齿轮参数

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齿轮参数范文第1篇

根据齿轮箱体的静力学分析结果及结构特点选取设计变量，同时根据齿轮箱体材料的铸造性能和齿轮箱体结构的最小壁厚，在保证原结构的外形尺寸不变的条件下，确定各设计变量的取值范围。设计变量及取值范围如表1所示。1．3状态变量的确定齿轮箱体既是切割器传动布置的容器，也是整个切割器提升、夹紧的主要受力部分。齿轮箱体的刚性和强度直接关系到切割器的刚性。因此，主要考虑切割器的最大应力与变形。铸铁材料在强度范围内，变形一般不大。故选取齿轮箱体的最大应力为状态变量如表2所示。齿轮箱体优化设计的目的是:在保证齿轮箱体的机械性能不变、强度满足要求的情况下，其结构质量最小。因为在密度不变的条件下，齿轮箱体的体积最小时，其质量也最小，所以选取齿轮箱体的体积作为目标函数。其中，X=［x1，x2，…，xn，…，xN］T为N维设计变量组成的向量;V(X)为目标函数;J为不等式约束的数目;gj(X)为约束函数;XL≤X≤XU为设计变量定义域，XL与XU分别为设计变量的下限和上限。

2齿轮箱的优化设计的计算

有限元软件ANSYS的优化模块提供了两种优化方法:一阶分析法和零阶分析法。其中，零阶分析法是最常用的方法，可以解决大部分的实际工程问题。而一阶方法使用偏导数，计算量大，计算精度高但不能保证得到最佳结果［7，9］。因此，本文选用零阶分析法来对齿轮箱体进行优化设计。ANSYS的优化设计部分命令流如下:

3齿轮箱优化前后结果比较及分析

为了方便生产制造对齿轮箱优化后的数据进行圆整。齿轮箱优化前后以及取整后的比较如表2所示。优化取整后齿轮箱体的应力云图，如图7所示;箱盖的应力云图，如图8所示。

4结论

齿轮参数范文第2篇

关键词：渐开线 基圆 关系式 可变截面扫描 镜像

渐开线齿轮传动由于其定传动比、运动精度高、冲击振动较小等优点被广泛应用于机械传动中。Pro/E可变截面扫描特征可加入描述渐开线生成规律的关系式，利用此关系式可绘制任一齿数模数的渐开线齿面；在Pro/E中采取恰当的方法很容易满足在分度圆上齿厚与齿槽宽相等这一设计要求，从而精确完整的完成标准渐开线直齿轮的三维模型设计。

1、渐开线的形成原理及其特性

当一直线沿半径为的圆作纯滚动时（如图1所示），此直线上任意一点K 的轨迹AK 称为该圆的渐开线，该圆称为基圆，该直线称为发生线，渐开线所对应的中心角称为渐开线AK 段的展角。

渐开线齿面上的截面线到中心线的距离在图1中OK用表示，在图2中用表示，则，设为图1中的弧度值，则在发生线沿基圆作纯滚动形成渐开线齿面的过程中始终存在着如下的数量关系：

2、Pro/E渐开线齿面生成原理

作渐开线齿轮的关键在于作渐开线齿面，Pro/E用可变截面扫描特征作渐开线齿面。首先绘制一个圆心角约15°的基圆，（见图5所示基圆，用于限制齿面的扫描的范围），然后选取此基圆弧作为产生渐开线齿面的原始轨迹线，在草绘界面绘制扫描截面线，截面线是平行于齿轮中心线的直线，（也就是图2中剖面初始位置与终止位置的夹角，剖面绕齿轮中心线旋转），在扫描过程度中，随着值逐渐加大，截面线离开中心的距离为（见图1、图2）将按关系式2不断加大，并且此截面线始终位于垂直于基圆的剖面内，部面的旋转角度由所作基圆的圆心角决定，一般15°即可，这样扫描的结果就得到了渐开线齿面。

3、Pro/E渐开线齿面生成的关系式模板

如图3所示：式（1）表示所作齿轮的基圆半径；式（2）表示弧度与角度的转换；式（3）表示的初始值为0，=a=（关系式中用a表达更方便）；式（4）表示求解方程；式（5）表示关系式3所描述的角度关系；式（6）表示求出满足式（5）的a值；式（7）表示在扫描过程中截面线离开中心线的距离随a变化而变化的关系。

实际应用上述模板时将Rb=X的X数值改为基圆的半径，sd#号中的#改成输入关系式时呈现的号码即可，如图6所示在输入关系式时应输入sd5=Rb *（1+a^2）^0.5。

4、用Pro/E作齿轮的步骤

步骤一 确定齿轮的齿数、模数、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆、基圆等重要参数，以齿数为18齿、模数为10毫米的标准渐开线齿轮为例，各参数如图4所示；齿顶高系数为，顶隙系数为，变位系数。

步骤二 以齿顶圆为直径，作出齿坯；绘制约15°圆心角的基圆，绘制好的图形如图示5所示。

步骤三 用可变截面扫描特征产生齿轮渐开线齿面。

（1）选取步骤二所作的基圆作为原始轨迹线。

（2）点击草绘按钮绘制图6所示的直线，此直线就是用于扫描形成渐开线齿面的截面线，截面线起初不要对齐基圆，截面线的长度大于或等于齿轮的宽度即可，标示此截面线距离中心线的距离，不用修改此距离，点工具菜单下的关系时，此距离变为表达式变为sd#，在关系式对话框中输入图3所示的关系式，将关系式模板中的Rb的数值改为基圆的半径值，sd#中的#改为与图6所示的水平尺寸代码一致即可，图6中#=5。

按上述步骤生成的曲面如图7左边所示渐开线齿面。

步骤四 镜像步骤三所作的曲面，由于节圆与分度圆位置重合，因此这个位置的齿槽宽刚好是与其配对的齿轮的分度圆周齿厚，因此分度圆上的齿厚与齿槽宽必然相等，如图7所示，求出该渐开线齿面与分度圆的交点PNT0，将此交点绕逆时针方向旋转360/4Z角度（Z为齿数，本文中Z=18），便得到PNT1，通过此交点及齿轮的中心线可求得一平面，用此平面将渐开线曲面镜像，如此可确保渐开线上齿厚与齿槽宽相等，镜像平面及镜像得到的二渐开线曲面如图7所示。

步骤五 用所作的二曲面及齿根圆绘制截面切割出一个齿槽并倒圆角。在模型树上选取齿槽切割特征和圆角特征单击右键并点击“组”将其合并为一组，将此组特征绕齿轮中心线旋转阵列成18份即完成所有轮齿的绘制，所绘制的轮齿如图8所示。

步骤六 用拉伸、倒角、旋转等命令完成齿轮的其它特征的设计。

5、结语

本文介绍的Pro/E Wildfire 3.0平台下标准渐开线圆柱齿轮的参数化设计方法，根据渐开线的形成原理提出了其用Pro/E设计标准渐开线齿轮的关系式模板，此公式模板可供同行借鉴引用，文中在实践中提出的镜像渐开线曲面的方法确保了分度圆上齿厚与齿槽宽相等，从而更加精确的完成渐开线齿轮的设计。

本方法不仅快捷高效易学易推广，而且齿轮的齿形与理论化的一致，为后续齿轮机构的动态仿真、有限元分析和数控加工等提供了完美的模型基础。

参考文献

[1]林清安.PRO/ENGINNEER零件设计高级篇[M].北京：清华大学出版社，2005：181-218.

齿轮参数范文第3篇

关键词：渐开线圆柱齿轮　通用模板　参数化　精确性

中图分类号：THl32.41　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)003-022-02

齿轮是机电产品的重要基础零件，在车辆齿轮传动、工业齿轮传动、齿轮装备的开发设计中，齿轮的开发设计无疑是一项繁重的工作。随着计算机辅助设计(CAD)和计算机集成制造(CIM)技术的发展，产品的动态仿真、干涉检查、有限元分析、数控加工等计算机辅助工程(CAE)得以实现，而齿轮的精确建模是动态仿真、干涉检查、有限元分析、数控加工的前提。美国PTC公司基于参数化和单一数据库技术开发的PRO／E软件，使产品的设计与更改变得简易灵活，应用PRO／E的参数化造型功能，不需二次开发，就可以直接设置参数，添加关系式，建立精确的参数化齿轮模型，避免了用圆弧替代渐开线的近似建模方法。

参数化建模可以提高建模的效率和准确性，从而使工程设计人员节约出大量的时间，用于解决其它技术课题。参数化建模的关键是用参数，公式，表格，特征等驱动图形以达到改变图形的目的，参数化的目的是通过调整参数来修改模型，在原有基础上能十分方便地创建形状上相似的模型。应用参数化设计便于实现系列化设计，可缩短产品研发周期，减少重复设计，降低研发成本。

通用圆柱齿轮的精确建模及参数化，难点在于：a.变位齿轮端面齿廓的精确绘制，b.螺旋线的绘制及左右旋向处理；c.斜齿轮轮齿特征的形成及直、斜齿轮通用化的实现；d.参数化驱动的建立。

渐开线变位斜齿轮参数化建模过程

1、创建PRT文件，在[工具]菜单中选择[参数]，在参数对话框中添加表1所列参数

2、在[工具]菜单中选择[关系]，在关系对话框中输入以下关系式

ha=1

／*定义齿高系数(ha*)

c=0.25

／*定义齿顶系数(c*)

d=m*z／cos(BETA)

／*定义分度圆直径

da=d+2*(ha+x)*m

／*定义齿顶圆直径

df=d-2*(ha+c-x)*m

／*定义齿根圆直径

db=m*z*cos(a)

／*定义基圆直径

r=0.38*m

／*定义齿根圆角

3、草绘圆

分别草绘分度圆、齿顶圆、齿根圆、基圆，并给每个草绘圆赋值d，da，df，db，使其参数化。

4、创建渐开线，镜像渐开线

创建基准曲线，在[曲线选项]菜单中选择[从方程]，确定后在[设置坐标类型]菜单中选择[笛卡尔]，然后在打开的记事本编辑器中输入如下渐开线方程

alpha=40*t

theta=(tan(alpha)－alpha*(pi／180))*(180／pi)

rk=(db／2)／cos(alpha)

x=rk*cos(theta)

y=rk*sin(theta)

z=0

准确绘制变位斜齿轮端面齿廓曲线的关键是如何对已经生成的渐开线进行镜像处理。创建步骤，a.在分度圆与已经生成的渐开线的交点处建立一个基准点，b.建立齿轮轴线；c.以齿轮轴线和基准点建立第一个基准面；d.以齿轮轴线和第一个基准面为参照，建立第二个基准面，与第一个基准面的夹角是θ=180／Z-90*(pi+4*X*tan(A))／z／pi；e以第二基准面为镜像平面，镜像渐开线，结果如图1所示。

5、创建齿廓曲线

以两个渐开线、齿顶圆及齿根圆为参照曲线，草绘齿廓曲线，并建立齿根圆角，添加关系令齿根圆角半径等于r，使其参数化。

6、创建螺旋线

在通过齿轮轴线的TOP平面上草绘一个斜直线，标注并添加关系，令斜直线与齿轮端面的夹角等于90-BETA，令斜直线的轴向长度等于B，完成后如图所示。这样，当参数化驱动时，想要得到右旋斜齿轮，就在参数对话框里给BETA赋正值，要想得到左旋斜齿轮，就给BETA赋负值。如果想得到直齿轮，就给BETA赋值为0。

用[拉伸]命令创建分度圆曲面，然后用[投影]命令将前面建立的斜直线投影在分度圆曲面上，就形成了齿轮的螺旋线，螺旋角等于BETA，如图2所示。

7、创建齿坯

以草绘的齿顶圆为草绘曲线，拉伸出齿轮的齿坯。8用可变剖面扫描工具切第一个齿槽

打开[可变剖面扫描工具]，并选择移除材料选项，如图所示。然后先选择齿轮轴线，按住Ctrl键再选择螺旋线，在特征定义操控面板(图3)内单击‘参照’菜单，弹出对话框如图4所示。进入草绘剖面环境，以步骤5)绘制的齿廓曲线为参照绘制剖面。特征创建完成后如图5所示。用[可变剖面扫描工具]创建斜齿轮轮齿的优点是只需要一个扫描截面，操作相对简单省时。

9、阵列齿槽

选择轴阵列的方式，对第一个齿槽进行阵列，生成其它轮齿，并对阵列角度和阵列数量添加关系，使其参数化，完成的模型如图6所示。然后根据需要创建齿轮其它特征，如轴7L、键槽等。

10、参数化驱动的应用

对模型进行参数修改时，在[工具]菜单中选择[参数]，更改齿数，模数，变位系数，螺旋角等参数，更新数模，得到相应的右旋齿轮、左旋齿轮及直齿轮数模，见图7、图8和图9。

制作齿轮参数化设计模板

建立参数化模型之前，打开PRO／E安装目录下／Templates文件夹中的零件模板mmns_pan_solid.prt，将其保存副本到工作目录，命名为helical_gear.prt，然后打开helical_gear.prt，在该文件基础上进行齿轮的参数化设计，完成后，将该文件拷贝到PRO／E安装目录Templates文件夹下，这样就形成了一个齿轮三维模型的参数化零件设计模板。

11、结束语

精确的齿轮建模为齿轮开发的CAE、CAM等后续阶段创造了必要条件。对于普通设计人员来说，要使用PRO／E提供的建模方法准确的进行齿轮三维造型也不是太容易的事，需要花费不少的时间来熟悉并记忆。工程设计中，设计人员或标准化人员可应用此方法建立零件设计模板，设计时可以很方便的调入模板进行参数修改，得到所需要的精确模型，变繁杂为简单，大大提高了设计奖效率和准确性。

参考文献：

[1]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].机械工业出版社，2005.3.

[2]周四新等编著.Pro／ENGINEERWildfire2.0实例教程[M].机械工业出版社.

[3]曹德权，唐定勇.Pro／ENGINEERWildfire 2.O中文版基础设计[M].北京：电子工业出版社.

齿轮参数范文第4篇

一、准双曲面齿轮副基本几何设计

准双曲面齿轮副几何参数如图1所示：两轴线与P点的位置决定了准双曲面齿轮传动的性质。K1K2节垂线，ε大齿轮轴截面上偏置角，r1小圆节圆半径，r2大圆节圆半径。E为偏置距，Σ轴夹角，η小轮轴截面上偏置角。节平面为两节锥的共切面，节锥面为双曲面的近似。

二、准双曲面齿轮设计参数计算方法

随着计算机技术的发展，电子表格软件、数据库也不断发展，向准双曲面齿轮繁琐数据的计算和智能化使用，提供了极大的方便。使用现代计算机电子表表软件，可以进行准双曲面齿轮表格定制、处理复杂繁琐的数据，进行非常方便、快捷的数据分析和计算。

三、准双曲面齿轮仿真加工

在数控加工之前，通过在软件上进行仿真加工，不仅可以检测出加工过程中的参数计算设置情况，刀具、工件是否变形、过载情况，而且利用数控加工仿真，可对加工中的几何参数，力学性能作出分析与评价，以此改善切削条件，提高加工质量。成形法加工大齿轮：在CATIA软件或UG软件中，基于调整的参数，建立机床坐标系、大齿轮坐标系、刀盘坐标系。根据调整参数，完成建模。采用成形法加工大齿轮。刀倾法加工小齿轮：小齿轮与摇台间存在滚比，可以在三维AutoCAD软件中，根据机床调整参数，建立机床坐标系、小齿轮坐标系、刀盘坐标系，之后，根据滚比，建立轮坯一系列包络线，包络线拟合成曲面，由曲面生成切削体，利用阵列和布尔操作，完成建模。采用刀倾法加工小齿轮。此时，就可以进行数控加工的仿真加工了。如图所示。优化曲面加工工艺，确定合理参数。反复进行参数设置，进行仿真加工，选取最佳参数，确定最优方案。准双曲面齿轮仿真加工如图3所示。

四、结束语

齿轮参数范文第5篇

【关键词】KISSsoft 齿轮 胶合 接触温度

【中图分类号】TH132.41 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0100-01

1、引言

高速重载的齿轮传动因齿面间的压力大、瞬时温度高、效果差，相啮合的两齿面会发生粘焊现象。此时，两齿面又在做相对滑动，相粘接的部分可能会被撕破，齿面沿滑动方向形成沟痕，即为胶合。胶合会对齿面产生严重破坏，影响齿轮传动的稳定性，并且会影响齿轮寿命。因此在设计时，应该考虑所设计的齿轮拥有良好的抗胶合能力。温度作为影响齿轮胶合的主要因素，在材料限定条件下，有效的降低齿轮最大接触温度可提高齿轮的抗胶合性能。本文主要从螺旋角和端面模数这两个参数来探讨其对齿轮抗胶合性能的影响。

2、KISSsoft建模研究

在KISSsys模块中，输入实物原始参数。齿轮材料使用18CrNiMo7-6，轴材料使用45钢，轴承为角接触球轴承。端面模数mn=2.5mm，螺旋角β=14.1411°；z1=66，齿宽64mm，右旋；z2=33，齿宽70mm，左旋。建立如图1所示齿轮箱模型。经分析得，在该工况下，齿轮胶合温度为356.78℃。

2.1 螺旋角对齿轮抗胶合性能影响

对于斜齿轮传动来说，螺旋角过小斜齿轮的优点不明显，过大则轴向力增大，一般取β=8°～25°。这里以螺旋角为自变量，其他参数不变。分别取如下表所示的螺旋角值，利用KISSsoft动力学分析得到齿轮最大接触温度，统计如下表：

由以上曲线可知，随着螺旋角的增大，齿面最大接触温度呈下降趋势。这说明，随着螺旋角的增大，齿轮抗胶合能力都有所提升。

2.2 端面模数对齿轮抗胶合性能影响

若保持齿轮齿数不变修改端面模数，会使得中心距有一定的变化，这对齿轮箱的大小产生一定的影响，不符合实际的安装需求。因此，在这里以中心距为定值修改齿轮的端面模数，即修改了齿轮的齿数。分别取如下表所示的齿数值（大齿轮），利用KISSsoft动力学分析得到齿轮最大接触温度，统计如下表：

由以上曲线可知，随着大齿轮齿数增加（端面模数减小），齿面最大接触温度呈下降趋势。这说明，在中心距不变的条件下，随着端面模数的减小，齿轮抗胶合能力都有所提升。