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基于Pro／E的复合齿形摆线盘三维模型设计程力

2015-07-30 01:12

No．1 陕西科技大学学报
·92· JOURNAL OF SHAANXI UNIVERSITY OF SCIENCE& TECHNOLOGY
Feb．2007
V0I．25
文章编号：1000-5811(2007)01-0092-03
基于Pro／E的复合齿形摆线盘3维模型设计
李 进，高东强
(陕西科技大学机电工程学院，陕西西安710021)
摘 要：分析了摆线盘3维模型设计中存在的问题，提出了1种复合齿形摆线盘设计和实体模
型构造的方法，所生成的Pro／E参数化图形直观、简洁、形象、便于修改设计和对产品进行系
列化设计，这1研究为摆线盘的3维模型设计提供了1种新的思路和方法．
关键词：复合齿形；摆线；Pro／E；模型设计
中图分类号：THI32．46；TH122 文献标识码：A
0 前言
摆线钢球减速器是1种通过钢球在摆线滚道内做纯滚动而达到传动目的的新型减速器，摆线盘是该
减速器的关键传动部件，其设计、制造精度直接影响着整机的动态性能．随着CAD和CAM 技术的广泛应
用，产品的设计过程正逐步由2维化向3维参数化设计转变，不但加快了新产品设计的进程和提高了产品
的设计质量，而且有利于产品的系列化和通用化设计．作者基于目前应用广泛的3维模型设计软件Pro／E
研究了摆线盘3维模型的设计方法和建模过程．
图1 摆线盘结构简图
1 摆线盘的结构和功能
摆线盘是该减速器的重要0
件，其主要功能是传递运动，摆线
的形状参数决定着减速器的传动
比和载荷，直接影响着减速器的
工作性能，其结构简图如图1所
示．
2 摆线盘的齿形设计
实际摆线槽齿形曲线是其理
论曲线的内外等距线，要保证摆
线槽齿形不产生根切，1般可以采用以下方法：(1)恰当选择相关参数，缺点是有可能使摆线盘的尺寸很
大，从而使减速器的外形尺寸增大．(2)使用复合齿形，设计1条符合不干涉条件的曲线，既能去掉齿廓上

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的根切部分，又能最大限度的保存原齿廓的工作齿形并与之光滑相连．在绝大多数情况下两条摆线的等距
曲线只能相交，不能相切，可以通过计算机优化计算出两条曲线交点处切线间的交角并使其比较小．求解
修形曲线的计算机程序框图如图2所示．
投稿日期；2006—1O-31
作者简介：李进(19791)，男，广西自治区柳州市人，在读硕士生，研究方向：凸轮、模具的CAD／CAM
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第1期 李进等：基于Pro／E的复合齿形摆线盘3维模型设计 · 93 ·
3 摆线盘3维参数化实体模型的建立
Pro／ENGINEER软件是美国PTC公司的重要产品，在目前的
3维设计软件领域中占有重要地位，并作为当今世界机械CAD／
CAE／CAM 领域的新标准而得到业界的认可和推广．由计算机生成
修形摆线的参数后，可以方便地运用Pro／ENGINEER构建摆线盘
的数字模型．
点击草绘1选择FRONT平面1绘制1个直径为~o100，高为2O
的圆柱，如图3所示．
点击草绘1选择FRONT平面1点击插入基准曲线1从方程1
完成1选择PRT_CSYS DEF坐标系1笛卡尔，这时出现记事本对
话框，输入曲线的方程(因为曲线对称，所以可以先画出1半曲线，处
理完后通过镜像完成另外1半曲线的绘制)：
z 111× 3× cos(180× f)+ 0．5× 3× cos(11× 180× t，
Y111× 3× sin(180× f)— 0．5× 3× sin(11× 180× ￡) ，
Y 10 ．
点击确定，得到理论摆线，如图4所示．
点击通过边创建图元1点击理论摆线，得到摆线的草绘图元1
点击编辑1偏移1点击摆线的草绘1输
入偏移距离3，确定后得到摆线的偏移曲
线，如图5所示．
用同样的方法画出修形摆线，如图6
所示．
点击草绘1选择FRONT平面放置
草绘1点击通过边创建图元1选择偏置
曲线和修形摆线1点击动态修剪剖面图
元1修剪曲线得到齿形曲线(为了简便，
可以只修剪1个齿形，其余的齿形通过阵
列命令生成)，修剪后的齿形曲线，如图7
所示．
点击插人1扫描1切口1选取齿形
曲线1点击完成进人草绘1草绘截面，如
图8所示．
点击确定生成1个齿形槽，如图9所
示．
开始
输入原始摆线的参数
计算最远有效啮合点的位置
随机产生修形摆线
可行参数的初始值
构成搜索方向
有
l 沿可行方向逐次
I 迭代求局部最优解
子程序：
检验约束
条件，计
算目标函
数F( 值
图2 求解修形曲线的程序框图
图3 绘制圆柱 图4 理论摆线
图5 偏移曲线 图6 修形摆线
选择阵列工具1选择刚刚生成的特征1选择轴1输入阵列数和角度1点击确定得到完整的复合曲
线，如图1O所示．
点击孔工具1点击FRONT平面放置孔1点击放置1轴1选择圆柱的轴线，确定孔的放置位置1点
击钻孔至与所有曲面相交1输入孔径值1点击确定产生轴承孔，最终得到的摆线盘模型如图11所示．
’
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· 94 · 陕西科技大学学报 第25卷
5 结束语
与传统设计方法相比，采用参数化设
计和实体模型设计方法时只要绘制出0件
的基本特征就能生成所要求的0件图，其
空间感、活动感和实体感明显直观，且操作
容易、修改方便，提高了机械设计的效率．
在设计过程中可以对0件任意放大、缩小、
移动和旋转，以便设计者从不同的位置、方
向、角度进行观察，在转变成2维工程图时，
可以自动生成3视图、截面图、局部放大视图
等，若图形不理想，可以回到0件模块修改参
数，1旦0件设计修改完成，便可自动精确生
成2维工程图，快速简洁，使绘图工作量大幅
度减少，对机械0件的设计具有1定的现实
意义．
参考文献
图7 修剪后的齿形曲线 图8 草绘截面 （科教作文网 zw.nseac.com整理）
图9 扫描切除实体 图10 阵列特征
(1]李力行．摆线针轮行星传动的齿形修正及受力分析[刀．机械工程学报，1986，22(1)：40—49．
C2]李思益。李树明，刘昌祺．双摆线钢球的啮合与传动[J]．西北轻工业学院学报，1994。12(49)：69—
7Z．
C3]安子军，曲志刚，张荣贤．摆线钢球传动齿形综合的研究[J]．机械工程学报，1996．32(5)：41—46．
图l1 完成的摆线盘模型
THREE—DIM ENSIoNAL MoDELING DESIGN FoR CoM BINED GEAR
FORM CYCLOID PAN BASED ON Pro／E
LI Jin，GA0 Dong—qiang
(School of Mechanical and Electrical Engineering。Shaanxi University of Science ＆|Technology，Xi an
710021。China) ’
Abstract：The authors analyzed the question which exists in the three—dimensional model de—
sign for cycloid pan，proposed one kind of method of designing combined gear form and
building the digital mode1．It provided one kind of new train of thought for the cycloid pan
three—dimensional model design．The Pro／E parameter graph production is intuitional，SUC—
cinct，visual，and advantageous for revising design and realizing the serialized design．
Key words：combined gear form cycloid；Pro／E；model design