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参数化设计基础-机械设计篇

关键词: 参数化设计基础-机械设计篇,渐开线,参数化直齿轮,设计方法,先睿工控,西北工控自动化
描述:

参数化设计基础-机械设计篇,渐开线直齿轮设计方法


作者:代码灵魂  日期:2017/2/21

参数化设计基础-机械设计篇

 -------渐开线直齿轮的设计方法



通常我们在机械设计的过程中,为了实现快速建模,并且能将已经建模的设计,根据其参数的变化与关系约束来快速实现同一类物体的其它通用表现方式。而采用参数化设计。

 

大部分机械设计软件均支持参数化设计。

在这之前,我们先上一张效果图。

渐开线直齿轮效果图-参数化设计


这个呢,是实际客户手中的齿轮由于牙打掉了,找不到标准件,于是有此设计。

 

实际的齿轮-牙打掉了

参数化设计的概念,我们可以用程序设计中类的概念来理解,或者用数学概念中数学模型的概念来理解。

 

表达一类物体,我们找到其相互之间的约束关系,改变某些参数,与其建立约束关系的其它参数也根据改变,来实现模型的快速建造。

 

 

好了,接下来,我们言归正传,讲述参数化设计的过程。

 

渐开线的直齿轮标准,及参数,请参考 国家标准,(标准还是挺多的)在这里不多说。

 

我们根据标准,建立一系列该齿轮所需参数。(类似于程序中定义变量)

参数化的基本配置--参数化设计

 

我们在草绘平面任意画四个圆,并建立 如下图所示约束关系。

sd0=m*z

d=sd0

p=m*pi

e=p/2

s=e

da=2*(ha_x*m)+d

df=d-2*(ha_x+c_x)*m

sd1=da

sd2=df

db=m*z*cos(a)

sd3=db

 

解释一下:当确定模数或齿数时,其实所有参数都确定了,

跟据P=M*PI D=M*Z E=S =P/2   我们求出,P,D,E,S 根据国标相关系数,求出DA,DH,DB

 建立参数化关系--参数化设计

 


 

 

 

绘制基准曲线 即渐开线,注意渐开线是以基圆为起点。

绘制渐开线-参数化设计

 

接下来我们要镜像渐开线,镜像之前,需要先确定镜像平面,镜像平面建立之前,需要建立轴和一个点,通过线与点平确定平面。

建立辅助基准

我们取渐开线与分度圆的交点为基准点,通过轴与点,建立平面。

至于 为什么要取这个点,我需要说明一下,

取这个点是为了建立上面的镜像面,镜像面的角度就是齿距P 4等分点所对应的角度 ,与上面这个基准面的角度。

sd4=360*m/d/4  或者我们用 360/z/4 也行,就是算出齿距的4等分点对应的角度。

 

建立镜像平面-起始摹绘线

然后,我们镜像渐开线。并将渐开线从基圆平滑过渡到齿底圆,因为正常配合时,另一齿轮不会过基圆,所以我们可以随意点画,但最好是过起点的切线。平滑一点最好。

延伸渐开线

然后我们拉伸出一个齿来,并对其阵列,建立关系并确定拉伸的高度为上面参数中的B,然后拉伸齿底圆,并建立关系使高度为上面参数中B.

 

 拉伸出一个齿并建立关系


此时 阵列一个齿,并使其关系(阵列的数量)约束为z,即齿数如图

定义为轴阵列。

P107=z


 建立阵列关系约束

 

然后我们旋转两面,使其约束关系为sd24=(df-df/3)/2

至于为什么是上面关系,我们就是建一个不大于齿底圆的旋转,喜欢多少就放少,但一定要约束关系,不然在分度圆变化时,特征会生成失败。

建立一个厚度的旋转关系

此时 我们建立轴孔,约束关系为 直径等于参数中,孔的直径

d115=kong_d

建立轴孔的约束关系-参数化设计

此时,取消隐藏线,齿轮就OK了,


 完成的参数化渐开线直齿轮效果图

接下来,我们改变齿数来验证,此参数化过程是否靠谱。

我们修改参数 齿数为7

齿数为7的渐开线齿轮

齿数为14

齿数为14的渐开线齿轮-参数化设计

齿数为22

齿数为22的渐开线齿轮-参数化设计

齿数为30

齿数为30的渐开线齿轮-参数化设计

我们发现,用此方法来快速生成匹配的齿轮是很方便的哦。

接下来,我们进行运动仿真看看,效果如何,有没有咬合不合理

我们分别建立 齿数为10306的齿轮连接,分度圆分别为200600120

运动仿真的连接--参数化设计

我们经过测试,完全OK,

视频如下:

 

 

附,渐开线齿轮计算公式,此公式源于网络,也源于国家标准。

 渐开线齿轮计算参数公式


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