斜齒輪是工程中應用十分廣泛的齒輪類型,由于其造型較復雜,一般的工程技術人員難以掌握,若要進行有限元分析,專用的CAE軟件價格昂貴,這些因素使其在設計、研究和應用中受到一定的局限。本文采用新的ActiveX自動化界面技術(ActiveX Automation Interface),對Mechanical Desktop 6(即MDT6)中文增強版[2]進行Visual Basic編程二次開發(fā),實現(xiàn)斜齒輪的三維精確造型,并進行有限元分析。與一般造型軟件相比,其獨特優(yōu)勢在于,MDT與應用非常普及的工程圖形軟件AutoCAD同屬Autodesk公司產(chǎn)品,MDT與AutoCAD關系密切,它構建于AutoCAD之上,但繪圖、造型能力更強大,且具有分析功能,對廣大的AutoCAD用戶來說,不失為一個很好的選擇。
斜齒輪三維模型創(chuàng)建過程為:首先根據(jù)斜齒輪端面齒槽曲線方程,編制程序繪制齒槽曲線草圖,創(chuàng)建一圓柱體作為齒輪毛坯,定義三維螺旋掃掠路徑,然后將齒槽草圖視為刀具,沿三維螺旋路徑掃掠切削,就在圓柱體齒輪毛坯上切削出了三維螺旋齒槽,將該切削出的齒槽特征以毛坯軸線為中心進行環(huán)形陣列,數(shù)目與齒數(shù)相同,即完成斜齒輪的三維造型。
以漸開線斜齒輪為例,斜齒輪毛坯端面以及視為刀具的齒槽曲線,如圖1所示。齒槽曲線上各點創(chuàng)建方法如下:
(1) 0,1,2點,用AddLightWeightPolyline方法創(chuàng)建輕便多義線,指定第1點凸度為0. 2。
(2) 2,3,4點,用AddSpline方法創(chuàng)建樣條曲線。
(3) 4,5,6點,用AddLightW eightPolyline方法創(chuàng)建輕便多義線。
(4)用Mirror方法鏡像刀具右部線段,得到刀具左部線段,得到刀具截面曲線組,用AddSketch方法將其定義為草圖。
由輸入原始參數(shù)齒數(shù)Z,壓力角T,法面模數(shù)mn,螺旋角U,及可以很容易計算出斜齒輪的端面壓力角Tt,端面模數(shù)mt,分度圓半徑R,頂圓半徑Ra,根圓半徑Rf,基圓半徑Rb,從而計算出0至6點的坐標為:
AddCircle創(chuàng)建一圓,拉伸高度為B(即齒寬)的圓柱體,得到齒輪毛坯,定義三維螺旋掃掠路徑,直徑與齒輪毛坯相同, 由齒槽草圖、三維螺旋掃掠路徑、齒輪毛坯及其軸線創(chuàng)建三維螺旋路徑掃掠切削特征,就在齒輪毛坯圓柱體上沿螺旋路徑切制出一個齒槽,將該齒槽特征以毛坯軸線為中心進行環(huán)形陣列,陣列數(shù)目與齒數(shù)Z相同,即得到斜齒輪的三維造型。
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