3.5 直齿圆柱齿轮的建模_Creo 6.0从入门到精通-QQ阅读现言女生网

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3.5　直齿圆柱齿轮的建模

直齿圆柱齿轮的设计方法有一套标准的参考，相关参数的计算都是按照既定的方法逐步完成的。对类似这样的标准件或具有标准设计流程的零件建模，采用参数化建模的方式能有效地提高建模效率。通过参数化建模的方式设计新的齿轮时，输入齿轮的参数，则自动生成新的齿轮。通过本例，进一步熟悉拉伸操作；掌握齿轮参数化的步骤和方法；学习渐开线的创建过程；学习旋转阵列特征的操作。

1．直齿圆柱齿轮建模相关公式和参数

1）渐开线齿轮齿廓曲线

齿轮的齿形是渐开线（Involute Curve）。渐开线的形成如图3.5.1所示，其参数方程如下：

图3.5.1　渐开线的形成

图中，r为基圆半径；s为发生线沿基圆滚过的长度；u为夹角。

对于Creo中的关系式，要引入一个变量t，t的变化范围是0~1。pi表示圆周率，是Creo中的默认值。0°~90°范围内的渐开线曲线表达如下：

u=t*90；

r=jyd/2（jyd为齿顶圆直径）；

s=(pi*r*t)/2；

x=r*cos(u)+s*sin(u)；

y=r*sin(u)-s*cos(u)；

z=0。

2）齿轮建模主要建模参数

齿数：Z=58；

模数：m=2.5；

压力角：a=20；

齿顶高系数：ha=1；

顶隙系数：c=0.25；

变位系数：X=0；

齿宽：ck=28。

3）齿轮建模主要建模关系

齿顶圆直径：cdyd=Z*m+2*m*(ha+X)

齿根圆直径：cgyd=Z*m−2*m*(ha+c−X)

分度圆直径：fdyd=Z*m

基圆直径：jyd=Z*m*cos(a)

齿厚：ch=m*pi/2+2*X*m*tan(a)

2．新建文件

参照3.2节中的新建文件步骤，新建一个文件名为“zhichilun”的零件文件。

3．创建用户参数

单击功能区【工具】选项卡【模型意图】区域中的【参数】按钮，弹出【参数】对话框。单击对话框中的【添加】按钮，会在对话框中弹出增加项，列表中的【类型】默认为“实数”，按此方法依次将直齿轮的主要参数名称代号和值输入其中，填写内容如图3.5.2所示。单击【确定】按钮退出【参数】对话框。

图3.5.2　【参数】对话框

4．创建关系

单击功能区【模型意图】区域中的按钮，弹出【关系】对话框，将直齿轮各参数间的关系式输入其中，如图3.5.3所示。单击【确定】按钮退出【关系】对话框。

5．创建齿根圆柱

（1）单击功能区【模型】选项卡【形状】区域中的【拉伸】按钮，界面顶部显示【拉伸】操控板。

（2）进入草绘模式。

在【拉伸】操控板上单击【放置】按钮，弹出下滑面板，单击【定义】按钮，弹出【草绘】对话框。指定【草绘平面】为基准平面FRONT面、【参考】为基准平面RIGHT面，【方向】向右，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。

（3）草绘轮廓。

在图形区中部绘制一个圆截面，直径初步设定为220（可以是任意值）。单击功能区【关闭】区域中的【确定】按钮，返回【拉伸】操控板。

（4）拉伸深度设置。

设置拉伸深度为60（可以是任意值），其他选项默认。单击【确定】按钮，完成拉伸特征的创建，生成齿根圆柱如图3.5.4所示。

图3.5.3　直齿圆柱齿轮关系设置

图3.5.4　齿根圆柱

6．更改变量名

（1）选中模型树中的特征“拉伸1”，在弹出的浮动工具栏中单击【编辑尺寸】按钮，在图形区会显示出该特征的相关尺寸，如图3.5.5所示。

（2）单击功能区【工具】选项卡【模型意图】区域中的工具按钮，图形区的尺寸会以对应符号显示，如图3.5.6所示。

图3.5.5　“拉伸1”相关尺寸

图3.5.6　尺寸对应符号

（3）双击符号“d3”，界面顶部显示【尺寸】操控板，将【值】区域中的符号“d3”改为“k0”，如图3.5.7所示。用同样方法将符号“d4”改为“k1”，双击图形区空白区域退出。

图3.5.7　【尺寸】操控板

小提示：新增加的特征尺寸所对应的符号是以字母d+数字序号的形式持续递增的，为避免修改时引起序号发生变化，此处以字母k开头来代替。

7．创建齿顶圆、分度圆、基圆

（1）进入草绘模式。

单击功能区【模型】选项卡【基准】区域中的【草绘】按钮，弹出【草绘】对话框。指定【草绘平面】为基准平面FRONT面、【参考】为基准平面RIGHT面，【方向】向右，单击【草绘】按钮，进入草绘模式。

（2）草绘轮廓。

绘制如图3.5.8所示齿顶圆、分度圆、基圆，尺寸由大到小，数值任意。单击功能区【关闭】区域中的【确定】按钮，完成草绘。

图3.5.8　齿顶圆、分度圆、基圆

（3）齿顶圆、分度圆、基圆尺寸符号修改。

选中模型树中的特征，在弹出的工具栏中单击【编辑尺寸】按钮，在图形区会显示出该特征的相关尺寸。如果显示符号则直接双击符号；如果显示数字尺寸则选中【工具】选项卡，单击功能区【模型意图】中的工具按钮。双击符号后分别将齿顶圆、分度圆、基圆尺寸符号对应修改为“k2”“k3”“k4”，双击图形区空白区域退出。

8．添加关系

单击功能区【模型意图】区域中的按钮，弹出【关系】对话框。建立尺寸符号k0～k4与齿轮特征的关系，添加关系如下。单击【确定】按钮退出【关系】对话框。

单击功能区【模型】选项卡【操作】区域中的【重新生成】按钮，得到新的图形，如图3.5.9所示。

9．创建渐开线曲线

（1）单击功能区【基准】按钮，在下滑面板中选中【曲线】|【来自方程的曲线】命令，如图3.5.10所示。

图3.5.9　重新生成的图形

图3.5.10　【来自方程的曲线】命令

（2）选取参考坐标系。

弹出【曲线：从方程】操控板，保持默认设置，如图3.5.11所示。单击【参考】按钮，从模型树中选取系统默认坐标系。

图3.5.11　【曲线：从方程】操控板

（3）生成渐开线曲线。

在【曲线：从方程】操控板上单击【方程】按钮，弹出【方程】对话框，输入渐开线曲线表达式，如图3.5.12所示。单击【确定】按钮退出【方程】对话框，单击操控板上的【确定】按钮，完成渐开线曲线的绘制，如图3.5.13所示。

图3.5.12　【方程】对话框

图3.5.13　绘制渐开线曲线

10．创建第一个齿

（1）创建渐开线与分度圆的交点。

单击功能区【基准】区域中的【点】按钮，弹出【基准点】对话框，按住<Ctrl>键选择分度圆上半部分和渐开线，创建交点PNT0，如图3.5.14所示，单击【确定】按钮退出。

图3.5.14　创建交点PNT0

（2）创建辅助平面DTM1。

单击功能区【基准】区域中的【平面】按钮，弹出【基准平面】对话框，按住<Ctrl>键分别选取齿根圆柱轴线和点PNT0，创建辅助平面DTM1，设置如图3.5.15所示，单击【确定】按钮退出。

（3）创建辅助平面DTM2。

单击功能区【基准】区域中的【平面】按钮，弹出【基准平面】对话框，按住<Ctrl>键分别选取齿根圆柱轴线和辅助平面DTM1，创建辅助平面DTM2，设置如图3.5.16所示，【旋转】角度为任意的小角度数值，注意偏移方向为渐开线的开口方向（即向外扩展方向），单击【确定】按钮退出。

图3.5.15　创建辅助平面DTM1的设置

图3.5.16　创建辅助平面DTM2的设置

（4）修改尺寸符号并设置关系。

修改辅助平面DTM2旋转角度尺寸符号为“k5”。单击功能区【工具】选项卡【模型意图】区域中的按钮，在弹出的【关系】对话框中增加如下关系式：

此关系式是根据辅助平面DTM2作为渐开线镜像参考面得到的，单击【确定】按钮退出。单击功能区【模型】选项卡【操作】区域中的【重新生成】按钮，重新生成模型。

（5）镜像渐开线。

选取渐开线，单击功能区【编辑】区域中的【镜像】按钮，弹出【镜像】操控板，选取辅助平面DTM2为镜像参考面，单击【确认】按钮，完成渐开线的镜像。

（6）拉伸形成第一个齿。

单击功能区【形状】区域中的【拉伸】按钮，弹出【拉伸】操控板，单击【放置】按钮，选取基准平面FRONT面作为【草绘平面】，进入草绘模式。单击功能区【草绘】区域中的【投影】按钮，弹出【类型】对话框，默认【单一】选项，然后依次选取齿根圆、齿顶圆和两渐开线。单击功能区【编辑】区域中的【删除段】按钮进行草图修剪，修剪后的第一个齿轮齿廓如图3.5.17所示。单击功能区【关闭】区域中的【确定】按钮，返回【拉伸】操控板，设置拉伸方式为，选取齿根圆柱上与渐开线对应的面为指定拉伸平面，单击操控板上的【确定】按钮，完成第一个齿的创建，如图3.5.18所示。