目前，各種CAD軟件關(guān)于實體建模與裝配概括起來主要有兩種方法，一是基于軟件草圖的傻瓜式建模與裝配方法，應(yīng)用此方法的人最多，但其參數(shù)化、自動化、成組化程度與效率都極低;二是基于軟件二次開發(fā)功能的建模與裝配方法，此方法的復(fù)雜程度很高，同時一次性實現(xiàn)的效率也很低，往往要編寫大量的程序，因此只適用于專業(yè)的軟件二次開發(fā)人員。

　　鑒于以上兩種方法的弊端，筆者提出了一種新的基于參數(shù)方程的方法，并以標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓錐齒輪為例，在NX5.0中建立了該類齒輪的全參數(shù)化模型，通過更新模型可以生成所需的任何合理的此類齒輪模型。為契合本文研究內(nèi)容，筆者特別更新生成了一對嚙合傳動用的配對齒輪模型，并對生成的配對齒輪模型進(jìn)行參數(shù)化裝配，建立了配對齒輪的參數(shù)化裝配模型，此參數(shù)化裝配模型在其配對齒輪的模型更新時也可自動更新，從而實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓錐齒輪的參數(shù)化、自動化、成組化與精確化建模與裝配，提高了建模與裝配的精確性和效率，對其他類型齒輪的建模與裝配具有一定的指導(dǎo)意義。

　　一、齒輪參數(shù)化建模

　　1.表達(dá)式與參數(shù)方程的建立

　　據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)錐齒輪設(shè)計的理論，先在NX5.0中建立齒輪獨立的基本參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸，基本參數(shù)的表達(dá)式并賦初值，具體如下。

　　模數(shù)m=8;標(biāo)準(zhǔn)壓力角α ° =20;齒數(shù)z=20;傳動比i=3;圓周率π=3.14159;標(biāo)準(zhǔn)齒頂高系數(shù)=1;標(biāo)準(zhǔn)頂隙系數(shù)c*=0.2;NX系統(tǒng)參變量t=0(0≤t≤1);齒輪寬度修正量x=10;齒輪大端凸圓臺半徑=30;齒輪大端凸圓臺長度c=10;齒輪大端凸圓臺肩面圓半徑=50;齒輪小端凹腔底面圓半徑=35;齒輪中心孔半徑=20;齒輪鍵槽寬度w=8;齒輪鍵槽深度=4;當(dāng)量齒輪齒廓截面曲線中底圓半徑調(diào)整系數(shù)=8;齒輪剪切截面高度q=2;齒輪剪切截面長度調(diào)整量=2。

　　最后，建立齒輪參數(shù)化建模相關(guān)的所有曲線的參數(shù)方程，但必須首先創(chuàng)建曲線所參考的坐標(biāo)系。其中，創(chuàng)建的原則是：個數(shù)應(yīng)盡量的少，使對應(yīng)曲線的參數(shù)方程盡可能簡化，同時坐標(biāo)系的方位必須用表達(dá)式驅(qū)動。

　　坐標(biāo)系創(chuàng)建的順序是先創(chuàng)建部分齒胚廓線的參考坐標(biāo)系，為建模方便，直接將模型坐標(biāo)系作為參考坐標(biāo)系，無須另行創(chuàng)建。然后創(chuàng)建當(dāng)量齒輪端面輪齒截面廓線的參考坐標(biāo)系。最后，為了后續(xù)裝配建模方便，創(chuàng)建裝配參考坐標(biāo)系。各坐標(biāo)系之間的方位關(guān)系如圖1所示，創(chuàng)建流程如圖2中的(a)、(b)、(c)和(d)所示。

　　定義了參考坐標(biāo)系，就可以建立與齒輪建模相關(guān)的所有曲線的參數(shù)方程，由于方程較多，這里只給出主要曲線——即當(dāng)量齒輪輪齒廓線的參數(shù)方程。

　　下側(cè)漸開線參數(shù)方

　　2.齒輪建模相關(guān)參數(shù)曲線的生成

　　利用NX5.0中的“規(guī)律曲線”功能，調(diào)用已建立的參數(shù)方程將生成所有的相關(guān)參數(shù)曲線。其中，圖3所示，(a)為齒胚截面廓線，(b)為鍵槽剪切體截面廓線，(c)為當(dāng)量齒輪輪齒截面廓線，(d)為輪齒截面廓線掃略用“截面縮放控制線”，(e)為齒輪整體模型建立后，修剪大端用修剪體截面廓線，(f)為所有截面廓線。

　　3.齒輪整體參數(shù)化實體模型的生成

　　為最終建立齒輪整體參數(shù)化實體模型，須對各截面廓線進(jìn)行相應(yīng)的操作，具體流程如下。

　　(1)將圖3(a)的齒胚截面廓線繞對應(yīng)坐標(biāo)系的對應(yīng)軸旋轉(zhuǎn)360°，生成無輪齒的齒胚實體特征。將圖3(b)的鍵槽剪切體截面廓線沿對應(yīng)坐標(biāo)系的對應(yīng)軸拉伸剪切生成鍵槽特征。

　　(2)將圖3(c)的當(dāng)量齒輪輪齒截面廓線以圖3(a)中的齒根圓錐線為“導(dǎo)引線”，并以圖3(d)中的線(即齒頂圓錐線)為“截面縮放控制線”進(jìn)行掃略，從而生成一輪齒實體特征。

　　(3)將生成的輪齒實體特征在原位引用一副本，然后將其與副本一起對齒胚實體特征進(jìn)行“布爾和”操作，生成一掃掠輪齒實例特征，將其進(jìn)行“實例引用”，并指定為“圓形陣列”，陣列個數(shù)由“z ”驅(qū)動，陣列角度由“360/z ”驅(qū)動，陣列操作后便得到齒輪的整體參數(shù)化模型，此模型由于是基于近似的圓錐結(jié)構(gòu)設(shè)計理論(目前僅能用近似的方法)而建立的，從而在實體模型大端背錐上有細(xì)微的凸起結(jié)構(gòu)，因此最后要通過圖3(e)的截面廓線對以上實體模型進(jìn)行修剪，最終實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓錐齒輪的參數(shù)化建模，如圖4所示。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　二、齒輪參數(shù)化模型的更新

　　通過修改初始化模型表達(dá)式列表中獨立的基本參數(shù)值對模型進(jìn)行更新，可自動生成所需結(jié)構(gòu)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓錐齒輪，為契合本文研究內(nèi)容，筆者特別地更新生成了一對嚙合傳動用的配對齒輪模型，將齒輪初始化模型中的主要基本參數(shù)m=8、z=20和i=3修改為m=6、z=9和i=2。并合理修改其他獨立的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)值，更新后得到配對齒輪主動輪的參數(shù)化模型如圖5(a)，為得到配對齒輪從動輪參數(shù)化模型，須將m=8、z=20和i=3修改為m=6、z=9×2=18和i=1/2并合理修改其他獨立的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)值，更新后得到配對齒輪從動輪的參數(shù)化模型如圖5(b)。

　　三、齒輪參數(shù)化模型的裝配與裝配模型的更新

　　新建一部件文件作為裝配模型文件并進(jìn)入NX5.0的裝配模塊，在表達(dá)式中建立“z=18”和“a=180-360/z/2”兩個表達(dá)式，其中z指從動輪齒數(shù)，a是裝配時角度約束參數(shù)。裝配操作時需要建立三個裝配約束條件：

　　(1)從動輪裝配參考坐標(biāo)系的yz平面與主動輪裝配參考坐標(biāo)系的xz平面“配對”;

　　(2)從動輪裝配參考坐標(biāo)系的y軸與主動輪裝配參考坐標(biāo)系的x軸相夾一角度，該角度由表達(dá)式“a=180-360/z/2驅(qū)動”;

　　(3)從動輪裝配參考坐標(biāo)系的x軸與主動輪裝配參考坐標(biāo)系的y軸“配對”。

　　具體的裝配約束操作與生成的初始化參數(shù)裝配模型如圖6的(a)和(b)所示。通過更新圖6(b)所示初始化裝配模型中的兩個組件，即主動輪和從動輪的模型，將裝配模型表達(dá)式中的參數(shù)z值修改為從動輪更新后的z值，可將初始化裝配模型更新得到任意配對齒輪的裝配模型，圖6(c)是將初始化裝配 模型中的兩個配對齒輪的基本參數(shù)分別修改為m=4，i=67/25，z=25和m=4，i=25/67，z=67，并將裝配模型表達(dá)式中的參數(shù)z修改為z=67后更新得到的另一配對齒輪的裝配模型。

　　四、結(jié)束語

　　本文所提出的標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓錐齒輪參數(shù)化建模與裝配方法，同樣適用于其他各類齒輪甚至其他各類機(jī)械零部件的建模與裝配，該方法的特點是參數(shù)化、自動化、成組化、精確化程度以及效率和一次性成功率都很高。