副標(biāo)題#e#   0引言
   
    應(yīng)用三維CAD繪圖軟件在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中不僅能用三維圖形象直觀逼真地表達(dá)設(shè)計(jì)思想，而且能很方便地將創(chuàng)建的三維實(shí)體模型用作分析模型，進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及強(qiáng)度、剛度分析。相對(duì)二維CAD而言，三維CAD軟件大多數(shù)模塊眾多，模型創(chuàng)建過程繁瑣，設(shè)計(jì)人員需要經(jīng)過長時(shí)間的專業(yè)培訓(xùn)才能掌握，特別是對(duì)一些形狀較復(fù)雜的零件，其三維造型過程不僅耗時(shí)多，而且難以保證造型的精度，從而影響設(shè)計(jì)質(zhì)量。對(duì)這些形狀復(fù)雜的零件，比如直齒圓錐齒輪、葉輪等，由于這些零件形狀復(fù)雜且具有精確輪廓的參數(shù)化造型難以在軟件上直接完成，為了節(jié)約建模時(shí)間減少重復(fù)勞動(dòng)，探索建模設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，有必要對(duì)三維軟件進(jìn)行二次開發(fā)。本研究就是利用SolidWorks為用戶提供的強(qiáng)大二次開發(fā)接口(SolidWorks API)以Visual Basic為開發(fā)工具，開發(fā)出直齒圓錐齒輪參數(shù)化建模的程序，利用該程序生成三維模型，然后利用COSMOS/Work，進(jìn)行應(yīng)力分析，為此類零件的快速準(zhǔn)確設(shè)計(jì)提供了一條有利的途徑。
   
    1直齒圓錐齒輪的參數(shù)化造型
   
    直齒圓錐齒輪造型的基本思路是先畫出錐體，然后創(chuàng)建背錐切平面并在該平面上畫出一個(gè)當(dāng)量齒形，用此當(dāng)量齒形向錐頂放樣切除，最后把放樣特征陣列，得到完整的錐齒輪。由圖1加上必要的約束尺寸經(jīng)過計(jì)算可知A,B,C,D,E,F點(diǎn)的坐標(biāo)，畫出ABCDEF多邊形以Y軸為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一周可畫出錐齒輪的錐體。其中圖1中R為錐距,m為模數(shù),δl為分錐角、δa為頂錐角、δf為根錐角、b為齒寬b=R/3，如果給定錐齒輪的大端模數(shù)。、配對(duì)錐齒輪的齒數(shù)z1.z2多邊形ABCDEF很容易繪制。由圖1可知BC直線繞Y軸旋轉(zhuǎn)得到錐面，這一圓錐稱為背錐;由于錐齒輪的漸開線為球面漸開線故無法展開。為了研究方便可以用圓錐齒輪的當(dāng)量齒輪，它的模數(shù)和壓力角與錐齒輪的大端的模數(shù)和壓力角是一致的，但是這一理論只是為了研究錐齒輪的正確嚙合和重合度等間題。因?yàn)橛?jì)算機(jī)無法完成上述操作，作者采用等效思想將背錐面的展開用背錐上建立切平面來代替。(如圖2所示)
 

    然后在相應(yīng)的位置建立對(duì)應(yīng)的單個(gè)齒形(或齒間)，正是當(dāng)量齒輪的齒形(或齒間)。恰當(dāng)?shù)乩密浖鶞?zhǔn)平面建立中過曲面上的一點(diǎn)建立已知曲面切平面的功能，由軟件的性質(zhì)可知:背平面的坐標(biāo)原點(diǎn)就是原曲面的那一點(diǎn)。有了上述理論就可在平面上繪制一個(gè)齒間草圖然后把草圖向錐點(diǎn)圓放樣切除切出一個(gè)齒間。再陣列放樣特征得到錐齒輪的全部齒形。(過程如圖3所示)在背錐切平面內(nèi)當(dāng)量齒輪的中心即背錐頂點(diǎn)。如圖3的01， 01和背錐切平面的新原點(diǎn)的距離為l = xc/cos (δl)如圖3所示齒間的草圖是由關(guān)于坐標(biāo)系對(duì)稱的漸開線和徑向線及圓弧組成，只是模數(shù)用大端模數(shù)，齒數(shù)用當(dāng)量齒數(shù)。最后把放樣的齒間陣列得到錐齒輪的實(shí)體模型。參數(shù)化的程序界面如下圖4所示。將生成的錐齒輪模型應(yīng)用COSMOS/ Works進(jìn)行有限元分析。