1、4.1 錐齒輪的建模分析與直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪相比， 直齒圓錐齒輪相對更復雜，設計時使 用的參數和關系式更豐富，但是其基本設計思路和過程同直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒 輪具有很大的相似性。錐齒輪建模分析(如圖4-1所示)：(1)輸入關系式、繪制創建錐齒輪所需的基本曲線(2)創建漸開線(3)創建齒根圓錐(4)創建第一個輪齒(5)陣列輪齒(1) (3)(4)(5)圖4-1錐齒輪建模分析4.2 直齒錐齒輪的建模過程4.2.1 新建零件文件(1)在上工具箱中單擊口按鈕，打開【新建】對話框，在【類型】列表中選擇【零件】選項，在【子類型】列表框中選擇【實體】選項，在【名稱】文本框中 輸入 “conic_

2、gear'。(2)取消選中【使用缺省模塊】復選項，單擊 畫或按鈕，打開【新文件選項】對話框選中其中的【mmns_paet_solid選項，如圖4-2所示，最后單擊I確定.按鈕。4.2.2 設置齒輪參數和關系式(1)在主菜單中依次選擇【工具】、【參數】選項，系統將自動彈出【參數】對 話框，如圖4-3所示。口承參""I =回 . T文件編輯參數工M顯示-查找范國' | 零件，| 口 PRTOM過濾依據缺省“I定£'T|名彝 類型 值指定 詢可 源說明BESCEIP.字符串0念安全用戶定義的IMODELED JBY室符串電樂全用戶定義的I圖4-3

3、【參數】對話框(2)在對話框中單擊 也按鈕，然后將齒輪的各參數依次添加列表框中，具體內容如圖4-4所示。完成齒輪參數添加后，單擊 唐亙按鈕后關閉對話框。提示；在設計標準齒輪時，只需確定齒輪的模數M和齒數Z這兩個參數，而分度圓上的壓力角ALPHA為標準值20,齒頂高系數HAX和頂隙系數在 CX國家標準中明確規定， 分別為1和0.25而齒根圓直徑 DF、基圓直徑 DB、分度圓直徑 D以及齒頂圓直徑 DA可以根據確定的關系式自動計算。名稱值說明名稱值說明M2.5模數D0.000000分度圓直徑Z24本齒輪齒數DB0.000000基圓直徑Z_ASM45與之嚙合的大 齒輪齒數DA0.000000齒頂圓直

4、徑ALPHA20壓力角DF0.000000齒根圓直徑B20HB0.0000001Al 生 gjHAX1齒頂局系數RX0.000000錐距CX0.25頂隙系數THETA_A0.000000齒頂角HA0.000000齒頂局THETA_B0.000000齒基角HF0.000000齒根高THETA_F0.000000齒根角H0.000000全齒高BA0.000000齒頂寬DELTA0.000000分錐角BB0.000000齒基寬DELTA_A0.000000頂錐角BF0.000000齒根寬DELTA_B0.000000基錐角X0.000000變位系數DELTA_F0.000000根錐角如圖4-4參數”

5、對話中g （ a）和（b）注意：（a）和（b）為同一【參數】對話框，在添加參數時要一次性添加完畢。（3）打開【關系】對話框。按照如圖 4-5所示添加直齒圓錐齒輪的關系式，通 過這些關系，根據已知參數確定未知參數的數值。ISo 回 laj文件款充插入卡數實用工M顯示廠置找范圍5 零件FET0001cX哈嗎X 豺? 八|口 州|尋目 十 |hk=(hax+x)*m _ HF= (M+CK-K)*" x H= gHAX+O0*M f DELTA=ATAff(Z/Z_ASM) D=H*Z八眸MES MEW(> DA=D+Z*HMCOS BE LT 勘1】DF=D-2*HF*C0S (B

6、ELTA)一 HB= ©-IB)/ OSIN (DELTA) = RX= W C2+SIH (DELTA)THETA_A=ATAN (Hfc/EX) THETA_E=ATAH(HB/BX) THETM=«AH (HF/KX) DELTA# DE LT A+TKET AJl DELTA_B=EELTA-TKETA_B DELTA_F=BELTA-THETA_F EA=B/OOS (THETk_A)k局部姿秋確定 鱷一|取消圖4-5【關系】對話框(6)選擇主菜單中的【編輯】/【再生】選項，計算【參數】對話框中各未知參 數值。4.2.3創建錐齒幾何曲線(1)創建基準平面 DTM1

7、。將基準平面TOP向平移67.5后創建基準平面DTM1 , 如圖4-6所示。基準平固I或|aa |a示！麗TI|TUF：F2(S準平面)偏移-a-» .1-扁修平移67, 50碉定取消(2)在工作區中單擊并選中基準平面 DTM1與TOP面的平移距離，將其添加到【關系】對話框中，并輸入關系式：“=D/(2*TAN(DELTA) ”，如圖4-7所示。圖4-7【關系】對話框按鈕，創建通過FRONT”面與(3)創建基準軸 A_1。在工具欄內單擊RIGHT”面的基準軸“ A_1”，如圖4-8所示;圖4-8 “基準軸”對話框(4)創建基準點PNT0。創建過基準軸 A_1和基準面DTM1交點的基準

8、點PNT0,如圖4-9所示:基準點4-10(5)在工具欄中單擊 全 按鈕，打開【草繪的基準曲線】對話框。按如圖所示放置草繪平面，進入二維草繪界面后繪制如圖4-11所示二維草圖。二I草繪w而屬性草繪平面-平面FB0WT:F3j|使用空前的草給方向-草繪視圖方向反向參照I堿T,Fl量準平面)頂 ，IgH聊肖圖4-10 “草繪”對話框圖4-11繪制二維草圖工具” 一 “關(6)將尺寸代號添加到“關系”對話框中，在主菜單上依次單擊系”，系統彈出“關系”對話框，添加如圖 4-12所示的關系式;圖4-25 “關系”對話框4.2.4 創建大端齒輪基本圓(1)創建基準平面DTM2 0選才? FRONT基準平面

9、和圖4-14中的曲線1作為參照, 參數設置如圖4-13所示。(2)創建基準點PNT1。線和曲線2交點的基準點PNT1。圖4-13 “基準平面”對話框在工具欄內單擊按鈕，創建經過圖4-14所示中的曲圖4-15 “基準點”對話框(3)草繪曲線。在工具欄內單擊 痣按鈕，選擇“ DTM2”面作為草繪平面，選 取“FRONT”面作為參考平面，參考方向為向“頂”,如圖4-16所示。單擊【草 繪】進入草繪環境；圖4-16草繪”對話框(4)在草繪平面內繪制任意尺寸的 4個同心圓，并繪制一條過圓心的豎直線，結果如圖4-17所示。直線圖4-17繪制二維草圖注意繪制一條直線，目的是為了在下面的步驟中創建坐標系的方便

10、；(5)添加關系式。將大端齒輪基本圓的關系式添加到“關系”對話框中，在主 菜單上依次單擊 “工具” 一 “關系”，在彈出的“關系”對話框內添加關系式, 如圖4-18所示；圖4-18 “關系”對話框(6)選擇主菜單中的【編輯】/【再生】選項，再生齒輪基本圓尺寸，最后生成 如圖4-19所示的標準齒輪基本圓。4-19標準齒輪基本圓4.2.5 創建小端齒輪基本圓(1)創建基準平面DTM3。選才CFRONT基準平面和圖4-14中的曲線3作為參照, 參數設置如圖4-20所示。圖4-20 “基準平面”對話框(2)創建基準點PNT2。線和曲線2交點的基準點在工具欄內單擊按鈕，創建經過圖4-21所示中的曲PNT

11、1。圖4-22 “基準點”對話框(3)草繪曲線。在工具欄內單擊 安整按鈕，選擇“ DTM2”面作為草繪平面，選 取“FRONT”面作為參考平面，參考方向為向“頂”,如圖4-23所示。單擊【草 繪】進入草繪環境；'口草繪.孟I屋的I草繪平面I 平面加Mf通 使用先砸I 草繪方向草繪視圖方向反向券照 匚FRONT廳3整灌平面)二III11 方向|右 T II草給取消I |圖4-23草繪”對話框(4)在草繪平面內繪制任意尺寸的 4個同心圓，并繪制一條過圓心的豎直 線，結果如圖4-24所示。圖4-24繪制二維草圖注意繪制一條直線，目的是為了在下面的步驟中創建坐標系的方便;(5)添加關系式。將大

12、端齒輪基本圓的關系式添加到“關系”對話框中，在主 菜單上依次單擊 “工具” 一 “關系”，在彈出的“關系”對話框內添加關系式, 如圖4-25所示；圖4-25 “關系”對話框(6)選擇主菜單中的【編輯】/【再生】選項，再生齒輪基本圓尺寸，最后生成 如圖4-26所示的標準齒輪基本圓。4-26標準齒輪基本圓4.2.6 創建大端齒輪漸開線(1)創建坐標系CS0o在工具欄內單擊 *按鈕,系統彈出【坐標系】對話框,在“原始”選項卡里，單擊選取“ PNT1”點作為參照。在【坐標系】對話框內 打開【定向】選項卡，選取圖4-26所示的“曲線5”為X軸的負向參照，“曲線 2”為Y軸正向參照，如圖4-27所示，生成

13、如圖4-28所示的坐標系CS0。如圖4-27【坐標系】對話框圖4-28創建坐標系CS0(2)創建坐標系CS1。在工具欄內單擊/按鈕,系統彈出“坐標系”對話框，在“原始”選項卡里，單擊選取坐標系 CS0作為參照，在【偏移類型】選 項框中選擇【笛卡兒坐標系】，在 【定向】選項卡，進行如圖4-29所示的設置, 單擊【確定】生成如圖4-30所示的坐標系CS1。圖4-29【坐標系】對話框(3)將如圖4-30指示的坐標系CS1與CS0的偏移角度添加到【關系】對話框 中， 然 后 輸 入 關 系 式 “=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHA ”，完成后的“

14、關系” 對話框如圖4-31所示。單擊尺寸d46X圖4-30添加尺寸關系曲線”，或者在工具欄(4)依次在主菜單上單擊圖4-31 “關系”對話框“插入” 一 “模型基準”上單擊按鈕，系統彈出“曲線選項”菜單管理器，如圖 4-32 “曲線選項”菜 單管理器由淺選項通過.點芻文件使用割截面朗 退出 h(5)“完成”，彈出“得圖4-32 “曲線選項”菜單管理器 在“曲線選項”菜單管理器上依次單擊 “從方程” 一 到坐標系”菜單管理器，如圖4-33所示；定義I確定參照信息圖4-33 ”得到坐標系”菜單管理器(6)在繪圖區單擊選取坐標系 CS1作為參照，彈出“設置坐標類型”菜單管理 器，如圖4-34所示；圖

15、4-34 ”設置坐標系類型”菜單管理器(7)在“設置坐標類型”菜單管理器中單擊“笛卡爾”，系統彈出一個記事本窗口如圖4-35所示。二,reLptd -記季本口回文件舊遍瑁格式(。)直看凹幫助(H)呻T如圖4-35 ”設置坐標類型”菜單管理器(8)在彈出的記事本窗口中添圖4-36所示。加漸開線方程式如下所示，完成后依次選取【文件】/【保存】選項保存設置。最后創建如圖 4-37所示的齒輪漸開 線。提示：如果選擇其他類型的坐標系生成的漸開線，則此方程不再適用如圖4-36彈出的記事本窗口如圖4-37所示的齒輪漸開線4.2.7 創建小端齒輪漸開線(1)創建坐標系CS2。在工具欄內單擊 頭'按鈕，

16、系統彈出【坐標系】對話框,在“原始”選項卡里，單擊選取“ PNT2”點作為參照。在【坐標系】對話框內 打開【定向】選項卡，選取圖4-26所示的“曲線6”為X軸的負向參照，“曲線 7”為Y軸正向參照，如圖4-38所示，生成如圖4-39所示的坐標系CS2。如圖4-38【坐標系】對話框圖4-39創建坐標系CS2(2)創建坐標系CS3。在工具欄內單擊決按鈕，系統彈出“坐標系”對話框，在“原始”選項卡里，單擊選取坐標系 CS2作為參照，在【偏移類型】選 項框中選擇【笛卡兒坐標系】，在 【定向】選項卡，進行如圖4-40所示的設置, 單擊【確定】生成如圖4-41所示的坐標系CS3。圖4-40【坐標系】對話框

17、(3)將如圖4-41指示的坐標系CS2與CS3的偏移角度添加到【關系】中， 然 后 輸 入 關 系 用“=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHA ”，完成后的對話框“關系”對話框如圖4-42所示。圖4-41添加尺寸關系圖4-42 “關系”對話框(4)依次在主菜單上單擊 “插入” 一 “模型基準” 一 “曲線”，或者在工具欄 上單擊 按鈕，系統彈出“曲線選項”菜單管理器，如圖 4-43 “曲線選項”菜 單管理器曲線選項通過疝目文件更用副截面械 退出(5)“完成”，彈出“得圖4-43 “曲線選項”菜單管理器 在“曲線選項”菜單管理器上依次單擊 “從

18、方程” 一 到坐標系”菜單管理器，如圖4-44所示；定幻 確定信息曲統:從方程M 信的的 義需需 定必必>素 兀系系 標標程 坐坐方圖4-44 ”得到坐標系”菜單管理器(6)在繪圖區單擊選取坐標系 CS1作為參照，彈出“設置坐標類型”菜單管理 器，如圖4-45所示；圖4-45 ”設置坐標系類型”菜單管理器(7)在“設置坐標類型”菜單管理器中單擊“笛卡爾”，系統彈出一個記事本窗口如圖4-46所示。二,reLptd -記季本口回文件舊遍瑁格式(。)直看凹幫助(H)呻T如圖4-46 ”設置坐標類型”菜單管理器(8)在彈出的記事本窗口中添圖4-47所示加漸開線方程式如下所示，完成后依次選取【文件

19、】/【保存】選項保存設置。最后創建如圖 4-48所示的齒輪漸開線 提示：如果選擇其他類型的坐標系生成的漸開線，則此方程不再適用如圖4-47彈出的記事本窗口如圖4-48所示的齒輪漸開線4.28鏡像漸開線(1)創建過圖4-49中曲線8、曲線9交點的基準點PNT3圖4-49 “基準點”對話框(2)按照如圖4-50所示的參數設置創建基準軸 A-2。二基連秋確定 肖圖4-50 “基準點”對話框(3)按照如圖4-51所示的參數設置創建基準面 DTM4口基;隹平囪序諦顯示屬性參照北學:FZZ翼準軸)穿過PNT3:FZl(g：隹點)穿過圖4-51 “基準點”對話框(4)按照如圖4-52所示的參數設置創建基準面

20、 DTM5。二j基準平面放，1顯葩參照DTM4：F23整準， 偏移M2 :F左里準軸)穿過偏移_ 旋轉B。確定加肖I圖4-52 “基準點”對話框(5)將基準平面DTM4與DTM5的夾角參數添加到【關系】對話框中，然后輸 入關系式：“=360*(DELTA)/(4*Z) ”。添加新關系后的【關系】對話框如圖 4-53 所示。圖4-53 “關系”對話框(6)鏡像大端漸開線。選擇DTM5作為鏡像平面鏡像齒輪大端漸開線，結果如 圖4-54所示。如圖4-54所示的齒輪漸開線(7)鏡像大端漸開線。選擇DTM5作為鏡像平面鏡像齒輪大端漸開線，結果如 圖4-55所示。圖4-55完成后的漸開線4.2.9 創建齒

21、根圓特征(1)在工具欄內單擊二杷按鈕,在面板內單擊“放置” 一 “定義”，彈出“草 繪”定義對話框， 按照圖4-56所示設置，然后單擊【草繪】進入草繪環境。二J墓給放皆屬性草繪鼻平面(FHm：F31 履用先殛草繪方向草繪視圖方向|您J參照疝加廳通灌至畫方向右 '草繪I取消圖4-56 “草繪”對話框(3)繪制如圖4-58所示的二維草圖，注意繪制用于旋轉的中心線，在工具 欄內單擊.按鈕，完成草圖的繪制；中心線4一5。5 625圖4-58繪制二維草圖(4)在“旋轉”特征定義操控面板內進行如圖4-59的設置，單擊 回按鈕 按鈕，完成齒根圓特征的創建。臺曲 中選取T章含.州果苜選內部有蘭，可在放

22、置面板中找到"孟立"造成)故置選項屬性圖4-59 “旋轉”特征定義面板完成后的齒根圓如圖4-60所示;圖4-60完成后齒根圓特征(5)將圖4-60所示的兩個尺寸添加到“關系”對話框，單擊“工具”一 “關 系”，系統彈出“關系”對話框，按照圖 4-61所示添加關系式圖4-61 “關系”對話框4.2.10 創建第一個輪齒(1)草繪用于掃描混合的軌跡。在工具欄內單擊 蜃按鈕，系統彈出“草繪” 對話框，選取如圖4-62所示的草繪平面，單擊“草繪”進入草繪環境；圖4-62 “草繪”對話框(2)繪制如圖4-63所示的二維草圖，草圖實際上是原有曲線的一部分，在工具欄內單擊按鈕，完成草圖的

23、繪制;圖4-63繪制二維草圖(3)掃描混合創建第一個輪齒。在主菜單上依次單擊“插入” 一 “掃描 混合”，系統彈出“掃描混合”特征定義操控面板，如圖 4-64所示;己 寺正葭最多丙個在作先三璜翟臺苴器跡,參照 截面 相切 選質 屬性圖4-64 “掃描混合”特征定義面板(4)在“掃描混合”特征定義操控面板內單擊 “參照”菜單，系統彈出“參 照”對話框，如圖4-65所示；細節一剖面控制使直手軌跡F水平，重司空制自動，起點的X方向壁照保省 )反向圖4-65 “參照”對話框(5)在“參照”對話框里，接受系統默認的設置，在繪圖區單擊選取上步創建的草繪曲線作為掃描混合的掃引線，如圖4-66所示；©

24、;草繪截面0所選截面移除I草繪1截面位走 選取項目圖4-66選取掃引線(6)在“掃描混合”特征定義操控面板上單擊 “剖面”菜單，系統彈出“剖 面”定義對話框，如圖4-67所示；.00截面X軸方向 iSS-圖4-67 “剖面”定義對話框(7)在繪圖區單擊第一個截面所在點作為掃描混合截面的草繪點，如圖4-68所示;圖4-68選取第一個截面點(8)在“剖面”對話框內單擊【草繪】，進入草繪環境，繪制二維草圖，截 面的兩個圓角半徑相等，如圖4-69所示；圖4-69繪制第一個截面(9)在如圖3-176所示的“剖面”定義對話框內單擊“插入”，在“剖面”列表框內顯示“剖面2”。在繪圖區單擊掃引軌跡的另一個端點

25、， 如圖4-70所示;單擊第二個截面所在點圖4-70選取第二個截面點(10)在“剖面”對話框內單擊【草繪】，進入草繪環境，繪制第二個截面, 截面的兩個圓角同樣為等半徑的，如圖 4-71所示；圖4-71繪制第二個截面(11)在“掃描混合”特征定義操控面板內單擊 反按鈕，完成第一個輪齒的創建，完成后的特征如圖4-72所示；圖4-72完成后的輪齒特征(12)將截面圓角半徑添加到“關系”式對話框。在模型樹中右鍵單擊輪齒 特征，在彈出的快捷菜單上單擊 “編輯”。在主菜單上依次單擊 “工具” 一 “關 系”，按照圖4-73所示添加關系式圖4-73 “關系”對話框4.2.11 陣列輪齒為了陣列輪齒特征，首先對創建完成的第一個輪齒特征進行“復制”、“旋轉”操 作，從而創建第二個輪齒特征，對第二個輪齒進行陣列。(1)首先單擊選取已經創建好的輪齒，然后在主菜單上依次單擊“編輯”一 “復制”，然后再次依次單擊 “編輯” 一 “選擇性粘貼”，系統彈出“選擇 性粘貼”復選框。勾選復選框的前兩項