基于设计计算的齿轮三维设计系统的研究

    齿廓曲线是由渐开线和齿根过渡曲线连接而成，而齿根过渡曲线与齿轮的加工方法和加工刀具密切相关，本文以展成法为例，讨论齿条形刀具加工齿轮时齿廓曲线的生成方法。SolidWorks没有绘制渐开线的专用命令，也没有根据参数方程绘制曲线的能力，因此给齿轮的三维造型造成了一定的困难，本文使用Visual C++编制程序，计算齿廓曲线上的一系列点坐标，以此绘制样条曲线，实现齿廓曲线的精确绘制。
   
    1)渐开线的计算
   
    在直角坐标系下的渐开线的方程为
   

    2)齿根过渡曲线的求取
   
    用齿条形刀具加工齿轮，相当于齿条齿轮的无间隙啮合运动，以齿条形刀具为例，刀具齿廓的顶部有两个圆角，Cp是圆角的圆心，rp是圆角半径。
   

    被加工齿轮轮廓的渐开线部分由刀具的斜直线部分切出，齿根过渡曲线由刀具的圆角部分切出。如图5所尔，加工过程中刀具的加工节线与齿轮的节圆相切纯滚，刀具圆角的圆心将形成延伸渐开线，因此齿轮的过渡曲线是该延伸渐开线的等距曲线。图5中，P是节点，nn刀具圆角与过渡曲线接触点的公法线，a是nn与刀具加工节线间的夹角，r是齿轮分度圆半径，选取图5中的坐标系，不考虑变位，可求得齿根过渡曲线的参数方程为
   

    依据上述参数方程编制程序生成齿廓曲线。
   
    2.3.2斜齿轮律樟程序
   

    最后依据齿轮尺寸选取不同的结构类型，进一步完善三维模型，如建立轮载、轴孔、键槽等特征，这样斜齿轮零件的毛坏大致就形成了，接下来需要对其进行具体修饰。获取了需要的特征拓扑元素以后，利用倒角函数LnsertFeatureChamfer()和圆角函数FeatureFilleto完成在拓扑元素上的倒角、圆角等修饰，三维建模过程完毕。
   

    3结束语
   
    笔者开发的齿轮三维设计系统是应国防科工委的项目要求开发的通用零部件参数化设计系统的主要组成部分，它有以下特点:
   
    ①能够快速地建立企业所需的齿图7斜齿轮完整模型轮三维模型，极大地缩短了企业产品的研发周期，符合市场竞争的需要;②面向后期装配，能够提供相关的零部件，适应装配设计及运动仿真的需求。
   
    该系统虽然在企业的调试和应用过程中取得了一定效果，但也存在一些问题，需要进一步改进和完善，最终形成服务于企业的高效的参数化集成设计系统。