CATIA标准直齿圆锥齿轮的建模标准直齿圆锥齿轮参数:轴交角:Σ=90°模数:m=7齿数:z1=17, z2=29压力角:α=20°齿宽:b=40齿顶系数:c∗=0.2锥齿轮啮合图分度圆半径:r1=m z1/2=7×17/2=59.5当量分度圆半径:r n=r1/cosδ锥距:R=r1/sinδ当量齿顶圆半径:r n a=r n+m当量齿根圆半径:r nf=r n-(1+c∗)m)分度锥角:δ=tan−1(z1z2知道以上参数,就可以把这对齿轮副画出来了,所欠缺的,就是齿轮体上的一些特征参数,比如,齿轮体的外形参数,以及齿轮的装配方式方面的参数。
简化的图形架构关于绘图方面的一些设定:圆锥齿轮副的轴线,都在YZ平面内,小圆锥齿轮轴线指向Y轴正方向,大圆锥齿轮轴线指向Z轴正方向。
绘图中涉及到的一些数据,将即时计算。
绘制:直接进入“创成式外形设计”(开始-形状-创成式外形设计)。
点击“直线”按钮,出现“直线定义”对话框:在“线型”里选择“点-方向”;对话框转换成“点-方向”定义对话框;在“点”里,点右键选择“创建点”;对话框转换成“点定义”对话框。
在“点类型”里选择“平面上”;在“平面”里点右键选择“YZ平面”;用鼠标随便在界面上点一下,初始点就选择完毕了,该初始点在YZ平面内,以后可以编辑该点,确定分度锥角顶点的位置;点击“确定”回到直线线定义对话框;在“方向”里点右键,选择“Y部件”定义Y轴为直线方向;在“终点”里定义直线的长度;定义直线长度为r2长度101.5;点击“确定”,“直线.1”定义生成。
要点是直线方向,要指向Y轴的相反方向,这样画出的圆锥齿轮,看到的是齿轮前端,能更清楚的看清齿形。
现在我们要画出分度圆半径r1:点击“直线”按钮,出现“直线定义”对话框:在“线型”里选择“曲线的角度/法线”;在“曲线”里选择刚刚画完的“直线.1”,直接在绘图区里,点击画完的直线就行了;在“支持面”里点右键选择“YZ平面”;在“点”里选择刚画完的直线.1的“终点”,也是直接在绘图区里,点击画完的直线.1的终点,就可选中;在“角度”选项里,把数值改成“90°”;在“终点”里定义直线长度为r1长度59.5;点击“确定”,“直线.2”定义生成。
直线.2的终点,就是分度圆和当量分度圆的交汇点。
点击“直线”按钮,出现“直线定义”对话框:无论“线型”里是什么选项;都可以直接在绘图区里,点选已完成直线的端点,定义生成“直线.3”。
直线.3就是锥距R。
直线.1就是r2直线.2就是r1直线.3就是R我们要画出当量分度圆半径r n,该直线和直线.3成90°。
点击“平面”按钮,出现“平面定义”对话框:在“平面类型”里,选择“曲线的法线”;在“曲线”里,选择刚绘制完成的“直线.3”;在“点”里选择直线.3的“终点”;点击“确定”,“平面.1”定义生成。
“平面.1”就是当量齿形的绘制平面。
而直线.1的延长线和平面.1的交点,就是当量分度圆的圆心,连接圆心和直线.3终点,当量分度圆半径r n就画出来了。
下图是平面.1的定义生成点击“外插延伸”按钮,出现“外插延伸定义”对话框:在“边界”里选择直线.1的“终点”;在“外插延伸的”里选择“直线.1”;在“类型”里选择“直到元素”;在“直到”里选择“平面.1”;点击“确定”则延长线定义生成。
外插延伸的终点,同时也是和平面.1的交点,就是当量分度圆的圆心。
下图是直线.1外插延伸的定义生成下图是直线.3的定义生成点击“直线”按钮,出现“直线定义”对话框:连接延长线终点,和直线.3终点,生成直线.4。
直线.4的长度,就是当量分度圆的半径r n长度。
现在,我们要想办法画出当量基圆:以后的所有创成构图,都将在平面.1中针对当量齿形的绘制来进行。
已知当量基圆:r nb=r n cosα, α=20°,只要画出r n关于20°的余弦线,分度基圆的长度就确定了。
我们从压力角α的余角开始画起,它的余角是70°。
当量基圆直线的垂足平面点击“平面”按钮,出现“平面定义”对话框:在“平面类型里”选择“与平面成一定角度或垂直”;在“旋转轴”里选择“直线3”;在“参考”里选择“YZ平面”;在“角度”里改成“70°”;点击“确定”平面.2定义生成。
当量基圆在平面.1里,与当量分度圆同心,并且垂直于平面2,垂足点,就是当量基圆上的一个点。
可以做平面2的垂线,“点”选择圆心,就可以得到需要的垂足点。
也可以过圆心,在“平面.1”内,做与“直线.4”成20°角的直线,直到“平面.2”为止。
由于当量基圆小于当量分度圆,所以压力角取正值或取负值,要看完成的直线是否小于当量分度圆半径的长度。
在“线型”里选择“曲线的角度/法线”;在“曲线”里选择“直线.4”;在“支持面”里选择“平面1”;在“点”里选择“外插延伸”的终点;在“角度”里填写-20°;在终点下面的“直到2”里选择“平面2”;点击“确定”,“直线.5”定义生成。
直线.5的长度,就是当量基圆的半径长度,也就是r nb的长度。
接下来,我们就可以画出当量基圆了。
直线.4的定义生成点击“圆”按钮,出现“圆定义”对话框:在“圆类型”里选择“中心和点”;在“中心”里选择“外插延伸.1”的顶点;在“点”里选择“直线.5”的顶点;在“支持面”里选择“平面1”;左侧的“圆限制”用默认值就行;点击“确定”,“圆弧.1”定义生成。
当量基圆的绘制当量基圆绘制完成后,直线.5和平面.2就可以隐藏了,这样能使绘图区域简洁一些。
我们将用“描点法”来绘制齿形渐开线,设定YZ平面与当量基圆的交点为渐开线的0点;以7.5°圆弧对应的长度单位,来确定渐开线的起始点;依次选取5个7.5°圆弧单位,来确定5个渐开线起始点;然后用样条曲线光滑的连接确定后的渐开线端点;就能得到一段渐开线。
建立5个平面,这5个平面的旋转轴,都通过当量基圆的圆心,还垂直于平面1。
定义旋转轴:点击“直线”按钮,出现“直线定义”对话框:在“线型”里选择“曲面的法线”;在“曲面”里选择“平面1”;在“点”里选择“外插延伸.1”的终点;在“终点”里定义一个合适的长度;点击“确定”完成直线定义。
下面开始定义渐开线起始点与当量基圆相交的平面。
点击“平面”按钮,出现“平面定义”对话框。
在“平面类型”选择“与平面成一定角度或垂直”;在“旋转轴”里选择“直线6”;在“参考”里选择“YZ平面”;在“角度”里填写“7.5°”;点击“确定”,“平面.3”定义生成。
继续定义平面.4,该平面除了与平面.3成7.5°以外,其他一切相同;按此方法定义平面.5、平面.6、平面.7。
现在确定渐开线在当量基圆上的起点:0点是YZ平面与当量基圆的交点,平面3、4、5、6、7与当量基圆的交点,分别是其他的5个起始点。
第一个起始点是平面.3与当量基圆的交点,长度为7.5°圆弧长;第二个起始点是平面.4与当量基圆的交点,长度为7.5°圆弧长的2倍;以此类推,第五个起始点是平面.7与当量基圆的交点,长度为7.5°圆弧长的5倍。
弧长L=7.5°/360°×л×r nb=8.48364793mm,通过计算获得。
其中r nb可以在图中直接量测获得,长度就是“直线5”的长度,想要测量更高的精度,可以通过设置获得。
(工具-选项-参数和测量-单位-更改“读写数字的小数位”)定义生成“平面.4”,定义生成“平面.5”。
定义生成“平面.6”,定义生成“平面.7”。
平面.3与YZ平面成7.5°平面.4、5、6、7定义生成点击“相交”按钮,出现“相交定义”对话框:我们定义“相交.1”。
在“第一元素”里选择“YZ平面”;在“第二元素”里选择“圆.1”即当量基圆;点击“确定”,“相交.1”就定义生成了。
该点为渐开线的0点。
用渐开线定义平面依次与当量基圆相交,获得的交点,就是渐开线的起始点。
以起始点为起点画当量基圆的切线,长度为7.5°当量基圆圆弧长的整数倍(从1到5)。
定义生成“相交.2”,定义生成“相交.3”。
定义生成“相交.4”,定义生成“相交.5”。
定义生成“相交.6”。
所有相交完成的点。
在“线型”里选择“曲线的切线”;在“曲线”里选择“圆.1”在“元素2”里选择“相交.2”;在“终点”里写入“8.483648”,该长度就是7.5°当量基圆圆弧长;点击“确定”,“直线.7”定义生成。
方向为与渐开线0点的距离最小,即与“相交.1”的距离。
继续绘制相交.3、4、5、6的切线,长度为7.5°当量基圆圆弧长的2、3、4、5倍,方向为与渐开线0点的距离最小。
定义生成“直线.8”。
在“终点”里输入“8.483648*2”。
在“终点”里输入“8.483648*3”。
定义生成“直线.10”。
在“终点”里输入“8.483648*4”。
在“终点”里输入“8.483648*5”。
各段渐开线画好后的图形。
用样条曲线连接获得的切线直线的终点,就能获得齿轮齿形的渐开线。
点击“样条线”按钮,出现“样条线定义”对话框:依次选择确定的渐开线端点(共6个),点击“确定”,“渐开线”定义生成。
为了绘图方便,我们把已经用过的元素,且以后不会再使用的元素隐藏,在“直线.4”以后,和“样条线.1”以前的元素,除了直线.6之外都可以隐藏。
画当量分度圆:点击“圆”按钮,出现“圆定义”对话框:在“圆类型”里选择“中心和点”;在“中心”里选择“外插延伸.1”的顶点;在“点”里选择“直线.2”的顶点;在“支持面”里选择“平面1”;左侧的“圆限制”用默认值就行;点击“确定”,“圆弧.2”定义生成。
当量基圆定义生成“直线.12”,方向远离圆心,该直线顶点是齿顶圆上的点;定义生成“直线.13”,方向指向圆心,该直线顶点比齿根圆略小,真实的齿根圆由齿轮体确定。
确定齿顶圆的直线.12 和确定齿底圆的直线.13点击“圆”按钮,出现“圆定义”对话框:定义生成“圆弧.3”,该圆就是齿顶圆。
点击“圆”按钮,出现“圆定义”对话框:定义生成“圆弧.4”,该圆是齿底圆弧,并不是齿根圆,半径比齿根圆小。
左为当量齿顶圆;右为齿底圆。
我们看到,刚才完成的渐开线,并没有与齿底圆弧相交。
用“外插延长”命令,延长渐开线,并到齿底圆弧为止。
在“边界”里选择样条线的0点也就是“相交.1”;在“外插延伸的”里面选择“样条线.1”;在“类型”里选择“直到元素”;在“直到”里选择“圆弧.4”;点击“确定”样条线的“外插延伸.2”定义生成。
此时,“外插延伸.2”线代替了“样条线.1”,样条线.1自动隐藏。