SolidWorks變位齒輪分析與設計

SolidWorks變位齒輪分析與設計,讓我們看看以下，中國工業協會唯一指定模具設計基地---科技，將為您作詳細的介紹。

     SolidWorks 是美國 Windows 原創的三維立體設計軟件。它具有獨特的特征管理樹，可以進行草圖繪制，構建零件模型，實現由零件自動生成工程圖和裝配圖。SolidWorks 包含有各種功能的插件：高級渲染軟件 PhotoWorks、特征識別FeatureWorks、動畫制作 Animator、管道設計Toolbox 和齒輪設計 Gear 軟件包。
    
    基于 SolidWorks 的齒輪設計軟件對變位齒輪進行分析與設計是該文的討論核心。
    
    1 變位齒輪
    
    在齒輪加工過程中，為了防止用標準切制齒數較少的齒輪而發生根切現象，通過改變刀具與輪坯的相對位置來切制齒輪，避免了齒輪加工中的根切，這種方法就是所謂的變位修正法，利用這種方法加工的齒輪即為變位齒輪。
    
    變位齒輪的應用可以解決如下問題：① 用范成法加工齒輪時，當被切齒輪齒數 z﹤zmin時，避免發生的根切；② 在中心距 a~≠a＝1/2m∑z的情況下實現正確嚙合；③ 提高齒輪傳動的承載能力，減少或均衡齒面的磨損以提高傳動使用壽命；④ 滿足某些特殊要求，如增大重合度等。加工變位齒輪時，刀具由切制標準齒輪的位置沿徑向從輪坯中心向外移開的距離用 xm 表示，m 為模數，x 稱為徑向變位系數。x＞0 為正變位齒輪，x＜0 為負變位齒輪，x=0 為標準齒輪，3 種不同的齒輪齒形關系如圖 1 所示。變位齒輪的幾何尺寸：
    
    齒頂高 ha=（ha*+x）m，（ha*為齒輪的齒頂高系數）
    齒根高 hf=（hf*-x）m, (hf*為齒輪的齒根高系數)
    齒厚 s=（π/2+2xtanα）m（s 為齒輪分度圓上的輪齒厚度，圖 1）
    齒槽寬 e=（π/2-2xtgα）m 
   

    可見變位系數對齒輪齒形的影響是不能忽視的。當 x＞0 時，正變位齒輪的齒厚 s 加大，齒頂高增大，齒根高減少；x＜0 時，負變位齒輪的齒厚 s 變薄，齒頂高減少，齒根高增大。為了直觀地反映變位系數對齒形變化的影響，以SolidWorks 軟件為平臺，研究和設計直齒變位齒輪是問題的核心。分頁
    2 建立變位齒輪模型
    
    2.1 構建不同的變位齒輪
    
    啟動齒輪設計軟件包：打開"新建零件"→工具（tool）→宏操作（M）→運行→齒輪.swp→出現齒輪設計參數控制件，如圖 2 所示，設置齒數 z、模數 m 相同，但變位系數不同的 3 組齒輪參數，即 z=20、m=3，而 x 分別取 0.25、0、- 0.25時，其正變位齒輪各部分的參數信息如圖3所示。分別輸入 3 組數據可生成正變位齒輪圖 4（a）、標準齒輪圖 4(b)和負變位齒輪圖 4(c)模型。
   

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    2.2 分析變位系數 x 和齒數 z 對齒輪齒形的影響
    
    （1） 當 x＞0 時，齒頂厚 sa（齒頂圓上輪齒厚度，圖 1 所示）減薄，齒高增加；而 x＜0時，齒頂厚 sa加厚，齒高減少。
    
    （2） 當正變位系數 x 過大（特別是齒數 z較少時）就可能出現齒頂過薄，或者出現頂切現象，如圖 5 所示。其 z=16，m 和 x 與圖 4（a）相同，但齒形不同，其頂切較明顯；
    
    （3） 當負變位系數 x 過大或者 z＜zmin時會產生根切現象。
    
    以上圖像可以直觀的反映變位齒輪的變位系數 x 對齒輪幾何尺寸的影響，又對變位齒輪的頂切作出分析。

     2.3 對變位齒輪進行一些限制，避免出現以上現象
    

    3 變位齒輪的設計
    
    SolidWorks 不但能設計出形狀逼真的三維立體 ，而且可以利用已經設計的三位模型創建所需的各個視圖，包括剖視圖、局部放大視圖等，極大地方便了產品的設計。以 CM6154 車床床頭箱變位齒輪（z=40，m=3，x=0.42）為例，討論基于 SolidWorks 設計變位齒輪的實體和工程圖。
    
    3.1 設計齒輪實體的流程
    
    （1） 形體設計
    
    啟動齒輪插件 → 設置齒輪參數（圖 6）→生成齒輪模型→拉伸 → 輪轂→切挖 →輻板（圖 7）→切鍵槽→倒角 → 倒圓角 →生成齒輪模型。
   

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    （2） 外部特征設置
    
    齒輪模型外部特征的設置可以使虛擬模型更加真實，模型的外部特征決定形體具有的顏色和材質等。在 SolidWorks中利用外觀（Appearance）命令可以控制模型的顏色，還可以對模型的加工紋理（Texture）、材質（Material）進行設置使模型更加真實、效果更好。利用場景（scene）、光源（light）等可以設置合適的光線及光源，襯托模型。利用材質（Material）設定材料的屬性。SolidWorks 提供了各種材質，可根據齒輪的特性選擇材質。外部特征的設置使齒輪模型更加逼真，如圖 8 所示。
    

    3.2 生成工程圖
    
    在文件菜單中選擇由實體圖生成工程圖 →選擇工程圖格式 → 生成標準的工程圖→ 編輯視圖 → 設置剖切位置，生成剖視圖 →標注尺寸→填寫標題欄。完成的工程圖如圖 9 所示。
    

    4 結 束 語
    
    以 SolidWorks 為設計平臺進行的直齒變位齒輪的研究和設計，從理論和實際兩個方面分析了變位系數對齒形的影響，有利于變位齒輪的設計和教學工作，齒輪模型生成的工程圖極大地方便了齒輪設計。