基于UG的椭圆锥齿轮的仿真加工

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)北京航空航天大学 作者:刘凯

  椭圆锥齿轮是球面大端节曲线为椭圆的非圆锥齿轮。根据齿轮空间啮合原理和渐开线齿轮齿廓成型原理,提出了一种利用UG仿真加工获得椭圆锥齿轮齿形的方法;当圆锥齿轮的节圆在非圆锥齿轮节曲线上作纯滚动时,圆锥齿轮的齿廓便在非圆锥齿轮上包络出齿轮的齿廓。因此,首先建立了圆锥齿轮和椭圆齿轮的数学模型和几何模型,其次推导出了模拟纯滚动的数学方法,最后利用UG的二次开发功能仿真加工得到带有渐开线齿廓的椭圆锥齿轮模型。

  椭圆齿轮是非圆齿轮中最典型、最常见的齿轮传动形式之一,其在运动学、几何学方面具有独特的传动特点,可以实现变传动比的传动,因此椭圆齿轮在工程机械、液压系统及流量计量器械等行业得到了越来越广阔的应用。本例中设计的椭圆锥齿轮适用于两相交轴之间的非匀速比传动,表现为一对相切的非圆节锥的纯滚动,具有体积小、结构紧凑、传动效率高等优点。目前有利用SolidWorks、Pro/E软件实现的非圆齿轮的实体建模,但大多是针对平面非圆齿轮,而本文旨在提出一种基于UG的空间非圆锥齿轮的实体建模方法。

  根据齿轮啮合原理及其理论,齿廓曲线是齿轮节曲线和刀具节曲线相互纯滚动过程中刀具齿廓的包络线。椭圆齿轮的加工原理和普通圆齿轮齿廓的加工原理一样,都是展成法,即当一对共轭齿轮在节曲线上作纯滚动时,其齿廓互为包络线。基于以上加工原理,将设计好的圆锥齿轮作为插齿刀,使其节圆与椭圆锥齿轮节曲线相切,并作纯滚动,用圆锥齿轮的齿廓包络出椭圆锥齿轮的齿廓。值得注意的是,本文中我们所提出的仿真加工方法不仅适用于椭圆锥齿轮,而且同样适用于任意节曲线的非圆锥齿轮,具有一定的通用性。

  结论

  以非圆锥齿轮的空间啮合原理为基础,提出了实现其仿真加工的数学方法和步骤,并以UG/Open为平台,应用VC++进行二次开发,实现了椭圆锥齿轮实体的三维建模,为非圆锥齿轮传动的运动学和动力学分析提供了很好的基础。

  该设计方法具有一定的通用性,只需要更改非圆锥齿轮的节曲线即可实现不同加工对象之间的移植,因而可以推广应用到任意球面节曲线形状和任意轴间夹角的非圆锥齿轮的设计,实现了非圆锥齿轮的通用参数化设计。

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