齿根圆直径、齿顶圆直径、基圆直径、齿根高、齿顶高等尺寸参数。利用Pro/E窗口中的“参数设置”菜单设置齿轮参数，并且通过该栏目赋予相应初始值。一旦确定好了基本的几何参数，在确定其他的几何尺寸时就要使用Pro/E中对应的“添加关系式（Relations）”命令，输入关系式子，实现齿轮尺寸的参数化。

2.对齿廓渐开线的参数化。先使用Pro/E功能栏中的“基准曲线”与“从方程”2个命令，之后在出现显示器上的记事本中输入相应参数化直角坐标系下齿廓的渐开线方程。最后，使用Pro/E功能栏目的“零件模块”中的各种特征输出创建命令，即可创建出斜齿轮的参数化三维模型。

3.设计系统菜单。在这项设计中，为了便于用户使用齿轮模型，方便用户修改参数并增强使用效率，一定要在Pro/E的NGINEER菜单栏中增添自定义菜单，之后再将各种功能激活。在Pro/Toolkit中有许多操作函数，能够创建应用程序与管理菜单。之后，在该系统调用ProMneubarmenuPushbuttonAdd（）以及Pro M enue bar Menu Add（），还可以给Pro/E加入设计中使用到的菜单和按钮，再使用函数ProCmdActionAdd（）把动作函数与菜单函数有机联系起来。设计中使用到的菜单栏、下级菜单和创建函数语句实例如下：

Status＝ ProMenubarMenuAdd（“User Menu”，“USER–User Menu”，“Utilities ”，PRO_ B_ TRUE，User Msg）；//这个地方要添加进“齿轮设计”。

Status＝ProMenubarmenu Menu Add（“UserMenu”，“Sub”，“USER–Sub”，“Button2”，PRO_B_TRUE，UserM sg）；//这个地方要添加进“斜齿圆柱齿轮”。

status＝ ProMenubarmenuPushbutton Add（“Sub”，“Sub-Button1”，“USER–SubButton1”，“Add new buttons”，NULL，PRO_B_TRUE，cmd_id，UserMsg）；//这个地方要添加进“左旋”。

status＝ProMenubarmenuPushbuttonAdd（“Sub”，“SubButton2”，“USER–SubButton2”，“Add new buttons”，NULL，PRO_B_ TRUE，cmd_id，UserMsg）；// 这个地方要添加进“右旋”。

4.设计的演示实例。本文，笔者以左旋斜齿的设计圆柱齿轮为例，展示该齿轮参数化系统效果，进而验证其稳定性及正确性。打开了Pro/E软件之后，经过加载成功，就会显示系统的输入对话框，如图1所示。

点击菜单上的“齿轮设计”、“斜齿圆柱齿轮”、“左旋”命令，就会自动弹出“左旋斜齿圆柱齿轮参数化设计”对话框；将参数正确输入之后，单击“确定”，Pro/E界面就能够自动生成左旋斜齿轮的三维模型。