導(dǎo)語：如何才能寫好一篇齒輪參數(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；參數(shù)化繪圖；Auto CAD二次開發(fā)

中圖分類號：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2008)25-1579-03

Parametric Drawing Design of Gear

XIN Xue-gang, FU Chun-hua, YANG Chang-niu

(Electromechanical Engineering Dept., Sichun University of Science & Engieering, Zigong 643000, China)

Abstract: Taking a parametric drawing design of Gear for instance, this paper analyzes the principles andthe methods of modularization design, and the practical program with an Auto LISP tool. Adapting this method, the user could enhance quality and efficiency of drawing, which will have practical significance and popularization meaning.

Key words: CAD; parametric drawing design; redevelopment of AutoCAD

1 引言

齒輪在機(jī)械傳動系統(tǒng)中是一種常見的傳動件，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)或維修過程中常常需要繪制齒輪零件圖。為提高齒輪的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，降低設(shè)計(jì)成本，其重要途徑就是開發(fā)齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)與繪圖軟件。而且它在機(jī)械CAD系統(tǒng)中作為一個(gè)模塊也是十分必要的。AutoCAD軟件包是繪圖功能強(qiáng)大的通用軟件，但其人機(jī)交互方式的繪圖效率卻較低。AutoCAD參數(shù)化繪圖可彌補(bǔ)這一缺陷，AutoCAD參數(shù)化繪圖就是根據(jù)零、部件的相似形狀，編寫程序，用程序完成命令的調(diào)用。用戶只需輸入必要的參數(shù)，即可完成形狀相同，參數(shù)不同的圖形的繪制。本文就直齒輪零件圖參數(shù)化繪圖進(jìn)行介紹。

2 總體設(shè)計(jì)思想

參數(shù)化設(shè)計(jì)就是根據(jù)結(jié)構(gòu)確定基本參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算后繪圖。

總體設(shè)計(jì)思路是從DCL界面輸入設(shè)計(jì)參數(shù)，然后從數(shù)據(jù)文件讀入相關(guān)的一些數(shù)據(jù)后進(jìn)行基本的參數(shù)化繪圖計(jì)算，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，最后完成齒輪零件圖的繪制。

采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法可使軟件設(shè)計(jì)思路清晰，便于程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試。開發(fā)工具選用簡單易學(xué)的AutoLISP語言，操作界面采用DCL對話框，使軟件操作方便直觀方便。

其設(shè)計(jì)思想如圖1所示。

■

圖1 總體設(shè)計(jì)思路

3 齒輪參數(shù)化繪圖程序的實(shí)現(xiàn)

3.1 齒輪繪圖參數(shù)的確定

齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)按GB/ T 10095-1998取得，并根據(jù)參數(shù)化繪圖參數(shù)選取的基本原則選?。簶?biāo)準(zhǔn)直齒齒輪的結(jié)構(gòu)形式、齒輪的模數(shù)（2個(gè)系列）、齒輪齒數(shù)（Z）、齒寬（b）、齒輪安裝軸的直徑（dh）、毛胚、材料、精度等級作為基本幾何參數(shù)。

其余結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)工程手冊上的規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算機(jī)處理。如齒輪輪轂的鍵槽數(shù)據(jù)可采用數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫技術(shù)。

3.2 參數(shù)的輸入界面設(shè)計(jì)

齒輪基本參數(shù)輸入模塊界面如圖2所示。

在該模塊中，某些數(shù)據(jù)間具有關(guān)聯(lián)性（如齒輪模數(shù)系列與其后面的模數(shù)值的相關(guān)聯(lián)性），對各種輸入數(shù)據(jù)的容錯(cuò)處理等是比較關(guān)鍵問題。

3.2.1 容錯(cuò)處理的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)輸入值不符合規(guī)定要求時(shí)，應(yīng)有相應(yīng)提示或能自動地做出相應(yīng)處理。

如下面的函數(shù)用來檢查輸入值是否小于零;VALUE是指輸入值，KEY是指輸入值所在控件。

(defun check-0 (value key)

(if (> 0.0 value)

(progn (alert "非法輸入!

\n請重新輸入：")

(mode_tile key 2)

……

3.2.2 數(shù)據(jù)間關(guān)聯(lián)性的實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)性是指當(dāng)某一項(xiàng)數(shù)據(jù)改變時(shí)，與之關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項(xiàng)隨著改變。如下面的函數(shù)實(shí)現(xiàn)齒輪模數(shù)系列與其值的關(guān)聯(lián)性，即當(dāng)選擇某一系列模數(shù)時(shí)，齒輪模數(shù)一欄數(shù)據(jù)的顯示，也作相應(yīng)的改變。同時(shí)，鎖住另外一組模數(shù)的選擇，否則選出的模數(shù)有可能不符合設(shè)計(jì)手冊的推薦優(yōu)先選用值。

3.3 繪制齒輪零件圖的功能模塊

分析標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪的結(jié)構(gòu)，有六種繪圖模塊，如圖2中的幻燈片所示。每一種模塊分別完成一種相應(yīng)樣式的直齒齒輪的繪制。同時(shí)，每一種樣式又基本是由繪制主視圖和剖視圖完成，而繪制主視圖中，又包括基本圖形的繪制、標(biāo)注。一幅完整的齒輪零件圖繪制還包括齒輪參數(shù)表、圖框、標(biāo)題欄、填寫技術(shù)要求等。采用模塊化設(shè)計(jì)方法，圖框、標(biāo)題欄、工程標(biāo)注等可利用已開發(fā)的模塊，提高開發(fā)效率。根據(jù)機(jī)械零件圖的組成要素和模塊化程序設(shè)計(jì)的思想，繪制齒輪零件圖的功能模塊如圖3所示。

■

圖3 繪制零件圖的功能模塊圖

3.4 零件圖的生成

根據(jù)作圖基點(diǎn)及帶輪的基本幾何參數(shù)，計(jì)算相應(yīng)繪圖點(diǎn)的坐標(biāo)，然后用LISP編程作圖。

3.4.1 繪齒輪視圖

標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪的六種結(jié)構(gòu)如圖2中的幻燈片所示。每一種齒輪結(jié)構(gòu)的視圖用一個(gè)模塊來完成?，F(xiàn)以實(shí)心齒輪結(jié)構(gòu)的參數(shù)化繪圖為例說明其視圖的繪制與尺寸標(biāo)注。

工具前面確定的基本參數(shù)，按照齒輪設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定與基本計(jì)算，可以計(jì)算出圖4所示的點(diǎn)坐標(biāo)。繪制時(shí)新齒輪的點(diǎn)位圖如圖4所示。

■

圖4 繪制實(shí)心樣式齒輪視圖的點(diǎn)位圖

基本尺寸的標(biāo)注也需要用到圖4的點(diǎn)位圖。尺寸標(biāo)注的重點(diǎn)在尺寸公差的標(biāo)注。

3.4.2 尺寸公差標(biāo)注與形位公差標(biāo)注

AutoCAD系統(tǒng)的尺寸公差標(biāo)注與形位公差標(biāo)注是以對話框方式進(jìn)行的，在AutoCAD二次開發(fā)中是不允許的出現(xiàn)對話框進(jìn)行人機(jī)交互的，否則會大大降低程序的運(yùn)行效率與應(yīng)用推廣。

以標(biāo)注圖5所示的尺寸公差為例,具體實(shí)現(xiàn)語句如下：

(setq m1 (strcat "%%c" (rtos l) dh (itoa dj) "{\\H0.5x;\\S" fuhao sx "^" fuhao xx ";}"))

(command "dim aligned" pt1pt2 "t" m1 b1)

通過對形位公差實(shí)體數(shù)據(jù)的研究，在二次開發(fā)中可以通過重新改造形位公差的實(shí)體數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)表來達(dá)到目的。函數(shù)如下：

(defun tolerance1 (pt)

(setq stm_data1 (entmake '((0 . "TOLERANCE")

(100 . "AcDbEntity")

(8 . "標(biāo)注層")

(100 . "AcDbFcf")

(3 . "STANDARD")

(10 100.0 100.0 0.0)

(1 . "{\\Fgdt;h}%%v0.022%%v%%vA%%v%%v")

(210 0.0 0.0 1.0)

(11 1.0 0.0 0.0))

);entmake

) ;setq

(setq stm_data1 (entget (entlast)))

(setq list_point_new (cons 10 pt) ; 構(gòu)造成為新的組碼表

list_point_old (assoc 10 stm_data1) ; 在屬性列表中取出舊組碼表

stm_data (subst list_point_new list_point_old stm_data1)

);setq

(entmod stm_data) ;更新對象

);defun

3.4.3 參數(shù)表的填寫

齒輪參數(shù)表是齒輪參數(shù)的一個(gè)重要的表示形式，相關(guān)的齒輪參數(shù)都在程序中計(jì)算；同時(shí)，對公差組部分的參數(shù)，如公法線長度變動公差，則采用數(shù)據(jù)庫方式錄入，這就大大的減短了設(shè)計(jì)周期，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中有很好的使用意義。因篇幅有限，與數(shù)據(jù)庫的連接及讀取數(shù)據(jù)庫在此不作討論。

3.5 運(yùn)行示例

運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)圖2的參數(shù)輸入界面，因篇幅有限，選擇簡單的實(shí)心式齒輪結(jié)構(gòu)，輸入繪制齒輪的基本參數(shù)，就得到一個(gè)完整的齒輪零件圖，如圖6所示為只截取了視圖部分。

■

圖6 運(yùn)行實(shí)例（視圖部分）

4 結(jié)束語

本軟件經(jīng)過多次在AutoCAD2004版以上調(diào)試運(yùn)行，效果十分理想，生成的零件圖符合國家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)，可用于實(shí)際生產(chǎn)，有較好的實(shí)用性和應(yīng)用性，有一定的推廣價(jià)值。該軟件有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）輸入數(shù)據(jù)方便、可靠。對話框操作界面形象直觀、簡潔，與Windows界面風(fēng)格一致操作方便；

2）可維護(hù)性和可擴(kuò)充性都較好。由于采用模塊化程序設(shè)計(jì)思想，程序的設(shè)計(jì)思路清晰，模塊化程度高，軟件開發(fā)效率高，因而具有較好的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性；

3）本程序可作為齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖一體化的一個(gè)獨(dú)立模塊，也可作為機(jī)械圖庫的一個(gè)模塊。

參考文獻(xiàn)：

[1] 符純?nèi)A.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2006.

[2] 汪琪美,霍新明.對話框與驅(qū)動程序設(shè)計(jì)[M].北京:海洋出版社,1998.

[3] 吳勇進(jìn),林美櫻.AutoLISP&DCL基礎(chǔ)篇[M].北京:中國鐵道出版社,2003.

篇2

關(guān)鍵詞：SolidWorks；VisualBasic；圓錐齒輪；實(shí)體造型

一、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)路線

一）主要內(nèi)容

基于Solidworks軟件使用VB高級語言程序，對常用件齒輪進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)給定參數(shù)的圓錐齒輪的自動化生成系統(tǒng)。

二）技術(shù)指標(biāo)

1、設(shè)計(jì)參數(shù)要符合實(shí)際生產(chǎn)要求；

2、生成圖形要符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；

3、技術(shù)路線

對基于Solidworks圓錐齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)的研究，準(zhǔn)備從以下幾個(gè)方面著手：

（1）系統(tǒng)界面模塊

該模塊的作用是采集直齒圓錐齒輪實(shí)體造型所需的具體參數(shù)。

（2）三維CAD軟件接口模塊

該模塊提供在OLE Automation層上所有與三維CAD軟件SolidWorks通訊的函數(shù)。CAD軟件的API函數(shù)以類的形式封裝起來，在直齒圓錐齒輪造型時(shí)，通過這些函數(shù)驅(qū)動CAD軟件生成直齒圓錐實(shí)體。

（3）結(jié)構(gòu)計(jì)算模塊

根據(jù)界面模塊的用戶輸入的參數(shù)，計(jì)算直齒圓錐齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

（4）齒形計(jì)算模塊

該模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，可以完成直齒圓錐齒輪齒形計(jì)算。通過計(jì)算得到特定截面的齒廓參數(shù)，為齒形生成模塊準(zhǔn)備所需的數(shù)據(jù)。

（5）結(jié)構(gòu)實(shí)體生成模塊

該模塊應(yīng)用三維CAD軟件Solidworks的基本特征，如拉伸（Extrude）、旋轉(zhuǎn)（Revolve）和圓周陣列（Circular Pattern）等操作，按照結(jié)構(gòu)類型計(jì)算模塊輸出的參數(shù)，生成圓錐齒輪的結(jié)構(gòu)實(shí)體部分。該操作的結(jié)果類似生成直齒圓錐齒輪的毛坯。

（6）齒形生成模塊

該模塊應(yīng)用三維CAD軟件Solidworks的基本特征，如放樣切割（Template Knifing）、圓周陣列（Circular Pattern） 、拉伸（Extrude）和旋轉(zhuǎn)（Revolve）等操作，按照結(jié)構(gòu)類型計(jì)算模塊輸出的參數(shù)，生成直齒圓錐齒輪的結(jié)構(gòu)實(shí)體部分。然后利用圓周陣列可畫出全部齒形。

2 圓錐齒輪實(shí)體造型系統(tǒng)

參數(shù)化三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)是以變量幾何和生成歷程樹為基礎(chǔ)，以尺寸驅(qū)動為特征的一種三維建模方法。其基本過程是：首先利用草圖功能勾畫零件基本形狀，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求標(biāo)注必要的尺寸，最后修改尺寸值，驅(qū)動模型變化以生成需要的零件模型。參數(shù)化三維實(shí)體建模的目的是，通過修改尺寸而快速生成新的三維實(shí)體模型。

圓錐齒輪的輪齒有直齒和曲齒兩種類型。直齒圓錐齒輪易于制造，適用于低速、輕載傳動的場合，而曲齒圓錐齒輪傳動平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)，常用于高速、重載的場合，但其設(shè)計(jì)和制造較為復(fù)雜。本論文只討論直齒圓錐齒輪。

（3）齒形計(jì)算模塊

漸開線齒廓的數(shù)學(xué)模型。我們在直角坐標(biāo)系下，用漸開線的直角坐標(biāo)方程式，計(jì)算漸開線輪廓上各點(diǎn)坐標(biāo)值，然后在用樣條曲線繪出齒輪的一個(gè)齒廓。

（4）結(jié)構(gòu)實(shí)體生成模塊

該模塊應(yīng)用Solidworks的拉伸、旋轉(zhuǎn)和圓周陣列等操作命令，按照結(jié)構(gòu)類型計(jì)算模塊輸出的參數(shù)，生成直齒圓錐齒輪的結(jié)構(gòu)實(shí)體部分。該操作的結(jié)果類似生成直齒圓錐齒輪的毛坯。

1）齒輪各基本尺寸計(jì)算

如圖4所示，以點(diǎn)1為坐標(biāo)原點(diǎn)，軸線為一坐標(biāo)軸建立直角坐標(biāo)系，依次求出2、3、4、5、6、7的坐標(biāo)，由1—2—3—4—5—1的連線構(gòu)成直齒圓錐齒輪的二維結(jié)構(gòu)，再用旋轉(zhuǎn)輪廓線的方法既可生成圓錐齒輪的實(shí)體。

2）圓錐齒輪的實(shí)體建模

再用旋轉(zhuǎn)輪廓線的方法生成圓錐齒輪的實(shí)體

3）結(jié)構(gòu)實(shí)體生成模塊

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行窗體的創(chuàng)建和應(yīng)用

1） 窗體的建立

2）程序的連接

用VB編程進(jìn)行的二次開發(fā)，要將VB和SolidWorks連接來，編寫VB代碼前，創(chuàng)建SolidWorks和VB對象，啟動運(yùn)行SolidWorks。這樣就可以在VB的環(huán)境下利用SolidWorks對象及其下級對象的屬性和方法，完成用VB語言在環(huán)境中草圖和三維模型圖的繪制。下面給出VB語言在SolidWorks環(huán)境中繪制圓錐齒輪三維圖的部分子程序代碼：

2.3 程序的調(diào)試及運(yùn)行

1）運(yùn)行程序過程

在SolidWorks中，單擊[工具]/[宏]/[運(yùn)行]，選擇*.swp出現(xiàn)程序運(yùn)行界面。通過在VB窗口中填寫圓錐齒輪參數(shù)后，單擊‘生成’按鈕，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤代碼91（對象變量或with塊變量未設(shè)置）。

經(jīng)過調(diào)試發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)默認(rèn)的part語句類型出現(xiàn)錯(cuò)誤，原因是程序中的part為完全定義造成運(yùn)行錯(cuò)誤，經(jīng)過重新定義Part As object ‘對象型變量’，重新逐句調(diào)試，更改變量類型，最終解決了問題。

2）運(yùn)行結(jié)果

3 結(jié)束語

（1）系統(tǒng)完成了圓錐齒輪實(shí)體的變量化自動生成。

（2）建立了VB界面窗口連接Solidworks應(yīng)用程序，進(jìn)入Solidworks設(shè)計(jì)環(huán)境；從設(shè)計(jì)窗口中直接輸入?yún)?shù)，可直接運(yùn)行參數(shù)化造型設(shè)計(jì)程序，得到所需的三維圓錐齒輪實(shí)體。

參考文獻(xiàn)

[1]王隆太，戴過洪.機(jī)械CAD /CAM技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]王文彬，.用VB實(shí)現(xiàn)SolidWorks對零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械報(bào)，2003，30（6）

[3]曹巖.solidworks機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例精解[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

篇3

>> 提升小波變換在邊緣檢測中的應(yīng)用 “克”制與“格”制在小模數(shù)螺旋錐齒輪加工中的應(yīng)用分析 高斯擬合亞像素邊緣檢測算法 基于像素灰度關(guān)聯(lián)的邊緣檢測 基于小波去噪和EMD算法在齒輪故障檢測中的應(yīng)用 一種新的亞像素邊緣檢測算法 基于灰色關(guān)聯(lián)分析和Zernike矩的圖像亞像素邊緣檢測方法 小波包在圖像邊緣檢測中的應(yīng)用 小波變換在圖像邊緣檢測中的應(yīng)用研究 小波分析和邊緣檢測在快速車牌定位中的應(yīng)用 亞像素邊緣定位在光纖中應(yīng)用 復(fù)雜腔體零件機(jī)器視覺圖像亞像素邊緣檢測 模糊邊緣檢測算法在水印模糊檢測中的應(yīng)用 邊緣特性及邊緣檢測在圖像插值算法中的應(yīng)用研究 邊緣檢測算法在醫(yī)學(xué)超聲液性病變圖像中的應(yīng)用 圖像邊緣檢測在輸電線巡檢中的應(yīng)用 SUSAN邊緣檢測算法在InSAR信號圖像中的應(yīng)用 基于最小均方預(yù)測的圖像單像素精度邊緣檢測算法 凝血和血小板參數(shù)檢測在肝硬化患者中的臨床應(yīng)用探討 血小板參數(shù)檢測在肝纖維化診斷中的應(yīng)用 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：

關(guān)鍵詞：小模數(shù)齒輪；亞像素邊緣檢測；三次樣條插值；

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.6.012

引言

小模數(shù)齒輪具有成本低、重量輕、精度高、傳動噪聲小等特點(diǎn)，廣泛用于家電、飛機(jī)、工業(yè)控制、汽車機(jī)械等領(lǐng)域。精密注塑的快速發(fā)展，使小模數(shù)齒輪的精密檢測成為關(guān)鍵問題之一，傳統(tǒng)的測量方法很難達(dá)到要求。目前國內(nèi)外小模數(shù)齒輪測試的自動化程度低，測試儀器和平設(shè)備較少。圖像檢測技術(shù)具有非接觸、高精度、高效率等諸多優(yōu)點(diǎn)，在齒輪生產(chǎn)中，需要大量其直徑、角度、尺寸等指標(biāo)，因此將圖像檢測技術(shù)應(yīng)用于小模數(shù)齒輪有重大意義。

在圖像測量領(lǐng)域，被測件有關(guān)邊緣點(diǎn)的定位精度往往直接影響到整個(gè)測量的精度。因此，要提高齒輪檢測的精密度，關(guān)鍵在于研究齒輪圖像的邊緣檢測和精確定位方法。小模數(shù)齒輪齒槽空間小、輪齒剛度差、易變形，這要求檢測的精度非常高，有的要求精確到μm級別。這就為圖像測量技術(shù)帶來了挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的邊緣檢測技術(shù)只能精確到1個(gè)像素點(diǎn)，這顯然很難滿足對檢測精度越來越高的要求。因此，本文提出一種基于改進(jìn)的Sobel算子和三次樣條插值結(jié)合的亞像素邊緣檢測方法，能達(dá)到亞像素級并且具有較好的抗噪聲能力。

Sobel算子邊緣提取

傳統(tǒng)的Sobel算子

Sobel算子是一種經(jīng)典的微分邊緣檢測算法，它計(jì)算簡單，且檢測效果較好，能平滑噪聲，可提供較為精確的邊緣方向信息。

Sobel算子只檢測水平方向和垂直方向的亮度差分值，其經(jīng)典的3×3的鄰域模板圖1所示：

Sobel算子很容易在空間上實(shí)現(xiàn)，Sobel邊緣檢測器能產(chǎn)生較好的邊緣效果，而且受噪聲影響較小。

改進(jìn)的Sobel算子

由以上分析可知，雖然Sobel算子簡單、快速，但由于只采用了2個(gè)方向的模板，這種算法用來處理紋理較為復(fù)雜的圖像時(shí)，其檢測的邊緣效果就不是很理想了。為了彌補(bǔ)此類不足，本文對Sobel算子進(jìn)行了改進(jìn)，將算子模板擴(kuò)展到了8個(gè)模板，其算子模板如圖2所示。

經(jīng)過8個(gè)方向模板的計(jì)算，對某一幅圖像進(jìn)行逐點(diǎn)計(jì)算，并且取最大值為像素點(diǎn)的新灰度值，通過閾值的設(shè)定，判斷邊緣點(diǎn)。最大值對應(yīng)的模板所表示的方向?yàn)樵撓袼攸c(diǎn)的邊緣方向。

為了克服Sobel算子檢測的邊緣較粗，得到的邊緣象素往往是分小段連續(xù)，梯度幅值較小的邊緣容易丟失的缺陷，本文對S（i，j）引入一個(gè)衰減因子D，用它去除計(jì)算的結(jié)果，即：

因此，用處理后的所得到圖像與Sobel算子直接對原始圖像進(jìn)行邊緣檢測的圖像相加，這一步顯得尤為重要?？捎行Ц倪M(jìn)算法的精度。

亞像素邊緣檢測

傳統(tǒng)的基于邊緣跟蹤算法定位精度一般為1個(gè)像素（包括以上改進(jìn)的Sobel算子），其定位原理如圖3所示。顯然，檢測的面積與物體幾何輪廓有明顯差距，對于數(shù)字圖像，每個(gè)像素坐標(biāo)均為整數(shù)，得到邊緣點(diǎn)可能不太精確，因此本文中提出一種亞像素邊緣定位算法，其定位的核心即如何更精確地估計(jì)邊緣點(diǎn)坐標(biāo)。

三次樣條插值

改進(jìn)的Sobel算子檢測得出的是像素級的邊緣，為了獲得亞像素級的邊緣，就要對邊緣圖像再進(jìn)行精提取。考慮到要滿足在線檢測的要求，檢測速度要越快越好，本文采取處理速度相對較快的對灰度邊緣圖內(nèi)插處理方法。插值方法中，三次樣條插值法得到精度高，所以本文采用三次樣條插值法對灰度邊緣圖進(jìn)行插值處理。

三次樣條插值定義[4]如下：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

本文中以小模數(shù)塑料齒輪圖像為原型，通過實(shí)驗(yàn)比較本文算法與傳統(tǒng)Canny算子所做檢測結(jié)果，且以專業(yè)檢測儀器所測結(jié)果對比。

由圖（b）與圖（c）、圖（e）與圖（d）可看出，亞像素邊緣更清晰，定位精度也更高，優(yōu)于傳統(tǒng)的邊緣檢測算法。

表1、表2為兩種算法的數(shù)據(jù)對比，可見本文算法在精度上有明顯的優(yōu)勢。

結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種亞像素級邊緣算法，并與傳統(tǒng)邊緣檢測算子，Canny算了作了實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能精確定位圖像邊緣，優(yōu)于傳統(tǒng)方法的邊緣檢測方法，能更好的檢測齒輪圖像的特征，對齒輪檢測有新的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

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篇4

為使每次重磨后的刀齒刃形保持不變,并且具有適當(dāng)?shù)暮蠼?常將成形銑刀、滾刀等成形刀具的后刀面在鏟齒車床上用鏟削(鏟磨)的方法進(jìn)行加工,此類刀具通稱為鏟齒刀具或鏟齒成形刀具。由于鏟齒刀具的結(jié)構(gòu)所限,鏟磨時(shí)不能采用大外徑的鏟磨砂輪,并需將齒背按比例做成二次鏟削形式,否則將會發(fā)生鏟磨干涉和齒背凸臺現(xiàn)象。因此在鏟齒刀具設(shè)計(jì)時(shí),需要對所選取的刀具基本參數(shù)進(jìn)行鏟磨干涉校驗(yàn)。如果校驗(yàn)表明會發(fā)生鏟磨干涉,就必須修改所選定的刀具結(jié)構(gòu)參數(shù),即刀具外徑De、刀具端面齒數(shù)Zk、刀具容屑槽角θ;刀具加工工藝參數(shù),即鏟削量K、齒背鏟磨長度Sz,或者鏟磨砂輪外徑Ds,再作校驗(yàn),直至不發(fā)生干涉為止。在參數(shù)修改過程中,基本憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn),鏟磨砂輪的外徑采用定值（60mm）,齒背鏟磨長度也以比例形式(齒背鏟磨部分的齒頂長度Sz與整個(gè)齒背的齒頂全長Sc之比p)固定取為1∶2或2∶3,效率低、主動性差、缺乏柔性,更沒有考慮各參數(shù)間的合理配置,不符合優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則。本文在典型算例的基礎(chǔ)上,以解析方式通過敏感性分析給出了基于無鏟磨干涉時(shí)鏟齒刀具基本參數(shù)確定的原則及合理次序。

2鏟磨干涉校驗(yàn)的基本原理

鏟磨干涉校驗(yàn)一般都是以刀具的端面投影圖為基礎(chǔ)進(jìn)行的。如圖1所示,當(dāng)表示下一個(gè)刀齒前刀面上鏟磨齒形最低點(diǎn)的b位于直徑為Ds的鏟磨砂輪外徑圓上或圓內(nèi)時(shí),則表示會發(fā)生鏟磨干涉,需要進(jìn)行參數(shù)修改。由文獻(xiàn)［4］中可以得出發(fā)生鏟磨干涉時(shí)鏟磨砂輪的最小外徑（Dsg）min，即b點(diǎn)恰好位于Ds圓上時(shí)Ds所具有的臨界值。（Dsg）min可用(1)式計(jì)算:

（1）

式中:xb、yb和xa、ya——b點(diǎn)和a點(diǎn)(齒底鏟背曲線上的鏟磨終止點(diǎn))的直角坐標(biāo);

αa——a點(diǎn)法線與x軸的夾角。

當(dāng)實(shí)際采用(或設(shè)計(jì)時(shí)擬采用)的鏟磨砂輪外徑Ds≥（Dsg）min時(shí),需要重新選取更小的Ds或進(jìn)行參數(shù)修改使（Dsg）min增大。由于結(jié)構(gòu)上的限制,Ds不能任意小,通常具有一個(gè)下限（Ds）min,一般定為60mm。因此,無干涉的鏟磨砂輪外徑Ds應(yīng)≥（Ds）min,且＜（Dsg）min,并應(yīng)盡量接近（Dsg）min以提高鏟磨效率和鏟磨質(zhì)量。若（Dsg）min≤（Ds）min,則只能采用參數(shù)修改的方法來避免干涉。

3典型算例的分析與研究

3.1典型算例的參數(shù)

<DIValign=center>

刀具外徑端面齒數(shù)齒形高度容屑槽角槽底圓弧半徑齒背形式后角一次鏟削量二次鏟削量鏟磨長度比例發(fā)生鏟磨干涉時(shí)的最小砂輪外徑DeZkhθrαKK1p（Dsg）min90101025°1．75Ⅰ11．98°690．583．48

</DIV><DIValign=center>

3.2敏感性分析

根據(jù)表1的基本參數(shù),采用單因素法,對各參數(shù)改變后對（Dsg）min變化的影響程度進(jìn)行敏感性分析。分析采用變化幅值比和變化比值作為評價(jià)指標(biāo)。變化幅值比為變化幅值與表1中所列的基本幅值之比,變化比值則為相關(guān)的變化幅值比之比。

圖2給出了基本參數(shù)改變后（Dsg）min的變化情況。

由圖2中可以看出:當(dāng)De增加(變化幅值比為22．22％）時(shí),（Dsg）min逐步增大(變化幅值比為84．81％,變化比值為3．82)；當(dāng)Zk增加(變化幅值比為40％)時(shí),（Dsg）min逐步減小(變化幅值比為256．64％，變化比值為6．42)；當(dāng)θ增加(變化幅值比為68％)時(shí),（Dsg）min逐步增大(變化幅值比為73．37％,變化比值為1．08)；當(dāng)K增加(變化幅值比為83．33％)時(shí),（Dsg）min逐步減小(變化幅值比為279．46％，變化比值為3．35);當(dāng)p增加(變化幅值比為120％)時(shí),（Dsg）min逐步減小(變化幅值比為719．56％，變化比值為6．00)。

按變化幅值比,p最大,其次分別為K和Zk,再后為De和θ。變化幅值比反映了在基本參數(shù)附近取值時(shí)的絕對變化狀態(tài),說明了參數(shù)對（Dsg）min的絕對影響。按變化比值,Zk最大,p次之,再其次分別為De和K,θ最小。變化比值說明了參數(shù)對（Dsg）min的客觀影響程度。

</DIV>

（a）De改變后（Dsg）min的變化情況

（b）Zk改變后（Dsg）min的變化情況（c）θ改變后（Dsg）min的變化情況

（d）K改變后（Dsg）min的變化情況（e）p改變后（Dsg）min的變化情況

綜之,（Dsg）min對Zk和p的敏感性大,De和K次之,θ最小,這與實(shí)際情況相符。

3.3基本參數(shù)改變后對后角的影響

當(dāng)De、Zk和K變化時(shí),會對刀具后角α產(chǎn)生影響。由圖3中可知,當(dāng)De增加時(shí),α逐步減小(變化幅值比為29．88％，變化比值為1．34);當(dāng)Zk增加時(shí),α逐步增大(變化幅值比為38.90%,變化比值為0.97);當(dāng)K增加時(shí),α逐步增大(變化幅值比為80.22%,變化比值為0.96),三者與α之間的變化關(guān)系基本呈線性,且增減趨勢均與對（Dsg）min增減趨勢相反。K的影響較大,Zk和De次之。

（a）De改變后對后角的影響（b）Zk改變后對后角的影響

（c）K改變后對后角的影響

4基本參數(shù)確定的原則及次序

(1)De在無嚴(yán)格要求時(shí)才可以適當(dāng)改變,但變化幅度不能大,否則切削扭矩大,浪費(fèi)刀具材料。De小幅變化時(shí),對（Dsg）min和α的影響不是很大,可作為輔助修改參數(shù)。

(2)Zk的變化將會顯著改變刀具結(jié)構(gòu),是最為重要的一個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)。在保證刀齒強(qiáng)度和重磨次數(shù)的條件下,應(yīng)盡量取大值。在其它參數(shù)修改無效和難以修改時(shí),減小Zk可以明顯達(dá)到無干涉的目的。由此所引起的α的減小可通過其它參數(shù)的反向修改而補(bǔ)償。

(3)θ的變化對（Dsg）min的影響不大,可作為對α有較高要求時(shí)的輔助修改參數(shù)。

(4)K對（Dsg）min的影響程度沒有對α的影響程度大,只適合在對α變化要求不高的情況下采用。

篇5

關(guān)鍵詞：采煤機(jī)搖臂；Creo精確虛擬樣機(jī)建模；Creo精確虛擬樣機(jī)運(yùn)動仿真

中圖分類號：TD42 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

MG450（400）/1100（930）-WD采煤機(jī)是一種多電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)橫向布置，變頻調(diào)速無鏈雙驅(qū)動電牽引采煤機(jī)?？傃b機(jī)功率1100（930）kW ，電壓3300V。該機(jī)機(jī)身短，機(jī)面矮，適用于工作面傾角≤35°的綜采工作面。該機(jī)搖臂主要由鑄造殼體、齒輪組及行星傳動機(jī)構(gòu)組成。在產(chǎn)品研發(fā)過程中建立精確的虛擬樣機(jī)模型，并進(jìn)行運(yùn)動仿真分析，然后繪制二維圖紙，極大的減少設(shè)計(jì)失誤，進(jìn)而避免由設(shè)計(jì)產(chǎn)生的問題帶來的樣機(jī)試制成本，同時(shí)減少樣機(jī)研制周期，加快研制速度，使設(shè)備能更早的投入市場，帶來經(jīng)濟(jì)效益。

1 采煤機(jī)搖臂建模

Creo是一個(gè)整合Pro/ENGINEER、CoCreate和ProductView三大軟件并重新分發(fā)的新型CAD設(shè)計(jì)軟件包，針對不同的任務(wù)應(yīng)用將采用更為簡單化子應(yīng)用的方式，所有子應(yīng)用采用統(tǒng)一的文件格式。在虛擬樣機(jī)建模過程中使用Pro/ENGINEER模塊進(jìn)行參數(shù)化建模。

1.1 采煤機(jī)搖臂殼體建模

如圖1，采煤機(jī)殼體模型建立使用Pro/ENGINEER模塊拉伸旋轉(zhuǎn)等功能建立，建立過程可遵循直齒輪傳動中心距建立參數(shù)化模型，如隨后有修改，修改參數(shù)模型即可隨之改動。然后在組件模式下創(chuàng)建水道焊接板，利用殼體水道特征為參考，使焊接板可隨水道的變化相繼變化，最后組裝接頭等，其他元器件，直至模型建立完成。

1.2 采煤機(jī)漸開線直齒圓柱齒輪及內(nèi)花鍵建模

如圖2中漸開線方程，以基圓為基準(zhǔn)創(chuàng)建漸開線曲線，利用拉伸功能創(chuàng)建漸開線齒面曲面，然后很據(jù)分度圓建立漸開線曲面陣列如圖3所示。去除多余曲面，實(shí)體化得到齒輪模型。

齒輪中漸開線內(nèi)花鍵創(chuàng)建過程同漸開線直齒圓柱齒輪，不同之處在于壓力角由20°改為30°即可。

在模型中建立參數(shù)化輸入輸出參數(shù)，并建立參數(shù)關(guān)系關(guān)系。參數(shù)關(guān)系如圖4所示。

輸入?yún)?shù)齒輪為：齒數(shù)z、模數(shù)m、齒寬b、變?yōu)橄禂?shù)x和齒頂高變動系數(shù)y。

輸入?yún)?shù)內(nèi)花鍵為：齒數(shù)z、模數(shù)m、齒寬b。

參數(shù)化完成后，其他齒輪可輸入相關(guān)參數(shù)生成，不必從開始建立，極大地提高建模效率。同時(shí)，所建立的模型精確，與加工制造實(shí)物差別僅為刀具及工藝加工形成的誤差。

1.3行星傳動組件建模

行星傳動組件如圖5所示包括內(nèi)齒圈、齒輪和花鍵等零部件。其建模方法參照1.2采煤機(jī)漸開線直齒圓柱齒輪及內(nèi)花鍵建模中所述，建模并進(jìn)行參數(shù)化。其過程不再贅述。

2模型組裝及運(yùn)動仿真

2.1 模型組裝

如圖6所示，所有齒輪及齒輪軸組件以銷軸方式安裝于殼體上。此過程中，可直觀的檢驗(yàn)殼體、齒輪、齒輪軸等零部件尺寸是否干涉或尺寸錯(cuò)誤。

2.2 運(yùn)動仿真

利用機(jī)構(gòu)模塊中齒輪連接功能，建立齒輪副關(guān)系。依次選取配對齒輪的齒輪軸，并輸入對應(yīng)齒數(shù)，確立減速比。對所有齒輪副建立齒輪副關(guān)系后，在電機(jī)軸輸出齒輪上創(chuàng)建伺服電機(jī)輸入，參數(shù)為1475rpm。

最后利用機(jī)構(gòu)分析功能，輸入時(shí)長及幀數(shù)，即可完成運(yùn)動仿真，并形成動畫，方便多次觀察，檢驗(yàn)。

3 虛擬樣機(jī)建立作用及意義

由于采煤機(jī)搖臂虛擬樣機(jī)是全參數(shù)化虛擬樣機(jī)，在設(shè)計(jì)過程中對模型進(jìn)行簡單的參數(shù)輸入即可完成設(shè)計(jì)的改進(jìn)和優(yōu)化，極大地提高了設(shè)計(jì)效率和精確度。并且在以虛擬樣機(jī)核對二維圖紙，發(fā)現(xiàn)了在二維圖紙中不宜發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，其中包括殼體與齒輪干涉及齒輪參數(shù)不合理等問題。因此為實(shí)物樣機(jī)試制減少了制造周期，提高了一次成功率，進(jìn)而加快了采煤機(jī)整機(jī)的研制進(jìn)度，減少了制造成本，可使采煤機(jī)提前進(jìn)入市場，為企業(yè)提早創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)方法在世界上已經(jīng)被大多數(shù)企業(yè)認(rèn)可，并廣泛應(yīng)用與設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域，對企業(yè)來說是創(chuàng)新研發(fā)過程中不可或缺的技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)

[1]詹友剛.Creo1.0高級應(yīng)用教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012，05.

篇6

【關(guān)鍵詞】AutoCAD；二次開發(fā)；DCL；AutoLISP

1、引言

為了提供繪圖的效率，借助AutoCAD給用戶提供了二次開發(fā)的環(huán)境和提供的增強(qiáng)和用戶化功能手段，利用這些手段，用戶可以界面編輯成符合自己工作環(huán)境要求的專門化設(shè)計(jì)、圖形繪制系統(tǒng)，借助它提供的二次開發(fā)工具進(jìn)行開發(fā)。本文基于AutoCAD軟件以及二次開發(fā)語言AutoLISP,以變速器的漸開線齒輪為研究對象，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)參數(shù)化自動繪圖功能。

2、二次開發(fā)的基本過程

按照工程化原則，二次開發(fā)的一般過程。其開發(fā)過程基本上可概括為系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、程序編寫、系統(tǒng)測試四個(gè)階段。

（1）系統(tǒng)分析

齒輪二次開發(fā)主要實(shí)現(xiàn)的功能是有用戶根據(jù)需求輸入相關(guān)的齒輪的基本參數(shù)，生成三維圖形和二維的幻燈圖片；根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和基本要求，確定整個(gè)系統(tǒng)的基本框架（如圖1所示）。

系統(tǒng)主要由開發(fā)平臺、數(shù)據(jù)層、軟件支撐環(huán)境和硬件支撐環(huán)境組成。

（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)：為了滿足用戶要求，本著人性化操作的特點(diǎn)，系統(tǒng)主要包括：菜單的定制、輸入模塊、計(jì)算模塊和輸出模塊。

（3）程序編寫：根據(jù)各個(gè)模塊的功能，采用AutoCAD自帶的Lisp語言編寫相應(yīng)的程序，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊功能。

（4）系統(tǒng)測試

為了是開發(fā)的系統(tǒng)能夠更好的工作，需要進(jìn)行相應(yīng)的測試，主要內(nèi)容包括模塊中用戶交互界面測試、模型重新生成測試、恢復(fù)測試和相應(yīng)時(shí)間的測試。

3、齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

利用Auto LISP進(jìn)行齒輪快速繪制的二次開發(fā)主要是使用Lisp程序和DCL（Data Control Language）程序的編寫工作。用Lisp去驅(qū)動DCL以實(shí)現(xiàn)程序功能。

（1）定制菜單

用戶也可以根據(jù)自己的要求進(jìn)行定義新的命令和菜單，acad.mnu可以以文本文件打開，直接可以編輯編寫。用戶可以為每一個(gè)應(yīng)用程序編寫一個(gè)單獨(dú)的菜單文件，這樣會使設(shè)計(jì)效率大大提高。

***POP12

[齒輪設(shè)計(jì)(&G)] //定義下拉菜單項(xiàng)的第一個(gè)菜單命令

[齒輪] ^C^C^P(load “gear”)(gear) //加載”gear”的程序并運(yùn)行。

（2）對話框定制

為了進(jìn)行人機(jī)交互，對話框的制作是重要的環(huán)節(jié)，用戶界面需要簡潔直觀，為用戶提供必要的交互功能，允許用戶通過選擇齒輪的類型、輸入和計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行錄。通過自定義一系列對話框，使得齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)、繪制流程化。

參數(shù)輸入與計(jì)算框架提供給用戶可視化輸入的友好界面，如圖2所示。用戶在輸入數(shù)據(jù)過程中可以及時(shí)修改，同時(shí)程序也通過約束判斷用戶輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性并給予錯(cuò)誤提示，輔助用戶輸入正確數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)獲取后，程序?qū)?shù)據(jù)以變量形式存儲在內(nèi)存中，提供給后續(xù)計(jì)算模塊處理。

根據(jù)用戶輸入的基本參數(shù)，進(jìn)行其他參數(shù)的計(jì)算。

（3）齒輪選擇界面

齒輪類型比較多，需要用戶根據(jù)自己的要求進(jìn)行選擇，我們把齒輪類型選擇的對話框做成2行3列的結(jié)構(gòu)，每個(gè)對話框的大小為14x7，對話框的效果圖如3所示。類型選擇界面的List程序如下。

gear:dialog { //程序名稱是gear.dcl

label = "常見齒輪" ; //注明對話框標(biāo)題是“常見齒輪”

......

為了在對話框中能直觀的顯示出齒輪的具體形狀，需將圖片填充到對話框中，該圖片可以從有關(guān)的資源中獲取，為了能夠使圖片填滿對話框中的BOX，使圖片填滿整個(gè)區(qū)域，必須把CAD的工作區(qū)調(diào)整和BOX形狀類似。

(defun c:gear();此部分是測試代碼用

(gear_load))

......

(4)圖形輸出

該模塊用于將圖形繪制在CAD繪圖區(qū)域，是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形繪制的過程。程序的繪制過程將調(diào)用CAD繪圖和輔助命令。點(diǎn)擊對話框的確定“按鈕”后輸出齒輪3D和2D圖。

4、系統(tǒng)運(yùn)行測試

在系統(tǒng)開發(fā)基本完成后，要對系統(tǒng)進(jìn)行一系列功能測試和性能測試（恢復(fù)測試和壓力測試）。

4.1.用戶交互界面測試和文件重生測試結(jié)果見表1和表2.

表1 交互界面測試結(jié)果

模塊 應(yīng)有功能 結(jié)果

齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)對話框 能選擇各類型齒輪，并彈出響應(yīng)參數(shù)輸入框 符合要求

參數(shù)輸入對話框 能輸入齒輪參數(shù)，參數(shù)合適時(shí)可重生得到新的模型 符合要求

表2模型重新生成測試

測試項(xiàng)目 應(yīng)具功能 結(jié)果

選擇任意的齒輪類型，輸入?yún)?shù)，能生成模型 能快速生成模型，并能保持 符合設(shè)計(jì)要求

更換齒輪類型，輸入?yún)?shù)，生成模型；更改參數(shù)，模型重新生成 能快速生成模型，并能保存 符合設(shè)計(jì)要求

4.2.恢復(fù)測試和壓力測試

恢復(fù)測試主要檢查系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。當(dāng)斷電或死機(jī)后，重啟系統(tǒng)，仍可以重新生成新的模型，之前保存過的模型也仍然存在。系統(tǒng)啟動后，調(diào)出對話框，響應(yīng)時(shí)間不超過2秒；輸入?yún)?shù)后，重新生成模型，響應(yīng)時(shí)間不超過3秒。能滿足工程設(shè)計(jì)的需要。

4.3.測試結(jié)論

經(jīng)過對測試結(jié)果分析，二次開發(fā)系統(tǒng)能滿足快速生成各類齒輪的需求，從性能上分析，生成速度較快，能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，在此開發(fā)的基礎(chǔ)上，若要增加或修改原始模型，也是非常方便的，只需在源文件對應(yīng)的地方做響應(yīng)的簡單修改，便可達(dá)到要求，可操作性和管理性較強(qiáng)。

5.結(jié)論

普通方法繪制一個(gè)齒輪，對于一個(gè)較熟練軟件及機(jī)械基礎(chǔ)的工程人員來說，差不多也要十五分鐘左右。通過對AutoLISP的二次開發(fā)，即使不是很懂機(jī)械基礎(chǔ)，不是很熟練軟件的初級工程人員，也能在一分鐘內(nèi)完成齒輪的造型，并能不斷修改參數(shù)進(jìn)行更新。不僅提高了工作效率，也降低了工作人員的能力需求。AutoLISP的二次開發(fā)使得AutoCAD軟件的智能化更強(qiáng)，可視化更好，可操作性更好。

參考文獻(xiàn)

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[2]王賢坤主編.機(jī)械 CAD/CAM 技術(shù)、應(yīng)用與開發(fā).機(jī)械工業(yè)出版社,2001.

篇7

【Abstract】 A precise model of rear axle gear in PY160 motor grader was established with Pro/E and assembled, which was then simplified and imported to ANSYS, and the finite element model for non?鄄linear contact analysis was established. By means of the finite element analysis, the maximum bending stress, maximum tooth contact stress and the tooth stress contours of rear axle driven gear were obtained, based on which the failure analysis was carried out, which provides reference for service life assess of gear.

【關(guān)鍵詞】斜齒輪；精確建模；有限元；輪齒接觸

【Key words】 helical gear; precise modeling; finite element; tooth contact

中圖分類號：U415.51 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1000-033X(2012)03-0078-04

0 引言

在再制造過程中，當(dāng)筆者單位對一臺使用了5年的PY160平地機(jī)進(jìn)行拆解時(shí)，發(fā)現(xiàn)其副變速器中后橋輸出齒輪發(fā)生了較為嚴(yán)重的點(diǎn)蝕，并有一輪齒局部折斷。齒輪為斜齒圓柱齒輪，其材料為20CrMnTi，技術(shù)要求表面滲碳淬火HRC58～64，深度為0.8～1.3 mm，芯部硬度為HRC30～45。為了分析其失效原因，需對其傳動過程中所受應(yīng)力情況進(jìn)行分析。

傳統(tǒng)公式計(jì)算齒面接觸應(yīng)力和齒根彎曲應(yīng)力是近似計(jì)算，且計(jì)算出的單個(gè)應(yīng)力值不能對應(yīng)到具體發(fā)生在輪齒的某個(gè)位置，不能反映整個(gè)輪齒的應(yīng)力分布。對齒輪進(jìn)行接觸有限元分析，較好地模擬了齒輪實(shí)際嚙合狀態(tài)，得到的齒根彎曲應(yīng)力更準(zhǔn)確，并能反映整個(gè)輪齒的應(yīng)力分布狀況，據(jù)此能更好地分析輪齒失效的原因，并對齒輪進(jìn)行壽命預(yù)估。

1 齒輪模型的建立

1.1 齒形分析

平地機(jī)的后橋輸出齒輪為斜齒圓柱齒輪，其齒廓曲面為一漸開線螺旋面。該螺旋面與垂直于齒輪軸線的截面的交線是漸開線，與分度圓柱面以及和分度圓柱面同軸線的任一圓柱面的交線均為螺旋線，相當(dāng)于沿一條螺旋線排列的無數(shù)條漸開線形成的曲面［1］。所以建模的關(guān)鍵在于確定精確的漸開線齒廓、螺旋線和齒根過渡曲線。

圖1所示為斜齒輪在分度圓柱面上的展開圖。展開后其螺旋齒形線成為一條斜直線，該直線與齒輪軸線之間的夾角為分度圓柱上的螺旋角，用b表示。圖中p■為齒輪的端面齒距，p■為法面齒距，B為輪齒寬度，d為齒輪分度圓直徑。以齒輪軸線為z軸，軸線與輪齒端面的交點(diǎn)為原點(diǎn)O，x軸過圖中的E點(diǎn)，建立坐標(biāo)系O-xyz，螺旋齒形線EF在坐標(biāo)系O-xyz中的參數(shù)方程為

x=dcos （360Bttan b/pd）/2y=dsin （360Bttan b/pd）/2z=Bt（1）

式中：參數(shù)t為整數(shù)，其取值范圍為［0，1］。

1.2 齒輪三維實(shí)體模型的建立

1.2.1 參數(shù)設(shè)置

后橋輸出齒輪的已知參數(shù)如表1所示。斜齒輪的法面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，表中給出的模數(shù)、壓力角、頂隙系數(shù)和齒頂高系數(shù)的值均為輪齒法面上的參數(shù)值。但由于斜齒輪端面上的齒廓曲線是漸開線，在計(jì)算斜齒輪的幾何參數(shù)時(shí)要按其端面參數(shù)進(jìn)行［2］。斜齒輪法面模數(shù)與端面模數(shù)，法面壓力角與端面壓力角的關(guān)系為

1.2.2 創(chuàng)建端面齒廓線

以默認(rèn)坐標(biāo)系為參考，偏移類型為“圓柱”，建立用戶坐標(biāo)系CSO。在建立的用戶坐標(biāo)系中，根據(jù)式（5）繪制出漸開線，即圖2所示的漸開線Ⅰ。由式（5）可知，所作的漸

開線在xy平面（即front平面）上。

式（5）中的q值反映所生成漸開線的長度，其意義是生成漸開線在終點(diǎn)處的展角與壓力角之和［3］，q取值必須使?jié)u開線長度超過齒頂圓。

在front平面上作4個(gè)直徑分別為d■、d■、d、d■的圓，圓心位于默認(rèn)坐標(biāo)系原點(diǎn)。過right平面和top平面作軸線A1，以漸開線Ⅰ與分度圓的交點(diǎn)作基準(zhǔn)點(diǎn)p■。過軸線A1和基準(zhǔn)點(diǎn)

p■作參考平面DTM1。過軸線A1與參考平面DTM1成任意角度作基準(zhǔn)平面DTM2，并修改角度值，使其值為360/（4z）。以參考平面DTM2作為鏡像面鏡像漸開線 ■，生成漸開線Ⅱ。由于在分度圓上齒槽寬和輪齒寬相等，所以生成的漸開線Ⅱ?yàn)榱硗庖惠嘄X的漸開線齒廓。如圖3所示，由漸開線 ■、漸開線Ⅱ、齒頂圓和齒根圓圍成的封閉區(qū)域ijkl為斜齒輪端面齒槽的輪廓。實(shí)際輪齒和齒槽底部的連接是圓弧連接，對漸開線與齒根圓連接處進(jìn)行倒圓角，圓角半徑值為0.2m■，由此構(gòu)成完整的輪齒端面齒槽輪廓。

篇8

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向器；齒輪齒條；參數(shù)化；建模

0引言

根據(jù)某車的性能參數(shù)、市場需求及價(jià)格定位來對該車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合同級車型的轉(zhuǎn)向器的選取將本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向器確定為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。對本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式和在汽車中的布置形式進(jìn)行分析確定。

1選型

由于直齒圓柱齒輪和直齒齒條嚙合會使轉(zhuǎn)向器的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性下降，沖擊增大，工作噪聲增加等，本次設(shè)計(jì)采用的是斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合，可以使轉(zhuǎn)向器的重合度增加，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、沖擊力和工作噪聲都有所減小，并且這樣設(shè)計(jì)使齒輪軸軸線與齒條的軸線之間的夾角更符合本次的設(shè)計(jì)要求，降低了設(shè)計(jì)難度，簡化了設(shè)計(jì)過程。從上述分析可以看出，齒條圓形斷面不僅滿足了本次的設(shè)計(jì)要求，而且制作工藝比較簡單，結(jié)構(gòu)也比較簡單；有效地降低了設(shè)計(jì)難度和制造成本。所以選擇的是齒條斷面形狀為圓形[1-2]。最終的方案確定為：側(cè)面輸入兩端輸出的輸出形式；齒輪齒條為斜齒；齒條斷面形狀為圓形。

2參數(shù)化建模

CATIA是法國達(dá)索公司于1975年起開始發(fā)展的一套完整的3DCAD/CAM/CAE一體化軟件。在對于小齒輪的建模主要用到起3D建模功能。由于采用包絡(luò)原理仿真法建模，以小齒輪作為刀具，齒輪的建模精度直接影響到齒條的精度。通過熟悉軟件的相關(guān)功能，并根據(jù)齒輪的相關(guān)幾何特征，參考其他軟件中的建模方法，總結(jié)出的CATIA建模方法，主要步驟如下[3-4]：在CATIA中的f（x）工具輸入齒輪參數(shù)，通過fog功能定制齒輪漸開線的公式，繪制基圓、分度圓、齒根圓、齒頂圓及漸開線。將輪廓線與齒根圓倒角。建立一個(gè)平面A（通過z軸和漸開線與分度圓的交點(diǎn)），再建新平面B與A平面成一夾角，轉(zhuǎn)角基準(zhǔn)為Z軸，將輪廓線關(guān)于新建的對稱平面做鏡像，將輪廓線剪裁出來。平移和旋轉(zhuǎn)工具，做出另一端面的輪廓線，用多截面曲面multisections做出齒曲面，插入零件設(shè)計(jì)模塊，用closesurface命令分別將兩個(gè)曲面閉合成實(shí)體，用環(huán)形陣列將齒輪的所有輪齒陣列出來得到齒輪。在零件設(shè)計(jì)模塊中制作出的齒輪軸三維模型。結(jié)合齒輪和齒條的尺寸和配合尺寸，在考慮加工和輕量化等條件下進(jìn)行建模。支架和齒條套建模。在catia轉(zhuǎn)配設(shè)計(jì)模塊中將上面所有零件進(jìn)行裝配，裝配出的轉(zhuǎn)向器三維模型如圖1所示。

3結(jié)論

本設(shè)計(jì)通過資料的查詢，了解到轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)、原理以及國內(nèi)外的發(fā)展，對轉(zhuǎn)向器的分類和不同車型上的使用進(jìn)行了分析。同時(shí)對轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)也有了初步的方案；對轉(zhuǎn)向器的類型的確定—齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡海峰.轉(zhuǎn)向器齒輪齒條設(shè)計(jì)與受力分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013.

[2]賈巨民，張蕾，唐天元，吳宏基，劉健.汽車變速比齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的嚙合原理[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，1998.

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篇9

[關(guān)鍵詞]齒輪設(shè)計(jì)；滾刀共用；Visual Basic 6.0

中圖分類號：TG721 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）03-0096-02

引言

研發(fā)新的變速箱或者對變速箱進(jìn)行速比變更時(shí)，我們期望齒輪刀具能夠與現(xiàn)有的達(dá)成共用，這樣不僅能縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，也能節(jié)約刀具成本，并且便于以后的生產(chǎn)管理。筆者發(fā)現(xiàn)，結(jié)合滾刀共用與齒輪嚙合原理，只需確定配對齒輪的其中一個(gè)變位系數(shù)，以及給出齒頂間隙，便可唯一的確定配對齒輪的幾何參數(shù)，本文提供了該方法的部分計(jì)算公式，并簡要介紹運(yùn)用Visual Basic 6.0 開發(fā)計(jì)算程序的步驟。

1 計(jì)算

1.1 參數(shù)輸入

輸入如圖1.1所示所需的各項(xiàng)參數(shù)，滾刀的法向模數(shù)與法向壓力角需與齒輪相同（本文不涉及變壓力角設(shè)計(jì)的滾刀）。

1.2 從動輪法向變位系數(shù)

1.3 主動輪滾、剃工序法向齒厚

1.3.1 主動輪成品跨棒距（O.B.D）

1.3.2 主動輪滾、剃工序法向齒厚

滾、剃齒工序的跨棒距可根據(jù)―主動輪熱變形量和―主動輪剃（磨）量轉(zhuǎn)換求得。

其中，―滾齒跨棒距

―剃齒跨棒距

―主動輪熱變形量

―主動輪剃（磨）量（O.B.D）

利用1.3.1中的公式，反求出主動輪滾、剃工序法向變位系數(shù)

再利用法向變位系數(shù)求出對應(yīng)的滾、剃工序分圓法向齒厚

1.4 主動輪共用滾刀時(shí)，滾刀齒頂高及法向齒厚的轉(zhuǎn)化

滾齒加工時(shí)，求出滾刀（按齒條刀具處理）與齒輪嚙合時(shí)在齒輪分圓上的法向齒厚

進(jìn)而求出，此時(shí)對應(yīng)的滾刀齒頂高。

1.5 計(jì)算主動輪根徑及從動輪外徑

1.5 其他計(jì)算

1.5.1 與求主動輪根徑與從動輪外徑的方法相同，可求出從動輪的根徑及主動輪的外徑

1.5.2 主動輪與從動輪被唯一的確定后，即可計(jì)算齒頂修緣等參數(shù)，并對其包絡(luò)模擬進(jìn)行校驗(yàn)[2]。如果不符合要求，可調(diào)整主動輪的法向變位系數(shù)與兩齒輪齒頂間隙，重復(fù)上述計(jì)算。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 計(jì)算流程

2.2 程序主要功能

本程序能夠計(jì)算齒輪的各項(xiàng)幾何參數(shù)，并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行可行性判斷，程序界面如圖1.1。運(yùn)用AutoCAD 二次開發(fā)技術(shù)，對其進(jìn)行滾齒包絡(luò)模擬，模擬圖如圖1.2。

3 結(jié)束語

本文介紹了如何利用現(xiàn)有的滾刀設(shè)計(jì)配對齒輪，并簡要介紹了如何利用VB編程進(jìn)行計(jì)算，以方便齒輪設(shè)計(jì)師參考。

參考文獻(xiàn)

篇10

關(guān)鍵詞：剃前齒輪滾刀 Visual LISP 包絡(luò)模擬

中圖分類號：TP391.72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0049-01

在目前齒輪生產(chǎn)工藝中，一般是先預(yù)留一定的剃齒余量進(jìn)行滾齒粗加工，然后對剃齒余量進(jìn)行剃齒加工，剃齒加工在整個(gè)生產(chǎn)過程起著舉足輕重的作用。伴隨當(dāng)代工業(yè)的發(fā)展，人類對齒輪噪音提出了更加嚴(yán)格的要求，為此就必須進(jìn)一步提高齒輪的加工精度。為了達(dá)到上述目的，就必須嚴(yán)格控制剃齒加工精度，控制的手段是在保證設(shè)備精度的前提下，盡量改善剃齒刀具的工作條件，方法是在剃前齒輪的齒形根部進(jìn)行少量沉切，在剃前齒輪的齒頂處進(jìn)行少量修緣（倒角）?；谏鲜鲈?，就迫使加工剃前齒輪的滾刀在齒形上進(jìn)行更加合理的設(shè)計(jì)，即在滾刀齒形上增加凸角和修緣，如圖1所示。

滾刀齒形設(shè)計(jì)的正確性是保證齒輪齒形的前提，由于剃前滾刀（具有凸角和修緣）的齒形參數(shù)除了有滾刀齒高、齒厚、齒距外，還有觸角厚度、觸角高度、修緣角、修緣角厚度、修緣起點(diǎn)到節(jié)圓的距離等，設(shè)計(jì)復(fù)雜，計(jì)算量大，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，稍有不慎易造成刀具返修甚至報(bào)廢，甚至耽誤齒輪的生產(chǎn)進(jìn)度。為了避免該情況的發(fā)生，在AutoCAD軟件平臺上通過使用Visual LISP語言編制程序，對剃前滾刀進(jìn)行齒輪模擬加工，可預(yù)見性地驗(yàn)證滾刀齒形設(shè)計(jì)的正確性。

1 滾齒加工原理

滾刀加工齒輪過程依據(jù)交錯(cuò)軸齒輪嚙合原理進(jìn)行，這對嚙合齒輪傳動副中，滾刀相當(dāng)于一個(gè)齒數(shù)很少，螺旋角很大的斜齒輪，其外貌呈蝸桿狀，滾刀刀刃在齒坯端面上的投影為一“齒條”，滾刀連續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)就相當(dāng)于一根無限長齒條沿刀具軸向連續(xù)移動，當(dāng)齒輪滾刀按給定切削速度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，齒坯則按齒輪齒條嚙合關(guān)系轉(zhuǎn)動（即當(dāng)滾刀轉(zhuǎn)一圈，相當(dāng)于齒條移動一個(gè)或幾個(gè)齒距，齒坯也相應(yīng)轉(zhuǎn)過一個(gè)或幾個(gè)齒距），在齒坯上切出漸開線齒形，切出的漸開線齒形是一系列齒條齒形線的包絡(luò)曲線。

同一把齒輪滾刀可以加工出模數(shù)和齒形角相同但齒數(shù)、變位系數(shù)和螺旋角不同的各種齒輪。

由于滾刀與齒輪屬于嚙合傳動，當(dāng)滾刀移動距離L時(shí)，齒輪需轉(zhuǎn)過角度φ2，兩者之間關(guān)系為φ2=L/r2，伴隨L的不同取值，就會在齒坯端面上形成一系列滾刀齒形曲線族，這一曲線族的包絡(luò)線就是被加工齒輪的齒廓，曲線族的形成過程就是滾刀滾齒的過程。

2 剃前滾刀的齒形坐標(biāo)建立及坐標(biāo)平移變換

剃前齒輪滾刀的齒形必須與被加工齒輪的齒廓相適應(yīng)。建立滾刀坐標(biāo)系，由給定的滾刀齒形參數(shù)，計(jì)算齒形各點(diǎn)在坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，將各點(diǎn)連接起來即為在滾刀坐標(biāo)系下的滾刀刃部齒形。以齒輪中心為坐標(biāo)圓點(diǎn)建立齒輪坐標(biāo)系，滾刀坐標(biāo)系與齒輪坐標(biāo)系有如下關(guān)系式：

3 編制程序

按照Visual LISP語言編制規(guī)則定義程序的函數(shù)名稱為c：gunchi（/m z2 dph），其中m、z2、dph為函數(shù)的賦值參數(shù)，為了得到一個(gè)完整的齒形包絡(luò)圖，φ2的取值區(qū)間[φmin，φmax]對應(yīng)滾刀從左側(cè)刀刃切入開始到右側(cè)刀刃切出結(jié)束。當(dāng)φ2取φmin時(shí)，將滾刀齒形各點(diǎn)坐標(biāo)值代入公式（3）中，計(jì)算出各點(diǎn)在齒輪坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，調(diào)用AutoCAD中“l(fā)ine”命令連接各點(diǎn)形成滾刀滾切齒輪的第一條滾切曲線，φ2的取值逐步增加dph值，直到最大值為φmax，整個(gè)過程將繪制一組完整的被加工齒輪齒廓包絡(luò)圖，通過對包絡(luò)圖進(jìn)行分析可驗(yàn)證滾刀齒形設(shè)計(jì)的正確性。

程序中循環(huán)函數(shù)while的測試表達(dá)式為“φ2≤φmax”，當(dāng)此式成立時(shí)，繼續(xù)對齒形坐標(biāo)進(jìn)行換算及齒形繪制，直至φ2>φmax時(shí)測試表達(dá)式為“nil”，程序執(zhí)行完成。

確定齒廓包絡(luò)精度的因素為φ2在區(qū)間內(nèi)循環(huán)取值的步長dph（這里的dph是指齒輪每轉(zhuǎn)動一次所轉(zhuǎn)過的角度），步長較小時(shí)，可得到很高的包絡(luò)精度，但計(jì)算數(shù)據(jù)較多，包絡(luò)圖的繪制較慢，機(jī)器占內(nèi)存較大；步長較大時(shí)，雖然包絡(luò)精度較差，但繪圖速度快，且可做滾切后齒輪齒面粗糙度分析。

程序框圖如圖2所示。

4 程序運(yùn)行實(shí)例

通過AutoCAD軟件中工具-Autolisp-加載/卸載應(yīng)用窗口，對編制好的程序進(jìn)行加載，執(zhí)行“gunchi”命令，按提示輸入?yún)?shù)賦值，最終將會繪制出如下圖所示的剃前齒輪齒形的包絡(luò)圖，通過對包絡(luò)圖和理論齒形進(jìn)行對比分析，能夠輕易判斷滾刀齒形設(shè)計(jì)的正確性。

參考文獻(xiàn)

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