CREO20参数化设计齿轮LuPeng.docx
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CREO20参数化设计齿轮LuPeng
传动比稳定、结构紧凑根据齿廓的发生线齿轮又可以分为斜齿轮、圆锥齿轮、
图3-1渐开线的几何分析
渐开线是由一条线段绕齿轮基圆旋转形成的曲线。
渐开线的几何分析如图
3-1所示。
线
段s绕圆弧旋转,其一端点A划过的一条轨迹即为渐开线。
图中点(x1,y1
)的坐标为:
x1=r*cos(ang),y1=r*sin(ang)
。
(其中r为圆半径,ang为图示角度)
CREO2.0参数化设计齿轮零件
齿轮传动是最重要的机械传动之一。
齿轮零件具有传动效率高、等优点。
因而齿轮零件应用广泛,同时齿轮零件的结构形式也多种多样。
不同,齿轮可以分为渐开线齿轮和圆弧齿轮。
根据齿轮的结构形式的不同,
直齿轮、斜齿轮和锥齿轮等。
本章将详细介绍用Pro/E创建标准直齿轮、圆弧齿轮以及蜗轮蜗杆的设计过程。
3.1直齿轮的创建
3.1.1渐开线的几何分析
对于Pro/E关系式,系统存在一个变量t,t的变化范围是0〜1。
从而可以通过(x1,y1)建立(x,y)的坐标,即为渐开线的方程。
ang=t*90s=(PI*r*t)/2x1=r*cos(ang)y1=r*sin(ang)x=x1+(s*sin(ang))y=y1-(s*cos(ang))z=0
以上为定义在xy平面上的渐开线方程,可通过修改x,y,z的坐标关系来定义在其它面上的方程,在此不再重复。
3.1.2直齿轮的建模分析
本小节将介绍参数化创建直齿圆柱齿轮的方法,
参数化创建齿轮的过程相对复杂,其中
要用到许多与齿轮有关的参数以及关系式。
直齿轮的建模分析(如图3-2所示):
1)创建齿轮的基本圆
这一步用草绘曲线的方法,创建齿轮的基本圆,包括齿顶圆、基圆、分度圆、齿根圆。
并且用事先设置好的参数来控制圆的大小。
2)创建渐开线
用从方程来生成渐开线的方法,创建渐开线,本章的第一小节分析了渐开线方程的相关知识。
3)镜像渐开线
2步创建的渐开线,并且用
这一步是创建齿轮的关
首先创建一个用于镜像的平面,然后通过该平面,镜像第关系式来控制镜像平面的角度。
4)拉伸形成实体
拉伸创建实体,包括齿轮的齿根圆实体和齿轮的一个齿形实体。
键步骤。
5)阵列轮齿
将上一步创建的轮齿进行阵列,完成齿轮的基本外形。
这一步同样需要加入关系式来控制齿轮的生成。
6)创建其它特征
创建齿轮的中间孔、键槽、小孔等特征,并且用参数和关系式来控制相关的尺寸。
⑷
(5)
图3-2齿轮的建模分析
3.1.3直齿轮的建模过程
1.输入基本参数和关系式
(1)单击□,在新建对话框中输入文件名“gear”,然后单击遜豆;
图3-3“参数”对话框
(3)在“参数”对话框内单击B按钮,可以看到“参数”对话框增加了一行,依次
名称
值
说明
名称
值
说明
M
3
模数
DB
基圆直径
Z
25
齿数
DF
齿根圆直径
ALPHA
20
压力角
D
分度圆直径
HAX
1
齿顶咼系数
DD0
凹槽直径
CX
0.25
顶系系数
BB0
凹槽深度
B
10
齿轮宽度
DD1
15
轴孔直径
HA
齿顶高
LL1
键槽高
HF
齿根高
LL2
键槽宽
X
0
变位系数
LL3
小孔到原点
DA
齿顶圆直径
DD2
小孔直径
输入新参数的名称、值、和说明等。
需要输入的参数如表
3-1所示;
表3-1创建齿轮参数
用户无需
注意:
表3-1中未填的参数值,表示是由系统通过关系式将自动生成的尺寸,指定。
完成后的参数对话框如图3-4所示:
tax
■参数
DECEH...
1耙毛
pl
回
aomii
□
.毘P罡二的
£
s.Dtnoao
□
%"
心血
Fir
2n.300000
n
淫=二:
:
圧
Has
1cacaa
□
[
025MJMJ
□
B
■■.■ft
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□
齿砸..
Kt
iffloaoa
n
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ill
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□
壬零
品
OOJOJMJ
□
备話
.T
DA
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□
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齿次西径
D3
□
0班立
DT
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□
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百叩直a轻
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7-lUINllIlII
匚
分序更es
DJD
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□
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E30
1.fflfflca
口
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DUI
工皓
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回
魯壬
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璃itas
IJ]
4:
|
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匚
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LLJ
貫K
□
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破
123
目扯
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口
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DK
-...,
n475100
□
•删E
寸址旺
IE
*rw
k断]〔£E]I甲帝1
所示;
(4)在主菜单上依次单击“工具”7“关系”
,系统弹出“关系”对话框,如图3-5
图3-4“参数”对话框
(5)在“关系”对话框内输入齿轮的分度圆直径关系、基圆直径关系、齿根圆直径关
系和齿顶圆直径关系。
由这些关系式,系统便会自动生成表3-1所示的未指定参数的值。
输入的关系式如下:
ha=(hax+x)*mhf=(hax+cx-x)*md=m*z
db=d*cos(aIpha)df=d-2*hf
完成后的“关系”对话框如图3-5所示;
Il确定j〔删d
图3-5“关系”对话框
2.创建齿轮基本圆
(1)在工具栏内单击恋按钮,系统弹出“草绘”对话框;
(2)选择“FRONT面作为草绘平面,选取“RIGHT面作为参考平面,参考方向为向“左”,如图3-6所示。
单击【草绘】进入草绘环境;
■草绘
草绘平面
平面FaowT:
的g推7:
;Okj
草绘方向
草绘观图方向参照IEIGHT:
町邃框平面y方向左
I草绘H取消]
(3)在绘图区以系统提供的原点为圆心,绘制一个任意大小的圆,并且标注圆的直径
尺寸。
在工具栏内单击
按钮,完成草图的绘制;
(4)
在模型中右键单击刚刚创建的草图,在弹出的快捷菜单中单击选取
“编辑”;
在主菜单上依次单击“工具”7“关系”,系统弹出关系对话框,
如图3-7所示;
在“关系”对话框中输入尺寸关系如下:
D11=d
其中
D11为圆的直径尺寸代号,注意尺寸代号视具体情况会有所有同。
d为用户自定义
的参数,即为分度圆直径。
通过该关系式创建的圆即为分度圆;
■关系
文件编辑插入参数实用工具显示查找范围
[W
h£=Chax+cK-xHmd=m*i
db=d*cos(alpha)df=d-2*hh
X彳$M?
已鈕户门內©0
3
V
卜局部参数
图3-7“关系”对话框
(7)
(9)
继续在工具栏内单击※按钮,系统弹出“草绘”对话框;
在“草绘”对话框内单击I使用先前的J按钮,进入草绘环境;
在绘图区以系统提供的原点为圆心,绘制一个任意大小的圆,并且标注圆的直径
尺寸。
在工具栏内单击V按钮,完成草图的绘制;
(10)
在模型中右键单击刚刚创建的草图,在弹出的快捷菜单中单击选取
“编辑”;
(11)
在主菜单上依次单击“工具”
“关系”,系统弹出关系对话框;
(12)
在“关系”对话框中输入尺寸关系如下:
其中D12为圆的直径尺寸代号,da为用户自定义的参数,即为齿顶圆直径。
通过该关系式创建的圆即为齿顶圆;
(13)重复7—12步骤,创建另外两个齿轮的基本圆,分别为齿根圆和基圆,基中齿根圆的尺寸关系式为:
D13=df
基圆的尺寸代号为:
D14=db
完成后的基本圆曲线如图3-8所示,完成后的“关系”对话框如图3-9所示。
■关系
文件编辑插入参数实用工具显示
查找范围
割半
□gear
CC為嗡瞻絆=?
已囹户(]^g0
-h£=Chax+cx-x〕*m
Xd=m*l
¥d^=d+2*h4
4db=d*cosCalpLa)
fB12=da\rE13=dfJ\ElJ=db[/
初始
卜局部参数
1确定]I重旨][取消
3.创建渐开线
(1)依次在主菜单上单击
“插入”
“模型基准”
“曲线”,或者在工具栏上单
~按钮,系统弹出“曲线选项”菜单管理器,如图3-10所示;
图3-10“曲线选项”菜单管理器
(2)在“曲线选项”菜单管理器上依次单击“从方程”7“完成”,弹出“得到坐
标系”菜单管理器,如图3-11所示;
(3)器,如图
图3-11“得到坐标系”菜单管理器
在绘图区单击选取系统坐标系为曲线的坐标系,弹出“设置坐标类型”菜单管理
3-12所示;
菜单管理器
▼设置坐标类型
笛卡尔圆柱球
图3-12“设置坐标系类型”菜单管理器
在“设置坐标类型”菜单管理器中单击“笛卡尔”,系统弹出一个记事本窗口;
在弹出的记事本窗口中输入曲线的方程,如下:
ang=90*t
r=db/2
s=Pl*r*t/2
xc=r*cos(ang)yc=r*sin(ang)x=xc+s*sin(ang)y=yc-s*cos(ang)
z=0
渐开线的创建是齿轮创建过程中的一个难点,渐开线方程的推导已经在本章第一节中做
了详细的介绍;
,如图3-13
(6)保存数据,退出记事本,单击“曲线:
从方程”对话框中的【确定】所示;
'■曲线:
从方程
元素坐标系坐标来类型方程
信息
已定义
[定义丨
1参蹩1
1信息1
[确創
昨]
图3-13“曲线:
从方程”对话框
(7)完成后的曲线如图3-14所示;
TOP
RI
FRONT
图3-14完成后的渐开线
4.镜像渐开线
X
(1)在工具栏内单击
按钮,或者依次在主菜单上单击
“插入”
“模型基准”
“点”,系统弹出
“基准点”对话框,如图3-15所示;
图3-15“基准点”对话框
3-16所示。
(2)单击分度圆曲线作为参照,按住Ctrl键,单击渐开线作为参照,如图
在“基准点”对话框内单击【确定】,完成基准点“PNT0'的创建;
(3)在工具栏内单击卢按钮,或者依次在主菜单上单击
“插入”
“模型基准”
7“轴”,系统弹出“基准轴”对话框,如图3-17所示;
(4)在绘图区单击选取“TOP面作为参考平面,按住Ctrl
键,单击选取
“RIGHT面
的创建;
“模型基准”
作为参考,在“基准轴”对话框内单击【确定】,完成轴“A_1”
(5)在工具栏内单击口按钮,或者依次在主菜单上单击
7“平面”,系统弹出“基准平面”对话框;
(6)在绘图区单击选取“A_1”轴作为参照,按住Ctrl键,继续单击基准点“PNT0作为参照,如图3-17所示;
■基准平面
A_i:
Fe轴)穿过
FKTOFT區惟点)穿过
[确定丨〔取消]
图3-17“基准平面”对话框
(7)继续在工具栏内单击□按钮,或者依次在主菜单上单击
“插入”
“模型基
准”7“平面”,系统弹出“基准平面”对话框,如图
3-18所示;
■基准平面
A_i:
Fe(git轴)穿过
區惟偏移
图3-18“基准平面”对话框
(8)在绘图区单击选取刚刚创建的“DTM1面作为参考平面,按住Ctrl键选取“A_1”
轴作为参考。
在偏距文本框内输入旋转角度为
“360/(4*z)”,系统提示是否要添加特征关
系,单击“是”;
(9)在“基准平面”对话框内单击【确定】,完成基准平面的创建;
(10)将关系式添加到“关系”对话框。
在绘图区右键单击刚刚创建的基准平面“DTM2,
在弹出的快捷菜单上单击“编辑”。
(11)在主菜单上单击“工具”
“关系”,系统弹出“关系”对话框。
此时系统显
示“DTM1面和“DTM2面间的夹角尺寸代号。
单击该尺寸代号,尺寸代号将自动显示在“关
系”对话框中,输入的关系式为:
d202=360/(4*z)
在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式;
(12)在绘图区单击渐开线特征,然后在工具栏内单击』匚按钮,或者依次在主菜单上
单击“编辑”
“镜像”。
系统弹出“镜像”特征定义操控面板,如图3-19所示;
蹟像平面I1个平面
图3-19“镜像”特征定义面板
操控面板内单击
(13)在绘图区单击选取刚刚创建的“DTM2平面作为镜像平面,在“镜像”特征定义
N按钮,完成渐开线的镜像。
完成后的曲线如图3-20所示。
5.创建齿根圆
(1)在工具栏内单击〒按钮,或者依次在主菜单内单击
“插入”7“拉伸”,弹出
“拉伸”定义操控面板,在面板内单击
“放置”
“定义”,弹出“草绘”定义对话框;
(2)选择“FRONT面作为草绘平面,选取“RIGHT面作为参考平面,参考方向为向“左”,如图3-21所示。
单击【草绘】进入草绘环境;
■草绘
草绘平面
平面FaowT:
的題推[使用先前的]
草绘方向
苴绘观图方向
参照I邃准平面)
方向左
图3-21“草绘”对话框
(3)在工具栏内单击□按钮,在绘图区单击选取齿根圆曲线,如图3-22所示。
在工
具栏内单击V按钮,完成草图的绘制;
图3-22完成齿根圆曲线
(4)在“拉伸”特征定义操控面板内单击选取“实体”按钮、“拉伸到指定深度”按钮,
在拉伸深度文本框内输入深度值为B,如图3-23所示。
回车后系统提示是否添加特征关系,单击“是”;
ci?
放置选项属性
图3-23“拉伸”定义面板
(5)拉伸深度自动调整到用户设置的参数B的值,在“拉伸”特征定义操控面板内单
3-24所示。
击叼按钮,完成齿根圆的创建,完成后的齿根圆如图
图3-24完成后的齿根圆
(6)将关系式添加到“关系”对话框,在模型树中右键单击齿根圆特征,在弹出的快捷菜单中单击“编辑”;
(7)在主菜单上单击“工具”7“关系”,系统弹出“关系”对话框。
此时系统显示齿根圆厚度尺寸代号。
单击该尺寸代号,尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中,输入的关系式为:
D20=b
完成后的“关系”对话框如图3-25所示,在“关系”对话框内单击【确定】完成添加
关系式;
<>
[J
卜局部参数
初始
6.创建齿形
i[确定」rT「丨取消I
图3-25“关系”对话框
(1)在工具栏内单击&"*按钮,或者依次在主菜单内单击
“插入”7“拉伸”,弹出
“拉伸”定义操控面板,在面板内单击
“放置”
“定义”,弹出“草绘”定义对话框;
■关系
文件编辑插入参数实用工具显示查找范围
[H
▼关索
da=d+2>Khadb=tl*cosCalpLa)df=d-2*hfBll=d
E12=(la
E13=df
E14=db
0/C4*iJ
(2)选择“FRONT面作为草绘平面,选取“TOP面作为参考平面,参考方向为向“右”,如图3-26所示。
单击【草绘】进入草绘环境;
屋性
草绘平面
平面FaowT:
珀渥准[便用先前的]
草绘方向
草绘视图方向参照ITDP:
F2侄惟平面)
方向右匕|
[草绘H取消]
图3-26“草绘”对话框
按钮,完成草图的绘制;
(3)绘制如图3-27所示的二维草图,在工具栏内单击
(4)
按钮、“拉伸到指定深度”按钮,
在“拉伸”特征定义操控面板内单击选取“实体”
在拉伸深度文本框内输入深度值为B,如图3-28所示。
回车后系统提示是否添加特征关系,单击“是”;
n?
放置选项層性
inQri
%右匚
3-29所示。
图3-29完成后的轮齿
图3-28“拉伸”定义面板
(5)拉伸深度自动调整到用户设置的参数B的值,在“拉伸”特征定义操控面板内单击叼按钮,完成轮齿的创建,完成后的轮齿如图
(6)将关系式添加到“关系”对话框,在模型树中右键单击轮齿特征,在弹出的快捷菜单中单击“编辑”;
(7)在主菜单上单击“工具”7“关系”,系统弹出“关系”对话框。
此时系统显示
轮齿厚度尺寸代号和齿根圆角尺寸代号。
单击该尺寸代号,尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中,输入的关系式为:
ifhax>=1
D37=0.38*mendififhax<1
D37=0.46*mendif
D38=b
if”endif为Pro/EngineerWildfire3.0
提供的条件关系式语句,上述关系式的意
义为如果齿顶高系数hax>=1时,D37=0.38*m,如果hax<1时,D37=0.46*m。
完成后的“关系”对话框如图3-30所示,在“关系”对话框内单击【确定】完成添加
关系式;
■关系
文件编辑插入参数实用工具显示查找范围零件
dl23=360/C4*i]
ifhaji>=l
E37=0.33*inendififh4KE37=0.4e*iiiendif
1)39=1
O
C]
cc%嗡髦J絆=?
Ma户门迪©0+
[确定」厂養貳J[踮「I
图3-30“关系”对话框
7.阵列轮齿
(1)首先使用阵列命令,阵列先前创建的齿数为
2,添加特征关系到角度要求栏,如
X-【如
A■帯
凱坚1E
DVH
□2hiChiljuH_hOMlW:
TaHJQKT
/7TOP
口FHOhT
>Pf:
T_aY5_DEF
0■ft1
iW-2
為J
II
V
Q□n■促诂斷T歹
tfffl
1(V>
S'Sf
(2)编辑上一步创建的齿,打开工具
-参数,修改阵列个数:
关系
文件编辑插入细
查找范圉
零件
▼关系
cc茁%(S
Zx
[]
ifHAX<1dll=fl.46*J[endifdll=E
p94=z|
DM=fl.E5*DF
E&0=0.1*E
LL2=DDl.-'2
LLKL2/2
LL3=;DI>0-DDlJ/4-DDl订
DD2=;DIX]-DDl)/5
初始确定
(3)点击确定,然后在工具栏上单击重生按钮
酩,或者依次在主菜单上单击
“编
辑”
“再生”,完成所有轮齿的创建,完成后的齿轮如图
3-37所示。
\\
图3-37完成后的轮齿
&创建凹槽特征
,系统弹出“关系”对
(1)首先加入关系式,在主菜单上依次单击“工具”7“关系”
话框,输入关系式如下:
dd0=0.85*dfbbO=O.1*bll2=dd1/2111=112/2ll3=(dd0-dd1)/4+dd1/2
dd2=(dd0-dd1)/5
(2)在工具栏内单击□按钮,或者依次在主菜单内单击
“插入”
“拉伸”,弹出
“拉伸”定义操控面板,在面板内单击
“放置”
“定义”,弹出“草绘”定义对话框;
(3)选择齿轮一端面作为草绘平面,如图3-38所示。
选取“RIGHT'面作为参考平面,
参考方向为向“顶”,如图3-39所示。
单击【草绘】进入草绘环境;
单击选取草
绘平面
丿
具”
下:
图3-38选取草绘平面
■草绘
放置
草绘平面
平面[3E亟aI使用先前的]
草绘方向
苴绘视團方商
蚤购IRIGHT:
町逮惟平面)方向页匚
(草绘H取消1
图3-39“草绘”对话框
(4)绘制如图3-40所示的二维草图,草图为一个直径任意的圆。
在工具栏内单击“工
“关系”,系统弹出“关系”对话框,将圆直径的尺寸代号添加到关系式,关系式如
在“关系”对话框内单击【确定】,完成对圆直径的参数化驱动。
在工具栏内单击
按钮,
完成草图的绘制;
(6)
在“拉伸”定义操控面板内单击选取“实体”按钮、
“拉伸到指定深度”按钮,在
拉伸深度文本框内输入拉伸深度值为bbO,如图3-41所示。
回车后系统提示是否添加关系式,单击“是”。
单击叼按钮完成凹槽特征的创建;
图3-41“拉伸”定义面板
“插入”
(7)镜像凹槽特征。
在工具栏内单击口按钮,或者依次在主菜上单击
型基准”7“平面”,系统弹出“基准平面”对话框;
(8)在绘图区单击选取“FRONT面作为参考平面,在偏移距离文本框内输入偏距为
b/2,回车后系统提示是否添加关系式,单击
“是”。
单击【确定】,完成基准平面“DTM2
的创建;
■基准平面
啟置[替[属性
参照
FRONT:
F3邃准…,偏移
偏距
平移而F
图3-42“基准平面”对话框
(9)单击选取刚刚创建的凹槽特征,在在工具栏内单击
F匸按钮,或者依次在主菜单
上单击“编辑”
“镜像”,系统弹出“镜像”特征定义操控面板,如图3-43所示;
」〔参照选项属性
漬像平面1个平面
图3-43“镜像”特征定义面板
(10)单击选取齿轮的中间面“DTM2面作为镜像平面,内单击叼按钮,完成镜像特征的创建。
在“镜像”特征定义操控面板
9.创建轴孔特征
(1)在工具栏内单击亍按钮,
或者依次在主菜单内单击
“插入”
“拉伸”,弹出
“拉伸”定义操控面板,在面板内单击
(2)在“草绘”对话框内单击
“放置”7
使用先前的J按钮,进入草绘环境;
“定义”
,弹出“草绘”定义对话框;
(3)绘制如图3-44所示的二维草图,在主菜单上依次单击统弹出“关系”对话框,输入圆的尺寸代号的关系式:
sd0=dd1
“工具”7“关系”,系
在“关系”对话框内单击【确定】,在工具栏内单击¥按钮,完成草图的绘制;
图3-44绘制二维草图
(4)在“拉伸”定义操控面板内单击选取“实体”按钮、“通孔”按钮以及“去除材料”
按钮,如图3-45所示。
单击叼按钮,完成轴孔的创建;
放置选项属性
图3-45“拉伸”定义面板
“插入”7“拉
(5)创建键槽,继续在工具栏内单击cP按钮,或者依次在主菜单内单击
伸”,弹出“拉伸”定义操控面板,在面板内单击
“放置”7“定义”,弹出“草绘”定义
对话框;
(6)在“草绘”对话框内单击唇先前的〕按钮,进入草绘环境;
(7)绘制如图3-