附件論文格式樣板

1、附件：論文格式樣板基于UG NX3的齒輪建模方法研究朱玉祥， 侯洪生， 孟祥寶（××大學(xué)機(jī)械學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130025）摘 要：為建立參數(shù)化的、精確的漸開線齒輪模型，論述了通過漸開線數(shù)學(xué)表達(dá)式，繪制參數(shù)化的齒廓線，以及利用UG NX3中的三維建模功能創(chuàng)建齒輪三維模型的方法和步驟，給出了齒輪建模的實(shí)例。該方法可提高齒輪建模的精度與效率，為后續(xù)的有限元分析和數(shù)控加工奠定基礎(chǔ)。關(guān) 鍵 詞：計(jì)算機(jī)應(yīng)用；漸開線齒輪；齒輪建模；齒輪參數(shù)化中圖分類號(hào)：TH 111文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文 章 編 號(hào)：1003-0158(2006) S1-0012-03Study on 3D Modelin

2、g for Involute Gears Using UG NX3ZHU Yu-xiang, HOU Hong-sheng, MENG Xiang-bao( Mechanical College, ×× University, Changchun Jilin 130025, China )Abstract：A method of how to create accurate involute gear model by using UG NX3 software is discussed. The involute gear profile is presented by

3、mathematical involute equation. The approach can improve model precision and modeling efficiency and make a foundation for further finite element analysis and NC machining.Key words：computer application; involute gear; gear modeling; gear parameterization齒輪機(jī)構(gòu)是用來傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，是目前廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備、車輛、儀表以

4、及自動(dòng)化生產(chǎn)線中的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1。三維立體模型的精確建立對(duì)于有限元分析和數(shù)控加工具有重要意義。齒廓曲線有漸開線、擺線、圓弧很多種，漸開線齒廓以其設(shè)計(jì)、制造和安裝等方面的優(yōu)越性而被廣泛采用2。建立齒輪三維立體模型關(guān)鍵是漸開線齒廓的繪制，使用UG NX3中的規(guī)律曲線，可以建立精確的漸開線，在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)建齒輪的模型。1 漸開線的形成及數(shù)學(xué)表達(dá)式當(dāng)直線BK沿半徑為Rb基圓作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任一點(diǎn)K的軌跡KA就是該基圓的漸開線，如圖1所示漸開線的形成過程。其中k為漸開線在KA段的展角，k為齒輪的壓力角，Rk為漸開線上任意點(diǎn)K的向徑。由圖1知圖1 漸開線形成漸開線的極坐標(biāo)方程為UG中規(guī)律曲線能識(shí)別的是直

5、角坐標(biāo)，所以將上式轉(zhuǎn)化為參數(shù)方程3：t為UG系統(tǒng)變量，90度內(nèi)的漸開線s = 1/2Rb t：臨時(shí)變量2 UG NX3環(huán)境建立齒輪的步驟（1）利用UG表達(dá)式輸入齒輪各參數(shù)。（2）利用齒頂圓半徑、尺寬拉伸建立齒輪的齒胚。（3）使用規(guī)律曲線建立90度范圍內(nèi)的漸開線齒廓曲線。注意漸開線一定存在于基圓與齒頂圓之間，不一定存在于齒根圓與齒頂圓之間。如果齒根圓半徑小于基圓半徑，則齒根圓與基圓之間不存在漸開線，可以用樣條曲線近似該段漸開線或線性延長(zhǎng)漸開線即可，用樣條曲線近似代替時(shí)，要將漸開線與樣條曲線連接。使用修剪曲線功能，得到齒根圓與齒頂圓之間的一段曲線。（4）連接坐標(biāo)原點(diǎn)與漸開線和分度圓的交點(diǎn)建立一直線

6、，將該直線繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)-90/z度，z為齒輪的齒數(shù)，得到一鏡像線，使用transform中的鏡像變換建立齒槽輪廓的另一條曲線。以這兩條曲線為邊界裁剪齒頂圓與齒根圓，得到齒槽的輪廓。（5）將得到的齒槽輪廓拉伸與齒胚求減，得到一個(gè)齒槽。（6）將該齒槽進(jìn)行環(huán)形陣列，陣列數(shù)目為齒數(shù)，角度間隔為360/z度，就建立了一個(gè)精確的齒輪。3 齒輪建模實(shí)例例如建立齒輪的齒數(shù)z為55，模數(shù)m為2，寬度為30，壓力角為20度。（1）使用41層作為工作圖層，點(diǎn)擊toolsexpression，出現(xiàn)表達(dá)式輸入對(duì)話框，輸入下面的參數(shù)表達(dá)式。z=55 齒輪齒數(shù)m=2 模數(shù)a=20 壓力角b=30 齒寬r=m*z/2 齒輪分度

7、圓半徑ra=r+m 齒輪齒頂圓半徑rb=r*cos(a) 齒輪基圓半徑rf=r-1.25*m 齒輪齒根圓半徑t=0 UG系統(tǒng)參數(shù)c=90*t c為臨時(shí)變量s=pi()*rb*t/2 s為臨時(shí)變量漸開線直角坐標(biāo)方程為xt=rb*cos(c)+s*sin(c) yt=rb*sin(c)-s*cos(c) zt=0 （2）點(diǎn)擊規(guī)律曲線(law curve)，使用方程式(by equation)建立曲線，以下操作缺省即可，漸開線建立的參考點(diǎn)位于原點(diǎn)。屏幕出現(xiàn)90度范圍內(nèi)的一段漸開線，如圖2所示。圖2 90度內(nèi)的漸開線（3）點(diǎn)擊lines and arcscircle center radius繪制齒頂

8、圓、齒根圓、分度圓、基圓。如圖3所示，由圖知齒根圓大于基圓，在齒根圓與齒頂圓之間為漸開線。圖3 齒輪4個(gè)圓部分曲線（4）使用1層作為工作圖層點(diǎn)擊拉伸(extrude)，以齒頂圓為拉伸曲線，拉伸高度為尺寬b，形成齒胚。（5）修剪圖3曲線，只留下齒根圓與齒頂圓之間的漸開線，點(diǎn)擊editcurvetrim修建曲線，隱藏基圓。點(diǎn)擊lines and arcsline point-point，連接坐標(biāo)原點(diǎn)與漸開線和分度圓的交點(diǎn)建立一直線，使用edittransformrotate about a point，以坐標(biāo)原點(diǎn)為參考點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)該直線-90/z度。使用edittransformmirror thro

9、ugh a line鏡像漸開線，如圖4所示。（6）隱藏分度圓和兩條直線，點(diǎn)擊editcurvetrim修剪曲線成為齒槽輪廓線，如圖5所示。 圖4 鏡像后圖線 圖5 齒槽輪廓線（7）使用1層作為工作圖層點(diǎn)擊拉伸(extrude)，以齒槽輪廓線為拉伸曲線，拉伸高度為尺寬b，布爾運(yùn)算為減，形成一個(gè)立體齒槽輪廓，如圖6所示。圖6 立體齒槽輪廓（8） 使用instance feature里的circular array，將齒槽陣列，陣列數(shù)目為齒數(shù)，角度間隔為360/z度，形成輪齒，如圖7所示。（9）在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)行特征操作，例如形成圖8所示的齒輪。圖7 齒輪圖8 加其它特征后的齒輪4 結(jié) 論使用了UG的表達(dá)式功能，通過修改表達(dá)式里的參數(shù)值，可以進(jìn)行部分參數(shù)化的建立精確漸開線齒輪，為后續(xù)的有限元分析和數(shù)控加工奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參 考 文 獻(xiàn)1 王春燕, 陸鳳儀.