proe圆锥齿轮参数化画法.docx
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proe圆锥齿轮参数化画法
3.3锥齿轮的创建
锥齿轮在机械工业中有着广泛的应用，它用来实现两相交轴之间的传动，两轴的相交角一般采用90度。
锥齿轮的轮齿排列在截圆锥体上，轮齿由齿轮的大端到小端逐渐收缩变小，本节将介绍参数化设计锥齿轮的过程。
3.3.1锥齿轮的建模分析
与本章先前介绍的齿轮的建模过程相比较，锥齿轮的建模更为复杂。
参数化设计锥齿轮的过程中应用了大量的参数与关系式。
锥齿轮建模分析（如图3-122所示）：
（1）输入关系式、绘制创建锥齿轮所需的基本曲线
（2）创建渐开线
（3）创建齿根圆锥
（4）创建第一个轮齿
（5）阵列轮齿
图3-122锥齿轮建模分析
3.3.2锥齿轮的建模过程
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conic_gear,然后单击
；
（2）在主菜单上单击“工具”→“参数”，系统弹出“参数”对话框，如图3-123所示；
图3-123“参数”对话框
（3）在“参数”对话框单击
按钮，可以看到“参数”对话框增加了一行，依次输入新参数的名称、值、和说明等。
需要输入的参数如表3-3所示；
名称
值
说明
名称
值
说明
M
2.5
模数
DELTA
___
分锥角
Z
24
齿数
DELTA_A
___
顶锥角
Z_D
45
大齿轮齿数
DELTA_B
___
基锥角
ALPHA
20
压力角
DELTA_F
___
根锥角
B
20
齿宽
HB
___
齿基高
HAX
1
齿顶高系数
RX
___
锥距
CX
0.25
顶隙系数
THETA_A
___
齿顶角
HA
___
齿顶高
THETA_B
___
齿基角
HF
___
齿根高
THETA_F
___
齿根角
H
___
全齿高
BA
___
齿顶宽
D
___
分度圆直径
BB
___
齿基宽
DB
___
基圆直径
BF
___
齿根宽
DA
___
齿顶圆直径
X
0
变位系数
DF
___
齿根圆直径
表3-3创建齿轮参数
注意：
表3-3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，用户无需指定。
（4）在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框；
（5）在“关系”对话框输入齿轮的基本关系式。
由这些关系式，系统便会自动生成表3-4所示的未指定参数的值，完成后的“关系”对话框如图3-124所示；
图3-124“关系”对话框
2．创建基本曲线
（1）创建基准平面。
在工具栏单击
按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”→“模型基准”→“平面”。
系统弹出“基准平面”对话框，按如图3-125的设置创建基准平面“DTM1”；
图3-125“基准平面”对话框
（2）在“基准平面”对话框的偏移项输入偏移距离为“d/（2*tan（delta））”，单击【确定】完成。
（3）将偏移距离添加到“关系”对话框，在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，在弹出的“关系”对话框添加关系式，如图3-126所示；
图3-126“关系”对话框
（4）创建基准轴。
在工具栏单击
按钮，创建通过“FRONT”面与“RIGHT”面的基准轴“A_1”,如图3-127所示；
图3-127“基准轴”对话框
（5）草绘曲线。
在工具栏单击
按钮，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“顶”，如图3-128所示。
单击【草绘】进入草绘环境；
图3-128“草绘”对话框
（6）绘制如图3-129所示的二维草图，标注如图示的尺寸，尺寸大小任意，保证图形的基本外形；
图3-129绘制二维草图
（7）将尺寸代号添加到“关系”对话框中，在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框，添加如图3-130所示的关系式；
图3-130“关系”对话框
3．创建大端齿轮基本圆
（1）创建基准平面。
在工具栏单击
按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”→“模型基准”→“平面”。
系统弹出“基准平面”对话框，按如图3-131的设置创建基准平面“DTM2”。
平面与“FRONT”面为法向关系，并且穿过图3-132所示的“参照曲线1”；
图3-131“基准平面”对话框
（2）创建基准点。
在工具栏单击
按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”→“模型基准”→“点”→“点”。
系统弹出“基准点”对话框，创建经过如图3-132所示两条曲线的基准点“PNT1”。
参照曲线2
图3-132创建基准点
完成后的“基准点”对话框如图3-133所示；
图3-133“基准点”对话框
（3）草绘曲线。
在工具栏单击
按钮，选择“DTM2”面作为草绘平面，选取“FRONT”面作为参考平面，参考方向为向“顶”，如图3-134所示。
单击【草绘】进入草绘环境；
图3-134草绘”对话框
（4）绘制如图3-135所示的二维草图，标注如图示的尺寸，尺寸大小任意，保证图形的基本外形。
直线
图3-135绘制二维草图
注意绘制一条直线，目的是为了在下面的步骤中创建坐标系的方便；
（5）添加关系式。
将大端齿轮基本圆的关系式添加到“关系”对话框中，在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，在弹出的“关系”对话框添加关系式，如图3-136所示；
图3-136“关系”对话框
4．创建小端齿轮基本圆
（1）创建基准平面。
在工具栏单击
按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”→“模型基准”→“平面”。
系统弹出“基准平面”对话框，按如图3-137的设置创建基准平面“DTM3”。
平面与“FRONT”面为法向关系，并且穿过图3-138所示的“参照曲线1”；
图3-137“基准平面”对话框
（2）创建基准点。
在工具栏单击
按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”→“模型基准”→“点”→“点”。
系统弹出“基准点”对话框，创建经过如图3-138所示两条曲线的基准点“PNT2”。
参照曲线1
参照曲线2
图3-138创建基准点
完成后的“基准点”对话框如图3-139所示；
图3-139“基准点”对话框
（3）草绘曲线。
在工具栏单击
按钮，选择“DTM3”面作为草绘平面，选取“FRONT”面作为参考平面，参考方向为向“左”，如图3-140所示。
单击【草绘】进入草绘环境；
图3-140“草绘”对话框
（4）绘制如图3-141所示的二维草图，标注如图示的尺寸，尺寸大小任意，保证图形的基本外形。
直线
图3-141绘制二维草图
注意绘制一条直线，目的是为了在下面的步骤中创建坐标系的方便；
（5）添加关系式。
将小端齿轮基本圆的关系式添加到“关系”对话框中，在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，在弹出的“关系”对话框添加关系式，如图3-142所示；
图3-142“关系”对话框
5．创建渐开线
（1）创建坐标系CS0。
在工具栏单击
按钮，系统弹出“坐标系”对话框，在“原始”选项卡里，单击选取“PNT1”点作为参照。
在“坐标系”对话框打开“定向”选项卡，选取图3-143所示的“曲线1”为y轴的负向参照，“曲线2”为x轴正向参照。
曲线2
图3-143创建坐标系
完成后的“坐标系”对话框如图3-144所示，单击【确定】完成坐标系CS0的创建；
图3-144“坐标系”对话框
（2）创建坐标系CS1。
在工具栏单击
按钮，系统弹出“坐标系”对话框，在“原始”选项卡里，单击选取坐标系CS0作为参照。
在“坐标系”对话框打开“定向”选项卡，进行如图3-145所示的设置，单击【确定】完成坐标系CS1的创建。
图3-145“坐标系”对话框
（3）将坐标系CS1与CS0的关系式添加到“关系”对话框。
在模型树右键单击坐标系CS1，在弹出的快捷菜单单击“编辑”。
在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框，单击如图3-146所示的尺寸。
单击尺寸d38z
图3-146添加尺寸关系
添加关系式为“D38=360*cos（delta）/（4*z）+180*tan（alpha）/pi-alpha”，完成后的“关系”对话框如图3-147所示；
图3-147“关系”对话框
（4）创建渐开线。
依次在主菜单上单击“插入”→“模型基准”→“曲线”，或者在工具栏上单击
按钮，系统弹出“曲线选项”菜单管理器，如图3-148所示；
图3-148“曲线选项”菜单管理器
（5）在“曲线选项”菜单管理器上依次单击“从方程”→“完成”，弹出“得到坐标系”菜单管理器，如图3-149所示；
图3-149“得到坐标系”菜单管理器
（6）在绘图区单击选取坐标系CS1作为参照，弹出“设置坐标类型”菜单管理器，如图3-150所示；
图3-150“设置坐标系类型”菜单管理器
（7）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；
（8）在弹出的记事本窗口中输入曲线的方程，如下：
r=db/cos（delta）/2
theta=t*60
x=r*cos（theta）+r*sin（theta）*theta*pi/180
y=r*sin（theta）-r*cos（theta）*theta*pi/180
z=0
（9）保存数据，退出记事本，单击如图3-151所示“曲线：
从方程”对话框中的【确定】，完成后的曲线如图3-152所示；
图3-151“曲线：
从方程”对话框
图3-152完成后的渐开线
（10）创建齿轮小端上的渐开线。
为了视觉上的清晰，可以先将齿轮大端的基本圆曲线隐藏。
用相同的方法，创建坐标系CS2，选取如图3-153所示的点“PNT2”作为坐标系CS2的放置参照。
在“坐标系”对话框打开“定向”选项卡，选取图3-153所示的“曲线1”作为y轴的负向参照，“曲线2”为x轴正向参照。
曲线2
图3-153创建坐标系
完成后的“坐标系”对话框如图3-154所示，单击【确定】完成坐标系CS2的创建；
图3-154“坐标系”对话框
（11）创建坐标系CS3。
在工具栏单击
按钮，系统弹出“坐标系”对话框，在“原始”选项卡里，单击选取坐标系CS2作为参照。
在“坐标系”对话框打开“定向”选项卡，进行如图3-155所示的设置，单击【确定】完成坐标系CS3的创建。
图3-155“坐标系”对话框
（12）将坐标系CS3与CS2的关系式添加到“关系”对话框。
在模型树右键单击坐标系CS3，在弹出的快捷菜单单击“编辑”。
在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框，单击如图3-156所示的尺寸。
单击尺寸d44z
图3-156添加尺寸关系
添加关系式为“D44=360*cos（delta）/（4*z）+180*tan（alpha）/pi-alpha”，完成后的“关系”对话框如图3-157所示；
图3-157“关系”对话框
（13）用相同的方法创建齿轮小端的渐开线。
选取坐标系CS3作为参照，坐标系类型为“笛卡尔”，渐开线方程为：
r=（db-2*bb*sin（delta_b））/cos（delta）/2
theta=t*60
x=r*cos（theta）+r*sin（theta）*theta*pi/180
y=r*sin（theta）-r*cos（theta）*theta*pi/180
z=0
完成后的渐开线如图3-158所示；
图3-158完成后的渐开线
6．镜像渐开线
（1）创建基准点“PNT3”。
在工具栏单击
按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”→“模型基准”→“点”→“点”，系统弹出“基准点”对话框，如图3-159所示。
在绘图区选取齿轮大端的渐开线和分度圆曲线作为参照，如图3-160。
图3-159“基准点”对话框
分度圆曲线
渐开线
图3-160创建基准点
完成后的“基准点”对话框如图3-161所示，单击【确定】，完成基准点“PNT3”的创建；
图3-161“基准点”对话框
（2）创建基准平面“DTM4”。
在工具栏单击
按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”→“模型基准”→“平面”，系统弹出“基准平面”对话框；
（3）创建经过“A_1”轴与基准点“PNT3”的基准平面，完成后的“基准平面”对话框如图3-162所示；
图3-162“基准平面”对话框
（4）创建基准平面“DTM5”。
在工具栏单击
按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”→“模型基准”→“平面”，系统弹出“基准平面”对话框；
（5）创建经过“A_1”轴与基准平面“DTM4”的基准平面，在“基准平面”对话框“旋转”文本框输入旋转角度为“3”度，完成后的“基准平面”对话框如图3-163所示；
图3-163“基准平面”对话框
（6）添加关系式。
将基准平面“DTM4”与基准平面“DTM5”的旋转角度输入到“关系”对话框。
在模型树中右键单击基准平面“DTM5”，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”。
在主菜单中依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框，添加关系式为：
/*DTM4与DTM5夹角：
D52=360*cos（delta）/（4*z）
完成后的“关系”对话框如图3-164所示，在“关系”对话框中单击【确定】完成；
图3-164“关系”对话框
（7）镜像渐开线。
在绘图区单击选定齿轮大端的渐开线，在工具栏单击
按钮，系统弹出“镜像”特征定义操控面板。
选取平面“DTM5”作为镜像平面，在“镜像”特征定义操控面板单击
按钮，完成大端渐开线的镜像；
（8）使用相同的方法镜像齿轮小端的渐开线，完成后的渐开线如图3-165所示；
图3-165完成后的渐开线
7．创建齿根圆特征
（1）在工具栏单击
按钮，或者依次在主菜单单击“插入”→“旋转”，弹出“旋转”定义操控面板，在面板单击“位置”→“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“右”，如图3-166所示。
单击【草绘】进入草绘环境；
图3-166“草绘”对话框
（3）绘制如图3-167所示的二维草图，注意绘制用于旋转的中心线，在工具栏单击
按钮，完成草图的绘制；
中心线
图3-167绘制二维草图
（4）在“旋转”特征定义操控面板进行如图3-168的设置，单击
按钮按钮，完成齿根圆特征的创建。
图3-168“旋转”特征定义面板
完成后的齿根圆如图3-169所示；
图3-169完成后齿根圆特征
（5）将图3-167所示的两个尺寸添加到“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”。
在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框，添加关系式如下：
/*旋转体
d114=h
d113=0.8*h
其中d114为齿轮大端的尺寸，d113为齿轮小端的尺寸，完成后的“关系”对话框如图3-170所示，单击【确定】完成。
图3-170“关系”对话框
8．创建第一个轮齿
（1）草绘用于扫描混合的轨迹。
在工具栏单击
按钮，系统弹出“草绘”对话框，选取如图3-171所示的草绘平面，单击“草绘”进入草绘环境；
图3-171“草绘”对话框
（2）绘制如图3-172所示的二维草图，草图实际上是原有曲线的一部分，在工具栏单击
按钮，完成草图的绘制；
草绘的曲线
图3-172绘制二维草图
（3）扫描混合创建第一个轮齿。
在主菜单上依次单击“插入”→“扫描混合”，系统弹出“扫描混合”特征定义操控面板，如图3-173所示；
图3-173“扫描混合”特征定义面板
（4）在“扫描混合”特征定义操控面板单击“参照”菜单，系统弹出“参照”对话框，如图3-174所示；
图3-174“参照”对话框
（5）在“参照”对话框里，接受系统默认的设置，在绘图区单击选取上一步创建的草绘曲线作为扫描混合的扫引线，如图3-175所示；
选取扫引线
图3-175选取扫引线
（6）在“扫描混合”特征定义操控面板上单击“剖面”菜单，系统弹出“剖面”定义对话框，如图3-176所示；
图3-176“剖面”定义对话框
（7）在绘图区单击第一个截面所在点作为扫描混合截面的草绘点，如图3-177所示；
图3-177选取第一个截面点
（8）在“剖面”对话框单击【草绘】，进入草绘环境，绘制二维草图，截面的两个圆角半径相等，如图3-178所示；
图3-178绘制第一个截面
（9）在如图3-176所示的“剖面”定义对话框单击“插入”，在“剖面”列表框显示“剖面2”。
在绘图区单击扫引轨迹的另一个端点，如图3-179所示；
单击第二个截面所在点
图3-179选取第二个截面点
（10）在“剖面”对话框单击【草绘】，进入草绘环境，绘制第二个截面，截面的两个圆角同样为等半径的，如图3-180所示；
图3-180绘制第二个截面
（11）在“扫描混合”特征定义操控面板单击
按钮，完成第一个轮齿的创建，完成后的特征如图3-181所示；
图3-181完成后的轮齿特征
（12）将截面圆角半径添加到“关系”式对话框。
在模型树中右键单击轮齿特征，在弹出的快捷菜单上单击“编辑”。
在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框，添加截面圆角半径的关系式：
/*截面圆角：
ifhax<1
d58=0.31*m
d63=0.31*m
endif
ifhax>=1
d58=0.2*m
d63=0.2*m
endif
9．阵列轮齿
为了阵列轮齿特征，首先对创建完成的第一个轮齿特征进行“复制”、“旋转”操作，从而创建第二个轮齿特征，对第二个轮齿进行阵列。
（1）首先单击选取已经创建好的轮齿，然后在主菜单上依次单击“编辑”→“复制”，然后再次依次单击“编辑”→“选择性粘贴”，系统弹出“选择性粘贴”复选框。
勾选复选框的前两项，如图3-182所示，单击【确定】，系统弹出“选择性粘贴”定义操控面板；
图3-182“选择性粘贴”复选框
（2）在“选择性粘贴”定义面板选取
按钮，在文本框输入旋转角度为“360/z”，如图3-183所示。
系统提示是否添加关系，单击“是”；
图3-183“选择性粘贴”定义面板
（3）在绘图区单击选取齿根圆的中心轴作为旋转轴，如图3-184所示。
在“选择性粘贴”定义操控面板单击
按钮，完成第二个轮齿的创建；
选取旋转中心轴
图3-184选取旋转中心轴
（4）将旋转角度关系式添加到“关系”对话框。
在模型树中右键单击第二个轮齿特征，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”；在主菜单上单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框。
此时系统显示两个轮齿夹角的尺寸代号。
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：
/*复制轮齿：
d70=360/z
（5）在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征，在工具栏单击
按钮，或者依次在主菜单上单击“编辑”→“阵列”，系统弹出“阵列”定义操控面板，如图3-185所示；
图3-185“阵列”特征定义面板
（6）在“阵列”特征定义面板单击“轴”阵列，在绘图区单击选取齿根圆的中心轴作为阵列参照，输入阵列个数为“23”，偏移角度为“15”度，在“阵列”定义操控面板单击
按钮，完成阵列特征的创建；
（7）将阵列参数添加到“关系”对话框。
在模型树中右键单击阵列特征，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”；在主菜单上单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框。
此时系统显示阵列参数尺寸代号,输入的关系式为：
/*阵列关系式：
d94=360/z
p97=z-1
完成后的“关系”对话框如图3-186所示，在“关系”对话框单击【确定】完成添加关系式；
图3-186“关系”对话框
（8）在工具栏上单击重生按钮
，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3-187所示。
图3-187完成后的锥齿轮
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