[論文精品] 基于Solid Works的齒輪滾刀三維參數(shù)化設(shè)計

1、基于solid works的齒輪滾刀三維參數(shù)化設(shè)計 摘要：本文以齒輪滾刀為對象，建立其數(shù)學(xué)模型，使用visual basic 對solid works進行二次開發(fā)，實現(xiàn)了齒輪滾刀的三維參數(shù)化建模，所完成的三維實體零件為后續(xù)的有限元分析、仿真加工提供了必要條件。關(guān)鍵詞：齒輪滾刀；參數(shù)化設(shè)計；solid works visual basicparametric 3d-design for gear hobs based on solid worksabstract: this paper takes the gear hobs as an object, establishes its mathe

2、matical model, introduces the theory and method of the redevelopment approach or solid works with visual basic. it has realized the gear hobs parametric 3d-model, which has provided the essential condition for following work.key word: gear hobs, parametric design, solid works visual basic.齒輪滾刀用于加工齒輪

3、，包括直齒、斜齒等，應(yīng)用比較廣泛，傳統(tǒng)的手工設(shè)計方法設(shè)計齒輪刀具時，計算量比較大、過程也繁瑣；當設(shè)計的結(jié)果不能滿足設(shè)計要求時，重新計算耗費時間和精力，而且易于出錯，制造周期長，制造成本高。三維參數(shù)化設(shè)計的引入，提高了設(shè)計的效率，縮短了設(shè)計周期、保證設(shè)計結(jié)果的可靠性，從而對提高齒輪加工水平具有重要的意義。滾刀的造型精度，決定了被加工齒輪的精度。本文以solid works為平臺，利用vb語言進行程序界面的設(shè)計及編制造型程序，實現(xiàn)齒輪滾刀的三維參數(shù)化造型。其造型的精確性高，為后續(xù)的有限元分析、加工仿真和數(shù)控加工等提供了必要的條件。1.數(shù)學(xué)模型在滾刀傳動中, 常用的是阿基米德滾刀, 其螺旋面的形成與

4、螺紋的形成相似, 由漸開線形成截面繞圓柱螺旋線掃描得到。圖1 所示為滾刀齒槽截面圖形, 其頂點坐標可表示為:fig. 1section of gear hob圖1滾刀齒槽截面各個點坐標計算如下：cr = dfg / 2 齒輪分度圓半徑crf = deg / 2 - hg 齒輪根圓半徑crb = cr * cos(ca) 齒輪基圓半徑cra = deg / 2 齒輪頂圓半徑cm1 = cm 齒輪模數(shù)齒輪基圓齒厚csb = cos(ca) * (pi * cm1 / 2 + dfg * (tan(ca) - (ca)th(1) = (3.14 * cm1 * cos(ca) - csb) / (2

5、 * crb)th(0) = th(1) / 3th(2) = th(1) + tan(ca) - caacos-反余弦，自定義函數(shù)th(3) = th(1) + tan(acos(crb / cra) - acos(crb / cra)第0點points(0) = 0: points(1) = crf第1點points(2) = crf * sin(th(0): points(3) = crf * cos(th(0)第2點points(4) = crb * sin(th(1): points(5) = crb * cos(th(1)第3點points(6) = cr * sin(th(2):

6、 points(7) = cr * cos(th(2)第4點points(8) = tz - cra * sin(th(3) - 1: points(9) = cra * cos(th(3) + 2#2.三維參數(shù)化建模方案及實現(xiàn)2.1 總體編程步驟(1) 變量申明: 在vb程序中對全部變量進行聲明, 確保程序正確運行。(2) 輸入?yún)?shù): 設(shè)計用戶界面窗口, 輸入創(chuàng)建齒輪滾刀實體模型必須的參數(shù)。如圖3所示, 輸入?yún)?shù)主要包括: 外徑deg,孔徑d，全長l，軸臺外徑d,軸臺長度l,容屑槽數(shù)zg。 圖 3 界面中滾刀參數(shù)區(qū)域(3) 計算結(jié)構(gòu)尺寸: 按滾刀的尺寸公式計算參數(shù),得出滾刀的分度圓、齒頂圓、

7、齒根圓、基圓直徑等建模過程中要使用的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。(4) 創(chuàng)建滾刀實體: 首先 以滾刀外圓直徑deg、螺紋部分長度、全長l、軸臺尺寸、孔徑為參數(shù)創(chuàng)建圓柱體及內(nèi)孔, 然后按式(1) 計算滾刀齒槽各坐標點并繪制封閉的齒槽輪廓線, 再以滾刀分度圓直徑為基圓、滾刀軸向齒距為導(dǎo)程, 生成圓柱螺旋線, 最后進行掃描切除, 得到有螺紋部分滾刀實體模型。最后，繪制容屑槽草圖，采用拉伸切除，陣列后得到滾刀的完整實體。2.2 創(chuàng)建滾刀實體有螺紋部分的滾刀造型的主要實現(xiàn)方法及主要程序代碼如下:(1) 創(chuàng)建滾刀體首先建立滾刀體截面草圖，使用直線、圓弧繪制代碼來實現(xiàn)bool status = part. extension

8、. select by id(前視, plane, 0, 0, 0, false, 0, nothing) -h代表橫坐標 z代表縱坐標-part.createline2 h1 / 1000, z1 / 1000, 0, h2 / 1000, z2 / 1000, 0part. create arc vb h8 / 1000, z9 / 1000, 0, h8 / 1000, z8 / 1000, 0, h9 / 1000,z9/1000, 0, -1part.createline2 h9 / 1000, z9 / 1000, 0, h10 / 1000, z10 / 1000, 0part.

9、createline2 h10 / 1000, z10 / 1000, 0, -h10 / 1000, z10 / 1000, 0通過選擇基面和原點建立基準軸bool status = part. extension select by id(右視基準面, plane, 0, 0, 0, false, 0, nothing)boolstatus = part. extension select by id(點1原點, extsketchpoint, 0, 0, 0, true, 0, nothing)part.insertaxis2 true通過旋轉(zhuǎn)特征來完成滾刀外圓實體，所需代碼如下：par

10、t.insertsketch2 trueboolstatus = part.extension.selectbyid(基準軸18, axis, 0, 0, 0, true,4,nothing)待添加的隱藏文字內(nèi)容1boolstatus = part.extension.selectbyid(草圖43, sketch, 0, 0,0,true,0,nothing)part.featuremanager.featurerevolve 6.283185, false, 0, 0, 0, 1, 1, 1(2)繪制齒槽輪廓線利用樣條曲線命令，將圖1中計算出的各個點，連接起來，即可得到齒槽的草圖。(3)繪

11、制圓柱螺旋線boolstatus = part.extension.selectbyid(右視基準,plane,0,0,0,false,0,nothing)part.insertsketch2 truepart.createcircle 0, 0, 0, 0, val(dfg / 2000), 0part.inserthelix false, true, false,true,2,val(l/1000),val(tz/1000),3.57625, 0, 2.356(4)掃描切除boolstatus = part.extension.selectbyid(草圖135,sketch,0,0,0,f

12、alse,1,nothing)boolstatus=part.extension.selectbyid(螺旋線/渦狀線15, referencecurves, -0.03427192264928, 0.01852083333333, 0.011509375, true, 4, nothing)set sweepfeature = part.featuremanager.insertcutswept2(false, true, 0, false, false, 0, 0, false, 0, 0, 0, 0, 1, 1)(5) 繪制滾刀鏟齒草圖根據(jù)鏟背曲線的形成原理，利用數(shù)學(xué)公式進行計算，得到所

13、需的點，再通過直線、圓弧、圓等指令，繪制出草圖。(6) 生成齒形選擇鏟齒草圖后，通過拉伸切除命令，即可完成(7) 陣列特征boolstatus = part.extension.selectbyid(切除-拉伸2, bodyfeature, 0.0326, 0.04128, 0, true, 1, nothing)boolstatus = part.extension.selectbyid(基準軸1, axis, 0, 0, 0, true, 1, nothing) set feature = part.featuremanager.featurecircularpattern2(val(zg), 2 *