基于SolidWorks的漸開線斜齒輪_錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)(精)

1、2010第4期總第197期現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備SolidWorks提供了幾百個 API函數(shù),這些API函數(shù)是SolidWorks的OLE或COM接口，用戶可以使用VBC+Del phi等高級語言對SolidWorks進(jìn)行二 次開發(fā),建立適合用戶需要的、專用的SolidWorks功能模塊。漸開線齒輪機(jī) 構(gòu)是機(jī)械產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的一種傳動機(jī)構(gòu),本文在SolidWorks平臺上 利用VB6.0進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了漸開線斜齒輪、直齒圓錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)，使 齒輪三維實(shí)體建模的過程變得方便、快捷。1漸開線斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)1.1斜齒 輪齒形的繪制漸開線斜齒輪齒形由兩部分組成：工作部分和非工 作部分。工作部分

2、的齒形 為漸開線,而非工部分采用過渡圓弧。齒形的繪制一般采用描點(diǎn)法，根據(jù)漸開線齒廓公 式計(jì)算求得多個齒形坐標(biāo)點(diǎn)的值后,利用SolidWorks樣條曲 線API函數(shù)Creates pli ne,來繪制光滑漸開線曲線。漸開線部分的齒形建立坐標(biāo)系如圖1所示。漸開線齒廓上任意M點(diǎn)的坐標(biāo):x=rx sin w xy=rxcos w!式中:w x為漸開線任意M點(diǎn)的齒間中心半角，r x為M點(diǎn)的半徑。w x按下 式計(jì)算：w x =w 0+ 0 x =w 0+inv a x-=Pbb+tan a-x x =-tnn a + a +tan(arccos r-arccos r b式中:w 0為基圓齒間中心半角,0為

3、漸開線任意M點(diǎn)的展角,a x為漸開線任意M點(diǎn)的壓力角，P b為基圓齒距，S b為基圓齒厚，為分度圓上的壓力角,z為齒輪齒數(shù)，r b為基圓半徑。1.2斜齒輪斜齒造型斜齒輪齒面為漸開線螺旋面，不同截面上齒形不同，斜齒輪的端面漸開線齒廓可 參照上述方法建立。漸開線斜齒輪三維造型中齒廓是按照螺旋線方向掃描的，螺旋 線的螺距是需要求出的。本文中采用求分度圓的螺距在 SolidWorks構(gòu)建螺旋線。螺距Pz按下式計(jì)算：P z = n式中：陳斜齒輪分度圓柱面上的螺旋角,d為分度圓直徑。1.3斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊在SolidWorks中,齒輪參數(shù)化建模主要通過程序驅(qū)動 建模法,即用編程實(shí) 現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，生成需

4、要的模型。Solidworks提供了 API編程接口 ,我們通過在VB6.0程序中調(diào)用SolidWorks的接口指針獲得它各個對象層次的屬性和方法完成齒輪三維造型?；赩B6.0開發(fā)的漸開線 斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)界面如圖2所示。參數(shù)化設(shè)計(jì)核心程序代碼如下：Dim swA pp As SldWorks.SldWorksDim swModel As SldWorks.ModelDoc2Dim boolstatus As BooleanSet swApp =CreateObject ("Sldworks.A ppi icati on"創(chuàng)建或獲取SIdWorks對象基于SolidWor

5、ks的漸開線斜齒輪、錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)沈占彬鄔向偉(1.平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,平頂山467001;2.中州大學(xué),鄭州450000摘要:利用VB6.0程序設(shè)計(jì)語言和SolidWorks API編程接口 ,實(shí)現(xiàn)了 SolidWorks平臺上漸開線斜齒輪、錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)，提高了齒輪設(shè)計(jì)的效率和精度。關(guān)鍵詞:SolidWorks二次開發(fā)VB齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)圖1漸開線齒形坐標(biāo)XM (X，丫3Xrb rx ra基金項(xiàng)目：河南省教育廳自然科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2010C460006。-»s*=r FI'Mh- I" r * Fm r* I圖7漸開線直齒圓錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)界面求斜齒輪螺

6、距Pz,創(chuàng)建螺旋線并掃描Pz =Pi *D /Ta (betaswModel.CreateCircleVB 0, 0, 0, D/2swModel.l nsertHelix False, True, False, True, 2, Hd, Pz, Hd, 0, 1.570796326795boolstatus =swModel.Extension.SelectBylD ("草 圖 2", "SKETCH", 0, 0, 0, False, 1, Nothi ngboolstatus =swModel.Extension.SelectBylD ("

7、;螺旋線 /渦 狀線 1", "REFERENCECURVES", 0, 0, 0, True, 4, Noth ingSet Swee pF eature =swModel.FeatureMa nager.l nsert-CutSwe pt2(False, True, 0, False, False, 0, 0, False, 0, 0, 0,0, 1, 1輪齒特征圓周陣列boolstatus =swModel.Extension.SelectBylD ("切 除-拉伸 1", "BODYFEATURE", -0, 0,

8、0, False, 4, Noth ingboolstatus =swModel.Exte nsio n.SelectBylD ("基準(zhǔn)軸 1", "AXIS", 0, 0, 0, True, 1,Noth ingswModel.FeatureCirPattern CZ, 2*Pi /CZ, False, "NULL"boolstatus =swModel.Exte nsio n.SelectBylD ("陣列(圓周 1", "BODYFEATURE", 0, 0, 0, False, 0, N

9、oth ing圖3為參數(shù)化設(shè)計(jì)程序自動生成的法面模數(shù)M=12mm,齒數(shù)Z1=21,螺旋角beta=8厚度Hd=30mm的左旋斜齒輪。2漸開線直齒圓錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì) 2.1圓錐齒輪齒體的生成錐齒輪的基本齒體如圖4所示，可以通過圖中數(shù)據(jù)，求出1-6點(diǎn)的二維坐標(biāo) 撚后 在SolidWorks系統(tǒng)中建立多 邊形1-2-3-4-5-6草圖,通過繞x軸旋轉(zhuǎn)得到圓錐齒輪齒 體。圖中R為錐距,B為齒寬,thd為齒根角，roth為分錐角。2.2錐齒輪齒形的繪漸開線直齒錐齒輪的齒廓曲線繪制方法和斜齒輪的道理相同，但只有在背錐上 的齒廓曲線為漸開線，因而錐齒輪的漸開線應(yīng)建立在和錐齒輪曲面相切的基準(zhǔn)面上且應(yīng)采用當(dāng)量齒

10、數(shù)進(jìn)行計(jì)算。過原點(diǎn)在右視基準(zhǔn)面中作直線，以右視基準(zhǔn)面和該直線為參考建立基準(zhǔn)面1,和右視基準(zhǔn)面夾角等于分錐角。建立基準(zhǔn)面2平行基準(zhǔn)面1且距離等于錐距。在基準(zhǔn) 面2上利用當(dāng)量齒數(shù)參照圖1進(jìn)行計(jì)算并利用VB6.0編程繪制齒形曲線，建好的輪齒齒形如圖5所示。2.3錐齒輪錐齒造型在基準(zhǔn)面1上過圓點(diǎn)作一個直徑為0.001mm的圓，利用該圓和基準(zhǔn)面2的齒形曲線進(jìn)行切除放樣，建立一個錐齒,如圖6所示。然后進(jìn)行圓周陣列得到完整的錐齒輪。2.4直齒錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊基于VB6.0開發(fā)的漸開線直齒錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)界 面如圖7所示。參數(shù)化設(shè)計(jì)核心代碼如下：根據(jù)繪制的草圖，旋轉(zhuǎn)生成錐齒輪實(shí)體boolstatus =s

11、wModel.Extension.SelectBylD ("草 圖 1", "SKETCH", 0, 0, 0, False, 0, Nothi ngboolstatus =swModel.Exte nsio n.SelectBylD ("直線 1 草圖 1", "EXTSKETCHSEGMENT", 0, 0, 0, True, 4, Nothi ng tw士血1” H 瑙前廻"10ne»»tiFFmigaaaw：FF漸開線斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)界面 圖3程序自動生成的 斜齒輪三維圖圖4錐

12、齒輪齒體坐標(biāo)圖5基準(zhǔn)面2上建立齒形曲線圖6切除放樣建立錐齒設(shè)計(jì)與研究2010第4期總第197期現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備（上接第23頁4機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)遺傳算法M.陳倫軍等編著.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006, 173-176.郭仁生.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004. 6梁尚明，殷國 富.現(xiàn)代機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.Op timal Desig n of Bevel Gear Reducer Based on Ge-n etic AlgorithmDU Haixia(School of Mecha ni cal Engin eeri ng , Shaa nxi

13、Uni versity of Tech no l-ogy , Hanzhong,Shaa nxi 723003, Chi naAbstract :This paper establishes the target fun cti on and desig n variable which are used to desig n the gear reducer op timally. Restric-ti on equatio n is obta ined by establish ing restricti on fun cti on. The op ti-mal desig n uses

14、the method of gen eric algorithms. Fin ally, the op ti-mizati on desig n is p rese nted with the help of MatlabOp timizati on Tool-box, The result mani fests that the effect of the op timal desig n is notability.Key words:reducer , op timal desig n , gen eric algorithms , bevel gearswModel.FeatureMa

15、 nager.FeatureRevolve 2*Pi, False, 0, 0, 0, 1, 1, 1swModel.SelectionManager.EnableContourSelection=0 建立基準(zhǔn)面 1 和基準(zhǔn)面boolstatus =swModel.Exte nsio n.SelectBylD ("直線 1草圖 2", "EXTSKETCHSEGMENT", 0.06240616382877, 0, 0, True, 0, Noth ingboolstatus =swModel.Extension.SelectBylD("右視基

16、準(zhǔn)面","PLANE", 0, 0, 0,True, 0, Nothi ngswModel.Create Plan eAtA ngle3roth, False, Trueboolstatus =swModel.Exte nsio n.SelectBylD ("基準(zhǔn)面 1", " PLANE", 0, 0, 0, False, 0, Nothi ngswModel.Create Plan eAtOffset3R, False, True切除放樣，生成錐齒boolstatus =swModel.Extension.SelectB

17、ylD ("草 圖 3", "SKETCH", 0, 0, 0, True, 0,Noth ingboolstatus =swModel.Extension.SelectBylD ("草 圖 4", "SKETCH", 0, 0, 0, True, 0,Noth ingswModel.FeatureMa nager.l nsertCutBle nd 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1圖8為參數(shù)化設(shè)計(jì)程序自動生成的大端模數(shù)M=12mm, z 1=21(配對的 錐齒輪z 2=30的漸開

18、線直齒錐齒 輪。3結(jié)束語本文介紹了在SolidWorks中利用二次開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了漸開線斜齒輪、直齒錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)，不但大大縮短設(shè)計(jì)周期，而且為進(jìn)一步模擬裝 配、運(yùn)動仿真、有限元分析奠定基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1魏勇,鄔向偉.基于SolidWorks的標(biāo)準(zhǔn)零件庫二次開發(fā)J.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2009, (2 .2魏勇，鄔向偉，周文洲.基于SolidWorks二次開發(fā)技術(shù)的漸開線齒 輪參數(shù)化設(shè)計(jì)J.煤礦機(jī)械,2009(6 .3江洪，魏崢，王濤威等.SolidWorks二次開發(fā)實(shí)例解析M.北京:機(jī) 械工業(yè)出版社,2004.4孫桓，陳作模.機(jī)械原理M.北京：高等教育業(yè)出版社，2003.Invo lute Helical Gear and Straight Bevel Gear P aram-eterizati on Desig