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基于SolidWorks双斜齿轮参数化设计及研究

发表时间: 2017/9/15 作者: 刘继承 来源: 互联网
双斜齿轮在液压系统中有着举足轻重的地位,双斜齿轮的精度等级以及结构的合理性直接影响双斜齿轮泵能否正常运转,因此迫切需要一种既可快速建模又可精确计算的方法.基于SolidWorks的参数化建模,既能满足快速建模的要求,又能精确控制参数变化,因此将该方法应用到双斜齿轮参数化建模中,能够使得双斜齿轮的建模过程变得可控及高效。
 

    0 引言

    齿轮是机械行业最为重要的传动零件之一,被广泛应用到各个领域。在液压动力系统中,齿轮泵是目前液压系统中广泛应用的动力原件,而双斜齿轮泵具有体积小、质量轻、结构简单、白吸能力强、维护方便的特点,使双斜齿轮泵在动力系统中大量应用。然而,随着工况条件越来越复杂,对双齿轮泵的要求也愈发严格.双斜齿轮作为双斜齿轮泵中的关键性零件,如果依然采用传统的设计手法进行设计和校核,将难以满足日益严峻的实际工况。因此,为了设计双斜齿轮时,使设计参数可控,本文基于SolidWorks开发了双斜齿轮参数化模块,规整了齿轮参数,使双斜齿轮可参数化设计。

    1 参数化设计流程

    构件参数化设计的前提是将构件合理化约束。为了保证约束条件的有效性,一般情况下,需要满足三个条件:特征相关性、尺寸全约束、数据链相关。构件的参数化设计流程如图1所示。

    1

    图l 参数化设计流程

    2 基于系列零件设计表的参数化设计

    在SolidWorks中进行参数化设计建模,主要有两种方法:一种是在系列零件设计表中设计;另外一种是基于SolidWorks后台程序,利用VB程序进行参数化设计。本文着重介绍系列零件设计表的参数化设计,原因是系列零件设计表的设计过程可视化程度较高,易于工厂实际生产要求,设计人员只需推导参数化公式以及关系式即可完成,无需调入VB编程。

    实现系列零件设计表的参数化设计,首先需建立模板模型,该过程主要是通过修改参数表中的各个特征参数完成模板模型的配置。其次,将配置的参数导入EXCEL中,参数一般情况下包括:外形尺寸和布尔运算后的结果、零件的特征量、视图状态、材料属性、装配特征量、配合时的角度要求等装配参数。

    2.1 操作过程

    SolidWorks中具体的系列零件参数化设计步骤如下:

    Step1:配置模板模型;

    Step2:打开SolidWorks,从菜单栏中选择【插入】——【系列零件设计表】;

    Step3:选择【属性管理器】中的【空白(K)】,系统在SolidWorks的建模环境中插入一个空白的EXCEL表;

    Step4:设计者编辑所要建模的零件参数,生成相对应的系列零件参数表。

    上述操作过程需要注意输入参数,每一个参数都有一定的语法,输入时务必严格执行。

    2.2 参数化设计格式

    参数化设计过程中,SolidWorks系统以尺寸或者特征量的名称作为配置参量名或者计算值,改变几何模型的变形。系列零件设计表中使用的特征参数、尺寸、零部件名以及配置参数名与匹配模板中相对应的名称相同。具体的语法如表1所列。

    表1 系列零件设计表语法

    2

    3 基于SolidWorks双斜齿轮参数化设计

    3.1 双斜齿轮参数

    双斜齿轮的建模过程,本文分解为两部分,首先建模一侧的斜齿轮,然后通过特征镜像命令,得到另外一侧的斜齿轮。因此,对于双斜齿轮的建模过程,主要就是斜齿轮的建模以及镜像平面的选择。对于单侧斜齿轮的建模,需要推导以下参数关系:

    (1)螺旋角β

    11

    其中:d表示斜齿轮的分度圆直径,L表示斜齿的导程。

    (2)模数

    斜齿轮的法面模数是标准的模数,只需要按照国标选择就可以。斜齿轮的端面模数与法面模数以及螺旋角有如下关系:

    22

    其中:Mt表示表示端面模数,Mn表示法面模数,β表示螺旋角。

    (3)压力角

    斜齿轮的压力角分为端面压力角和法向压力角,法向压力角一般为20°,端面压力角随着螺旋角的变化而变化。有如下关系:

    33

    其中:αn表示法向压力角,αt表示端面压力角。

    斜齿轮具体几何参数计算如表2所列。

    表2 斜齿轮几何参数计算

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责任编辑:郝秋红