锥齿轮的参数创建

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3-3所示；

名称 M Z Z_D ALPHA B HAX CX HA HF H D DB DA

值 2.5 24 45 20 20 1 0.25 ___ ___ ___ ___ ___ ___

说明 模数 齿数 大齿轮齿数 压力角 齿宽 齿顶高系数 顶隙系数 齿顶高 齿根高 全齿高 分度圆直径 基圆直径 齿顶圆直径

名称 DELTA DELTA_A DELTA_B DELTA_F HB RX THETA_A THETA_B THETA_F BA BB BF X

值 ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ 0

说明 分锥角 顶锥角 基锥角 根锥角 齿基高 锥距 齿顶角 齿基角 齿根角 齿顶宽 齿基宽 齿根宽 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”对话框内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，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”对话框的偏移项内输入偏移距离为“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”对话框内添加关系式，如图3-126所示；

图3-126“关系”对话框

（4）创建基准轴。在工具栏内单击

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。在工具栏内单击

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，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，创建经过如图3-132所示两条曲线的基准点“PNT1”。

参照曲线1 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。在工具栏内单击按钮，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”对话框内添加关系式，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，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，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。在工具栏内单击

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”对话框内添加关系式，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。在工具栏内单击

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”对话框内打开“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 曲线1

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。在工具栏内单击

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”对话框内打开“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”对话框内。在模型树内右键单击坐标系CS1，在弹出的快捷菜单内单击 “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

按钮，系统弹出“曲线选项”菜单管理器，如图3-148所示；

在工具栏上单击

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”对话框内打开“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 曲线1

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。在工具栏内单击

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”对话框内打开“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”对话框内。在模型树内右键单击坐标系CS3，在弹出的快捷菜单内单击 “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3-159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； （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； （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”文本框内输入旋转角度为“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，在工具栏内单击

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”特征定义操控面板内单击

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）在工具栏内单击

按钮，或者依次在主菜单内单击 “插入”→ “旋转”，弹出

“旋转”定义操控面板，在面板内单击 “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，在工具栏内单击

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”特征定义操控面板内进行如图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。在工具栏内单击

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，在工具栏内

按钮，完成草图的绘制；

单击

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”特征定义操控面板内单击 “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；

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2ds6.html