solidwork漸開(kāi)線資料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。solidwork漸開(kāi)線-基于SolidWorks平臺(tái)的漸開(kāi)線齒輪建模及運(yùn)動(dòng)仿真摘要：SolidWorks軟件因其基于windows的有好操作界面、參數(shù)化設(shè)計(jì)、提供開(kāi)放的API接口等卓越的功能深受廣大用戶群體的喜愛(ài)，目前SolidWorks在國(guó)內(nèi)已躋身于使用人數(shù)最多的三維設(shè)計(jì)軟件。而在軟件的應(yīng)用過(guò)程中，因?yàn)椴輬D功能有限而導(dǎo)致漸開(kāi)線的齒輪建模對(duì)于初學(xué)者而言具有一定的難度。本文就基于SolidWorks平臺(tái)的漸開(kāi)線齒輪建模的方法做一詳細(xì)說(shuō)明并通過(guò)齒輪的運(yùn)動(dòng)仿真對(duì)初學(xué)者有拋磚引玉的作用。引言齒輪在機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)

2、中是重要的傳動(dòng)零件，它有很多其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，比如傳動(dòng)效率高（一般在0.9以上），傳動(dòng)平穩(wěn)（斜齒輪尤為突出），傳動(dòng)力矩大，準(zhǔn)確的瞬時(shí)傳動(dòng)比，壽命長(zhǎng)，而且可以改變傳動(dòng)方向等。這些優(yōu)點(diǎn)決定了齒輪在動(dòng)力傳動(dòng)和運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)中占有不可動(dòng)搖的地位。而SolidWorks中繪制漸開(kāi)線齒輪的方法也有多種，不過(guò)繪制漸開(kāi)線齒輪的基本方法還是基于一個(gè)完整的齒形輪廓是由其左、右兩側(cè)的過(guò)渡曲線輪廓,兩側(cè)的漸開(kāi)線輪廓和頂圓輪廓所組成。齒輪的3D模型建立,不管采用何種建模平臺(tái),其基本過(guò)程是一致的,不外乎先建立齒形輪廓,后創(chuàng)建輪齒實(shí)體,再圓周陣列出所有的輪齒實(shí)體并與根圓實(shí)體合并成一個(gè)完整的齒輪實(shí)體。本文就本文就基于So

3、lidWorks平臺(tái)的漸開(kāi)線齒輪建模的方法做一詳細(xì)說(shuō)明并通過(guò)齒輪的運(yùn)動(dòng)仿真對(duì)初學(xué)者有拋磚引玉的作用。第一章SolidWorks平臺(tái)漸開(kāi)線齒輪方法分類一、利用其他專業(yè)軟件輸入法（如CAXA）；二、利用SolidWorks中自帶插件Toolbox插件繪制；三、利用方程式驅(qū)動(dòng)曲線繪制漸開(kāi)線進(jìn)而繪制；四、利用程序法參數(shù)化繪制；第二章幾種SolidWorks平臺(tái)漸開(kāi)線齒輪繪制方法的詳細(xì)介紹一、其他專業(yè)軟件輸入法（如CAXA）對(duì)于其他軟件繪制完標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒廓模型后作為草圖直接導(dǎo)入SolidWorks中，再對(duì)導(dǎo)入的草圖在SolidWorks平臺(tái)中進(jìn)行相關(guān)的特征操作即可得到希望的齒輪模型。由于此種方法較為簡(jiǎn)單在

4、這里不做冗述。二、利用SolidWorks中自帶插件Toolbox插件繪制1.首先在SolidWorks下拉菜單中選取工具插件勾選Toolbox選項(xiàng)，即可出現(xiàn)如圖2.1的相關(guān)選項(xiàng)；（a）（b）圖1.12.雖然現(xiàn)在GB選項(xiàng)中還沒(méi)有齒輪，但可以利用其他標(biāo)準(zhǔn)中的齒輪代替。其實(shí)其他標(biāo)準(zhǔn)的齒輪與國(guó)標(biāo)中的齒輪差距不大，只要稍加修改就能得到想要的國(guó)標(biāo)齒輪，下面就以ISO標(biāo)準(zhǔn)中的齒輪調(diào)用為例介紹逐一點(diǎn)擊設(shè)計(jì)庫(kù)ToolboxISO動(dòng)力傳動(dòng)齒輪就可以得到圖2.1（b）所示的基本庫(kù)。現(xiàn)在選取正齒輪（國(guó)標(biāo)中的圓柱直齒輪）為例，將會(huì)得到如圖2.2所示對(duì)話框。對(duì)話框中相關(guān)的參數(shù)與國(guó)標(biāo)中相對(duì)應(yīng)分別為：模塊模數(shù)；齒數(shù)齒數(shù)；壓

5、力角壓力角；面寬齒輪厚度；標(biāo)稱軸直徑軸徑；鍵槽鍵槽；類型為齒輪的幾種結(jié)構(gòu)形式。通過(guò)一系列相關(guān)參數(shù)的設(shè)置便可以得到希望圖1.2的漸開(kāi)線圓柱直齒輪。如果沒(méi)有希望的結(jié)構(gòu)類型，也可以在SolidWorks平臺(tái)中通過(guò)一系列特征操作對(duì)齒輪進(jìn)行編輯從而得到希望的結(jié)構(gòu)形式。其他漸開(kāi)線齒輪（如斜齒輪、傘齒輪等基本方法類似）。二、利用方程式驅(qū)動(dòng)曲線繪制漸開(kāi)線進(jìn)而繪制齒輪模型1.下面就以一個(gè)m=3，齒數(shù)z=50，齒輪厚度為30的直齒齒輪為例介紹方程式驅(qū)動(dòng)曲線繪制漸開(kāi)線進(jìn)而繪制齒輪模型；2.根據(jù)漸開(kāi)線齒輪的一些基本特性關(guān)聯(lián)首先確定該漸開(kāi)線直齒輪的幾個(gè)基圓等基本尺寸：分度圓直徑D=mz=150；基圓直徑Db=Dcos2

6、0；齒根圓直徑Df=m(z-2.5)=142.5；齒頂圓直徑Da=m(z+2)=156；為精確繪制漸開(kāi)線直齒齒輪，基圓直徑以方程式標(biāo)注得到如圖2.1所示的與直齒圓柱齒輪相關(guān)的各圓：圖2.13.用SolidWorks草圖中樣條曲線欄中的方程式驅(qū)動(dòng)的曲線繪制漸開(kāi)線，如圖2.2；選擇參數(shù)性；圖2.2漸開(kāi)線相關(guān)方程式為：Xt=Rb(tsint+cost);Yt=Rb(sint-tcost);在此，Rb為基圓半徑，在SolidWorks中輸入方程式時(shí)帶入相應(yīng)的值，需要注意的是在輸入過(guò)程中需要將角度轉(zhuǎn)換為弧度。根據(jù)要求在SolidWorks中輸入相關(guān)方程式，即可得到如圖2.3所示的漸開(kāi)線：圖2.3通過(guò)圓心

7、繪制一條中心線與繪制的漸開(kāi)線相交，通過(guò)中心線鏡像漸開(kāi)線得到如圖2.4所示兩相交漸開(kāi)線。圖2.4通過(guò)剪裁草圖得到圖2.5所示：圖2.5根據(jù)直齒輪分度圓弦齒厚計(jì)算公式=zmsin(90/z)，可得分度圓弦齒厚度為=50 x3xsin（90/50）。如圖2.6所示輸入圖2.6通過(guò)尺寸與幾何關(guān)系將圖2.6中齒廓草圖完全定義并在齒廓草圖根部與基圓之間繪基圓與漸開(kāi)線相切的圓角如圖2.7所示：圖2.7最后通過(guò)SolidWorks軟件中的拉伸命令即可得到所需尺寸齒輪的單齒實(shí)體模型如圖2.8圖2.8最后通過(guò)圓周陣列得到一個(gè)完整的漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪如圖2.9圖2.9四、利用程序法參數(shù)化繪制SolidWorks的設(shè)

8、計(jì)數(shù)據(jù)均可以通過(guò)API接口修改，SolidWorks提供的接口有OLE和COM兩種，為用戶提供了強(qiáng)大的二次開(kāi)發(fā)功能。具有相關(guān)接口的軟件（如VisualC+,VisualBasic等）均可對(duì)SolidWorks進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。用戶可以通過(guò)這些軟件在SolidWorks中定制專用于制作齒輪的插件。并且SolidWorks還內(nèi)置了宏命令編輯器，使得SolidWorks的二次開(kāi)發(fā)更加簡(jiǎn)易。在對(duì)SolidWorks二次開(kāi)發(fā)制作齒輪的插件現(xiàn)目前已經(jīng)開(kāi)始商業(yè)化，如GearTrax就是專門(mén)針對(duì)齒輪等常用零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)而開(kāi)發(fā)的一款插件。使用者僅須對(duì)齒輪的基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置即可獲得相應(yīng)的模型。第二章SolidWor

9、ks為平臺(tái)的齒輪運(yùn)動(dòng)仿真一、齒輪仿真裝配體的建立二、齒輪運(yùn)動(dòng)仿真一、齒輪仿真裝配體的建立在SolidWorks中齒輪的運(yùn)動(dòng)仿真需要通過(guò)裝配體來(lái)完成，在建立裝配體時(shí)第一個(gè)零件的位置非常重要，在插入第一個(gè)零件時(shí)SolidWorks默認(rèn)為該零件為固定。本文就以一個(gè)主動(dòng)小齒輪同時(shí)將運(yùn)動(dòng)分配給三個(gè)從動(dòng)齒輪為例來(lái)介紹基于SolidWorks平臺(tái)的齒輪傳動(dòng)仿真。齒輪的相關(guān)參數(shù)為主動(dòng)齒輪：m=2；z=30；從動(dòng)輪：m=2；z=47。首先需要建立相關(guān)的零件，在這里就不再冗述。主要零件有箱體、主動(dòng)軸（軸1）、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)軸（軸2）、從動(dòng)齒輪以及建、擋圈等標(biāo)準(zhǔn)件如圖2.1所示圖2.1再建立完成相關(guān)的零部件之后需要

10、開(kāi)始組裝相應(yīng)的裝配體，文件新建裝配體得到如圖2.2所示對(duì)話框。在軟件中依次插入箱體主動(dòng)軸主動(dòng)齒輪從動(dòng)軸從動(dòng)齒輪鍵、擋圈等標(biāo)準(zhǔn)件。在SolidWorks中裝配體內(nèi)的零件除第一個(gè)零件默認(rèn)為固定以外其他零件的所有自由度均沒(méi)有被約束。我們需要通過(guò)配合的幾何關(guān)系將需要約束的自由度約束。在本文的運(yùn)動(dòng)仿真中齒輪需要隨軸旋轉(zhuǎn)，那么除了軸旋轉(zhuǎn)的自由度之外其余的自由度均需要通過(guò)配合將其約束。最后建成如圖2.3所示的裝配體模型。圖2.2圖2.3二、齒輪運(yùn)動(dòng)仿真在完成裝配體模型的建立后即可對(duì)齒輪運(yùn)動(dòng)的仿真，在SolidWorks中可以直接利用控制相關(guān)齒輪轉(zhuǎn)速的方式進(jìn)行仿真。在此我們假定主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為200r/min，

11、則從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速為200*（30/47）r/min。在SolidWorks運(yùn)動(dòng)算例中首先對(duì)主動(dòng)齒輪添加一個(gè)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)如圖2.4圖2.4在模型中由于主動(dòng)齒輪是由主動(dòng)軸通過(guò)鍵傳動(dòng)的，所以在零部件旋轉(zhuǎn)方向選項(xiàng)卡中選取主動(dòng)軸的邊線軟件即默認(rèn)為主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橛倚?，在運(yùn)動(dòng)選項(xiàng)卡中選擇等速速度框內(nèi)輸入200RPM，相對(duì)于零一零部件而運(yùn)動(dòng)選項(xiàng)卡中選取箱體為參照后確定。按主動(dòng)輪的選取方式依次確定從動(dòng)輪的旋向與轉(zhuǎn)速。注意在從動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)方向的選擇上應(yīng)與主動(dòng)輪匹配。圖2.5為其中一個(gè)從動(dòng)輪的選取方式。圖2.5將所有齒輪的選項(xiàng)與轉(zhuǎn)速定義完成后在SolidWorks運(yùn)動(dòng)算例對(duì)話框中選擇動(dòng)畫(huà)計(jì)算運(yùn)動(dòng)算例從頭播放即可獲得本模型的

12、齒輪配合的一個(gè)運(yùn)動(dòng)仿真。如圖2.6圖2.6在SolidWorks中做運(yùn)動(dòng)仿真的方式有很多，本文就再以軟件中自帶的機(jī)械配合齒輪配合的幾何關(guān)系對(duì)齒輪的仿真做一簡(jiǎn)單說(shuō)明。在齒輪零件繪制的時(shí)候?qū)X輪的分度圓以草圖的方式表達(dá)在零件之中。因?yàn)樵赟olidWorks的齒輪配合中配合關(guān)系的選取為兩個(gè)相切的圓弧，而根據(jù)齒輪的特性，齒輪配合中分度圓是相切的顧將齒輪的分度圓以草圖的方式表達(dá)出來(lái)。如圖2.6。在配合中選取機(jī)械配合齒輪配合要配合的實(shí)體中選擇相切的兩個(gè)齒輪的分度圓如圖2.7圖2.6圖2.7再依次給其他兩個(gè)從動(dòng)輪相同的齒輪配合關(guān)系。然后新建運(yùn)動(dòng)算例給主動(dòng)輪插入一個(gè)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，并確定相應(yīng)的旋向與轉(zhuǎn)速，在確定后旋轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪以200RPM的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)輪與主動(dòng)輪以標(biāo)準(zhǔn)的齒輪配合的關(guān)系旋轉(zhuǎn)。圖2.8圖2.8參考文獻(xiàn)：基于漸開(kāi)線齒輪展成法的參數(shù)化精確建模李玉龍合肥工業(yè)大學(xué)；機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五版）聞邦椿主編2010年