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【摘 要】这篇文章旨在讨论如何利用的UG制作全参数化渐开线斜齿轮三维模型，使用者只需修改齿轮的模数、齿数、压力角、螺旋角、变位系数、顶隙系数、齿顶高系数、齿轮厚度中任几个参数即可生成所需齿轮模型。
【关键词】UG；螺旋扫描法；全参数齿轮设计
基金项目：①中国职业教育学会2010-2011年度科研规划项目（730622）。②湖南铁路科技职业技术学院课题HNTKY-KT2011-3。
作者简介：程友斌（1972.11—），男，副教授，硕士学位，研究方向为机械设计，逆向工程。
0.引言
计算机辅助造型技术已在产品设计、工程分析、快速成型等技术领域获得了广泛应用。在应用CAD/CAM技术设计、制造齿轮产品时，齿轮的三维实体造型是一个急需解决的技术难题，如齿轮造型精度不高，将直接影响有限元分析、虚拟样机设计的仿真结果，并影响到齿轮产品的CAM制造精度。目前，对工程中最常用的渐开线圆柱直齿轮的三维造型理论与方法已进行了大量研究，并取得了较为成熟的研究成果[1]。本文主要利用斜齿轮端面参数生成渐开线，用螺旋扫描方法完成齿形构建。
1.设计思路
在建立齿轮模型时,首先在UG中建立一个以O为圆心，以齿根圆直径dft为直径的齿轮轮再用斜齿轮的一个轮齿端面截面沿螺旋线扫描坯，生成一个螺旋齿，再用该螺旋齿进行圆周阵列即可完成。
由于斜齿轮的端面参数和法面参数都存在着函数关系，而国标规定斜齿轮的参数都是法面参数，因此，应将斜齿轮的法面参数转化为端面参数来生成齿形端面截面。
2.零件建模准备
启动UG，新建文件helical_gear.prt，进入建模模块。
用菜单中【工具】—>【表达式】，在弹出的图1所示窗口中，顺序输入表1[2]中的变量名、计算公式、单位量名、计算公式、单位。
表1 变量及计算公式
图1 表达式参数输入
3.绘制单个轮齿端面截面
在UG菜单中点取【插入】—>【曲线】—>【规律曲线】，选取【根据公式】定义x的参数表达式为t, 定义x的函数表达式为x_t＇, 然后选取【根据公式】定义y的参数表达式为t, 定义y的函数表达式为y_t＇,最后选取【恒定的】，定义z的规律为0，完成一条渐开线t＇的绘制；再次【插入】—>【曲线】—>【规律曲线】，选取【根据公式】定义x的参数表达式为t, 定义x的函数表达式为x_t＇, 然后选取【根据公式】定义y的参数表达式为t, 定义y的函数表达式为y_t〃,最后选取【恒定的】定义z的规律为0，完成一条渐开线t＇关于x轴对称的渐（下转第83页）（上接第12页）开线t〃的绘制。如图2所示。
图2 绘制关于x轴对称的端面渐开线
4.零件建模
4.1创建螺旋线
由于所建立的模型是螺旋齒轮，因此应先建立一条螺旋线。在建模状态下，【插入】—>【曲线】—>【螺旋线】，在弹出的对话框中，“圈数”框格中输入high/s, “螺距”中输入s，“输入半径”中输入d_t/2，完成螺旋线的创建。
4.2建模
从【直线和圆弧工具条】中选取【中心-半径】图标，输入参数x=0,y=0,z=0,半径=df_t/2,构建齿根圆，将齿根圆拉伸，输入拉伸高度high，完成轮坯构建。
点取扫描图标，选择螺旋线为引导线，截面线S为截面线串，以轮坯上表面的法向为方向来扫描一个齿，与轮坯 “并”操作，生成齿轮的一个齿。在齿形齿根处倒圆角，圆角半径为m_t/3，再将该齿和圆角进行组操作，并命名为GZ。对组GZ进行环形阵列，在弹出的对话框中，输入阵列数字为z_t，角度为360/z_t，即可完成图3所示齿轮模型。
图3 最终齿轮模型
5.结论
使用这种方式建立的齿轮模型，误差小，使用方便。使用者只需修改模数、齿数、压力角、螺旋角、变位系数、顶隙系数、齿顶高系数、齿轮厚度中任几个参数即可产生如图3所示零件。如果螺旋角为零则螺旋齿轮变为直齿轮，在此处不能将螺旋角设为零而生成直齿轮，如果要生成全参数化的直齿渐开线齿轮，需要删除前面生成的齿和阵列，再作一条以(0,0,0)为起点，(0,0,high)为终点直线的为引导线，渐开线为截面线串，以固定方向来扫描一个齿，倒圆后进行组操作，并阵列即可生成直齿渐开线齿轮。再在此基础上完成齿轮打孔、减重、倒角等操作，就可完成所需的齿轮建模。
【参考文献】
［１］万方数据库.基于UG的斜齿轮三维参数化设计方法.http://www.51gcs.com/info/13049/.2009-08-17.
［２］孙桓.付则绍主编“机械原理”.高等教育出版社,1989.
［３］UG NX7.5 documentation.2010.
【关键词】UG；螺旋扫描法；全参数齿轮设计
基金项目：①中国职业教育学会2010-2011年度科研规划项目（730622）。②湖南铁路科技职业技术学院课题HNTKY-KT2011-3。
作者简介：程友斌（1972.11—），男，副教授，硕士学位，研究方向为机械设计，逆向工程。
0.引言
计算机辅助造型技术已在产品设计、工程分析、快速成型等技术领域获得了广泛应用。在应用CAD/CAM技术设计、制造齿轮产品时，齿轮的三维实体造型是一个急需解决的技术难题，如齿轮造型精度不高，将直接影响有限元分析、虚拟样机设计的仿真结果，并影响到齿轮产品的CAM制造精度。目前，对工程中最常用的渐开线圆柱直齿轮的三维造型理论与方法已进行了大量研究，并取得了较为成熟的研究成果[1]。本文主要利用斜齿轮端面参数生成渐开线，用螺旋扫描方法完成齿形构建。
1.设计思路
在建立齿轮模型时,首先在UG中建立一个以O为圆心，以齿根圆直径dft为直径的齿轮轮再用斜齿轮的一个轮齿端面截面沿螺旋线扫描坯，生成一个螺旋齿，再用该螺旋齿进行圆周阵列即可完成。
由于斜齿轮的端面参数和法面参数都存在着函数关系，而国标规定斜齿轮的参数都是法面参数，因此，应将斜齿轮的法面参数转化为端面参数来生成齿形端面截面。
2.零件建模准备
启动UG，新建文件helical_gear.prt，进入建模模块。
用菜单中【工具】—>【表达式】，在弹出的图1所示窗口中，顺序输入表1[2]中的变量名、计算公式、单位量名、计算公式、单位。
表1 变量及计算公式
图1 表达式参数输入
3.绘制单个轮齿端面截面
在UG菜单中点取【插入】—>【曲线】—>【规律曲线】，选取【根据公式】定义x的参数表达式为t, 定义x的函数表达式为x_t＇, 然后选取【根据公式】定义y的参数表达式为t, 定义y的函数表达式为y_t＇,最后选取【恒定的】，定义z的规律为0，完成一条渐开线t＇的绘制；再次【插入】—>【曲线】—>【规律曲线】，选取【根据公式】定义x的参数表达式为t, 定义x的函数表达式为x_t＇, 然后选取【根据公式】定义y的参数表达式为t, 定义y的函数表达式为y_t〃,最后选取【恒定的】定义z的规律为0，完成一条渐开线t＇关于x轴对称的渐（下转第83页）（上接第12页）开线t〃的绘制。如图2所示。
图2 绘制关于x轴对称的端面渐开线
4.零件建模
4.1创建螺旋线
由于所建立的模型是螺旋齒轮，因此应先建立一条螺旋线。在建模状态下，【插入】—>【曲线】—>【螺旋线】，在弹出的对话框中，“圈数”框格中输入high/s, “螺距”中输入s，“输入半径”中输入d_t/2，完成螺旋线的创建。
4.2建模
从【直线和圆弧工具条】中选取【中心-半径】图标，输入参数x=0,y=0,z=0,半径=df_t/2,构建齿根圆，将齿根圆拉伸，输入拉伸高度high，完成轮坯构建。
点取扫描图标，选择螺旋线为引导线，截面线S为截面线串，以轮坯上表面的法向为方向来扫描一个齿，与轮坯 “并”操作，生成齿轮的一个齿。在齿形齿根处倒圆角，圆角半径为m_t/3，再将该齿和圆角进行组操作，并命名为GZ。对组GZ进行环形阵列，在弹出的对话框中，输入阵列数字为z_t，角度为360/z_t，即可完成图3所示齿轮模型。
图3 最终齿轮模型
5.结论
使用这种方式建立的齿轮模型，误差小，使用方便。使用者只需修改模数、齿数、压力角、螺旋角、变位系数、顶隙系数、齿顶高系数、齿轮厚度中任几个参数即可产生如图3所示零件。如果螺旋角为零则螺旋齿轮变为直齿轮，在此处不能将螺旋角设为零而生成直齿轮，如果要生成全参数化的直齿渐开线齿轮，需要删除前面生成的齿和阵列，再作一条以(0,0,0)为起点，(0,0,high)为终点直线的为引导线，渐开线为截面线串，以固定方向来扫描一个齿，倒圆后进行组操作，并阵列即可生成直齿渐开线齿轮。再在此基础上完成齿轮打孔、减重、倒角等操作，就可完成所需的齿轮建模。
【参考文献】
［１］万方数据库.基于UG的斜齿轮三维参数化设计方法.http://www.51gcs.com/info/13049/.2009-08-17.
［２］孙桓.付则绍主编“机械原理”.高等教育出版社,1989.
［３］UG NX7.5 documentation.2010.