[發明專利]一種用于直齒圓錐齒輪的建模方法

有效

• 申請號: 201110203070.3
• 申請日: 2011-07-20
• 公開（公告）號: CN102278453A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 林菁
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: F16H55/17
• 分類號: F16H55/17;F16H55/08
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 季申清

技術領域

本發明涉及一種傳動零件的建模方法，特別是一種利用計算機繪圖軟件強大的二次開發功能實現對直齒圓錐齒輪建模的方法。

背景技術

直齒圓錐齒輪是機械領域用于傳遞平行軸運動和動力最基礎的零件之一，廣泛應用于礦山、冶金、建筑和運輸等各種機械設備。隨著計算機技術的高速發展，齒輪的設計制造正在朝向由計算機輔助設計、制造、分析和測量方向發展。進行計算機輔助設計，首先需要一個齒輪的三維幾何模型，目前常見的直齒圓錐齒輪的建模方法主要是利用現有的大型商業軟件或對大型商業軟件進行二次開發完成的，這種建模方式需要進行繁瑣的數學計算，并且每次建模只能為單一的某個特定類型的齒輪建立模型，不能用于其它不同類型的直齒圓錐齒輪的建造模型，例如建造球面漸開線直齒圓錐齒輪的模型的方法就不能適用于平面鏟形刀具切制的圓錐齒輪的建模。另外，每對一個不同類型的直齒圓錐齒輪進行建模，都需要根據實際的具體要求，進行具體的三維造型，這就要求設計者具有很高的齒輪和軟件方面的專業知識，工作復雜繁瑣，不易掌握，因此迫切一種統一簡便的齒輪三維建模方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種通用的簡單易學的直齒圓錐齒輪的建模方法，適用于各種不同直齒圓錐齒輪的三維實體模型的建造。

技術方案

一種用于直齒圓錐齒輪的建模方法，包括如下步驟：

(1)用計算機創建齒廓曲線參數化模塊，在部件環境下，完成輪齒齒面曲面；

(2)在部件環境下，創建一個輪齒的實體；

(3)在部件環境下，創建齒輪齒根圓錐的實體；

(4)在部件環境下，環形陣列輪齒實體；

(5)合并輪齒實體和齒輪齒根圓錐的實體，通過修整即得完整的虛擬三維齒輪仿真實體；

所述步驟(1)在用計算機創建齒廓曲線參數化模塊，在零件環境下，完成一個輪齒的封閉草圖時，其中輪齒封閉草圖選用如下的參數方程來完成：

z＝u-lsinβsinλ

其中

sin(λ-δ)=lcosδusinβ,]]>

r＝utanδ，

x-齒面上一點的橫坐標；????????y-齒面上一點的縱坐標；

z-齒面上一點的軸向坐標；??????r-齒輪節錐圓橫截面節圓半徑；

δ-齒輪節錐角；???????????????l-齒面法線長；

β-齒面法線方向角；???????????λ-中間變量，0≤λ≤2π；

-基本參變量；????????????u-基本參變量。

上述方法中，所述步驟(1)中的輪齒封閉草圖可以通過齒廓曲線參數方程手工輸入、截取、修整完成，也可以把齒廓曲線參數方程用計算機語言編程并作為宏程序，運行該程序取得輪齒的封閉草圖，并截取、修整完成。

上述方法中，所述步驟(2)、(3)、(4)、(5)可以運用一系列布爾邏輯運算命令完成。

有益效果

本發明將現代計算機輔助設計和傳統機械加工業相結合，提供了一種直齒圓錐齒輪的三維實體模型建模方法。對于直齒圓錐齒輪可得到不同的方向角函數，進而求得齒形曲面上任意一點的直角坐標，構建出齒形曲面。齒輪的齒頂圓和齒根圓都是節圓的等距圓，對于不同的直齒圓錐齒輪都可以適用。該方法能適用于各種直齒圓錐齒輪的三維實體建模，簡單易學，不需要有高深的齒輪和計算機軟件知識就能掌握，且用參數化方程創建齒輪輪齒草圖非常精確，能夠真實反映直齒圓錐齒輪齒面型面，并能為數控加工高質量的直齒圓錐齒輪提供精確的坐標參數，也為各種復雜的直齒圓錐齒輪力學性能研究等方面的研究奠定良好的基礎。

附圖說明

附圖1為本發明一種標準球面漸開線直齒圓錐齒輪輪齒齒面曲面示意圖。

附圖2為本發明一種標準球面漸開線直齒圓錐齒輪輪齒的實體示意圖。

附圖3為本發明一種標準球面漸開線直齒圓錐齒輪實體示意圖。