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基于Pro／E的復合齒形擺線(xiàn)盤(pán)三維模型設計
No．1 陜西科技大學(xué)學(xué)報
·92· JOURNAL OF SHAANXI UNIVERSITY OF SCIENCE& TECHNOLOGY
Feb．2007
V0I．25
文章編號：1000-5811(2007)01-0092-03
基于Pro／E的復合齒形擺線(xiàn)盤(pán)3維模型設計
李 進(jìn)，高東強
(陜西科技大學(xué)機電工程學(xué)院，陜西西安710021)
摘 要：分析了擺線(xiàn)盤(pán)3維模型設計中存在的問(wèn)題，提出了1種復合齒形擺線(xiàn)盤(pán)設計和實(shí)體模
型構造的方法，所生成的Pro／E參數化圖形直觀(guān)、簡(jiǎn)潔、形象、便于修改設計和對產(chǎn)品進(jìn)行系
列化設計，這1研究為擺線(xiàn)盤(pán)的3維模型設計提供了1種新的思路和方法．
關(guān)鍵詞：復合齒形；擺線(xiàn)；Pro／E；模型設計
中圖分類(lèi)號：THI32．46；TH122 文獻標識碼：A
0 前言
擺線(xiàn)鋼球減速器是1種通過(guò)鋼球在擺線(xiàn)滾道內做純滾動(dòng)而達到傳動(dòng)目的的新型減速器，擺線(xiàn)盤(pán)是該
減速器的關(guān)鍵傳動(dòng)部件，其設計、制造精度直接影響著(zhù)整機的動(dòng)態(tài)性能．隨著(zhù)CAD和CAM 技術(shù)的廣泛應
用，產(chǎn)品的設計過(guò)程正逐步由2維化向3維參數化設計轉變，不但加快了新產(chǎn)品設計的進(jìn)程和提高了產(chǎn)品
的設計質(zhì)量，而且有利于產(chǎn)品的系列化和通用化設計．作者基于目前應用廣泛的3維模型設計軟件Pro／E
研究了擺線(xiàn)盤(pán)3維模型的設計方法和建模過(guò)程．
圖1 擺線(xiàn)盤(pán)結構簡(jiǎn)圖
1 擺線(xiàn)盤(pán)的結構和功能
擺線(xiàn)盤(pán)是該減速器的重要0
件，其主要功能是傳遞運動(dòng)，擺線(xiàn)
的形狀參數決定著(zhù)減速器的傳動(dòng)
比和載荷，直接影響著(zhù)減速器的
工作性能，其結構簡(jiǎn)圖如圖1所
示．
2 擺線(xiàn)盤(pán)的齒形設計
實(shí)際擺線(xiàn)槽齒形曲線(xiàn)是其理
論曲線(xiàn)的內外等距線(xiàn)，要保證擺
線(xiàn)槽齒形不產(chǎn)生根切，1般可以采用以下方法：(1)恰當選擇相關(guān)參數，缺點(diǎn)是有可能使擺線(xiàn)盤(pán)的尺寸很
大，從而使減速器的外形尺寸增大．(2)使用復合齒形，設計1條符合不干涉條件的曲線(xiàn)，既能去掉齒廓上
的根切部分，又能最大限度的保存原齒廓的工作齒形并與之光滑相連．在絕大多數情況下兩條擺線(xiàn)的等距
曲線(xiàn)只能相交，不能相切，可以通過(guò)計算機優(yōu)化計算出兩條曲線(xiàn)交點(diǎn)處切線(xiàn)間的交角并使其比較�。蠼�
修形曲線(xiàn)的計算機程序框圖如圖2所示．
投稿日期；2006—1O-31
作者簡(jiǎn)介：李進(jìn)(19791)，男，廣西自治區柳州市人，在讀碩士生，研究方向：凸輪、模具的CAD／CAM
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第1期 李進(jìn)等：基于Pro／E的復合齒形擺線(xiàn)盤(pán)3維模型設計 · 93 ·
3 擺線(xiàn)盤(pán)3維參數化實(shí)體模型的建立
Pro／ENGINEER軟件是美國PTC公司的重要產(chǎn)品，在目前的
3維設計軟件領(lǐng)域中占有重要地位，并作為當今世界機械CAD／
CAE／CAM 領(lǐng)域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣．由計算機生成
修形擺線(xiàn)的參數后，可以方便地運用Pro／ENGINEER構建擺線(xiàn)盤(pán)
的數字模型．
點(diǎn)擊草繪1選擇FRONT平面1繪制1個(gè)直徑為~o100，高為2O
的圓柱，如圖3所示．
點(diǎn)擊草繪1選擇FRONT平面1點(diǎn)擊插入基準曲線(xiàn)1從方程1
完成1選擇PRT_CSYS DEF坐標系1笛卡爾，這時(shí)出現記事本對
話(huà)框，輸入曲線(xiàn)的方程(因為曲線(xiàn)對稱(chēng)，所以可以先畫(huà)出1半曲線(xiàn)，處
理完后通過(guò)鏡像完成另外1半曲線(xiàn)的繪制)：
z 111× 3× cos(180× f)+ 0．5× 3× cos(11× 180× t，
Y111× 3× sin(180× f)— 0．5× 3× sin(11× 180× ￡) ，
Y 10 ．
點(diǎn)擊確定，得到理論擺線(xiàn)，如圖4所示．
點(diǎn)擊通過(guò)邊創(chuàng )建圖元1點(diǎn)擊理論擺線(xiàn)，得到擺線(xiàn)的草繪圖元1
點(diǎn)擊編輯1偏移1點(diǎn)擊擺線(xiàn)的草繪1輸
入偏移距離3，確定后得到擺線(xiàn)的偏移曲
線(xiàn)，如圖5所示．
用同樣的方法畫(huà)出修形擺線(xiàn)，如圖6
所示．
點(diǎn)擊草繪1選擇FRONT平面放置
草繪1點(diǎn)擊通過(guò)邊創(chuàng )建圖元1選擇偏置
曲線(xiàn)和修形擺線(xiàn)1點(diǎn)擊動(dòng)態(tài)修剪剖面圖
元1修剪曲線(xiàn)得到齒形曲線(xiàn)(為了簡(jiǎn)便，
可以只修剪1個(gè)齒形，其余的齒形通過(guò)陣
列命令生成)，修剪后的齒形曲線(xiàn)，如圖7
所示．
點(diǎn)擊插人1掃描1切口1選取齒形
曲線(xiàn)1點(diǎn)擊完成進(jìn)人草繪1草繪截面，如
圖8所示．
點(diǎn)擊確定生成1個(gè)齒形槽，如圖9所
示．
開(kāi)始
輸入原始擺線(xiàn)的參數
計算最遠有效嚙合點(diǎn)的位置
隨機產(chǎn)生修形擺線(xiàn)
可行參數的初始值
構成搜索方向
有
l 沿可行方向逐次
I 迭代求局部最優(yōu)解
子程序：
檢驗約束
條件，計
算目標函
數F( 值
圖2 求解修形曲線(xiàn)的程序框圖
圖3 繪制圓柱 圖4 理論擺線(xiàn)
圖5 偏移曲線(xiàn) 圖6 修形擺線(xiàn)
選擇陣列工具1選擇剛剛生成的特征1選擇軸1輸入陣列數和角度1點(diǎn)擊確定得到完整的復合曲
線(xiàn)，如圖1O所示．
點(diǎn)擊孔工具1點(diǎn)擊FRONT平面放置孔1點(diǎn)擊放置1軸1選擇圓柱的軸線(xiàn)，確定孔的放置位置1點(diǎn)
擊鉆孔至與所有曲面相交1輸入孔徑值1點(diǎn)擊確定產(chǎn)生軸承孔，最終得到的擺線(xiàn)盤(pán)模型如圖11所示．
’
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· 94 · 陜西科技大學(xué)學(xué)報 第25卷
5 結束語(yǔ)
與傳統設計方法相比，采用參數化設
計和實(shí)體模型設計方法時(shí)只要繪制出0件
的基本特征就能生成所要求的0件圖，其
空間感、活動(dòng)感和實(shí)體感明顯直觀(guān)，且操作
容易、修改方便，提高了機械設計的效率．
在設計過(guò)程中可以對0件任意放大、縮小、
移動(dòng)和旋轉，以便設計者從不同的位置、方
向、角度進(jìn)行觀(guān)察，在轉變成2維工程圖時(shí)，
可以自動(dòng)生成3視圖、截面圖、局部放大視圖
等，若圖形不理想，可以回到0件模塊修改參
數，1旦0件設計修改完成，便可自動(dòng)精確生
成2維工程圖，快速簡(jiǎn)潔，使繪圖工作量大幅
度減少，對機械0件的設計具有1定的現實(shí)
意義．
參考文獻
圖7 修剪后的齒形曲線(xiàn) 圖8 草繪截面
圖9 掃描切除實(shí)體 圖10 陣列特征
(1]李力行．擺線(xiàn)針輪行星傳動(dòng)的齒形修正及受力分析[刀．機械工程學(xué)報，1986，22(1)：40—49．
C2]李思益。李樹(shù)明，劉昌祺．雙擺線(xiàn)鋼球的嚙合與傳動(dòng)[J]．西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，1994。12(49)：69—
7Z．
C3]安子軍，曲志剛，張榮賢．擺線(xiàn)鋼球傳動(dòng)齒形綜合的研究[J]．機械工程學(xué)報，1996．32(5)：41—46．
圖l1 完成的擺線(xiàn)盤(pán)模型
THREE—DIM ENSIoNAL MoDELING DESIGN FoR CoM BINED GEAR
FORM CYCLOID PAN BASED ON Pro／E
LI Jin，GA0 Dong—qiang
(School of Mechanical and Electrical Engineering。Shaanxi University of Science ＆|Technology，Xi an
710021。China) ’
Abstract：The authors analyzed the question which exists in the three—dimensional model de—
sign for cycloid pan，proposed one kind of method of designing combined gear form and
building the digital mode1．It provided one kind of new train of thought for the cycloid pan
three—dimensional model design．The Pro／E parameter graph production is intuitional，SUC—
cinct，visual，and advantageous for revising design and realizing the serialized design．
Key words：combined gear form cycloid；Pro／E；model design
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