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陕西理工学院毕业设计论文 齿轮族系参数化设计及其齿轮制造 (陕理工机械工程学院机械设计制造及其自动化专业专升本 071 班，陕西 汉中 723003) 【摘要摘要】介绍了在 Pro/E 环境下,利用其开发工具参数(Parameters)结合关系式 (Relations)功能来实现渐开线齿轮参数化造型的关键技术;该文以开发渐开线齿轮参 数化设计系统(本系统涵盖了直齿、斜齿、蜗轮、蜗杆、锥齿)为实例,详细介绍了这一 开发思路和其关键技术,针对工业生产领域中常用的齿轮零件,依据渐开线生成的基本 原理和理论公式,提出了在 Pro/E 环境下生成渐开线齿轮轮廓曲线的方法;利用 Pro/PROGRAM 模块可通过提取、控制渐开线齿轮零件的参数实现其三维参数化设计,同 时还可根据零件系列化的特征,以三维零件模板进一步创建零件族表,解决了齿轮齿廓 的精确造型和齿轮零件的系列化设计问题,为不同工业产品的参数化、系列化设计提供 了参考方法。 【关键词关键词】 齿轮 参数化 渐开线 Family parameters of gear design and gear manufacturing (Grade4,Class1 , Major Design and manufacture of machinery and automationr , 陕西理工学院毕业设计论文 【Abstract】 In this paper, the main idea and methods of developing the parametric function design system for the involute gears, such as spur gear, helical gear, worm and wheel gear, and bevel gear, are described based on the developing tools provided by Pro/Engineer, such as parametric functions and relations functions. The method of creating the profile of involute gear by using the cylindrical coordinate system is introduced. The principle of building features elements with Pro/Toolkit is analyzed. Aiming at the common industry production- wheel gear spare parts, a method of create involuted curves based on theoretical formulas was put forward under the environment of Pro/E .Through withdrawing and controlling the parameters , a parameterized wheel gear could be designed in the Pro/program mold piece. And a wheel gears family table could be created based on the 3D model. All these solved the questions of the involuted curves exactly modeling and wheelgears series design, for different parameters of industrial products, and serialization methods designed to provide a reference. 【keywords】 Gear Parametric Involute 陕西理工学院毕业设计论文 I 目录 1 绪论 .1 1.1 课题背景 .1 1.2 PRO /E 软件及参数化设计技术 .1 1.2.1 Pro /E 软件简介.1 1.2.2 参数化设计的概念 .2 1.2.3 参数化设计的优点 .3 1.3 PRO /E 在参数化设计方面的优点 .3 2.直齿轮的创建 .5 2.1 渐开线的几何分析 .5 2.2 直齿轮的建模分析 .6 2.3 直齿轮的建模过程 .6 2.3.1 输入基本参数和关系式 .6 2.3.2 创建渐开线 .8 2.3.3 镜像渐开线 .10 2.3.4 创建齿根圆 .10 2.3.5 创建轮齿 .11 2.3.6 阵列齿轮 .12 2.3.7 创建倒角特征 .14 3 斜齿轮的创建 .15 3.1 斜齿轮的建模分析 .15 陕西理工学院毕业设计论文 II 3.2 斜齿轮的建模过程 .15 3.2.1 输入基本参数和关系式.15 3.2.2 创建齿轮基本圆 .16 3.2.3 创建渐开线 .17 3.2.4 镜像渐开线 .19 3.2.5 创建齿顶圆 .21 3.2.6 创建投影曲面 .22 3.2.7 创建扫描混合截面 .23 3.2.8 创建第一个齿槽 .25 3.2.9 阵列齿槽 .26 4 人字形齿轮的创建 .27 5 蜗杆的创建 .29 5.1 定义参数 .29 5.2 创建蜗杆基本体 .29 5.3 以螺旋扫描的方式切除出一条齿槽 .30 5.4 移动复制 .32 6 蜗轮的创建 .34 6.1 蜗轮的建模分析 .34 6.2 蜗轮的建模过程 .34 6.2.1 创建齿轮基本圆.34 6.2.2 创建齿廓曲线 .35 陕西理工学院毕业设计论文 III 6.2.3 创建扫引轨迹 .36 6.2.4 创建圆柱 .37 6.2.5 变截面生成第一个轮齿 .38 6.2.6 阵列创建轮齿 .39 6.2.7 蜗轮的修整 .42 7 快速原型技术 .43 7.1 快速原型制造技术定义 .43 7.2 快速原型制造流程图 .44 7.3 快速原型制造技术的发展 .44 7.4 快速原型制造工艺原理 .44 7.5 快速原型制造的典型技术 .45 7.5.1 立体光照成型 SLA 法.46 7.5.2 分层物体制造 LOM 法 .47 7.5.3 选择性激光烧结 SLS 法 .47 7.6 快速原型的特点 .48 7.7 快速原型技术的发展趋势 .48 8 齿轮的快速原形制作 .49 8.1 STL 文件说明 .49 8.1.1 STL 文件的规则.49 8.1.2 由 CAD 模型创建 STL 文件 .49 8.2 快速原型机简介 .49 陕西理工学院毕业设计论文 IV 8.3 齿轮的快速原型制作过程 .50 结束语 .52 参考文献 .53 陕西理工学院毕业设计论文 第 1 页 共 53 页 1 绪论 1.11.1 课题背景课题背景 齿轮作为一种重要的传动零件,广泛应用在机床、汽车、船舶、仪器仪表及各种机 械传动中在齿轮设计和生产过程中,需要大量的分析、计算和绘图工作。在传统的齿轮 设计中,存在设计计算繁琐、设计周期长、效率低等问题,并且容易出现设计的误差和 错误而难以实现优化设计。随着计算机技术及专业软件的不断发展,采用现代设计方法 可彻底改变过去依靠手工计算和绘图时的效率低、易出错等局面,能使齿轮设计人员借 助计算机及相应专业软件迅速、高效、准确地进行设计方案的确定、比较、分析和绘 图,为生产企业带来了很大的效益。 目前常用的齿廓曲线有渐开线、摆线和圆弧等,因采用渐开线作为齿廓曲线容易制 造且便于安装,目前多采用渐开线齿廓。采用数控机床加工渐开线齿轮,首先要进行齿 轮的三维造型。齿轮造型的准确性直接影响加工精度,由于渐开线齿轮齿形较复杂,一 直是三维CAD设计的难点,以往对于直齿圆柱齿轮的三维造建模十分繁琐且很难保证所 需的齿廓形状,在三维造型软件Pro /E环境下可以利用方程建立渐开线,保证了渐开线 齿轮齿廓形状的准确性,这种方法不仅使齿轮的轮。齿形准确,而且能更好地为后续齿 轮机构的动态仿真、干涉检验、有限元分析及NC加工服务。通过改变相关参数及关系 式,能够快速地实现齿轮的参数化造型设计和修改定型,同时也解决了渐开线直齿圆柱 齿轮造型困难和精确造型的题. 1.21.2 ProPro /E/E 软件及参数化设计技术软件及参数化设计技术 .1 ProPro /E/E 软件简介软件简介 Pro /Engineer广泛应用于机械设计、汽车、航天、航空、电子、模具、玩具等 行业. 在当今众多应用的CAD软件当中, Pro /Engineer是一款功能强大的软件,它为用 户提供了一套从产品设计到制造的完整的CAD解决方案,在业界享有极高的声誉.Pro /Engineer的功能涉及到二维工程制图、三维造型、产品装配、机构仿真、有限元分析 陕西理工学院毕业设计论文 第 2 页 共 53 页 等,并且Pro /Engineer的参数式设计具有单一数据库的特性,一旦一幅图纸当中的尺寸 作了修正,其相关图纸上的相关数据也会自动修改,这避免了反复修改的耗时性,同时也 满足了现代产业中所谓的同步工程概念. Pro /E是美国参数化公司( Parametric TechnologyCorporation,简称PTC)开发 的CAD /CAE /CAM软件,该软件先进的设计理念体现了机械设计自动化 (Me2chanicalDesign Automation, MDA)系列软件的最新发展方向,成为提供工业解决 方案的有力工具,因而被广泛用于工业设计、机械设计、机构仿真、有限元分析、电子、 航空、航天、军工等行业。Pro /E的参数化设计技术(又称尺寸驱动几何技术)的基本 思想,是和几何约束确定产品形状的几何特征,参数化的产品模型由几何模型和几何约 束共同构成,完备的约束模型通过尺寸对几何形状的某些控制元素加以约束,构成几何 元素惟一完整的表示。 .2 参数化设计的概念参数化设计的概念 参数化设计（Parametric）设计（也叫尺寸驱动Dimension-Driven）是CAD技术在 实际应用中提出的课题，它不仅可使CAD系统具有交互式绘图功能，还具有自动绘图的 功能。目前它是CAD技术应用领域内的一个重要的、且待进一步研究的课题。利用参数 化设计手段开发的专用产品设计系统，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中 解脱出来，可以大大提高设计速度，并减少信息的存储量。 由于上述应用背景，国内外对参数化设计做了大量的研究，目前参数化技术大致 可分为如下三种方法：（1）基于几何约束的数学方法；（2）基于几何原理的人工智 能方法；（3）基于特征模型的造型方法 . 所谓图形特征联动就是保证在图形拓补关系不变的情况下，对次约束的驱动，亦 即保证连续、相切、垂直、平行等关系不变。反映到参数驱动过程就是要根据各种几 何相关性准则去判识与被动点有上述拓补关系的实体及其几何数据，在保证原关系不 变的前提下，求出新的几何数据。称这些几何数据为从动点。这样，从动点的约束就 与驱动参数有了联系。依*这一联系，从动点得到了驱动点的驱动，驱动机制则扩大了 其作用范围。 所谓相关参数联动就是建立次约束与主约束在数值上和逻辑上的关系。在参数驱 动过程中，始终要保持这种关系不变。相关参数的联动方法使某些不能用拓补关系判 断的从动点与驱动点建立了联系。使用这种方式时，常引入驱动树，以建立主动点、 从动点等之间的约束关系的树形表示，便于直观地判断图形的驱动与约束情况。由于 陕西理工学院毕业设计论文 第 3 页 共 53 页 参数驱动是基于对图形数据的操作，因此绘制一张图的过程，就是在建立一个参数模 型。绘图系统将图形映射到图形数据库中，设置出图形实体的数据结构，参数驱动时 将这些结构中填写出不同内容，以生成所需要的图形。 参数驱动可以被看作是沿驱动树操作数据库内容，不同的驱动树，决定了参数驱 动不同的操作。由于驱动树是根据参数模型的图形特征和相关参数构成的，所以绘制 参数模型时，有意识地利用图形特征，并根据实际需要标注相关参数，就能在参数驱 动时，把握对数据库的操作，以控制图形的变化。绘图者不仅可以定义图形结构，还 能控制参数化过程，就象用计算机语言编程一样，定义数据、控制程序流程。这种建 立图形模型，定义图形结构，控制程序流程的手段称作图形编程。 在图形参数化中，图形编程是建立在参数驱动机制、约束联动和驱动树基础上的。 利用参数驱动机制对图形数据进行操作，由约束联动和驱动树控制驱动机制的运行。 这与以往的参数化方法不同，它不把图形转化成其他表达形式，如方程，符号等；也 不问绘图过程，而是着重去理解图形本身，把图形看作是一个模型，一个参数化的依 据，作为与绘图者“交流”信息的媒介。绘图者通过图形把自己的意图“告诉”参数 化程序，参数化程序返回绘图者所需要的图形。它关心的是图形，也就是图形数据库 的内容，边理解，边操作，因此运行起来简洁、明了；实现起来也较方便。 参数驱动是一种新的参数化方法，其基本特征是直接对数据库进行操作。因此它 具有很好的交互性，用户可以利用绘图系统全部的交互功能修改图形及其属性，进而 控制参数化的过程；与其他参数化方法相比较，参数驱动方法具有简单、方便、易开 发和使用的特点，能够在现有的绘图系统基础上进行二次开发。而且适用面广，对三 维问题也同样适用. .3 参数化设计的优点参数化设计的优点 (1) 参数化设计技术以其强有力的尺寸驱动修改图形功能为初始产品设计,产品建 模和修改系列产品设计提供了有效的手段。 (2) 可满足设计具有相同或相近几何拓朴结构的工程系列产品及相关工艺装备的 需要。 (3) 可满足不同零件曲面的公式化高精度设计。 1.31.3 ProPro /E/E 在参数化设计方面的优点在参数化设计方面的优点 Pro /E系统最典型的特点是参数化,体现参数化除使用尺寸参数控制模型外,还在 陕西理工学院毕业设计论文 第 4 页 共 53 页 尺寸间建立数学关系式,使其保持始终相对的大小,位置或约束条件,在零件模式下,系 统允许建立特征之间的关系式,使零件中的不同特征产生关联,此时创建的参数关系式 或为零件关系式。同时在零件与装配模式中,系统还允许在陈列特征或陈列元件间建立 参数关系式。 陕西理工学院毕业设计论文 第 5 页 共 53 页 2.直齿轮的创建 2.12.1 渐开线的几何分析渐开线的几何分析 齿轮的渐开线方程是在Pro /Engineer环境中进行齿轮参数化设计的基础. 当一直 线BK沿一圆周作纯滚动时,直线上任意点K的轨迹AK就是该圆的渐开线. 该圆称为渐开 线的基圆,半径用rb 来表示; 直线BK称为渐开线的发生线;角k 称为渐开线上K点的 展角;角k 称为渐开线在K点的压力角 4 . 如图1所示,设O为极点,OA为极轴,则渐 开线上任一点K的位置可用极坐标表示为( rk ,k ) . 渐开线的极坐标方程通常用压 力角来表示, K点所受正压力的方向(即法线方向)与该点的速度方向(沿aK方向)之间所 夹的锐角k , 称为渐开线在K点的压力角. 有BOK,可见压力角k = BOK,所以 cosk = rb / rk. 以可得渐开线的极坐标方程为: rk = rb cos(k ) k =k - tan (k ) 根据需要,极坐标方程也可以写成其他形式,但需要注意的是在极坐标方程中的角 度都是采用弧度制的,而p roe能够接受的角度必须是角度制的,所以在创建齿轮渐开线 时,必须注意将弧度制的角度转化为角度制的角度. 陕西理工学院毕业设计论文 第 6 页 共 53 页 图 2-1 渐开线形成图 2.22.2 直齿轮的建模分析直齿轮的建模分析 （1） 创建齿轮的基本圆，这一步用草绘曲线的方法，创建齿轮的基本圆，包括齿 基圆，齿根圆，分度圆，并且用事先设置好的参数来控制圆的大小。 （2） 创建渐开线，用方程来生产渐开线的方法来创建渐开线， （3） 镜像渐开线，首先创建一个用于镜像的平面，然后通过该平面，镜像创建 渐开线，并且用关系式看来控制镜像平面的角度。 （4） 拉伸形成实体，包括齿轮的齿根圆实体和齿轮的一个齿形实体，这一部是创 建齿轮的关键步骤。 （5） 陈列轮齿，将第（4）步创建的轮齿进行阵列，完成齿轮的基本外形，这一 步 同样需要加入关系式来控制齿轮的生成。 2.32.3 直齿轮的建模过程直齿轮的建模过程 .1 输入基本参数和关系式输入基本参数和关系式 （1）点击按钮,进入【新建】对话框,选择【零件】类型,取消【使用缺省模板】, 然后选择【mmns_ solid _p rt】,进入三维实体设计环境.首先点击【工具】菜单,选 择【参数】选项,进行参数设置如图2-2所示,在参数对话框中添加的参数,主要有齿轮 的齿数Z, 齿轮的模数m, 齿轮的压力角,齿轮的齿顶高系数h3a , 齿轮的顶隙系数c3, 齿轮的齿宽B 等参数。 陕西理工学院毕业设计论文 第 7 页 共 53 页 图 2-2 参数设置 (2)创建齿轮参数关系式 在齿轮的设计中,齿轮的几何尺寸必须通过关系式与设定的参数联系起来,这样才 能在修改参数时,再生出新的齿轮模型.添加关系式的方法是点击【工具】菜单,选择 【关系】选项,在关系对话框中添加关系式: 在设计过程中,每出现新的尺寸,都要添加关系式进行约束,完成齿轮的创建所需添 加的关系式,如图3所示. 然后在草绘平面内绘制四个同心圆,分别选中四各圆的直径尺寸通过右键【修改】,把 直径值改为四个基本圆直径的参数形式,就分别与四个基本圆(齿顶圆、基圆、分度圆、 齿根圆)建立了联系(比如选中一直径值改为d,就与基圆建立了关系) 如下图2-3所示。 图 2-3 草绘 （3）创建齿轮参数关系式 在齿轮的设计中,齿轮的几何尺寸必须通过关系式与设定的参数联系起来,这样才 能在修改参数时,再生出新的齿轮模型.添加关系式的方法是点击【工具】菜单,选择 【关系】选项,在关系对话框中添加关系式: ()* ()* * /cos() 2* *cos() 2* hahaxxmn hfhaxcxxmn dmn zbeta dadha dbdalpha dfdhf ()*hahaxxmn ()*hfhaxcxxmn * /cos()dmn zbeta 2*dadha *cos(dbdalpha 然后在草绘平面内绘制四个同心圆,分别选中四各圆的直径尺寸通过右键【修改】,把 直径值改为四个基本圆直径的参数形式,就分别与四个基本圆(齿顶圆、基圆、分度圆、 陕西理工学院毕业设计论文 第 8 页 共 53 页 齿根圆)建立了联系(比如选中一直径值改为d,就与基圆建立了关系)如图2-4所示。在 设计过程中,每出现新的尺寸,都要添加关系式进行约束,这样才能完成齿轮的创建。 . 图 2-4 添加关系式 在设计过程中,每出现新的尺寸,都要添加关系式进行约束,这样才能完成齿轮的 创建。 .2 创建渐开线创建渐开线 （1）依次在主菜单上点击“插入基准曲线”“从方程”“完成”选取坐标系 选“笛卡尔”输入渐开线方程保存并退出。如图2-5所示。 陕西理工学院毕业设计论文 第 9 页 共 53 页 图 2-5 （2）保存数据，退出记事本，单击“曲线：从方程”对话框的【确定】按钮，如 图2-6所示。 图 2-6 （3）完成后的曲线如图2-7所示。 陕西理工学院毕业设计论文 第 10 页 共 53 页 图 2-7 创建的渐开线 .3 镜像渐开线镜像渐开线 （1）。在工具栏内单击按钮，或着依次在主菜单栏上单击“插入-模型基准-点 -点”命令，完成基准点“PNTO”的创建。 （2）在工具栏内单击按钮，或着依次在主菜单栏上单击“插入-模型基准-轴” 命令，完成基准轴“A_1”的创建。 （3）在工具栏内单击按钮，或着依次在主菜单栏上单击“插入-模型基准-平 面”命令，完成基准面“DTM1”和DTM2”的创建。 （4）在主菜单上单击“工具-关系”命令，系统提示输入的关系式为： D202=360/(4*z) （5）在绘图区单击渐开线特征，然后在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单 上单击“编辑-镜像”命令。 （6）在绘图区内单击创建的DTM2面作为镜像平面，在镜像面板指中单击完成 渐开线的镜像。所示2-8如图： 图 2-8 镜像后的渐开线 .4 创建齿根圆创建齿根圆 （1）在工具栏内单击按钮，或者依次在菜单栏内单击“插入-拉伸”命令，弹出 “拉伸”操控面板，在操控面板内单击【放置】按钮，然后单击【定义】按钮，弹出 “草绘”定义对话框。 陕西理工学院毕业设计论文 第 11 页 共 53 页 （2）选取”FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参照平面，参照方向 为“左”如图所示，单击【草绘】进入草绘环境。 （3）在工具栏内单击按钮，在绘图区单击选取齿根圆曲线，如图2-9所示：在工 具栏内单击按钮完成草图的绘制。 ： 图 2-9 （4）拉伸深度自动调整到用户设置的参数b的值，在“拉伸”操控面板内单击 按钮完成齿根圆的创建将关系式添加到“关系”窗口，完成齿根圆的创建， .5 创建轮齿创建轮齿 （1）在工具栏内单击按钮，或者依次在菜单栏内单击“插入-拉伸”命令，弹出 “拉伸”操控面板，在操控面板内单击【放置】按钮，然后单击【定义】按钮，弹出 “草绘”定义对话框。 （2）选取”FRONT”面作为草绘平面，选取“TOP”面作为参照平面，参照方向为 “右”如图所示，单击【草绘】进入草绘环境。 （3）绘制二位草图， （4）拉伸深度自动调整到用户设置的参数b的值，在“拉伸”操控面板内单击 按钮完成轮齿的创建将关系式添加到“关系”窗口。如图2-9所示 （5）在菜单栏上单击“工具”-“关系”命令，系统弹出“关系”窗口，此时系统 显示轮齿厚度尺寸代号和齿根圆角尺寸代号。单击该尺寸代码，尺寸代码将自动显示 在“关系”窗口中，输入的关系式为：d=0.38*m 陕西理工学院毕业设计论文 第 12 页 共 53 页 图 2-10 6）轮齿创建完成。如图2-11所示。 图 2-11 .6 阵列齿轮阵列齿轮 为阵列齿轮，首先要创建一个轮齿。 （1）首先单击选取已经创建好的轮齿，然后在主菜单上单击“编辑”-“复制” 命令，然后再次单击“编辑”-“选择性黏贴”命令，系统弹出“选择性黏贴”对话 框。 勾选对话框的前两个复选框，在“选择性黏贴”操控面板内单击按钮，在文本框输入 旋转角度为“360/z ”。 （2）在绘图区单击选取齿根圆的中心轴作为旋转轴，将旋转角度添加到”关系” 窗口，单击尺寸代号，尺寸代号将自动显示在关系”窗口，输入的关系式为： 陕西理工学院毕业设计论文 第 13 页 共 53 页 d124=360/z （3）在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征，在工具栏内单击按钮，或者 依次在主菜单上单击“编辑”-“阵列”命令，系统弹出“阵列”操控面板。 （4）在绘图区单击选取两个轮齿间的夹角尺寸作为阵列参照，在阵列操控面单击 按钮，完成阵列特征的创建。如下图2-12所示： 图 2-12 （5）在绘图区可以看到，阵列操作只创建了一个轮齿，下面通过添加关系式来创 建其他轮齿，在模型树中右击选取刚刚创建的阵列特征，在弹出的快捷菜单中单击 “编辑”命令。 （6）添加关系式，此时系统显示两个轮齿夹角的尺寸代号。打击尺寸代号，尺寸代 号将自动显示在关系窗口，输入的关系式为： d1=360/z p142=z-1 （如下2-13图） 图 2-13 陕西理工学院毕业设计论文 第 14 页 共 53 页 （6）在工具栏内单击【重生】按钮，或者依次在主菜单上单击“编辑”-“再 生”命令。完成所有轮齿的创建。如图2-14所示。 图 2-14 .7 创建倒角特征创建倒角特征 （1）在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”-“倒角”-“边 倒角命令”，系统弹出“边倒角”操控命令。 （2 在“边倒角”操控面板内输入倒角值为“1”单击选取边线作为到边角，单击 按钮完成倒角特征的创建。 (3) 用相同的方法，为所有圆孔创建倒角值为 0.5的倒角边特征。 至此，已经完成了用参数化方法来设计直齿圆柱齿轮。在主菜单栏单击“工具”-“参数”-命 令，系统弹出参数窗口，修改其中的参数。然后在主菜单上依次单击“编辑”-“再生”命令，或 者在工具栏内单击按钮，即可获得其他参数的齿轮。 陕西理工学院毕业设计论文 第 15 页 共 53 页 3 斜齿轮的创建 3.13.1 斜齿轮的建模分析斜齿轮的建模分析 (1) 输入参数，关系式，创建齿轮基本圆。 （2）创建渐开线。 (3) 创建扫引轨迹。 (4) 创建扫描混合截面。 (5) 创建第一个齿轮。 (6) 阵列轮齿。 3.23.2 斜齿轮的建模过程斜齿轮的建模过程 .1 输入基本参数和关系式输入基本参数和关系式 (1)单击按钮，在”新建对话框中输入文件名“bevel_gear”，然后单击【确 定】按钮。 （2）在主菜单上单击“工具”- “参数”命令，系统弹出“参数”窗口，如图3-1 所示： 图 3-1 完成参数后的窗口 陕西理工学院毕业设计论文 第 16 页 共 53 页 (4)在主菜单栏上单击“工具”- “关系”命令，系统弹出“关系”窗口。 (5) 在 “关系”窗口内输入齿轮的分度圆直径关系，基圆直径关系，齿根圆直 径关系，和齿顶圆直径关系，有这些关系式，系统变会自动生成，输入关系式如下： /*齿轮基本关系式 ha=(hax+x)*mn hf=(hax+cx-x)*mn d=mn*z/cos(beta) da=d+2*ha db=d*cos(alpha) df=d-2*hf .2 创建齿轮基本圆创建齿轮基本圆 (1）在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框。 （2）选取“FRONT”面作为草绘平面，选取”RIGHT”面作为参照平面，参照方向 为“右” ，如图所示，单击【草绘】按钮进入草绘环境。 (3)在绘图区以系统提供的原点为圆心，绘制四个任意大小的圆，并且标注圆的直 径尺寸，如图所示，在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制。 (4)用关系式驱动圆的大小。在模型树中右击刚刚创建的草图，在弹出的快捷菜单 中“编辑”命令。 （5）在主菜单上单击“工具”-“关系”命令，系统弹出“关系”窗口如图3-2所 示： 陕西理工学院毕业设计论文 第 17 页 共 53 页 图 3-2 “关系”窗口 (6)在“关系”窗口中输入尺寸关系式如下： / * 齿轮基本圆关系式 D0=da D1=db D2=df D3=d .3 创建渐开线创建渐开线 （1）依次在主菜单上单击“插入”- “模型基准”- “曲线”命令，或者在工具栏 上单击按钮，系统弹出“曲线选项”菜单管理器，如图3-3所示： （2）在“曲线选项”菜单管理器中依次单击“从方程”- “完成”命令，弹出“得 到坐标系”菜单管理器。如图3-4： （3）在绘图区单击选取坐标系为曲线的坐标系，弹出“设置坐标类型”菜单管理器， 如图3-5： 图 3-3 图 3-4 陕西理工学院毕业设计论文 第 18 页 共 53 页 图 3-5 “设置坐标类型”菜单管理器 （2）在“设置坐标类型”菜单管理器中单击“笛卡尔”命令，系统弹出一个记事 本窗口。如图3-6 图 3-6 添加渐开线方程 (3) 保存数据，退出记事本完成后的曲线如图3-7所示。 陕西理工学院毕业设计论文 第 19 页 共 53 页 图 3-7 完成后的渐开线 .4 镜像渐开线镜像渐开线 （1）在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”-“模型基准”- “点”-“点”命令，系统弹出“基准点”对话框，如图3-8所示 （2）单击选取分度圆曲线作为参照，按住（ctrl） ，单击选取渐开线作为参照，在 “基准点”对话框内单击【确定】按钮，完成基准点“PNTO”的创建。 （3）在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”-“模型基准”- “轴”命令，系统弹出“基准轴”对话框。如图3-9所示 （4）在绘，如图图区选取“TOP”面作为参照平面，按住（ctrl）键，单击选取 “RIGHT”面作为参照平面，在“基准轴”对话框内单击【确定】按钮，完成轴 “A_1”的创建。 （5）在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”-“模型基准”- “平面”命令，系统弹出“基准平面”对话框。 图 3-8 “基准点”对话框 图 3-9 “基准轴”对话框 (6) 在绘图区单击选取“A_1”作为参照，按住（ctrl）键，继续单击基准点” PNTO”作为参照。 陕西理工学院毕业设计论文 第 20 页 共 53 页 （7）继续在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”-“模型基准” -“平面”命令，系统弹出“基准平面”对话框。 （8）在绘图区内单击选取刚刚创建的DTM1面作为参照平面，按住按住（ctrl）键， 选取“A_1” 作为参照。在“旋转”文本框内输入旋转角度为“-90/z” ，系统提示是 否要添加特征关系式。如图3-10所示。 图 3-10 “基准平面” （9）在基准平面对话框内单击【确定】按钮，完成基准面“DTM2”的创建。如图 3-11所示。 图 3-11 创建完成后的DTM2 （10）上单击“工具”-“关系”命令，系统弹出“关系”窗口。此时系统显示 “DTM1”面“DTM2”面间的夹角尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在 “关系”窗口中，输入的关系式为： D=-90/z 在“关系”窗口内单击【确定】按钮。 （11）在绘图区内单击渐开线特征，然后在工具栏内单击按钮，或者依次在住菜 陕西理工学院毕业设计论文 第 21 页 共 53 页 单栏内单击“编辑”-“镜像”命令。 (12)在绘图区内单击选取刚刚创建的“DTM2”面作为镜像平面，在镜像操控面板 内单击按钮完成渐开线的镜像，完成后的曲线如图3-12所示。 图 3-12 完成后的镜像渐开线 .5 创建齿顶圆创建齿顶圆 （1）在工具栏内单击按钮，或者依次在菜单栏内单击“插入-拉伸”命令，弹 出“拉伸”操控面板，在操控面板内单击【放置】按钮，然后单击【定义】按钮，弹 出“草绘”定义对话框。 （2）选取”FRONT”面作为草绘平面，选取“TOP”面作为参照平面，参照方向为 “右”如图所示，单击【草绘】进入草绘环境。如图3-13所示 图 3-13 进入草绘环境 （3）绘制二位草图， （4）拉伸深度自动调整到用户设置的参数b的值，在“拉伸”操控面板内单击 陕西理工学院毕业设计论文 第 22 页 共 53 页 按钮完成轮齿的创建如图3-14所示。 图 3-14 齿顶圆的拉伸 （5）在菜单栏上单击“工具”-“关系”命令，系统弹出“关系”窗口，此时系统 显示轮齿厚度尺寸代号和齿根圆角尺寸代号。单击该尺寸代码，尺寸代码将自动显示 在“关系”窗口中，输入的关系式为：d=0.38*m。单击【确定】按钮完成添加关系式。 .6 创建投影曲面创建投影曲面 这一步首先在“IRIGHT”面创建一个斜直线，然后在这个曲线投影到分度圆曲面 上。 （1） 在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框。 （2） 选取“RIGHT”面作为草绘平面，选取“TOP”面作为参照平面，参照方向 为 “右” ，单击【草绘】进入草绘环境。 （3） 绘制二维草图，单击按钮完成草图的绘制，如图3-15所示。 陕西理工学院毕业设计论文 第 23 页 共 53 页 图 3-15 绘制的草图 （4）单栏单击“工具”-“关系