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    斜齒輪的造型與有限元分析

    發(fā)布于:2016-01-26 21:38
    齒輪有限元分析

          斜齒輪是工程中應(yīng)用十分廣泛的齒輪類型,由于其造型較復(fù)雜,一般的工程技術(shù)人員難以掌握,若要進(jìn)行有限元分析,專用的CAE軟件價(jià)格昂貴,這些因素使其在設(shè)計(jì)、研究和應(yīng)用中受到一定的局限。本文采用新的ActiveX自動(dòng)化界面技術(shù)(ActiveX Automation Interface),對(duì)Mechanical Desktop 6(即MDT6)中文增強(qiáng)版[2]進(jìn)行Visual Basic編程二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)斜齒輪的三維精確造型,并進(jìn)行有限元分析。與一般造型軟件相比,其獨(dú)特優(yōu)勢在于,MDT與應(yīng)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(guān)系密切,它構(gòu)建于AutoCAD之上,但繪圖、造型能力更強(qiáng)大,且具有分析功能,對(duì)廣大的AutoCAD用戶來說,不失為一個(gè)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(jìn)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(diǎn)創(chuàng)建方法如下:
          (1) 0,1,2點(diǎn),用AddLightWeightPolyline方法創(chuàng)建輕便多義線,指定第1點(diǎn)凸度為0. 2。
          (2) 2,3,4點(diǎn),用AddSpline方法創(chuàng)建樣條曲線。
          (3) 4,5,6點(diǎn),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(jì)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(jì)算出0至6點(diǎn)的坐標(biāo)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(gè)齒槽,將該齒槽特征以毛坯軸線為中心進(jìn)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。


                                                                                      專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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