基於Pro/E5.0直齒輪的參數化造型設計

tags:    時間:2014-03-06 20:36:15
基於Pro/E5.0直齒輪的參數化造型設計簡介
    已知標準圓柱齒輪的默認參數為齒數z=20,壓力角α=20°,模數m=8mm。     利用Pro/……
基於Pro/E5.0直齒輪的參數化造型設計正文

    已知標準圓柱齒輪的默認參數為齒數z=20,壓力角α=20°,模數m=8mm。

    利用Pro/E提供的程序功能精確繪製直齒輪的實際漸開線齒廓曲線,並利用Pro/E的參數化造型技術完成直齒輪的三維實體造型設計。要求經過Pro/E的程序設計,當用戶只要輸入直齒輪新的設計參數后,系統即能夠自動快速地創建出該齒輪的三維實體模型。

直齒輪幾何尺寸的計算

1.節圓半徑   

2.基圓半徑   

3.周節       

4.分度圓齒厚  

5.齒頂圓半徑  

6.齒根圓半徑  

7.齒輪的基圓齒厚  

8.齒輪的基圓齒厚角度  

9.齒輪的基圓齒間角度  

10.漸開線的展開角可由下式求得  

11.以極坐標形式表示的漸開線方程 

輸入齒輪基本參數

1.啟動Pro/E程序后,選擇【文件】/【新建】命令,在彈出的【新建】對話框中的【類型】選項組中選取【零件】選項,在【子類型】選項組中選取【實體】選項,同時取消【使用默認模版】選項的選中狀態,表示不採用系統的默認模版,最後在【名稱】文本框中輸入文件名spurgear,單擊按鈕后,系統彈出【新文件選項】對話框,在【模版】選項組中選擇mmns_part_solid選項,最後單擊該對話框中的按鈕後進入Pro/E系統的零件模塊。

 

圖1-1 【新建】對話框                  圖1-2 【新文件選項】對話框

2.選擇【工具】/【程序】命令,則系統彈出【菜單管理器】瀑布式菜單,在其中的【程序】菜單中選擇【編輯設計】選項。

3.此時系統會自動打開記事本應用程序。在記事本應用程序中添加如圖1-3示的程序。當程序輸入完成後,選擇記事本程序主菜單中的【文件】/【保存】命令將程序存檔,然後選擇【文件】/【退出】命令退出記事本應用程序。                            

 

圖1-3添加的程序

4.當在記事本中輸入的程序正確無誤時,系統便會出現如圖1-4示對話框,此處單擊按鈕,便將所做的更改保存到了模型。此時系統彈出如圖1-5示的【得到輸入】菜單,單擊【當前值】選項,表示將採用模型中現有的參數值。

      

圖1-5 【確認】對話框            圖1-6 【得到輸入】對話框

5.開始創建輪坯。選擇【插入】/【拉伸】命令,單擊繪圖區右側工具欄中的草繪工具按鈕,選擇標準基準平面FRONT作為草繪平面,其它接受默認設置,進入草繪模式。繪製如圖1-6示剖面圖形。完成後退出草繪模式。注意,半徑為任意值,不要改動。

 

圖1-6草繪的剖面圖形

6.單擊操控板中的按鈕,表示將以雙側拉伸的方式創建實體特徵,然後直接接受系統默認的拉伸深度值,單擊按鈕,創建如圖1-7示的拉伸實體特徵。

 

圖1-7創建的拉伸實體特徵

 

7.加入關係式以控制所創建拉伸實體特徵的尺寸,依次選擇【工具】/【關係】命令,則系統彈出【關係】對話框,在該對話框中的【查找範圍】選項組中,選擇【特徵】選項,然後在繪圖區選擇剛剛創建的拉伸實體特徵,則系統在繪圖區中將剛剛創建的拉伸實體特徵的兩個尺寸代號顯示出來,如圖1-8示,同時系統會重新彈出【關係】對話框,如圖1-9示,在其中【關係】文本框中添加d0=ra和d1=face_width關係式,然後單擊確定按鈕。

 

      圖1-8 顯示的尺寸代號                         圖1-9 添加關係式后的對話框

8.選擇【編輯】/【再生】命令,則系統將再次彈出【得到輸入】菜單,選擇【當前值】選項,系統便按照所輸入的關係式重新生成了拉伸實體特徵,如圖1-10所示。

 

圖1-10 再生后的拉伸實體特徵

9.創建基準平面DTM1。在主菜單中選擇【插入】/【模型基準】/【平面】命令,彈出【基準平面】對話框,選擇拉伸實體特徵的軸線A_1,按住Ctrl同時再選擇標準基準平面RIGHT,其它設置默認,如圖1-11,單擊確定按鈕完成創建。

 

圖1-11 【基準平面】對話框

10.再次加入關係式以控制DTM1的角度尺寸。選擇【工具】/【關係】命令,則系統彈出【關係】對話框,在該對話框中的【查找範圍】選項組中,選擇【特徵】選項,然後在繪圖區選擇新建的基準平面DTM1,則系統在繪圖區中顯示出角度尺寸代號,同時系統會重新彈出【關係】對話框,如圖1-12示,在其中【關係】文本框中添加d3=360/tooth_number,然後單擊確定按鈕。

 

圖1-12 【關係】對話框

11.選擇【編輯】/【再生】命令,則系統將再次彈出【得到輸入】菜單,選擇【當前值】選項,系統便按照所輸入的關係式重新生成了基準平面DTM1,如圖1-13所示。

 

圖1-13 重新生成的基準平面特徵

12.創建第一個齒面。首先創建基圓上齒厚所對應的圓弧,選擇【草繪】命令,選取如圖1-13所示拉伸實體特徵的前表面作為草繪平面,選擇新建的基準平面DTM1作為參照平面。同時在繪圖區中分別選取基準平面DTM1和軸線A_1作為尺寸標註的參照。如圖1-14所示。

 

圖1-14 【草繪】【參照】對話框

13.繪製如圖1-15所示的中心線和同心圓弧作為剖面圖形。

 

圖1-15 草繪的剖面圖形

14.加入關係式以控制圓弧曲線的尺寸。選擇【工具】/【關係】命令,則系統彈出【關係】對話框,在該對話框中的【查找範圍】選項組中,選擇【特徵】選項,然後在繪圖區選擇剛剛創建的基準曲線,則系統在繪圖區中顯示出角度尺寸代號,同時系統會重新彈出【關係】對話框,如圖1-16示,在其中【關係】文本框中添加d4=angle_tooth_thick、d5=rb和d6=angle_tooth_space/2,然後單擊確定按鈕。

 

圖1-16 【關係】對話框

15. 選擇【編輯】/【再生】命令,則系統將再次彈出【得到輸入】菜單,選擇【當前值】選項,系統便按照所輸入的關係式重新生成了基準曲線特徵,如圖1-17所示。

 

圖1-17 再生后的基準曲線特徵

16.將再生后的圓弧曲線鏡像到零件的另一側面。依次選擇【編輯】/【特徵操作】命令,在彈出的【特徵】菜單中,選擇【複製】選項,在接下來彈出的【複製特徵】菜單中選中【鏡像】、【選取】、【獨立】選項,最後單擊【完成】選項。按照系統提示,選中再生后的基準曲線后,在彈出的【選取特徵】菜單中單擊【完成】選項,系統彈出【設置平面】菜單,選取標準基準平面FRONT后,系統便成功創建了鏡像后的基準曲線特徵,如圖1-18所示。

 

圖1-18 鏡像操作后的基準曲線特徵

 

17.以可變剖面掃描的方式創建齒輪的第1個齒面,依次選擇【插入】/【可變剖面掃描】命令,選擇先前創建的基準曲線,按住Ctrl鍵同時繼續選取剛剛創建的鏡像基準曲線作為附加軌跡,此時第一次被選取的曲線上還出現一個表示掃描方法的紅色箭頭,如圖1-19所示,單擊操控板中的【參照】選項,選擇【水平/垂直控制】下拉列表中的【X軌跡】選項,最後單擊操控板中的草繪按鈕,進入草繪模式,繪製如圖1-20所示的一條直線,尺寸大小任意。

 

圖 1-19 選擇基準曲線                       圖1-20 草繪的直線

18.再次加入關係式以控制直線的尺寸,如圖1-21。

 

圖1-21 添加關係式后的【關係】對話框

19.此時系統自動再生所繪製的直線,單擊確定按鈕,退出草繪,即可生成用可變剖面掃描方式所創建的齒面特徵。如圖1-22所示

 

 

圖1-22 創建成功的第一個齒面特徵

20.隱藏基圓上的基準曲線,按住Ctrl鍵同時選擇前面所創建的基準曲線及其鏡像基準曲線后,選擇【視圖】/【可見性】/【隱藏】命令。

21.以鏡像的方式複製出另一個齒面。依次選擇【編輯】/【特徵操作】命令,在彈出的【特徵】菜單中選擇【複製】選項。在接下來彈出的【複製特徵】菜單中選擇【鏡像】、【選取】、【獨立】選項,單擊【完成】選項,按照系統提示,在繪圖區選擇創建的齒面特徵后,在彈出的【選取特徵】菜單中單擊【完成】選項。最後在【設置平面】菜單中選取基準平面DTM1,系統便成功創建了鏡像曲面特徵,如圖1-23所示。

 

圖1-23 以鏡像方式複製的另一個齒面特徵

22.用切剪材料方式挖出齒槽部分。選擇【插入】/【拉伸】命令,並單擊操控板中去材料拉伸按鈕,單擊草繪按鈕,在繪圖區選FRONT作為草繪基準平面,選擇新建基準平面DTM1作為參照平面,在【參照】對話框中選取基準平面DMT1和軸線A_1作為尺寸和標註的參照,進入草繪模式,選擇【草繪】/【邊】/【使用】命令,依次選擇兩條齒面的輪廓線,然後再此基礎上繪製如圖1-24所示剖面圖形。

 

圖1-24 草繪剖面圖形

23.單擊操控板中的【選項】菜單,在彈出的【選項】面板中設置為向兩側均拉伸至與所有曲面相交。如圖1-25所示。

 

圖1-25 【拉伸】面板設置

24.確認拉伸方向正確,預覽無誤后即生成如圖1-26所示拉伸實體。

 

圖1-26 創建的切剪特徵

25.加入關係式以控制剛剛創建好的切剪特徵的尺寸,操作步驟如前,最後得到的關係菜單如下圖所示

 

圖1-27 【關係】對話框

26.【再生】后隱藏多餘曲面,結果如圖1-28所示。

 

圖1-28 隱藏曲面后的特徵

 

27.另存為新文件名。依次選擇【文件】/【保存副本】命令,在【新建名稱】文本框中輸入新的文件名smallgear。保存副本。

28.創建4條邊的倒圓角特徵。選擇【插入】/【倒圓角】命令,按住Ctrl鍵依次選擇切剪實體特徵的4條邊線,不修改任何參數,直接確認,創建倒圓角特徵,如圖1-29所示。

 

圖1-29 創建的倒圓角特徵

29.加入關係式,控制倒圓角特徵的尺寸,如圖1-30所示。

 

圖1-30 【關係】對話框

30.【再生】整個圖形。

31.創建陣列特徵。首先將模型樹上DTM1以下所有特徵建立在一個組內,如圖1-31所示。

 

1-31 建立組特徵

32.選擇剛剛創建的組,在主菜單依次選擇【編輯】/【陣列】命令,則繪圖區中顯示出各個有關該組的尺寸,選擇DTM1的角度參數18°后,如圖1-32。接受系統默認設置,點確定完成陣列。

 

圖1-32 選擇DTM1角度參數

33.加入關係以控制成員數和尺寸增量。選擇【工具】/【關係】命令,則系統彈出【關係】對話框,在該對話框中的【查找範圍】選項組中,選擇【特徵】選項,然後在繪圖區選擇剛剛創建的基準平面DTM2特徵,則系統在繪圖區中顯示出角度尺寸代號,同時系統會重新彈出【關係】對話框,如圖1-33示,在其中【關係】文本框中添加d18=360/tooth_number和p6=tooth_number,然後單擊確定按鈕。

 

圖1-33 【關係】對話框

34. 選擇【編輯】/【再生】命令,則系統將再次彈出【得到輸入】菜單,選擇【當前值】選項,系統便按照所輸入的關係式重新生成了齒輪實體特徵,如圖1-34所示。

 

圖1-34 重新生成的齒輪實體特徵

35.將所有曲面及曲線進行隱藏,文件存檔保存。如圖1-35

 

圖1-35 最後創建的直齒輪實體特徵

36.直齒輪參數化造型的設計應用。打開剛剛保存的齒輪文件spurgear,選擇【編輯】/【再生】,則系統彈出【得到輸入】菜單,選擇【輸入】選項,如圖1-36所示,系統彈出INPUTSEL菜單,選擇要更改的參數,單擊完成,如圖1-37所示。

            

圖1-36 【得到輸入】菜單       圖1-37 INPUTSEL菜單

37.輸入新的齒輪30,模數4,齒寬50后,系統自動更新模型,生成新的齒輪實體如圖1-38所示。

 

圖1-38 重新生成的齒輪實體特徵

38.創建齒數大於41的直齒輪。在此例中,基圓半徑大於齒根圓半徑,因此需要補上圖1-24中左右對稱的兩條相切圓弧來作為齒槽,但是在某些情況下,基圓半徑有可能小於齒根圓半徑,對於標準齒輪,根據我國標準,當時,由於基圓半徑

齒根圓半徑,將其代入不等式中,可以直接解出。當壓力角α=20°時,可知對於標準直齒輪,當齒數滿足z<41.4543時,基圓半徑大於齒根圓半徑,反之則基圓半徑小於齒根圓半徑。

39.只需仿照上列步驟,只是在進行到“創建第1個齒槽”步驟時,將剖面圖改為圖1-39所示即可。

  

圖1-39 草繪剖面圖形

 

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