QQ登录

只需一步,快速开始

登录 立即注册

基于MATLAB和SOLIDWORKS的弧齿锥齿轮三维精确建模

2018-2-8 17:25| 发布者: Ice_XIAO| 查看: 31| 评论: 0|原作者: 任燕*贾育秦*张帅*孙超|来自: 互联网

摘要: 以弧齿锥齿轮为研究对象,在MATLAB中建立渐开线方程,生成准确的齿廓。由于SOLIDWORKS处理曲线的功能较差, 而MATLAB处理曲线的功能很强大,因此将二者结合,使得弧齿锥齿轮的三维建模更加精确,为后续的有限元分析 ...
发表时间:        2018/2/8 作者: 任燕*贾育秦*张帅*孙超 来源: 互联网


以弧齿锥齿轮为研究对象,在MATLAB中建立渐开线方程,生成准确的齿廓。由于SOLIDWORKS处理曲线的功能较差, 而MATLAB处理曲线的功能很强大,因此将二者结合,使得弧齿锥齿轮的三维建模更加精确,为后续的有限元分析奠定了基础。

0 引言

    弧齿锥齿轮是汽车、机床及石油、化工、冶金、矿山机械等设备上广泛使用的一种重要零件。随着机械设备朝着高速、重载、性能可靠等方向发展,为了满足有限元分析的需要,必须精确绘制出弧齿锥齿轮的三维实体模型。本文利用MATLAB强大的数据处理功能和曲线功能,生成弧齿锥齿轮的相关参数且画出弧齿锥齿轮大端和小端齿面的齿廓线,利用SOLIDWORKS的X,Y,Z坐标点画曲面的功能,将MATLAB的曲线导人SOLIDWORKS中,以提高弧齿锥齿轮建模的效率和模型的准确性。

1 造型方法

1.1 弧齿锥齿轮参数的设定

    在MATLAB中新建文件,命名为gleason_gear,定义初值,程序如下:

   

    通过关系式来计算其余各参数的数值,并将各参数的计算公式输入到MATLAB中,建立各变量之间的联动关系,如下所示:

   

   

1.2 基本曲线和渐开线曲线的创建

    (1)将SOLIDWORKS设计树中的上视基准面向上平移d0=/(2*tan(delta))( 为分度圆直径,delta为分锥角)建立基准面1,创建基准轴l和基准点0;在前视基准面内,以基准点0为顶点绘制4条线,分别为分锥、根锥、基锥和顶锥母线;再分别标出顶锥母线的长度d1=da/2(da为齿顶圆直径),分锥母线的长度d2=d/2,基锥母线的长度d3=db/2(db为基圆直径),根锥母线的长度d4=df/2(df为齿根圆直径),大背锥母线与分锥母线的夹角为90°,大背锥母线和小端背锥母线的距离为b。再创建基准点1和基准点2,如图1所示。

    (2)过背锥母线作分别垂直于前视基准面和分锥母线的基准面2和基准面3,在这两个平面内分别绘制各基础圆曲线,如图2所示。

   

    图1 母线和基准点

   

    图2 基圆曲线

    由于MATLAB软件擅长处理数组的各种运算,对于d0,d1,d2,d3,d4及旋转渐开线的角度A 和建立镜像平面的旋转角度A2,可通过在MATLAB中输入基本参数值之后自动计算出结果。 (3)绘制大端、小端齿廓渐开线。MATLAB软件不仅擅长处理数组的各种运算,而且其图形显示功能强大,适合于弧齿锥齿轮的渐开线的建立。因此将如下数据输入到MATLAB中,绘制渐开线:

   

    将MATLAB生成的渐开线导人SOLIDWORKS中,步骤如下:① 用assignin函数将要保存的变量返回到MATLAB的workplace中,双击workplace中的变量,将数据全部复制后粘贴到记事本中;② 打开SOLIDWORKS中的曲线按钮,通过X,Y,Z的曲线选项,点击后出现曲线表格,选文件类型为Text File,找到渐开线文件(xianl,xian2);③ 点打开,又回到曲线文件表格,点确定,渐开线曲线即进入SOLIDWORKS。值得注意的是虽然Z值为零,但SOLIDWORKS仍认为此曲线是空间曲线,因此在平面上使用时,可用转换实体工具将其转化为平面曲线。将渐开线移动到合适的位置后,将其沿着Z轴旋转角度A1。

    建立通过大端渐开线和大端基圆的点4,再穿过大端中心线和点4来建立基准面4,然后将基准面4旋转角度A2来建立基准面5,作为镜像平面来镜像大、小端渐开线。

    (4)创建齿坯实体、扫描轨迹和齿廓线。在前视基准面内绘制齿坯曲线,旋转成齿坯实体;根据刀具半径、螺旋角和齿轮的旋转方向绘制刀盘圆线和夹角35°切线来绘制扫描轨迹,如图3所示。

   

    图3 扫描轨迹和齿廓图

    (5)单击SOLIDWORKS“特征”工具栏中的“扫描”绘制出一个齿,再通过“旋转”工具得到弧齿锥齿轮的完整模型,如图4所示。

   

    图4 齿轮完整模型

2 结论

    本文采用MATLAB来绘制弧齿锥齿轮的大端和小端齿面的齿廓线,将MATLAB和SOLIDWORKS相结合使得建立的弧齿锥齿轮模型更加精确,为后续的有限元分析奠定了基础。




鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋

最新评论

Archiver|手机版|小黑屋|京ICP备11009482号-2  

400 - 818 - 3535 (中国地区咨询电话) | 达索析统(上海)信息技术有限公司北京分公司

京ICP备11009482号-2 | 电话:01065362288

北京市朝阳区建国路79号华贸中心2号写字楼707-709室,邮编:100025

GMT+8, 2018-6-22 17:06 , Processed in 0.098530 second(s), 26 queries .

Copyright © 2002-2018 Dassault Systèmes - All rights reserved

返回顶部