输入完成后保存并退出文档,点击“确定” ,即可得到如图 7-18 的 DTM1 平面内的平面渐开线。将曲线 平面渐开线
利用 Pro/E 对齿轮进行建模,不论是绘制直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱 齿轮、锥齿轮甚至是渐开线蜗轮蜗杆机构,绘制工作中最重要最困难的 部分实际上是正确地绘制渐开线。渐开线的绘制问题是绘制的根本问 题,只有根据设计数据精准地绘制出渐开线,才能够获得正确的齿形, 从而在运动学仿真的时候就能避免产生轮齿干涉现象。 渐开线原理是渐开线齿轮成型的最基本原理,是轮齿正常啮合传动 的基础。如图 6-1 所示,当一直线沿着一圆周作纯滚动时,直线上任意 点得轨迹就是该圆的渐开线(involute) 。该圆称为渐开线的基圆(basic circle) ,它的半径用表示;直线称为渐开线的发生线(generating line) ;
传动比 分度圆(节圆)直径 () 基圆直径() 齿数 齿顶高() 齿根高() 齿宽()
大锥齿轮绘制思路: 1.绘制齿轮锥体粗坯 2.绘制辅助面和辅助线.在适当的位置建立笛卡尔坐标系,利用基于笛卡尔坐标系的空间曲线 方程绘制锥齿轮大端轮齿的锥面渐开线.绘制渐开线.利用混合-切口工具,切制一个齿槽 6.利用镜像和阵列功能完成所有齿槽的切制 7.对齿轮锥体的外形进行修缮 绘制步骤: 1.绘制齿轮锥体粗坯 打开 Pro/E,新建零件-实体,进入实体建模环境。 选择“旋转”工具-位置-定义-FRONT 平面,进入草绘环境,绘制 如图 7-2 所示的草绘图形。绘制完成后删除多余线 的草 绘图形。点击“√”退出草绘环境,点击“确定”完成旋转实体创建。 完成后实体如图 7-4。
2.绘制辅助面和辅助线 选择 “基准平面” 工具, 按住 Ctrl 点选 RIGHT 平面和锥体锥面 (曲 面:F5(旋转_1),与 RIGHT 平面的放置关系设定为“法向” ) ,与锥体 锥面的放置关系设定为“相切” ,如图 7-5 所示。辅助平面方向默认,点 击“确定” ,所得辅助平面 DTM1 如图 7-6 所示。
选取 TOP 平面,点击草绘命令,默认设置和草绘方向,进入草绘 环境。绘制如图 7-11 所示的草绘图形。点击“√” ,完成并退出草绘。 将草绘更名为“大端分度圆” 。
选择“基准平面”工具,按住 Ctrl 选取 FRONT 平面和“辅助线” (曲线: (曲线), FRONT 平面的放置关系设定为 F9 )与 “平行” 与 , “辅 助线”的放置关系设定为“穿过” ,如图 7-12 所示。辅助平面方向默 认,点击“确定” ,所得辅助平面 DTM2 如图 7-13 所示。 再次选择 “基准平面” 工具, 按住 Ctrl 选取 TOP 平面和 “辅助线(曲线),与 TOP 平面的放置关系设定为“平行” ) ,与“辅 助线”的放置关系设定为“穿过” ,如图 7-14 所示。辅助平面方向默 认,点击“确定” ,所得辅助平面 DTM3 如图 7-15 所示。
角称为渐开线上点的展角(evolving angle) 。 而圆锥齿轮的轮齿端面渐开线并非平面渐开线,它除了要满足以上 的形成理论之外,还要完全贴合齿端锥面,即锥齿轮齿端渐开线是一条 比较复杂的空间曲线。这使得锥齿轮渐开线的绘制难度比圆柱齿轮大得 多。而圆锥齿轮轮齿端面渐开线的绘制方法将在下文中详细介绍。 七、锥齿轮绘制范例 我们将通过典型范例来完整的展示锥齿轮的建模思路和装配方法。 在范例中,我们假定已经根据设计需要选定并计算得到了相关的设计参 数,同时假定强度完全符合工作要求,从而可以着重介绍 Pro/e 建模的 各种细节。
五、锥齿轮副的啮合条件和啮合特点 一对渐开线圆柱直齿轮能够正确啮合和连续传动的条件包括: 1.模数 相等 2.压力角相等 3.中心距为两节圆半径之和 4.啮合线段必须大于法 向齿距() (这是为了保证始终有两对或两对以上的轮齿参与啮合,从 而可以连续传动) 。而直齿圆锥齿轮的传动条件与此是相似的。
一、齿轮的种类简述 1、 齿轮简述 齿轮机构是在各种机构中应用最为广泛的一种传动机构。它依靠轮齿齿 廓直接接触来传递空间任意两轴之间的运动和动力,并具有传递功率范 围大,传动效率高,传动比准确,使用寿命长,工作可靠等众多优点; 但也存在制造和安装精度要求高,成本较大的缺点。 2、 齿轮的种类 齿轮的结构类型很多,根据不同的分类方法,可以做出不同的齿轮种类 划分。根据一堆齿轮的瞬时传动比是否恒定,可以将齿轮机构分为圆形 齿轮机构和非圆齿轮机构,其中非圆齿轮机构之应用在一些非常特殊的 机械中。 而依据齿轮的两轴间相对位置的不同,圆形齿轮机构又可以分为如下几 类 1)用于平行轴间传动的齿轮机构 这一类齿轮主要包括外啮合齿轮机构,内啮合齿轮机构和齿轮齿条 机构,根据轮齿齿向和齿轮轴线方向的关系又可以进一步细化为锥齿 轮、斜齿轮和人字形齿轮。 2)用于相交轴间传动的齿轮机构 这一类齿轮主要指各种锥齿轮机构,根据齿形的不同,又 可以分为直齿和曲线齿两个种类。 直齿应用比较广泛, 曲线齿传动平稳, 承载能力好,常被用于高速重载的传动中。{ EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 3)用于交错轴间传动的齿轮机构 这一类齿轮主要包括交错斜轴齿轮机构、蜗杆机构、准双 曲面齿轮机构。这一类齿轮中,由于涡轮蜗杆机构传动比范围大,因此 应用广泛。
二、锥齿轮简述 锥齿轮实际上是分度曲面为圆锥面的齿轮。主要用于在相交轴之间 传递运动和动力,在一 般机械中,锥齿轮两轴之间的交角 Σ=90° (但也 可以 Σ≠90°) 。 锥齿轮通常选取金属材料或者塑料材料制造。塑料锥齿轮也叫伞齿 轮,广泛应用于印刷设备,汽车差速器,和水闸上,也多可用在机车, 船舶,电厂,钢厂,铁路轨道检测等。塑料齿轮相对于金属齿轮,经济 实惠,耐磨寿命长,功能性强。 三、锥齿轮的主要参数 锥齿轮是一个锥体,因此有大端和小端之分,为了方便计算和测 量,通常取锥齿轮的大端的参数为标准值。大端模数的选取按表 1-1。
选取辅助面 DTM1,点击“草绘”命令,草绘方向默认,点击“草 绘” 。弹出参照选取窗体,点击“关闭” ,弹出参照缺失提示,点击“是” 以继续草绘,进入草绘环境。 进入草绘环境后按照如图 7-7 尺寸绘图(图中椭圆弧“使用”圆锥 圆棱之后所得,实际上即圆锥体圆棱在 DTM1 上的投影) ,然后擦除多 余线 所示的图形,点击“√” ,完成并退出草绘。将草 绘更名为“辅助线” 。 再次选取辅助面 DTM1,设定如上一步,进入草绘环境。绘制如图 7-9 所示的草绘图形。点击“√” ,完成并退出草绘。将草绘更名为“大 端锥面分度圆” 。 再次选取辅助面 DTM1,设定如上一步,进入草绘环境。绘制如图 7-10 所示的草绘图形。点击“√” ,完成并退出草绘。将草绘更名为“辅 助线 锥齿轮标准模数系列(GB/T 12368—1990)
有所不同,可以根据需要进行选取。 其余齿轮参数请结合图 3-1 和表 3-2 进行选取和计算。
图 3-1 所示为等顶隙直齿锥齿轮传动副的参数标注。等顶隙是指一 齿轮的齿顶与另一齿轮的齿根平行,这会使齿顶圆锥和分度圆锥以及齿 根圆锥的顶点不重合。等顶隙的优点在于它一方面降低了小端齿顶过尖 的可能性,且齿根圆角半径大,有利于提高齿轮的承载能力,刀具的寿 命和储油润滑。 而在 Pro/E 中绘制直齿圆锥齿轮的时候,不论是等顶隙圆锥齿轮还 是锥顶重合的圆锥齿轮,其绘制方法都是基本相同的。其异同之处,将 在下文中给于说明。
齿根高 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 锥距 齿根角 顶锥角 根锥角 顶隙 (一般取) 分度圆齿厚 当量齿数 齿宽 (取整) 注:1.表中角度相关公式一般只适用于轴线正交()的锥齿轮副。 2.齿顶高系数,顶隙系数。 3.当 mm 时,,, 。 4.各角度计算应准确到。 四、锥齿轮设计的一般流程 在设计锥齿轮副的时候,一般先是根据所需的运动,选取合适的传 动比() ,根据机构体积和空间安排等选定齿轮分度圆(无变位时,分 度圆和节圆完全重合)直径范围(,,根据齿轮的受力和结构需要选定 ) 模数标准值() ,根据有无特殊要求选取压力角标准值(,一般为 20° 。 ) 模数的选取不能过小,且分度圆直径选取不能过大,否则齿数过多, 轮齿会过于细小,且齿根圆直径将会大于基圆直径,这样会造成一定的 不便。 然后在两个齿轮的齿数都取整,且保证的条件下,利用公式,在一 开始拟定的齿轮分度圆直径范围中选取合适的直径(,。利用相关公式 ) 计算齿宽() ,利用相关公式计算出齿顶高()和齿根高() ,利用公式 分别计算出大齿轮和小齿轮的基圆直径(,。 ) 根据力学公式和载荷情况校核齿轮轮齿的强度,确定材料和热处理 方法。 至此,圆锥齿轮的设计工作即基本完成。 (本文中锥齿轮的设计和绘 制都只考虑如何精确的利用几何手段绘制齿轮,而略去了校核步骤,并 假定所有齿轮在强度上都能完全满足设计需要。 )
在锥齿轮副啮合传动的过程中的某时刻,利用过Ⅰ轴和Ⅱ轴的平面 剖切锥齿轮副,会得到图 5-1 中的结果。剖切平面与节圆圆锥面和齿端 圆锥面的两条交线是相互垂直的关系, 而在 A-A 方向上, 锥轮齿的齿端 几何特性与直齿圆柱齿轮是相同的。 (实际上,由于锥面是曲面,因此 只有在直线 PQ 上,锥齿轮轮齿端面几何特性与直齿轮完全相同。但是 由于锥齿轮啮合过程中不断的旋转,因此即使在任意时刻只有 PQ 线上 相同, 但仍然能够围绕转轴扫掠出相同的齿形。 图 5-1 中给出了小端和 ) 大端在 A-A 方向上与直齿圆柱齿轮的比较示意。
3.在适当的位置建立笛卡尔坐标系,利用基于笛卡尔坐标系的空间曲线 方程绘制锥齿轮大端轮齿的锥面渐开线 选择 “基准坐标系” 工具, 按住 Ctrl 选取 RIGHT 平面、 辅助面 DTM2 和辅助面 DTM3,默认设置。坐标轴命名和正方向选取参照图 7-17,点 击“确定” ,所得辅助平面 DTM3 如图 7-16 所示。