[發明專利]一種余弦線齒廓的非圓齒輪副三維實體建模方法

有效

• 申請號: 202010562463.2
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111553039B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 史諾;劉瓊;張雪寧
• 申請（專利權）人: 西安航空學院
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;F16H55/08
• 代理公司: 西安眾和至成知識產權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 強宏超

本發明公開一種余弦線齒廓的非圓齒輪副三維實體建模方法，依據傳動比函數和中心距，在EXCEL表格中得到非圓齒輪副中主、從動輪的節曲線上的點坐標值，導入UGNX軟件中得到主、從動輪節曲線，并在此基礎上創建齒坯，通過定義齒坯與插齒刀模型的起始位置與相對運動，采用運動仿真的手段得到非圓齒輪的實體模型，得到的三維模型傳動精度優于折算齒形法；建模過程簡單，沒有復雜的計算過程，計算量小；采用UG NX的運動仿真技術得到非圓齒輪副的三維模型，無需設計算法進行編程，開發難度小。

技術領域

本發明屬于機械設計領域，涉及一種余弦線齒廓的非圓齒輪副三維實體建模方法。

背景技術

非圓齒輪是一種特殊的機械傳動零件，可以實現非線性的運動、動力傳遞。非圓齒輪的結構復雜，創建非圓齒輪副三維實體模型難度較大，現有的非圓齒輪三維建模方法有以下幾種：

(1)折算齒形法：折算齒形法的核心思想是將非圓齒輪的每一個輪齒折算成當量圓齒輪的齒形，這種方法是一種近似設計方法，難以滿足高精度的傳動比需求。

(2)齒形法線法：齒形法線法是一種作圖方法，為了得到精確的齒廓，就需要做出足夠多的齒形法線，導致建模過程過于繁瑣。

(3)解析法：解析法是根據齒輪嚙合原理，構建齒廓方程，計算得到齒廓的數據點坐標，在三維建模軟件中依據將數據點坐標建立齒廓曲線，在此基礎上拉伸成形，這種方法的計算過程較復雜。

(4)刀具包絡法：刀具包絡法有兩種，一種是在三維設計軟件中進行二次開發，通過范成法原理生成非圓齒輪三維模型；另一種是編制程序，得到加工過程軌跡包絡圖，設計算法提取非圓齒輪的齒廓點，這種方法對于編程的要求較高。

綜上，現有的設計方法需要繁瑣的計算和作圖，很大程度上限制了非圓齒輪的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種簡捷的余弦線齒廓的非圓齒輪副三維實體建模方法，過程簡單、計算量小，得到三維模型傳動精度高。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種余弦線齒廓的非圓齒輪副三維實體建模方法，包括如下步驟：

(1)設定非圓齒輪副主動輪與從動輪之間的中心距及傳動比函數，列出主動輪節曲線、從動輪節曲線在極坐標系下的方程；

(2)進行坐標轉換，將主動輪節曲線、從動輪節曲線在極坐標系下的方程轉化為笛卡爾坐標系下的方程；

(3)令主動輪轉角φ₁在0～2π之間進行線性插值，在EXCEL表格中計算不同轉角值所對應的主動輪節曲線、從動輪節曲線上的點坐標值；

(4)將計算得到的主動輪節曲線、從動輪節曲線上的點坐標值分別保存在記事本文件中，將記事本文件的后綴名由txt修改為dat；

(5)打開UG NX軟件，將步驟(4)得到的dat記事本文件導入，以連點成線的方式分別生成主動輪節曲線、從動輪節曲線；

(6)創建齒坯

在UG NX中測量主動輪或者從動輪的節曲線長度L，設定與主動輪、從動輪共軛的圓柱形插齒刀的齒數為z，則插齒刀的模數

選擇主動輪節曲線進行曲線偏置，設定齒頂高系數ha^*，偏置距離為ha＝ha^*×M，得到主動輪齒頂曲線，沿Z軸負方向對其進行拉伸，得到主動輪齒坯；采用同樣的方法，選擇從動輪節曲線為對象，偏置距離為ha＝ha^*×M，得到從動輪齒頂曲線，沿Z軸負方向對其進行拉伸，拉伸距離與主動輪齒坯相同，得到從動輪齒坯；

(7)創建插齒刀的三維模型