劉高明

（陜西理工學(xué)院 機械工程學(xué)院，陜西 漢中723001）

0 引 言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，普通減速器已不能完全滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，而結(jié)構(gòu)更加先進合理的擺線針輪行星減速器則因為具有體積小、重量輕、傳動比范圍大、傳動效率高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)無噪聲、使用壽命長、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，而得到廣泛的應(yīng)用［1］。擺線輪作為構(gòu)成擺線針輪減速器的重要構(gòu)件有必要對其展開參數(shù)化建模以提高設(shè)計生產(chǎn)效率。本文根據(jù)短幅外擺線的生成原理在Pro/E中對擺線齒輪進行精確建模，實現(xiàn)了擺線輪的參數(shù)化設(shè)計。

1 擺線齒輪參數(shù)化設(shè)計

1.1 短幅外擺線方程的建立

同一條擺線可以用兩種方法形成，現(xiàn)在把它一同表示在圖1中。圖1中假設(shè)基圓固定不動，并取基圓的中心Oa為X-Y直角坐標(biāo)系的原點，設(shè)偏心距OaOb=A。當(dāng)滾圓轉(zhuǎn)過的角度為φ，滾圓r的絕對轉(zhuǎn)角為θa，滾圓r的相對轉(zhuǎn)角為θb，則理論齒廓上任意一點M的坐標(biāo)為

設(shè)針齒套的半徑為rz，M點的公法線與X軸的夾角為 y，則實際齒廓上 K 點的坐標(biāo)（x，y）為

圖1

式中

1.2 基于Pro/E的參數(shù)化建模

擺線齒輪的基本參數(shù)如表1所示。

為便于建模，取一組基本參數(shù)，如表2所示。

1.2.1 擺線輪廓的生成

表1

表2

新建prt文件選擇，首先設(shè)置控制參數(shù)如圖2所示，然后FRONT面為草繪面，進入草繪環(huán)境，依次點擊“曲線”、“從方程”選擇笛卡爾坐標(biāo)系，依據(jù)上述擺線實際輪廓方程式（3）、式（4）在rel.ptd文件中輸入如下程序則可生成精確的17齒擺線輪廓，如圖3。

圖2

圖3

1.2.2 完成實體、參數(shù)化控制及族表建立

點擊 “插入”→“掃描”→伸出項→“選取軌跡”“曲線鏈”→“完成”→“確定”→“添加內(nèi)表面”→“完成”，繪制如圖4所示的掃描截面。完成實體如圖5所示。最后在完成的擺線輪實上添加軸承孔和柱銷孔完成擺線輪繪制如圖6所示。

圖4

圖5

圖6

修改“參數(shù)”對話框中的參數(shù) RZ、ZA、Q、S即可生成所需參數(shù)擺線輪：如改變輪齒數(shù)ZA為11、17、23如圖7所示3種擺線輪。也可建立一系列擺線輪族表，如圖8。為某廠6#系列擺線輪，設(shè)計時可直接調(diào)用，極大地提高設(shè)計效率。

圖7

2 結(jié) 語

基于Pro/E建立了精確的具有實際廓線的擺線輪參數(shù)化模型，通過修改模型參數(shù)即可生成不同類型的擺線輪模型，將此模型導(dǎo)入MASTERCAM等專業(yè)數(shù)控編程軟件就可生成數(shù)控加工程序代碼直接用于數(shù)控加工，極大地提高設(shè)計和生產(chǎn)效率。

圖8

［1］ 鄭州工學(xué)院機械原理及機械零件教研室.擺線針輪行星傳動［M］.北京：科學(xué)出版社，1978：12-32.

［2］ 葛正浩,楊芙蓮.Pro/ENGINEER Wildfire3.0機械結(jié)構(gòu)有限元分析［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008：99-112.

［3］ 張冬梅,劉敬平.擺線針減速器的建模與仿真 ［J］.煤礦機械，2013,34（10）：76-78.

［4］ 田靜云，田衛(wèi)軍，李郁.基于PRO/E齒輪的參數(shù)化設(shè)計及有限元分析［J］，機械設(shè)計與制造，2008（11）：35-37.