【讨论】渐开线修形齿轮的建模方法

mrmrw

费老在2013年全国小模数齿轮技术研讨会上，采用UG建模方法实现了渐开线齿轮的修形，以下为费老论文中的建模思路：

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【摘自 费家怡《 基于UG的齿轮类复杂零件三维建模方法初探》一文】

渐开线圆柱齿轮可是视为齿轮中最简洁的一种齿轮形式。这是因为该种齿轮可以通过并不太复杂的数学方程即可完美的定义其几何实体。在UG软件中，可以通过参数方程建立渐开线的数学表达式，通过公式曲线工具即可绘制精确的渐开线。这是最常用的一种渐开线圆柱齿轮建模方法。对于此种建模方法的论文介绍众多，在此本文就不再赘述其建模步骤。另外，在这里我们介绍另外一种建模方法的思路：利用渐开线圆柱齿轮的齿面方程式，将齿面离散化，计算出齿面上离散点的三维坐标数值；然后将这些数值导入UG中，利用样条曲线将离散点进行拟合；最后利用拟合的样条曲线形成曲面。这种方法的优势是可以人为控制离散点的密度，从而控制齿面的精确度，使齿轮的三维模型精确度得到保证。这种建模方法尤其是适用于修形齿轮的建模，可利用此方法建立的三维模型进行接触位置与区域分析，还可用于CAE软件进行有限元分析，为齿轮分析建立三维模型基础。
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mrmrw

我使用KS软件建模，得到了一个齿向修形——鼓形的斜齿轮的模型。
原发布在SW中一个帖子，现在将图转过来，供参考！
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斜齿轮——鼓形齿

                               
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mrmrw

关于鼓形齿——采用鼓度表达的齿轮建模，我个人理解是：
（1）将鼓度的数值转化到轮齿的齿宽对应截面上（端面齿厚）的齿厚，然后采用变位方法建立斜齿轮的端面齿廓；
（2）将这些端面齿廓按照螺旋线旋转，构建斜齿轮的齿面；
（3）将这些端面齿廓连起来，实现鼓形齿的实体建模！

mrmrw

在ISO 21771中对轮齿齿向鼓度的表示方法如下：

dyzch

非常感谢楼主！

mrmrw

使用SW对修形的齿轮副做接触分析，总是感觉显示的精度有问题。
下图是对小齿轮齿向修形的，接触斑点可以看到，但是在齿顶与齿根也有很小量的干涉出现。——这估计与建模精度有关。
看来，还是UG的好点！

hyfjy

mrmrw 发表于 2013-12-20 16:06

                               
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使用SW对修形的齿轮副做接触分析，总是感觉显示的精度有问题。
下图是对小齿轮齿向修形的，接触斑点可以看 ...

UGl软件在对齿轮建模时，有些特点是PROE及SW所不具备的，一是同一文件中可以多零件载入而互不干涉，只要不用布尔运算命令让他们相加，永远都以单个零件存在，那怕是重叠在一起也是各自分清的。二是提高分辩率，UG有独特的优势，另外在二次开发上，相比之下，UG具有二种不同的语言可以提供二次开发，且如果愿意深入学习下去，都具有相当的扩展功能。还有一条就是UG有严格的参数建模法则，也同时存在非参数建模的功能，任君选择适合自己胃口的方法，有时，真像二维软件一样可以不用草图界面就是自由画各种线条。
学过PROE的朋友，不防在空余时，也试着操作一下UG软件，艺多总是不压人的。

hyfjy

齿向鼓形的圆柱齿轮，修形有二种曲线，有纯鼓的，也就是全齿向上是一曲线，也有分段的，就是在齿的中部大部分仍用原来的直的或按原来螺旋线的齿向，仅在近端面处进行适当修形，这样的好处是不太改变原来的啮合特点，而端面经修形后进入啮合或者退出啮合时较为平稳。无论对于直齿的，或者是斜齿轮，或者是变齿厚的圆柱齿轮，都可以实现。

mrmrw

感谢费老的指点！找个时间用UG尝试一下！

hyfjy

接触长度较长的面齿轮副，经修形后得到的接触印痕图：



修形主要放在面齿轮的造型上，可以明显避开边缘接触。