專(zhuān)利名稱(chēng)：漸開(kāi)線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漸開(kāi)線斜齒輪虛擬樣機(jī)模型齒形精度的檢測(cè)方法，尤其是一種采用CAE技術(shù)的模型齒形精度的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
目前，以CAE技術(shù)為核心的齒輪工程分析和預(yù)測(cè)技術(shù)越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用。以斜齒輪為代表，利用CAE技術(shù)可以快速高精度地仿真解析齒輪任意瞬時(shí)、同時(shí)多齒對(duì)嚙合情況下輪齒與輪體的變形與應(yīng)力分布情況，而實(shí)現(xiàn)上述分析技術(shù)運(yùn)用的首要前提是建立精確的齒輪模型，否則會(huì)出現(xiàn)齒面干涉等一系列問(wèn)題，影響解析結(jié)果的精確性。過(guò)去人們認(rèn)為數(shù)字化三維齒輪模型不存在精度不足問(wèn)題，但實(shí)際上由于人為等因素影響會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)建模時(shí)由于精度產(chǎn)生齒形誤差。如果對(duì)這樣的虛擬樣機(jī)進(jìn)行后續(xù)CAE 分析，不但會(huì)影響解析結(jié)果的準(zhǔn)確性，甚至可能會(huì)導(dǎo)致解析失敗。如何在虛擬環(huán)境中對(duì)齒輪進(jìn)行精度檢測(cè)，從而幫助設(shè)計(jì)人員建立高精度的齒輪模型，為后續(xù)齒輪CAE工程分析鋪平道路是一個(gè)值得探索的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決齒輪設(shè)計(jì)階段虛擬檢測(cè)齒輪精度尤其是齒形誤差的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種漸開(kāi)線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測(cè)方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種漸開(kāi)線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測(cè)方法，具體步驟是
(1)讀入數(shù)據(jù)，在Pro/Ε環(huán)境下調(diào)入裝配好的齒輪副模型；
(2)調(diào)整模型，首先利用Pro/E軟件的“草繪/直線”命令在大、小兩齒輪一側(cè)端面上沿兩齒輪的基圓做內(nèi)公切線，采用同樣的方法在齒寬方向的另一側(cè)做出另外一條內(nèi)公切線， 然后利用Pro/E軟件的“拉伸”命令將兩條公切線拉伸成平面，即嚙合平面；
(3)劃分接觸區(qū)域，在“視圖管理器”菜單下，調(diào)用“X截面”命令，通過(guò)嚙合平面對(duì)齒輪副作布爾運(yùn)算去掉其中一個(gè)齒輪不參與嚙合的部分，從而得到齒輪副的接觸區(qū)域；
(4)虛擬測(cè)量，利用Pro/E軟件工具欄“創(chuàng)建基準(zhǔn)點(diǎn)”的功能分別在接觸區(qū)域內(nèi)建立坐標(biāo)測(cè)量點(diǎn)，即齒輪副接觸線的兩側(cè)創(chuàng)建坐標(biāo)點(diǎn)，然后調(diào)用“分析/測(cè)量/距離”命令分別測(cè)量出對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)之間水平方向的坐標(biāo)值；對(duì)應(yīng)坐標(biāo)值的差即為接觸線間距；
(5)結(jié)果分析與評(píng)定，齒輪模型的精度越高，其接觸線平行度越高，間距波動(dòng)越小，齒形曲線擬合度高，齒形誤差小。對(duì)于單個(gè)齒輪模型，找到與其配對(duì)的齒輪輪模型裝配后按照上述步驟(1廣(5)進(jìn)行虛擬行檢測(cè)，或在Pro/E環(huán)境下通過(guò)“鏡像”的方法創(chuàng)建一個(gè)旋向相反的齒輪與其裝配后按照上述步驟(1廣( 進(jìn)行進(jìn)行虛擬檢測(cè)。上述步驟(1)中，采用其他三維軟件建立的齒輪模型先將其另存為.STP格式的文件，然后由選擇“*.A11 Files”調(diào)入。
漸開(kāi)線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測(cè)方法同樣適用于標(biāo)準(zhǔn)直齒、標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪和非標(biāo)準(zhǔn)齒廓的變位斜齒輪。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明借助Pro/E三維軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)裝配齒輪以及單個(gè)齒輪齒形誤差的虛擬檢測(cè)。 避免了因齒輪模型精度不足造成的諸如齒輪彎曲與接觸強(qiáng)度等齒輪CAE分析不準(zhǔn)確的問(wèn)題，同時(shí)為設(shè)計(jì)人員改進(jìn)齒輪參數(shù)、優(yōu)化建模方法提供了直觀快速的判斷依據(jù)。


圖1是齒輪模型裝配示意圖； 圖2是創(chuàng)建齒輪副內(nèi)公切面示意圖； 圖3是齒輪副進(jìn)行布爾運(yùn)算后示意圖； 圖4是對(duì)齒形誤差進(jìn)行虛擬測(cè)量示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的漸開(kāi)線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測(cè)方法
(1)如圖1所示，將裝配好的齒輪模型調(diào)入Pro/E軟件，其中，該模型大、小兩輪模數(shù)、壓力角相等，兩輪分度圓上的螺旋角必須大小相等，旋向相反；
(2)如圖2所示，當(dāng)斜齒圓柱齒輪的齒廓在任意位置嚙合時(shí)，接觸線都是平行于內(nèi)公切線KK的直線，而且接觸線始終在大齒輪基圓D和小齒輪基圓d的內(nèi)公切面上。首先調(diào)整模型視角，利用軟件的“草繪” “直線”命令在兩輪端面上沿兩個(gè)齒輪的基圓做內(nèi)公切線，具體方法是在大、小兩齒輪基圓端面之間草繪一條直線，利用“約束”“相切”命令使其與兩基圓相切；采用同樣的方法在齒寬方向的另一側(cè)做出另外一條內(nèi)公切線。 然后利用軟件的“拉伸”命令將兩條公切線拉伸成平面，即嚙合平面；
(3)如圖3所示，根據(jù)斜齒輪齒廓曲面的嚙合特點(diǎn)，以齒輪基圓為參照做出兩輪的內(nèi)公切線，由內(nèi)公切線拉伸可得到齒輪副的嚙合平面1。利用三維軟件的布爾減運(yùn)算功能以嚙合平面為切平面對(duì)齒輪副進(jìn)行切割；切割后，在齒輪副的嚙合平面1上可以直觀的看到這對(duì)齒輪的接觸情況。具體方法是在Pro/E視圖管理器中調(diào)用“X截面”命令，經(jīng)布爾減運(yùn)算切除嚙合平面一側(cè)不在接觸區(qū)域內(nèi)的部分輪齒模型，可以看到兩個(gè)輪齒齒形方向的接觸情況。將齒面上的接觸線放大可以發(fā)現(xiàn)實(shí)際接觸線為兩條近似平行的直線；
(4)如圖4所示，在接觸區(qū)域內(nèi)建立坐標(biāo)測(cè)量點(diǎn)，利用三維軟件的測(cè)量功能分別得到測(cè)量點(diǎn)處齒輪副接觸線之間的距離。具體方法是將齒輪副接觸區(qū)域放大，首先利用Pro/E工具欄“創(chuàng)建基準(zhǔn)點(diǎn)”的功能分別在接觸線的兩側(cè)創(chuàng)建坐標(biāo)點(diǎn)，然后利用軟件的測(cè)量功能，分別測(cè)量出對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)之間水平方向的坐標(biāo)值，對(duì)應(yīng)坐標(biāo)的差即為接觸線的間隙；
(5)結(jié)果分析由本發(fā)明所述的虛擬測(cè)量方法測(cè)量出這對(duì)施例齒輪的齒形誤差波動(dòng)為 0. 02毫米，波動(dòng)穩(wěn)定說(shuō)明模型精度尚可。
權(quán)利要求
1.一種漸開(kāi)線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測(cè)方法，其特征在于，具體步驟是(1)讀入數(shù)據(jù)，在Pro/E環(huán)境下調(diào)入裝配好的齒輪副模型；(2)調(diào)整模型，首先利用Pro/E軟件的“草繪/直線”命令在大、小兩齒輪一側(cè)端面上沿兩齒輪的基圓做內(nèi)公切線，采用同樣的方法在齒寬方向的另一側(cè)做出另外一條內(nèi)公切線， 然后利用Pro/E軟件的“拉伸”命令將兩條公切線拉伸成平面，即嚙合平面；(3)劃分接觸區(qū)域，在“視圖管理器”菜單下，調(diào)用“X截面”命令，通過(guò)嚙合平面對(duì)齒輪副作布爾運(yùn)算去掉其中一個(gè)齒輪不參與嚙合的部分，從而得到齒輪副的接觸區(qū)域；(4)虛擬測(cè)量，利用Pro/E軟件工具欄“創(chuàng)建基準(zhǔn)點(diǎn)”的功能分別在接觸區(qū)域內(nèi)建立坐標(biāo)測(cè)量點(diǎn)，即齒輪副接觸線的兩側(cè)創(chuàng)建坐標(biāo)點(diǎn)，然后調(diào)用“分析/測(cè)量/距離”命令分別測(cè)量出對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)之間水平方向的坐標(biāo)值；對(duì)應(yīng)坐標(biāo)值的差即為接觸線間距；(5)結(jié)果分析與評(píng)定，齒輪模型的精度越高，其接觸線平行度越高，間距波動(dòng)越小，齒形曲線擬合度高，齒形誤差小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漸開(kāi)線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測(cè)方法，其特征在于 對(duì)于單個(gè)齒輪模型，先找到與其配對(duì)的齒輪輪模型裝配后按照上述步驟(1廣( 進(jìn)行虛擬行檢測(cè)，或在Pro/E環(huán)境下通過(guò)“鏡像”的方法創(chuàng)建一個(gè)旋向相反的齒輪與其裝配后按照上述步驟(1廣( 進(jìn)行進(jìn)行虛擬檢測(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漸開(kāi)線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測(cè)方法，其特征在于 上述步驟(1)中，采用其他三維軟件建立的齒輪模型先將其另存為.STP格式的文件，然后由 Pro/E 選擇 “*. All Files” 調(diào)入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的漸開(kāi)線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測(cè)方法，其特征在于所述的漸開(kāi)線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測(cè)方法同樣適用于標(biāo)準(zhǔn)直齒、標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪和非標(biāo)準(zhǔn)齒廓的變位斜齒輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種漸開(kāi)線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測(cè)方法，對(duì)于一對(duì)裝配在一起的齒輪模型通過(guò)模擬其嚙合過(guò)程，利用嚙合面與斜齒輪基圓始終保持相切且做純滾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，利用Pro/E軟件的X截面功能，通過(guò)布爾減運(yùn)算得到這對(duì)齒輪的接觸區(qū)域。由于齒輪接觸線始終在兩基圓柱的內(nèi)公切面上，且平行于內(nèi)公切面與漸開(kāi)線螺旋面的交線，利用Pro/E軟件的測(cè)量功能，可以在嚙合面上測(cè)量出這對(duì)斜齒輪接觸線間的距離。對(duì)于齒形誤差小、精度高的齒輪副模型，其大輪和小輪的接觸線間距波動(dòng)較小，即兩條接觸線為近似的平行線。本發(fā)明可以在齒輪建模階段對(duì)齒形誤差進(jìn)行分析和判斷，避免了后期因模型精度不足導(dǎo)致CAE解析失敗。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102184301SQ20111013434
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者張鄭愷, 張金剛, 徐徑, 王志濤, 馬如平 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)