PROE斜齿轮参数化设计.docx
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PROE斜齿轮参数化设计
斜齿轮的创建
本节将介绍渐开线斜齿圆柱齿轮的创建，渐开线斜齿圆柱齿轮的创建方法与渐开线直齿圆柱齿轮的创建方法相似。
本节同样使用参数化的设计方法，创建渐开线斜齿圆柱齿轮。
3.2.1斜齿轮的建模分析
建模分析（如图3-52所示）：
（1）输入参数、关系式，创建齿轮基本圆
（2）创建渐开线
（3）创建扫引轨迹
（4）创建扫描混合截面
（5）创建第一个轮齿
（6）阵列轮齿
图3-52渐开线斜齿圆柱齿轮建模分析
3.2.2斜齿轮的建模过程
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“hecial_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3-53所示；
图3-53参数”对话框
（3）在“参数”对话框内单击
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3-2所示；
名称
值
说明
名称
值
说明
Mn
5
法面模数
HA
___
齿顶高
Z
25
齿数
HF
___
齿根高
ALPHA
20
压力角
X
0
变位系数
BETA
16
螺旋角
D
___
分度圆直径
B
50
齿轮宽度
DB
___
基圆直径
HAX
1.0
齿顶高系数
DA
___
齿顶圆直径
CX
0.25
顶系系数
DF
___
齿根圆直径
表3-2创建齿轮参数
注意：
表3-2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。
完成后的参数对话框如图3-54所示：
图3-54“参数”对话框
（4）在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框，如图3-55所示；
（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3-2所示的未指定参数的值。
输入的关系式如下：
D=m*z/cos（beat）
At=atan（tan（a）*cos（beat））
Db=d*cos（at）
Df=d-2*m*（（ha+c）-x）
Da=d+2*m*（ha+x）
Sd0=da
Sd1=d
Sd2=db
Sd3=df
/*齿轮基本关系式
ha=（hax+x）*mn
hf=（hax+cx-x）*mn
d=mn*z/cos（beta）
da=d+2*ha
db=d*cos（alpha）
df=d-2*hf
完成后的“关系”对话框如图3-55所示；
图3-55“关系”对话框
2．创建齿轮基本圆
（1）在工具栏内单击
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“右”，如图3-56所示。
单击【草绘】进入草绘环境；
图3-56“草绘”对话框
（3）在绘图区以系统提供的原点为圆心，绘制四个任意大小的圆，并且标注圆的直径尺寸，如图3-57所示。
在工具栏内单击
按钮，完成草图的绘制；
图3-57绘制二维草图
（4）用关系式驱动圆的大小。
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”；
（5）在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出关系对话框，如图3-58所示；
（6）在“关系”对话框中输入尺寸关系如下：
/*齿轮基本圆关系式
sD0=da
sD1=db
sD2=df
sD3=d
其中D0、D1、D2、D3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。
da、db、df、d为用户自定义的参数，即为齿顶圆直径、基圆直径、齿根圆直径、分度圆直径。
通过该关系式创建的圆即为分度圆；
图3-58“关系”对话框
3．创建渐开线
（1）依次在主菜单上单击“插入”→“模型基准”→“曲线”，或者在工具栏上单击
按钮，系统弹出“曲线选项”菜单管理器，如图3-59所示；
图3-59“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”→“完成”，弹出“得到坐标系”菜单管理器，如图3-60所示；
图3-60“得到坐标系”菜单管理器
（3）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”菜单管理器，如图3-61所示；
图3-61“设置坐标系类型”菜单管理器
（4）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；
（5）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=pi*r*t/2
xc=r*cos（ang）
yc=r*sin（ang）
x=xc+（s*sin（ang））
y=yc-（s*cos（ang））
z=0
（6）保存数据，退出记事本，完成后的曲线如图3-62所示；
图3-62完成后的渐开线
4．镜像渐开线
（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”→“点”，系统弹出“基准点”对话框，如图3-63所示；
图3-63“基准点”对话框
（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3-64所示。
在“基准点”对话框内单击【确定】，完成基准点“PNT0”的创建；
图3-64选取参照曲线
（3）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”→“轴”，系统弹出“基准轴”对话框，如图3-65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”面作为参考，在“基准轴”对话框内单击【确定】，完成轴“A_1”的创建；
图3-65“基准轴”对话框
（5）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”→“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3-66所示；
图3-66“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”→“平面”，系统弹出“基准平面”对话框，如图3-67所示；
图3-67“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，如图3-68所示，单击【是】；
图3-68添加关系式
（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：
/*镜像平面旋转角度
D6=360/（4*z）
完成后的“关系”对话框如图3-69所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；
图3-69“关系”对话框
（12）在绘图区单击渐开线特征，然后在工具栏内单击
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3-123所示；
图3-70“镜像”特征定义面板
（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”特征定义操控面板内单击
按钮，完成渐开线的镜像。
完成后的曲线如图3-71所示。
图3-71完成后的镜像渐开线
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”→“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“顶”，如图3-72所示。
单击【草绘】进入草绘环境；
图3-72“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3-73所示。
在工具栏内单击
按钮，完成草图的绘制；
图3-73选取齿根圆曲线
（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3-74所示。
回车后系统提示是否添加特征关系，单击“是”；
图3-74“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
按钮，完成齿根圆的创建，完成后的齿根圆如图3-75所示。
图3-75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”→“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：
/*齿根圆宽度关系式
D7=b
完成后的“关系”对话框如图3-76所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；
图3-76“关系”对话框
6．创建分度圆曲面
（1）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；
（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“顶”，如图3-77所示。
单击【草绘】进入草绘环境；
图3-77“草绘”对话框
（3）在工具栏内单击
按钮，在绘图区单击选取分度圆曲线，如图3-78所示。
在工具栏内单击
按钮，完成草图的绘制；
图3-78选取分度圆曲线
（4）在“拉伸”特征定义操控面板内单击选取“曲面”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3-79所示。
回车后系统提示是否添加特征关系，单击“是”；
图3-79“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
按钮，完成分度圆曲面的创建，完成后的分度圆曲面如图3-80所示。
图3-80分度圆拉伸特征
（6）将关系式添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击分度圆曲面特征，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”；
（7）在主菜单上单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框。
此时系统显示分度圆厚度尺寸代号。
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：
/*分度圆曲面宽度关系式
D8=b
完成后的“关系”对话框如图3-81所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；
图3-81“关系”对话框
7．创建投影曲线
这一步首先在“RIGHT”面创建一个斜直线，然后将这个曲线投影到分度圆曲面上。
（1）在工具栏内单击
按钮，系统弹出“草绘”对话框；
（2）选择“RIGHT”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3-82所示。
单击【草绘】进入草绘环境；
图3-82“草绘”对话框
（3）绘制如图3-83所示的二维草图，在工具栏内单击
按钮，完成草图的绘制；
图3-83绘制二维草图
（4）将关系式添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击刚刚的草绘特征，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”；
（5）在主菜单上单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框。
此时系统显示直线相关的尺寸代号。
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：
D11=beta
D63=b
完成后的“关系”对话框如图3-84所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；
图3-84“关系”对话框
（6）单击选取刚刚草绘的曲线，在主菜单上依次单击“编辑”→“投影”，系统弹出“投影”曲线操控面板，如图3-85所示；
图3-85“投影曲线”定义面板
（7）在绘图区单击选取分度圆的曲面作为投影参照，如图3-86所示。
在“投影曲线”定义面板上单击
按钮，完成投影曲线的创建。
图3-86选取曲面参照
8．创建扫描混合截面
（1）在工具栏内单击
按钮，系统弹出“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“顶”，如图3-87所示。
单击【草绘】进入草绘环境；
图3-87“草绘”对话框
（3）以已经创建的渐开线为基础，在工具栏内单击
按钮，系统弹出“类型”单选框，如图3-88所示，单击选取“环”，绘制如图3-89所示的二维草图，在工具栏内单击
按钮，完成草图的绘制；
图3-88“类型”单选框
图3-89绘制二维草图
（4）将圆角尺寸添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击刚刚草绘的截面，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”；
（5）在主菜单上单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框。
此时系统显示截面圆角的尺寸代号。
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：
/*截面圆角半径关系式
ifhax>=1
D14=0.38*mn
endif
ifhax<1
D14=0.46*mn
endif
完成后的“关系”对话框如图3-90所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；
图3-90“关系”对话框
（6）下面在齿根圆的另一个端面上创建相应的截面，然后将截面旋转到相应位置。
在主菜单上依次单击“编辑”→“特征操作”，系统弹出“特征”菜单管理器，如图3-91所示；
图3-91“特征”菜单管理器
（7）在“特征”菜单管理器上依次单击“复制”→“完成”，系统弹出“复制特征”菜单管理器。
在“复制特征菜单管理器”上依次单击“移动”→“完成”，系统弹出“选取特征”菜单管理器，如图3-92所示；
图3-92“选取特征”菜单管理器
（8）在绘图区单击选取上一步创建的截面特征，在“选取特征”菜单管理器上单击“完成”，系统弹出“移动特征”菜单管理器，如图3-93所示；
图3-93移动特征”菜单管理器
（9）在“移动特征”菜单管理器上单击“平移”，系统弹出“选取方向”菜单管理器，如图3-94所示；
图3-94“选取方向”菜单管理器
（10）在“选取方向”菜单管理器中单击选取“曲线/边/轴”，然后在绘图区单击选取齿根圆的端面作为参照，如图3-95所示。
系统弹出“方向”菜单管理器，单击“正向”；
图3-95选取参照平面
（11）系统提示输入偏移距离，输入偏移距离为b,系统提示是否添加关系式，单击“是”，在“移动特征”菜单管理器中单击“完成移动”，在“组可变尺寸”菜单管理器中单击“完成”，在随后弹出的“组元素”对话框中单击【确定】，在“特征”菜单管理器中单击“确定”，完成特征的复制，完成后的截面如图3-96所示；
图3-96完成后的截面
（12）将关系式添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击刚刚的复制特征，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”；
（13）在主菜单上单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框。
此时系统显示两个截面的尺寸代号。
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：
D15=b
完成后的“关系”对话框如图3-97所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；
图3-97“关系”对话框
（14）旋转复制上一步复制的截面，在主菜单上依次单击“编辑”→“特征操作”，系统弹出“特征”菜单管理器，如图3-98所示；
图3-98“特征”菜单管理器
（15）在“特征”菜单管理器上依次单击“复制”→“完成”，系统弹出“复制特征”菜单管理器。
在“复制特征菜单管理器”上依次单击“移动”→“完成”，系统弹出“选取特征”菜单管理器，如图3-99所示；
图3-99“选取特征”菜单管理器
（16）在绘图区单击选取上一步创建的复制截面特征，在“选取特征”菜单管理器上单击“完成”，系统弹出“移动特征”菜单管理器，如图3-100所示；
图3-100“移动特征”菜单管理器
（17）在“移动特征”菜单管理器上单击“旋转”，系统弹出“选取方向”菜单管理器，如图3-101所示；
图3-101“选取方向”菜单管理器
（18）在“选取方向”菜单管理器中单击选取“曲线/边/轴”，然后在绘图区单击选取齿根圆的中心轴作为参照，如图3-102所示。
系统弹出“方向”菜单管理器，单击“反向”→“正向”；
图3-102选取参照轴
（19）系统提示输入旋转角度，输入旋转角度为“asin（2*b*tan（beta/d））”,系统提示是否添加关系式，单击“是”，在“移动特征”菜单管理器中单击“完成移动”，在“组可变尺寸”菜单管理器中单击“完成”，在随后弹出的“组元素”对话框中单击【确定】，在“特征”菜单管理器中单击“确定”，完成特征的复制，完成后的截面如图3-103所示；
图3-103旋转复制截面
（20）旋转角度尺寸添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击刚刚旋转复制的截面，在弹出的快捷菜单中单击“编辑”；
（21）在主菜单上单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框。
此时系统显示旋转角度的尺寸代号。
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：
D22=asin（2*b*tan（beta/d））
完成后的“关系”对话框如图3-104所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；
图3-104“关系”对话框
9．创建第一个轮齿特征
（1）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3-105所示；
图3-105“扫描混合”特征定义面板
（2）在“扫描混合”特征定义操控面板内单击“参照”菜单，系统弹出“参照”对话框，如图3-106所示；
图3-106“参照”对话框
（3）在“参照”对话框的“剖面控制”文本框内单击选取“垂直于轨迹”，在“水平/垂直控制”文本框内输入“垂直于曲面”，如图3-106所示；
（4）在绘图区单击选取分度圆上的投影曲线作为扫描混合的扫引线，如图3-107所示；
图3-107选取扫引线
（5）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，在第一项下拉菜单中选取“所选截面”，如图3-108所示；
图3-108“剖面”定义对话框
（6）在绘图区单击选取如图3-109所示的截面作为第一个扫描混合截面；
图3-109选取第一个截面
（7）在如图3-108所示的“剖面”定义对话框内单击“插入”，在“剖面”列表框内显示“剖面2”。
在绘图区单击选取另一个截面，如图3-110所示。
图3-110选取第二个截面
注意两个截面上扫描混合起始点的一致性，修改起始点的方法为，在如图3-111所示的“剖面”对话框内单击“细节”，系统弹出如图3-112所示的“链”对话框；
图3-111“剖面”对话框
图3-112“链”对话框
图3-113“选项”选项卡
（8）在“选项”选项卡内单击选取“终点”文本框，如图3-113所示，然后在绘图区单击选取起始点；
（9）在“扫描混合”特征定义操控面板内单击
按钮，完成第一个轮齿的创建，完成后的特征如图3-114所示；
图3-114完成后的轮齿特征
10．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，如图3-115所示；
图3-115“选择性粘贴”复选框
（2）勾选复选框的前两项，如图3-115所示，单击【确定】，系统弹出“选择性粘贴”定义操控面板；
（3）在“选择性粘贴”定义面板内选取
按钮，在文本框输入旋转角度为“360/z”，如图3-116所示。
系统提示是否添加关系，单击“是”；
图3-116“选择性粘贴”定义面板
（4）在绘图区单击选取齿根圆的中心轴作为旋转轴，如图3-117所示。
在“选择性粘贴”定义操控面板内单击
按钮，完成第二个轮齿的创建；
图3-117选取旋转中心轴
（5）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”；
（6）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：
/*第二个轮齿的旋转角度
D41=360/z
完成后的“关系”对话框如图3-118所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；
图3-118“关系”对话框
（7）在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征，在工具栏内单击
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3-119所示；
图3-119“阵列”特征定义面板
（8）在“阵列”特征定义面板内单击“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“24”，偏移角度为“14.4”度，在“阵列”定义操控面板单击
按钮，完成阵列特征的创建；
（9）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”；
（10）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。
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：
/*阵列关系式
D58=360/z
P61=z-1
完成后的“关系”对话框如图3-120所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系式；
图3-120“关系”对话框
（11）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3-121所示。
图3-121完成后的齿轮
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