1、4.1 锥齿轮的建模分析与直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮相比，直齿圆锥齿轮相对更复杂，设计时使用的参数和关系式更丰富，但是其基本设计思路和过程同直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮具有很大的相似性。锥齿轮建模分析（如图 4-1 所示）：（1）输入关系式、绘制创建锥齿轮所需的基本曲线（2）创建渐开线（3）创建齿根圆锥（4）创建第一个轮齿（5）阵列轮齿图 4-1 锥齿轮建模分析4.2 直齿锥齿轮的建模过程4.2.1 新建零件文件（1）在上工具箱中单击 按钮，打开【新建】对话框，在【类型】列表中选择【零件】选项，在【子类型】列表框中选择【实体】选项，在【名称】文本框中输入”conic_gear”。（2）取消选中【
2、使用缺省模块】复选项，单击 按钮，打开【新文件选项】对话框选中其中的【mmns_paet_solid】选项，如图 4-2 所示，最后单击按钮。4.2.2 设置齿轮参数和关系式（1）在主菜单中依次选择【工具】 、 【参数】选项，系统将自动弹出【参数】对话框，如图 4-3 所示。图 4-3【参数】对话框（2）在对话框中单击 按钮，然后将齿轮的各参数依次添加列表框中，具体内容如图 4-4 所示。完成齿轮参数添加后，单击 按钮后关闭对话框。提示；在设计标准齿轮时，只需确定齿轮的模数 M 和齿数 Z 这两个参数，而分度圆上的压力角 ALPHA 为标准值 20，齿顶高系数 HAX 和顶隙系数在 CX 国家
3、标准中明确规定，分别为 1 和 0.25 而齿根圆直径 DF、基圆直径 DB 、分度圆直径 D 以及齿顶圆直径 DA 可以根据确定的关系式自动计算。名称 值 说明 名称 值 说明M 2.5 模数 D 0.000000 分度圆直径Z 24 本齿轮齿数 DB 0.000000 基圆直径Z_ASM 45 与之啮合的大齿轮齿数DA 0.000000 齿顶圆直径ALPHA 20 压力角 DF 0.000000 齿根圆直径B 20 齿宽 HB 0.000000 齿基高HAX 1 齿顶高系数 RX 0.000000 锥距CX 0.25 顶隙系数 THETA_A 0.000000 齿顶角HA 0.000000
4、 齿顶高 THETA_B 0.000000 齿基角HF 0.000000 齿根高 THETA_F 0.000000 齿根角H 0.000000 全齿高 BA 0.000000 齿顶宽DELTA 0.000000 分锥角 BB 0.000000 齿基宽DELTA_A 0.000000 顶锥角 BF 0.000000 齿根宽DELTA_B 0.000000 基锥角 X 0.000000 变位系数DELTA_F 0.000000 根锥角如图 4-4 “参数” 对话框（a）和（b） 注意：（a）和 (b) 为同一【参数】对话框，在添加参数时要一次性添加完毕。（3）打开【关系】对话框。按照如图 4-5
5、所示添加直齿圆锥齿轮的关系式，通过这些关系，根据已知参数确定未知参数的数值。图 4-5【关系】对话框（6）选择主菜单中的【编辑】/【再生】选项，计算 【参数】对话框中各未知参数值。4.2.3 创建锥齿几何曲线（1）创建基准平面 DTM1。将基准平面 TOP 向平移 67.5 后创建基准平面DTM1，如图 4-6 所示。（2）在工作区中单击并选中基准平面 DTM1 与 TOP 面的平移距离，将其添加到【关系】对话框中，并输入关系式：“=D/(2*TAN(DELTA)” ，如图 4-7 所示。图 4-7【关系】对话框（3）创建基准轴 A_1。在工具栏内单击 按钮，创建通过 “FRONT”面与“RI
6、GHT”面的基准轴“A_1”,如图 4-8 所示；图 4-8“基准轴”对话框（4）创建基准点 PNT0。创建过基准轴 A_1 和基准面 DTM1 交点的基准点PNT0，如图 4-9 所示：（5）在工具栏中单击 按钮，打开【草绘的基准曲线】对话框。按如图 4-10所示放置草绘平面，进入二维草绘界面后绘制如图 4-11 所示二维草图。图 4-10“草绘”对话框图 4-11 绘制二维草图（6）将尺寸代号添加到“关系”对话框中，在主菜单上依次单击 “工具” “关系” ，系统弹出“关系”对话框，添加如图 4-12 所示的关系式；图 4-25“关系”对话框4.2.4 创建大端齿轮基本圆(1)创建基准平面
7、DTM2。选择 FRONT 基准平面和图 4-14 中的曲线 1 作为参照，参数设置如图 4-13 所示。图 4-13“基准平面”对话框（2）创建基准点 PNT1。在工具栏内单击 按钮，创建经过图 4-14 所示中的曲线和曲线 2 交点的基准点 PNT1。图 4-14 创建基准点完成后的“基准点”对话框如图 4-15 所示；参照曲线 1参照曲线 2图 4-15“基准点”对话框（3）草绘曲线。在工具栏内单击 按钮，选择“DTM2 ”面作为草绘平面，选取“FRONT”面作为参考平面，参考方向为向“顶” ，如图 4-16 所示。单击【草绘】进入草绘环境；图 4-16 草绘”对话框（4）在草绘平面内绘
8、制任意尺寸的 4 个同心圆，并绘制一条过圆心的竖直线，结果如图 4-17 所示。直线图 4-17 绘制二维草图注意绘制一条直线，目的是为了在下面的步骤中创建坐标系的方便；（5）添加关系式。将大端齿轮基本圆的关系式添加到“关系”对话框中，在主菜单上依次单击 “工具” “关系” ，在弹出的“关系”对话框内添加关系式，如图 4-18 所示；图 4-18“关系”对话框（6）选择主菜单中的【编辑】/【再生】选项，再生齿轮基本圆尺寸，最后生成如图 4-19 所示的标准齿轮基本圆。4-19 标准齿轮基本圆4.2.5 创建小端齿轮基本圆(1)创建基准平面 DTM3。选择 FRONT 基准平面和图 4-14 中
9、的曲线 3 作为参照，参数设置如图 4-20 所示。图 4-20“基准平面”对话框（2）创建基准点 PNT2。在工具栏内单击 按钮，创建经过图 4-21 所示中的曲线和曲线 2 交点的基准点 PNT1。图 4-21 创建基准点完成后的“基准点”对话框如图 4-22 所示；参照曲线 1参照曲线 2图 4-22“基准点”对话框（3）草绘曲线。在工具栏内单击 按钮，选择“DTM2 ”面作为草绘平面，选取“FRONT”面作为参考平面，参考方向为向“顶” ，如图 4-23 所示。单击【草绘】进入草绘环境； 图 4-23 草绘”对话框（4）在草绘平面内绘制任意尺寸的 4 个同心圆，并绘制一条过圆心的竖直线
10、，结果如图 4-24 所示。图 4-24 绘制二维草图注意绘制一条直线，目的是为了在下面的步骤中创建坐标系的方便；（5）添加关系式。将大端齿轮基本圆的关系式添加到“关系”对话框中，在主菜单上依次单击 “工具” “关系” ，在弹出的“关系”对话框内添加关系式，如图 4-25 所示；直线图 4-25“关系”对话框（6）选择主菜单中的【编辑】/【再生】选项，再生齿轮基本圆尺寸，最后生成如图 4-26 所示的标准齿轮基本圆。4-26 标准齿轮基本圆4.2.6 创建大端齿轮渐开线（1）创建坐标系 CS0。在工具栏内单击 按钮，系统弹出 【坐标系】对话框，在“原始”选项卡里，单击选取“PNT1”点作为参照
11、。在 【坐标系】对话框内打开【定向】选项卡，选取图 4-26 所示的“曲线 5”为 X 轴的负向参照， “曲线 2”为 Y 轴正向参照，如图 4-27 所示，生成如图 4-28 所示的坐标系 CS0。如图 4-27【坐标系】对话框图 4-28 创建坐标系 CS0（2）创建坐标系 CS1。在工具栏内单击 按钮，系统弹出 “坐标系”对话框，在“原始”选项卡里，单击选取坐标系 CS0 作为参照，在【偏移类型】选项框中选择【笛卡儿坐标系】 ，在 【定向】选项卡，进行如图 4-29 所示的设置，单击【确定】生成如图 4-30 所示的坐标系 CS1。图 4-29【坐标系】对话框（3）将如图 4-30 指示
12、的坐标系 CS1 与 CS0 的偏移角度添加到【关系】对话框中，然后输入关系式： “=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHA”，完成后的“关系”对话框如图 4-31 所示。图 4-30 添加尺寸关系图 4-31“关系”对话框(4)依次在主菜单上单击 “插入” “模型基准” “曲线” ，或者在工具栏单击尺寸d46X上单击 按钮，系统弹出“曲线选项”菜单管理器，如图 4-32“曲线选项”菜单管理器图 4-32“曲线选项” 菜单管理器 （5）在“曲线选项”菜单管理器上依次单击 “从方程” “完成” ，弹出“得到坐标系”菜单管理器，如图 4-33 所示
13、；图 4-33“得到坐标系”菜单管理器（6）在绘图区单击选取坐标系 CS1 作为参照，弹出 “设置坐标类型”菜单管理器，如图 4-34 所示；图 4-34“设置坐标系类型”菜单管理器 （7）在“设置坐标类型”菜单管理器中单击 “笛卡尔” ，系统弹出一个记事本窗口如图 4-35 所示。如图 4-35“设置坐标类型”菜单管理器（8）在弹出的记事本窗口中添图 4-36 所示。加渐开线方程式如下所示，完成后依次选取【文件】/【保存】选项保存设置。最后创建如图 4-37 所示的齿轮渐开线 。提示：如果选择其他类型的坐标系生成的渐开线，则此方程不再适用。如图 4-36 弹出的记事本窗口如图 4-37 所示
14、的齿轮渐开线 4.2.7 创建小端齿轮渐开线（1）创建坐标系 CS2。在工具栏内单击 按钮，系统弹出 【坐标系】对话框，在“原始”选项卡里，单击选取“PNT2”点作为参照。在 【坐标系】对话框内打开【定向】选项卡，选取图 4-26 所示的“曲线 6”为 X 轴的负向参照， “曲线 7”为 Y 轴正向参照，如图 4-38 所示，生成如图 4-39 所示的坐标系 CS2。如图 4-38【坐标系】对话框图 4-39 创建坐标系 CS2（2）创建坐标系 CS3。在工具栏内单击 按钮，系统弹出 “坐标系”对话框，在“原始”选项卡里，单击选取坐标系 CS2 作为参照，在【偏移类型】选项框中选择【笛卡儿坐标
15、系】 ，在 【定向】选项卡，进行如图 4-40 所示的设置，单击【确定】生成如图 4-41 所示的坐标系 CS3。图 4-40【坐标系】对话框（3）将如图 4-41 指示的坐标系 CS2 与 CS3 的偏移角度添加到【关系】对话框中，然后输入关系式： “=360*COS(DELTA)/(4*Z)+180*TAN(ALPHA)/PI-ALPHA”，完成后的“关系”对话框如图 4-42 所示。图 4-41 添加尺寸关系单击尺寸d46X图 4-42“关系”对话框(4)依次在主菜单上单击 “插入” “模型基准” “曲线” ，或者在工具栏上单击 按钮，系统弹出“曲线选项”菜单管理器，如图 4-43“曲线
16、选项”菜单管理器图 4-43“曲线选项” 菜单管理器 （5）在“曲线选项”菜单管理器上依次单击 “从方程” “完成” ，弹出“得到坐标系”菜单管理器，如图 4-44 所示；图 4-44“得到坐标系”菜单管理器（6）在绘图区单击选取坐标系 CS1 作为参照，弹出 “设置坐标类型”菜单管理器，如图 4-45 所示；图 4-45“设置坐标系类型”菜单管理器 （7）在“设置坐标类型”菜单管理器中单击 “笛卡尔” ，系统弹出一个记事本窗口如图 4-46 所示。如图 4-46“设置坐标类型”菜单管理器（8）在弹出的记事本窗口中添图 4-47 所示加渐开线方程式如下所示，完成后依次选取【文件】/【保存】选项
17、保存设置。最后创建如图 4-48 所示的齿轮渐开线 。提示：如果选择其他类型的坐标系生成的渐开线，则此方程不再适用。如图 4-47 弹出的记事本窗口如图 4-48 所示的齿轮渐开线4.28 镜像渐开线（1）创建过图 4-49 中曲线 8、曲线 9 交点的基准点 PNT3。图 4-49“基准点”对话框（2）按照如图 4-50 所示的参数设置创建基准轴 A-2。图 4-50“基准点”对话框（3）按照如图 4-51 所示的参数设置创建基准面 DTM4。图 4-51“基准点”对话框（4）按照如图 4-52 所示的参数设置创建基准面 DTM5。图 4-52“基准点”对话框（5）将基准平面 DTM4 与 DTM5 的夹角参数添加到【关系】对话框中，然后输入关系式：“=360*(DELTA)/(4*Z)” 。添加新关系后的【关系】对话框如图4-53 所示。
