利用UG软件实现直齿圆锥齿轮精确的三维建模-文档资料

利用UG软件实现直齿圆锥齿轮精确的三维建模

圆锥齿轮是传递两相交轴之间运动和动力的重要基础零部件，广泛应用于飞机、汽车、拖拉机、纺织、食品等行业。圆锥齿轮的轮齿分布在圆锥面上，轮齿由齿轮的大端到小端逐渐缩小，所以齿轮两端尺寸的大小是不同的，为了计算和测量的方便，通常取其大端的参数为标准值。圆锥齿轮的齿廓曲线为球面渐开线，但是由于球面无法展开成为平面，通常采用背锥作为辅助圆锥，背锥上的齿廓应为渐开线。将背锥展成的扇形齿轮的缺口补满，可获得圆锥齿轮的当量齿轮。当量齿轮的齿形与圆锥齿轮在背锥的齿形是一致的。本文相关参量的计算均建立在背锥展成平面的当量齿轮上进行。

一、圆锥齿轮齿槽截面图形的创建

1.创建当量齿轮渐开线参数表达式。本文中齿轮的基本参数为：齿数Z=48、模数m=3mm、齿高系数ha*=1、齿顶隙系数c*=0.2、压力角alpha=20°、传动比i=1/2。①启动UG软件，在菜单栏中选择【文件】→【新建】，出现新部件对话框，输入文件名“yuanzhuichilun”，单位为毫米，单击“ok”。在UG开发环境中，选择【应用】→【建模】，进入建模功能模块，利用【工具】→【表达式】功能，创建如下的圆锥齿轮参数表达式：模数m=3；齿数Z=48；分度圆直径d=m*z；分度圆锥角delta=arctan（1/2）；当量齿数Zv=Z/cos（delta）；当量分度圆直径dv=Zv*m；

当量齿顶圆直径dav=dv+2*m；当量齿根圆直径dfv=dv-2.4*m；当量基圆直径dbv=dv*cos（20）；锥距R=d/2/sin（delta）；齿顶高ha=m；齿根高hf=1.2*m；齿顶角thetaa=arctan（ha/R）；齿根角thetaf=arctan（hf/R）；齿顶圆锥角

deltaa=delta+thetaa；齿根角deltaf=delta-thetaf；齿宽B=50。其中：分度圆锥角delta、齿顶角thetaa、齿根角thetaf、齿顶圆锥角deltaa和齿根圆锥角deltaf的单位为角度；齿数Z、当量齿数Zv无单位（恒定）；分度圆直径d、当量分度圆直径dv、当量齿顶圆直径dav、当量齿根圆直径dfv、当量基圆直径dbv、齿顶高ha、齿根高hf、锥距R和齿宽B等的单位均为长度。②取渐开线的展角t作为系统变量，由于系统变量t的变化范围只能在0到1之间，生成的渐开线太短，不能满足设计要求。因此，取中间变量t1=90*t，则渐开线的直角坐标方程的表达式为：t=1t1=90*t；s=pi（）*dbv*t/4；xt=dbv*cos（t1）/2+s*sin（t1）；yt=dbv*sin（t1）/2-s*cos（t1）；zt=0。 图1 齿槽截面图形 图2 小端齿槽截面图形

③利用【曲线】→【直线】功能，绘制一条连接直线2和直线3在齿槽截面图形内端点的直线，记为直线4。 二、实体建模

1.创建齿坯。①利用【WCS】→【旋转】功能，选择【+YC轴：ZC→XC】单选项，并设置【角度】为“delta”，将ZC轴绕

YC轴旋转一个分度圆锥角。②利用【设计特征】→【圆锥】中的【底部直径，高度和半角】功能，设置【底部直径】、【高度】和【半角】分别为“dav*cos（delta）”、“B*cos（delta）”和“deltaa”，并设置圆锥体底面中心的放置点坐标为（0，0，dav/2*sin（delta）），确定后生成齿顶圆锥。③利用【设计特征】→【拉伸】功能，选取圆锥体大端棱边作为拉伸对象，并设置拉伸距离为“5”，【拔模角】为“90-delta”，并与齿顶圆锥体求和，生成背锥。再选取圆锥体小端棱边作为拉伸对象，设置拉伸距离为“5”，【拔模角】为“90-delta”，与齿顶圆锥体求差后切出小端锥体。④利用【设计特征】→【凸台】功能，选取背锥端面为凸台的放置面，设置【直径】和【高度】分别为“50”和“10”，确定后生成轮毂。创建的齿坯如图3。