浅析平台下的斜齿轮三维参数化设计方法

李倩

辽宁工程职业学院 辽宁铁岭 112008

近些年，三维建模技术在齿轮设计领域应用范畴有不断拓展趋势。UG为当今世界各国普遍应用的一种先进软件，用于航空航天、模具及精密部件工业制造中均取得较好效果。工程设计人员实践中若能合理应用该项技术，则能顺利高效的完成产品设计、工程分析、勾画工程图样、拟编加工流程等任务，为企业技术创新过程提供强大支撑。

1 明确建模思路

首先，采在成型特征、草图功能的协助下塑造出齿轮毛坯；其次，基于相关公式曲线获得齿槽端面曲线；再者，基于扫描功能，通过布尔运算过程产出一个齿槽；最后，对以上过程产出的齿槽进行旋转变换处理后，便能获得完整度较高的斜齿轮[1]。

2 实现斜齿轮齿廓曲线的精确性

业内人员将斜齿轮的端面齿廓曲线叫做标准的渐开线。为了能够在UG内精确的建设齿轮模型，一定会使用到标准的渐开线。可以采用如下形式绘制出渐开线：将基于渐开线建设的标准方程转型成UG表达式，而后在该表达式驱动公式曲线的协助下，获得标准的渐开线，进行镜像等操作处理后，便能够生成齿廓曲线。

对UG内公式曲线进行分析，不难发现其是在直角坐标系内勾画出来的，故而，需将渐开线极坐标参数化方程转型为直角坐标系内的方程，见①：

[式中：ri、rb、ai、θi分别是矢径、基圆半径、压力角、展角；u为参变量]

利用以上方程及斜齿轮的基本参数，便能建设表达式，获得精确度很高的渐开线。

3 具体建模流程与方法

本文基于某实例阐述斜齿轮的参数化建模流程。参数主要有：法面模数（mn）2．Smm，法面压力角（αn）20°，螺旋角（β）13．53610°，齿数（z）80，齿宽（b）60mm，为右旋式齿轮。

3.1 建设齿轮毛坯

具体是将X正方向设定为齿轮法向，毛坯援助直径设定为210．713mm，齿宽作为毛坯圆柱（见图1）。

将齿坯端面设为草图，将其平稳的安放在平面上，建出图2所示的操作，历经牵拉与布尔计算过程后，获得图3。采用以上方法设计出草图，基于特征性操作功能处理细节位置，最后阐述的齿坯见图4。

3.2 勾画齿廓曲线

首先，隐藏齿坯，绕y轴旋转坐标系90°，以原点为圆心，于xy平面中做三个内径不同的圆（齿根圆、分度圆、齿顶圆直径分别为 199．46420mm、205．71422mm、212．1457mm），建议在该步骤中适当将齿顶圆做得大一些。这主要是因为如果依照现实的齿顶圆作图，那么最后产出的齿槽和毛坯历经布尔测算过程以后，出现片状体的风险会明显增加，以致造型失败。故而，建议在该步骤中，将齿顶圆制作得偏大一些。其次，利用工具栏内规律曲线工具处理x、y方向，以恒定形式处理z方向，取值为0，再者，经由坐标原点至渐开线和分度圆交点出做一直线，按顺时针方向旋转1．125°；选中渐开线，利用菜单“编辑→转换→采用直线作为镜像→现存直线（点击选择历经以上旋转过程获得的直线）→复制”，最后，隐匿没有相关性的曲线并对其做适度裁剪，针对渐开线和齿根圆交点做圆角处理，圆角半径为p=0．38m1≈1mm[2]。

3.3 建设螺旋线

采用工具栏中储备的螺旋线，设定旋转次数为0．03，利用输入半径方式：r=d/2=102．8571mm，螺距 p=πd/tan β=2684．453，设定朝向右侧方向持续旋转，达到预测转次后便可以画出相应的螺旋线。

3.4 生成单个轮齿

具体是将单个轮齿的生成将坐标顺沿z轴移动，勾画出一个方块实体，该实体z轴方向长度和齿宽b持平。利用以上过程中生成的齿面对其行裁剪、切割系列性处理，就能够获得斜齿轮的单个轮齿实体。因为法面与端面两者存在相交关系，这就预示着若要从原始坐标原点勾画方块实体，那么历经扫描过程获得的单齿面并没有穿越该方块的两个对面，在这样的情况下也不能顺利落实剪切操作。

3.5 生成全部齿廓

首先，调用使用工具栏内储留曲面的扫描工具。其次，按照一定次序选中引导线一螺旋线育剖面线串一齿廓曲线。再者，不符指定参数，还是定位形式、比重选用方法、输送比重因子等，均统一应用默认参数，创设布尔运算流程，便能得到一个齿廓。最后，选中以上过程中建设的齿廓，而后选择菜单“编辑→转换→绕直线旋转箭头点和矢量（基点被设定为坐标原点，ZC方向即为适量）→角度（360°/80）→可供选择的副本有多个”，最后生成了全部齿廓[3]。

4 结语

本文参数的采用UG软件内的表达式与公式曲线功能勾画出的渐开线是标准化的、准确无误的。以此为基础，采用扫描的形式明确斜齿轮造型的方法，其和模型建设时对精确度提出的要求完全吻合，且以表达式为基础上建设了不同尺寸参数之间的相关性。采用本文提及的方法建设出的齿轮模型一方面较明显的提升后续阶段生产、组装操作精确度，另一方面也为参数整改过程创造了便利条件，有较高的推广价值。