基于solidwork圆弧齿轮参数化建模.doc

1、本科生毕业论文(设计)基于solidwork圆弧齿轮参数化建模院系名称姓名学号专业指导教师2015年4月29日摘要 随着生产的发展，齿轮传动得到了广泛的使用，而圆弧齿轮传动又具有渐开线齿轮传动无法比拟的特点，使其在齿轮传动中得到了广泛的应用。圆弧齿轮的齿轮参数对齿轮传动的动态传动性能产生重要的影响，由于圆弧齿轮的轮齿是一个空间螺旋体，形状非常复杂，因而利用先进的设计计算方法和计算机技术对圆弧齿轮参数进行研究具有特别重要的意义。 本文依据圆弧齿轮啮合原理，建立了圆弧齿轮加工中的坐标系和刀具齿面方程。通过建立处于啮合状态的圆弧逸轮的齿面方程，对圆弧齿轮的齿面进行了啮合分析，给出了齿轮啮合迹线的方程

2、和齿面接触线的形状。本文在分析圆弧齿轮齿形约束及尺寸参数的基础上，建立了圆弧齿轮的结构参数化实体模型，实现了实体模型与参数化系统设计变量之间的数据通讯，从而可以用参数化设计系统的输出结果参数来驱动所建的模型，完成机械工程设计与参数化设计系统的连接，为实现系列产品的快速开发设计提供可能。 本文利用现代设计方法，建立了一种寻求齿轮参数化设计的方法。考虑圆弧齿轮结构的复杂性，本文基于Sold Work实体设计系统中的参数化建模功能，使用VC+Net编译环境建立了圆弧齿轮参数化建模系统。关键词：圆弧齿轮，参数化，Sold Work，二次开发Abstract With the development o

3、f production，gears drive is used widelyAnd double cricular arc gears have some advantages that involute gears cant compareThe profile parameters of double circular arc gears affect dynamic performance stronglyDouble circular arc gears are the complex special helical gear,and the design of the profil

4、e parameters is very flexibleTherefore，in this dissertation，it is very important to study the tooth profile parameters optimum on double circular arc gears by means of modern design method and computer technique According to the principle of the mesh of double circular arc gears，this paper applies r

5、eference frame in the progress of double circular arc and the equation of gear faceAccording to the double circular arc gear face equation，analyses the mash of the face of double circular gearAnd get the equation of the gear engage line and the figure of contact line On the base of research of doubl

6、e circular arc tooth restrict and dimension parameter,implement the parameter solid modeling of the structure and the transmission of the solid modeling and the variable of the parameter design systemUsing parameter of the outcomeof parameter design system to build the modeling built This thesis use

7、d advanced design method to search for the parameter design method for gear designConsidered the complexity of double circular arc gear structure，this thesis based on the SolidWorks entity design system in parametrization modeling functionuses VC+Net compile environment to established the double cir

8、cular arc gear parametrization modeling systemKeywords：arc gear,parameter,SolidWorks，software second development目录一 绪论1 1.1 引言11.2 圆弧齿轮发展史11.3 国内外圆弧齿轮的研究状况21.4 圆弧齿轮的形成原理41.5 课题的主要研究内容5二 参数化圆弧齿轮齿面方程研究7 2.1 圆弧齿轮共轭原理7 2.2 圆弧齿轮加工中的坐标系与刀具齿面72.2.1坐标系的建立72.2.2刀具齿面方程92.3 圆弧齿轮的齿面方程12 2.3.1刀具齿面与被加工圆弧齿轮接触的相对速度

9、 12 2.3.2 圆弧齿轮的齿面方程12三 圆弧齿轮的参数化建模研究14 3.1 计算机辅助几何建模技术简介14 3.1.1 图形的生成14 3.1.2 几何建模技术14 3.1.3 三维实体造型系统的表示方法14 3.2 系统参数化建模15 3.3 原型系统VISUAI C+ NET开发实现16 3.3.1 主框架组织方式17 3.3.2 SOLID WORK API对象概述17 3.3.3 主框架的执行过程23 3.3.4 主框架关键函数说明24 3.3.5 几个需要注意的工程配置问题24 3.3.6 可以被主框架中调用的动态联接库模块开发方法26 3.3.7 参数化设计的实现28总结3

10、4参考文献35致谢36III第一章 绪论11引言 齿轮传动是现代各类机械中应用最广的一种基本传动形式。它是靠主动轮的轮齿依次推动从动轮的轮齿来传递运动和动力的，可以传递任意配备的平行轴、相交轴及相错轴之间的回转运动。因此齿轮传动技术成为机械工程技术的重要组成部分，在一定程度上标志着机械工程技术的水平。由于齿轮传动在机械行业乃至整个国民经济中的地位和作用，齿轮传动被公认为工业和工业化的象征。 齿轮传动的发展和生产的发展密切相关。在古代的齿轮传动中，由于齿轮传动的速度低、功率小，齿廓曲线采用最简单的直线。随着生产的发展，轮齿齿廓的选择就显得十分重要。1765年，欧拉(1eonhard Eular)

11、提出以渐开线作为轮齿齿廓曲线，这就是所谓的渐开线齿轮。渐开线齿轮由于中心距的可分性及制造、测量方便等许多优点，得到广泛应用，但也存在着如下缺点： a由于啮合面之间滑动速度的不一致，造成齿面的磨损、发热、传动不平稳性和效率低下，以及使用寿命的缩短等。 b渐开线齿轮是凸齿对凸齿的啮合传动，其相对曲率半径小，致使接触强度低，承载能力受到限制。 为了提高齿轮传动的承载能力和平稳性，以适应生产发展的要求，科学工作者们做出了巨大的努力，他们将渐开线齿轮凸面与凸面相接触，改变成凹形齿廓与凸形齿廓之间的啮合，从而增大了相对曲率半径，提高了接触强度。这种新型点啮合制的齿轮传动，我们称之为圆弧齿轮传动。12圆弧齿

12、轮的发展史 圆弧齿形的设想最早是由英国人Humphris在1907年提出的；1922年，威克一波斯托克一布朗莱(VichersBostockBramley)提出并研究了VBB齿轮。其特点为：齿轮幅在端面内仍然有重合度存在，小齿轮为凸齿，大齿轮为凹齿，齿廓面J司为凸凹搭配，具有较小的诱导曲率，因此接触强度大大增加。然而，这种齿轮出于凹齿齿顶厚度小，弯曲强度低，易于折断，这样使得VBB齿轮未能得到广泛应用，但它却是对渐开线齿轮挑战的一种尝试。 1926年由美国格利森公司的瑞士人维尔特哈泊 (Ewildhaber)在上述概念的基础上，首次提出圆弧齿轮的方案，并取得专利。他所提出的圆弧齿轮是指凹齿齿廓

13、圆弧半径的圆心在齿条型刀具的节线上，当齿面啮合时，凹齿齿廓圆心和节点重合，凸齿齿廓圆弧半径比凹齿齿廓圆弧半径减少一个数值。其本质是法面为圆弧的圆弧齿轮，凸齿只有齿顶部分，凹齿只有齿根部分，但却没有能应用到工业中去。 1956年，前苏联学者诺维柯夫(ML Novikov)对维尔特哈泊的设想进行完善，并在完成实用性研究后正式进入工业应用阶段。他所发明的齿轮是一种端面为圆弧的圆弧齿轮，该齿轮与Ewi ldhaber提出的正好相反：是以凸齿齿廓的圆心落在齿条型刀具的节线上，凹齿齿廓圆弧半径比凸齿齿廓圆弧半径大一个数值。同时，他对该种齿轮作了系统的理论分析和强度计算，使该齿轮在工业上得到广泛的应用。19

14、60年lO月在联邦德国埃森C Essen)召开的国际齿轮会议上，将其定义为NildhaberNovikov齿轮，简称为卜N齿轮，在我国被称为圆弧点啮合齿轮。圆弧齿轮传动与渐开线齿轮传动相比，具有以下特点： a圆弧齿轮为凸凹搭配，具有很小的诱导曲率，因此接触强度高，承载能力大： b圆弧齿轮的瞬时接触线在端面附近，传动过程中接触线由齿轮的一端向另一端迅速移动，有利于油膜的形成，因而具有优良的润滑性能，提高了齿轮的使用寿命： c由于凸凹齿廓圆弧存在半径差，齿廓面间理论上为点接触，降低了齿轮副对误差的敏感度。13国内外圆弧齿轮的研究状况 在国外，前苏联的圆弧齿轮主要用于中、低速传动，并在1969年，制定了公切线式圆弧齿轮的齿形标准。而英国在1962年已制造出传动比为110，功率达8000马力的圆弧齿轮，并进行了强度实验，证明了圆弧齿形大大提高了圆弧齿轮的弯曲强度，其轮齿负荷可达渐开线齿轮的5倍，效率最高达到994。在1970年，英国RollsRoyce公司的Studer工程师提出分阶式圆弧齿轮的齿形方案，并申请为美国专利。同时，在这一时期，美国、西德、日本等国也都先后进行了圆弧齿轮的研究和实验工作，捷克在工业上已制造出大型、大模数的圆弧齿轮传动装置：而在日本，生产出的圆弧齿廓的油泵齿轮成为日本的专利。 以上是国外对圆弧齿轮的研究与应用情况。国内对圆弧齿轮的应用与实验也相当重