基于Pro/E內齒輪傳動(dòng)參數化設計及運動(dòng)仿真

　　以?xún)三X輪傳動(dòng)設計為例，介紹了在Pro/E環(huán)境下內齒輪的參數化設計及內齒輪傳動(dòng)的運動(dòng)仿真。采用參數化建模使設計者通過(guò)修改齒輪的設計參數便能快速修改齒輪模型，大大提高了設計效率。通過(guò)運動(dòng)仿真，可以在虛擬的環(huán)境下對內齒輪傳動(dòng)進(jìn)行運動(dòng)模擬和干涉檢查，驗證了內齒輪設計的準確性，具有實(shí)用價(jià)值。

　　引言

　　內齒輪傳動(dòng)機構廣泛應用于儀表、機械等領(lǐng)域，如內平動(dòng)齒輪減速器、內齒輪絞車(chē)、內齒輪油泵等。傳統的齒輪設計方法是先計算齒輪的基本參數，再建立幾何模型，齒輪的基本參數的改變往往導致設計者要重新計算，重建模型，效率低下，容易出現差錯。而Pro/E參數化建模能使產(chǎn)品的基本設計參數與產(chǎn)品的尺寸、形狀、位置之間以各種關(guān)系關(guān)聯(lián)，由這些關(guān)系式驅動(dòng)尺寸，使設計者能根據不同的設計需求，修改設計參數就能快速建模和修改模型，大大提高了設計效率。

　　產(chǎn)品裝配與機構仿真是Pro/E軟件中的一項重要功能，使得原來(lái)難以表達和設計的機械運動(dòng)，可以在虛擬的工作環(huán)境中進(jìn)行運動(dòng)模擬和干涉檢查，幫助設計者及時(shí)發(fā)現問(wèn)題，降低設計差錯性，節約設計成本，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。

　　本文主要介紹了利用Pro/E軟件完成內齒輪傳動(dòng)機構的漸開(kāi)線(xiàn)直圓柱內齒輪參數化設計的過(guò)程以及內齒輪傳動(dòng)機構的運動(dòng)仿真與分析過(guò)程。

1、內齒輪參數化設計

　　1.1、創(chuàng )建設計參數

　　在利用Pro/E進(jìn)行參數化建模時(shí)，首先要設置設計參數。影響漸開(kāi)線(xiàn)直圓柱內齒輪形狀和尺寸的基本參數主要有：模數m、齒數z、壓力角alpha、齒頂高ha、齒根高hf、齒寬b等，為了達到齒輪的各項技術(shù)要求，要讓齒輪基本設計參數與齒輪的尺寸、形狀、位置之間以各種關(guān)系關(guān)聯(lián)，以達到修改齒輪設計參數來(lái)改變齒廓形狀的目的。在PRO/E軟件零件建模環(huán)境下，選擇“工具”|“參數”命令，打開(kāi)“參數”對話(huà)框，在該對話(huà)框中輸入表1中齒輪參數，添加基本設計參數。

表1 內外齒輪基本設計參數

　　1.2、創(chuàng )建內齒廓漸開(kāi)線(xiàn)

　　1)添加齒輪參照圓關(guān)系。利用關(guān)系式繪出基圓、齒頂圓、齒根圓、分度圓。單擊工具欄“草繪”按鈕，選擇FRONT基準平面為草繪平面，在草繪環(huán)境中繪制4個(gè)同心圓，并使這4個(gè)圓的尺寸受參數和關(guān)系式驅動(dòng)。選擇“工具”|“關(guān)系”命令打開(kāi)“關(guān)系”對話(huà)框，添加如表2所示的關(guān)系。

　　2)創(chuàng )建直圓柱內齒輪齒廓漸開(kāi)線(xiàn)。單擊特征工具欄“插入基準曲線(xiàn)”按鈕，彈出“曲線(xiàn)選項”菜單，依次選擇“從方程”、“笛卡爾”坐標系等，在彈出的記事本對話(huà)框中輸入如下漸開(kāi)線(xiàn)的參數方程：

表2 內外齒輪表達式

4、結論

　　借助Pro/E軟件對內齒輪傳動(dòng)機構的內齒輪進(jìn)行參數化精確建模，設計者只要按照設計要求輸入參數就可得到不同規格的齒輪，大大提高了設計的靈活性，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。通過(guò)對建立的內齒輪傳動(dòng)機構進(jìn)行運動(dòng)仿真檢查和分析測量，可以在虛擬環(huán)境下快速地驗證齒輪之間是否存在干涉，是否滿(mǎn)足機械傳動(dòng)性能的要求，能快速得到了數據圖像和運動(dòng)仿真視頻，幫助設計者快速修改模型和進(jìn)行運動(dòng)學(xué)分析，提高設計效率，有很強的實(shí)用價(jià)值。