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内啮合齿轮传动分析及其参数化三维模型的建立

内啮合齿轮传动分析及其参数化三维模型的建立

煤矿机械 61 2005年第10期

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文章编号:(2005)1003-079410-0061-02!计算机应用"

内啮合齿轮传动分析及其参数化三维模型的建立

毛竹群,邓效忠

(河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003)

摘要:内齿轮在工业中应用十分广泛,对内啮合齿轮传动的特点进行了分析。鉴于目前应

用的大部分三维软件生成齿轮的三维模型都较困难,具体研究了在CAXA实体设计中建立内齿轮的三维造型方法,并给出了在CAXA实体设计和Pro之间实现文件互读、数据共享的方法,使齿轮参数化三维模型的建立更为直接和容易,实现其CAD的协同设计。

关键词:内啮合;传动分析;参数化;CAD/CAM/CAE;CAXA;协同设计中图号:TH132.4;TP39

!

引言

由太阳轮、行星轮和内齿轮组成的行星轮系是自动变速器、轮边减速器和行星齿轮减速器主要减(变)速构件,内啮合齿轮传动具有诱导法曲率小,重合度大,磨损较轻等优点,是一种承载能力高,传动平稳,结构紧凑,传动效率较高,噪声较低的优良传动装置,因此应用非常广泛。建立内齿轮三维模型是进行有限元分析和实现CAD/CAM集成必不可少

的环节,目前一些三维造型软件,如UG、Pro/E、Solidedge、SolidWork等都不能直接生成齿轮的三维模型。“CAXA实体设计”是世界最领先技术的创新三维CAD系统。它全新地诠释了未来CAD技术的发展方向,使CAD真正成为普及化的傻瓜工具,使用者再也不需要花费大量时间与精力去学习和适应软件,从而真正做到了易用和创新。"".!

内啮合齿轮传动分析渐开线齿廓传动的特点

传动比恒定不变;中心距变动不影响传动比;啮合线是过节点的直线;可与直线齿廓的齿条相啮合。"."

内齿轮副正确啮合及连续传动条件(1)正确啮合条件

①两齿轮的模数相等;②两齿轮的分度圆压力角必须相等。

(2)连续传动条件

端面重合度(transversecontactratio)εa>1。(3)为了保证在齿顶高范围内的齿廓曲线全部为渐开线,内齿轮的齿顶圆必须大于基圆。

ra2#rb2或r2-ha2#r2cosαmz2/2-h$α/2am#mz2cos

2h$a

z2#

1-cosα

对于标准内齿轮,压力角α=20º,齿顶高系数带入上式后得z2#34。所以,在设计内齿轮=1,

".#

文献标识码:A

(4)外齿轮的基圆与内齿轮的基圆必须相交。内啮合齿轮传动的特点

内啮合传动和外啮合传动相比,有下列优点:(1)内啮合齿轮传动机构尺寸比较小,结构紧凑,相应地减轻了重量,节省了材料;

(2)内啮合齿轮传动磨损较轻,同时提高了传动效率;

(3)内啮合齿轮传动是凸面和凹面相啮合,综合曲率半径大,因此齿面接触应力小。由于重合度大,因此内啮合齿轮传动平稳;

(4)由于内齿轮齿根厚度较大,所以弯曲强度较高;

(5)使用寿命较长。

磨削内齿轮要使用成型砂轮磨削。传统的范成法由于受到多方面的限制,很难解决大模数大直径内齿轮的加工问题和大模数内齿轮硬齿面的磨削问题。由于内齿轮加工困难,效率低,成本高,严重制约了内啮合齿轮传动的广泛应用,大模数大直径内齿轮的加工,目前在国内是一个亟待解决的难题。#

内齿轮参数化三维模型建立

CAXA技术是北京北航海尔软件有限公司开发

的专业计算机辅助设计/制造/分析(CAD/CAM/、企业系统集成及网络(PDM/ERP/ASP/INTER-CAE)

与工程服务的高科技软件,是一种面向市场需NET)

求的、高品质的、低价位的国产CAD/CAM软件。在CAXA实体设计XP中实现齿轮的三维是非常简单易行的。首先,运行软件,在显示菜单栏中打开设计元素工具栏,点击右侧工具栏中的“工具”,将其中的“齿轮”图标拖至合适的位置,利用CAXA实体设计XP软件,无需编程,就可以很方便快捷地绘制各种齿型参数的直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮、蜗杆及齿条,只需输入用户要求的参数。大大减少了齿轮三维设计的时间和精力,为实现其仿真做出了很大的贡献。在这里绘制齿数为57,齿宽95,齿顶圆直

h$a

时,其齿数z2不得小于34。

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