参数化渐开线变位斜齿轮建模研究与应用.pdf

应用研究数字技术 与应用1081、引言渐开线齿轮是机械传动的重要零件，它被广泛地应用在车辆、船舶、机床和航天领域的传动装置中。近年来，随着CAD/CAM/CAE技术的迅速发展，使用计算机对齿轮进行设计和分析已经成为一种不可缺少的研究手段1。参数化设计，就是以一组参数来映射产品的几何特征，通过参数的设置和程序编辑，可以快速地实现一系列形状相似的模型的重新设计。在基于齿轮零件模型的基础上，可以自动地生成相似的齿轮。program是Pro/E的二次开发工具之一，它对模型的主要造型步骤和参数列表文件进行记录，通过修改参数列表，就可以实现设计意图的变更，实现设计的自动化。本文就是利用这一功能，通过编辑程序文件，最终实现人机交互的方式来更改齿轮的机械参数，使设计具有较大的柔性2,3。2、参数化建模的关键问题在整个参数化齿轮造型过程中端面齿廓是造型的难点，其关键问题有三个方面：2.1 渐开线的创建图1是渐开线生成原理图，发生线在基圆上作纯滚动时，发生线上一点K的轨迹便得到基圆的渐开线。将基圆圆心作为原点，圆心与渐开线的起始点A的连线作为x轴，与x轴垂直的方向作为Y轴建立笛卡尔坐标系，安照渐开线形成原理得出渐开线的方程4：cossinsincos0bbbbxrryrrz式中：k压力角；k展角 tankkk；渐开线在K点的滚动角，kk；br基圆半径。图1 渐开线生产原理图2 螺旋线生成原理图3 齿廓约束参数化渐开线变位斜齿轮建模研究与应用毕亚东1,2(1.合肥工业大学 安徽合肥 230009；2.安徽国防科技学院 安徽六安 237011)摘要：参数化的齿轮模型，可以提高齿轮造型的效率，减轻设计人员的重复工作量。本文以Pro/Program模块平台，研究了齿轮参数化建模的关键问题，建立了该模型，并用实例进行验证。关键词：渐开线齿轮 Pro/Program 参数化设计中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1007-9416(2012)06-0108-02Abstract：Gear model parameters,can improve the efficiency of the gear shape,reduce duplication of workload of the designer.Pro/Program modulePlatform gear parameters modeling the key issues to establish the model,and examples for authentication.Gear modelKey Words：the involute gear Pro/Program the parametric-design图4 不同变位系数齿轮应用研究数字技术 与应用109间，过程中没有遇到红灯。进一步，我们分别对m=4,n=1以及m=3,n=2的交通网络进行模拟，令总时间步为1000步，得到了在v=10时各车道出车间隔时间与发生智能信号切换次数间的关系，如图5所示。图 5可以看到，该图中存在相变位置。在m=3,n=2时各车道产生的时间间隔为8的时候，网络中交通信号灯发生智能信号切换的次数最高。在m=4,n=1时各车道产生的时间间隔为7的时候，网络中交通信号灯发生智能信号切换的次数最高。可以推测，发车间隔时间为7或8个时间步时智能信号灯切换方案的工作效率最高。当时间间隔较长或较短时，智能切换发生的次数较低，这是由于【规则2】与【规则3】决定的。4、讨论与扩展发车间隔时间越长，越接近车辆畅通无阻的状态，这个结果与实际情况相吻合，这证明了我们的模型选取以及算法设计是可行的。该问题还有很多值得研究的地方，例如车辆可以转弯以及交通网络更加复杂等等。同样模型也有很多可以改进的地方，让模拟的结果更加接近真实的结果。例如可以改变车辆行驶过程中的速度以及加入更多的规则到模型中。参考文献1Carlos Gershenson,David A.Rosenblueth,A General Methodologyfor Designing Self-Organizing Systems,arXiv:nlin/0505009v3 nlin.AO 9 Feb 2006.2Carlos Gershenson,David A.Rosenblueth,Modeling self-organizingtraffic lights with elementary cellular automata,arXiv:0907.1925v1 nlin.CG 10 Jul 2009.利用Pro/E以曲线方程驱动绘制曲线的功能创建渐开线。2.2 螺旋线的创建螺旋线是创建精确斜齿轮建模的另一条关键曲线。安照一条与斜齿轮分度轴线交为螺旋角的 直