【關(guān)鍵詞】齒輪  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

1 前言

    Pro/ENGINEER是由美國(guó)PTC公司開(kāi)發(fā)的三維CAD軟件，在工業(yè)造型設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)制造行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。運(yùn)用Pro/ENGINEER軟件，設(shè)計(jì)人員可以在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)和制造。

    在Pro/ENGINEER軟件中，Program模塊是自動(dòng)化零件與組合件設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工具，使用者可以經(jīng)由非常簡(jiǎn)易且高級(jí)的程序語(yǔ)言來(lái)控制特征的出現(xiàn)與否、尺寸的大小、零件的出現(xiàn)與否、零件的個(gè)數(shù)等。當(dāng)零件或組合件的Program設(shè)計(jì)完成后，往后讀取此零件或組合件時(shí)，其各種變化情況即可利用問(wèn)答式的方式得到不同的形狀，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求。

    齒輪雖然在機(jī)械行業(yè)中有廣泛的使用，但Pro/ENGINEER軟件不能直接生成。通過(guò)復(fù)雜的造型設(shè)計(jì)雖可以生成齒輪，但變化齒數(shù)、模數(shù)和變位系數(shù)后，又需進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)計(jì)算和造型形狀判斷，工作量很大，齒輪的三維造型設(shè)計(jì)成為造型設(shè)計(jì)中望而卻步的工作。本文基于漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的生成原理，結(jié)合Program程序，研制出變位直齒圓柱齒輪實(shí)體造型的自動(dòng)化設(shè)計(jì)程序，用戶(hù)只要輸入齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)（齒數(shù)z1、z2，模數(shù)m，變位系數(shù)x1、x2，齒槽圓角半徑、齒寬、軸孔直徑、鍵槽高度和寬度）就可以快速地生成齒輪實(shí)體，使用簡(jiǎn)單方便，該設(shè)計(jì)軟件可以廣泛地應(yīng)用于網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中。

2 齒輪齒槽形狀的精確確定

    齒形的漸開(kāi)線(xiàn)形狀可通過(guò)高級(jí)Sweep特征設(shè)計(jì)精確地設(shè)計(jì)出來(lái)，但齒輪齒槽的形狀與齒輪齒數(shù)、模數(shù)、變位系數(shù)和壓力角有關(guān)。具體地說(shuō)，下列兩種情況決定齒槽的形狀：
 

圖1 第一種情況的齒槽形狀

圖2 第二種情況的齒槽形狀

    即：齒根圓的半徑小于漸開(kāi)線(xiàn)的基圓半徑時(shí)和齒根圓的半徑大于漸開(kāi)線(xiàn)的基圓半徑時(shí)。為了敘述方便，下文中，分別稱(chēng)前者為a情況，后者為b情況。因齒輪的嚙合只在漸開(kāi)線(xiàn)部分，因此對(duì)于a情況，設(shè)計(jì)時(shí)可在基圓的以下部分加與漸開(kāi)線(xiàn)相切的直線(xiàn)以連接齒根圓，如圖1所示。而對(duì)于b情況則無(wú)需加相切直線(xiàn)，僅截取漸開(kāi)線(xiàn)的一部分即可，如圖2所示。