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斜齿轮的造型与有限元分析

发布于:2016-01-26 21:38
齿轮有限元分析

      斜齿轮是工程中应用十分广泛的齿轮类型,由于其造型较复杂,一般的工程技术人员难以掌握,若要进行有限元分析,专用的CAEApp价格昂贵,这些因素使其在设计、研究和应用中受到一定的局限。本文采用新的ActiveX自动化界面技术(ActiveX Automation Interface),对Mechanical Desktop 6(即MDT6)中文增强版[2]进行Visual Basic编程二次开发,实现斜齿轮的三维精确造型,并进行有限元分析。与一般造型App相比,其独特优势在于,MDT与应用非常普及的工程图形AppAutoCAD同属Autodesk企业产品,MDT与AutoCAD关系密切,它构建于AutoCAD之上,但绘图、造型能力更强大,且具有分析功能,对广大的AutoCAD用户来说,不失为一个很好的选择。
      斜齿轮三维模型创建过程为:首先根据斜齿轮端面齿槽曲线方程,编制程序绘制齿槽曲线草图,创建一圆柱体作为齿轮毛坯,定义三维螺旋扫掠路径,然后将齿槽草图视为刀具,沿三维螺旋路径扫掠切削,就在圆柱体齿轮毛坯上切削出了三维螺旋齿槽,将该切削出的齿槽特征以毛坯轴线为中心进行环形阵列,数目与齿数相同,即完成斜齿轮的三维造型。
      以渐开线斜齿轮为例,斜齿轮毛坯端面以及视为刀具的齿槽曲线,如图1所示。齿槽曲线上各点创建方法如下:
      (1) 0,1,2点,用AddLightWeightPolyline方法创建轻便多义线,指定第1点凸度为0. 2。
      (2) 2,3,4点,用AddSpline方法创建样条曲线。
      (3) 4,5,6点,用AddLightW eightPolyline方法创建轻便多义线。
      (4)用Mirror方法镜像刀具右部线段,得到刀具左部线段,得到刀具截面曲线组,用AddSketch方法将其定义为草图。
      由输入原始参数齿数Z,压力角T,法面模数mn,螺旋角U,及可以很容易计算出斜齿轮的端面压力角Tt,端面模数mt,分度圆半径R,顶圆半径Ra,根圆半径Rf,基圆半径Rb,从而计算出0至6点的坐标为:
      AddCircle创建一圆,拉伸高度为B(即齿宽)的圆柱体,得到齿轮毛坯,定义三维螺旋扫掠路径,直径与齿轮毛坯相同, 由齿槽草图、三维螺旋扫掠路径、齿轮毛坯及其轴线创建三维螺旋路径扫掠切削特征,就在齿轮毛坯圆柱体上沿螺旋路径切制出一个齿槽,将该齿槽特征以毛坯轴线为中心进行环形阵列,阵列数目与齿数Z相同,即得到斜齿轮的三维造型。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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