catia齿轮参数化设计Word格式文档下载.docx

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1

a

角度（deg）

标准值：

20deg

压力角：

（10deg≤a≤20deg）

2

m

长度（mm）

——

模数

3

z

整数

齿数（5≤z≤200）

4

p

m*π

齿距

5

ha

齿顶高=齿顶到分度圆的高度

6

hf

ifm>

1.25，hf=m*1.25；

elsehf=m*1.4

齿根高=齿根到分度圆的深度

7

rp

m*z/2

分度圆半径

8

ra

rp+ha

齿顶圆半径

9

rf

rp-hf

齿根圆半径

10

rb

rp*cos（a）

基圆半径

11

rr

m*0.38

齿根圆角半径

12

t

实数

0≤t≤1

渐开线变量

13

xd

rb*（cos（t*π）+sin（t*π）*t*π）

基于变量t的齿廓渐开线X坐标

14

yd

rb*（sin（t*π）-cos（t*π）*t*π）

15

b

斜齿轮的分度圆螺旋角

16

L

齿轮的厚度

（在定义计算参数中舔加公式时，可以直接复制公式：

注意单位一致）

二参数与公式的设置

三新建零件

依次点击

点击按钮

现在零件树看起来应该如下：

四．定义原始参数

，如图下所示：

这样就可以创建齿轮参数：

1.选择参数单位（实数，整数，长度，角度…）

2.点击按钮

3.输入参数名称

4.设置初始值（只有这个参数为固定值时才用）

（直齿轮）（斜齿轮）多了个参数：

b分度圆螺旋角

五定义计算参数

大部分的几何参数都由z,m,a三个参数来决定的，而不需要给他们设置值，因为CATIA能计算出他们的值来。

因此代替设置初始值这个步骤的是，点击按钮

然后就开始编辑公式：

六核查已定义的固定参数与计算参数

七定义渐开线的变量规则

上面我们已经定义了计算参数的公式，现在我们需要定义出能得到齿廓渐开线上的点的{X，Y}坐标的公式。

平常我们画图也是给一系列渐开线上的点坐标x0,y0,x1,y1…，在这里，CATIA提供了一个方便的工具来完成它：

变量规则。

为了创建一个规则，点击按钮

，并且输入规则名称，如下所示：

然后就可以给渐开线上的X和Y坐标编辑两条规则公式：

◆xd=rb*（cos（t*PI*1rad）+sin（t*PI*1rad）*t*PI）

◆yd=rb*（sin（t*PI*1rad）-cos（t*PI*1rad）*t*PI）

在CATIA的公式编辑器里的注意事项：

◆三角函数功能中使用角度，而不是数字，因此我们必须使用角度常量，如1rad或者1deg

◆PI代替数字π

八制作单个齿的几何轮廓

为了与实体相区别，利用几何图形集来完成齿形轮廓线的绘制

整个齿轮是单个齿的圆形循环，下面将说明如何制作一个单齿：

1．定义参数，常量与公式（已做）。

2．插入5个点，其位置由xd（t）和yd（t）规则函数来定义：

◇在XY平面上任意定义5个点（如下）

◇代入xd（t）和yd（t）规则，从t=0到t=0.4编辑点的H、V坐标：

（大部分齿轮的渐开线变量不会超过0.4）

下面以t=0.2的渐开线点为例，编辑其V坐标：

点击

◇计算得到不同变量t对应的点的H、V坐标

3．做一条包含5个渐开线点的样条曲线

4．朝齿轮的中心外插样条曲线：

◇渐开线曲线的终点在基圆上，基圆半径rb=rp*cos（20°

）≈rp*0.94。

◇当z<

42时,齿根圆小于基圆。

如z=30时，rf=rp-hf=rp-1.25*m=rp*（1-2.5/z）=rp*0.92

◇因此渐开线曲线必须外伸去与齿根圆相交。

（由经验公式，外伸长度=2*m）

◆点击按钮

◆定义长度公式2*m

5.核查外伸接近渐开线样条线的（0）点。

6.定义接触点：

pointcontact（渐开线曲线与分度圆的相交点）。

◇根据原则，在这点上，极坐标角度等于压力角

◇此点的变量参数t=a/180deg

◇因此我们可以像先前的构造点（如点1,点2…）那样计算它：

7.定义一个通过齿轮轴线和接触点pointcontact的接触平面planecontact：

点击按钮

8.定义一个齿的中值平面planemedian：

◇在一个对称性齿轮中，单个齿的分度圆齿厚角度为180deg/z。

◇因此中值平面与接触平面的角度为90deg/z。

◇中值平面定义为：

接触平面通过旋转轴（齿轮轴线）旋转90deg/z的平面：

9.定义单个齿的初始平面planestart 

:

◇每个齿的轮廓点都开始于齿根圆上，其为两个相连的齿的中点。

◇初始平面定义为：

接触平面通过旋转轴（齿轮轴线）旋转-90deg/z的平面：

◇通过这就能明白，初始平面与中值平面对称于接触平面。

10.画齿根圆circleroof：

◆在初始平面planestart上，定义齿根圆的初始点pointdebut：

◇V=0

◇H=-rf=-（rp-1.25*m）=-rp+1.25m（或者与之相反，总之要在这个平面上，且处于齿廓的正常方向）

◆用“中心和点”定义齿根圆：

◇中心=0，0，0（pointcentral）

◇点=上面定义的初始点pointstart

◇变量角度=0到90deg

11.插入齿根圆与外插样条线之间的圆角

此轮廓包含齿根圆、圆角与外插样条线，且多余的曲线应被切除：

12.用“中心和半径”画齿顶圆circleouter：

◇支持面=XY平面

◇半径=ra=rp+ha=rp+m

13.创建这个齿的另一边（与圆角对称于中值平面）

14.修剪圆角、对称与齿顶圆得到单个齿的轮廓：

15.核查齿廓的结果：

九创建整个齿轮轮廓

齿轮轮廓是单个齿的圆形阵列：

◇点击按钮

◆阵列模式：

完整径向

◆旋转轴：

Z轴

◆实例数量：

f（x）=z

◇接合阵列与单齿轮廓

下面的零件树显示了完整的集合图集：

十创建齿轮实体

1.创建直齿轮实体：

◇类型：

尺寸

◇长度：

f（x）=l

◇轮廓/曲面：

接合（在上面所创建的几何图集）

得到完整的直齿轮实体：

2.创建斜齿轮实体：

——形状——创成式外形设计

根据斜齿轮的性质，若将斜齿轮分度圆柱面展开则螺旋线成为一条斜直线，斜直线和轴线之间的夹角即为分度圆上螺旋角b，CATIA中生产此斜线的方法是在轴线的水平平面上绘制斜线，绘制时调用f（x）中的螺旋角b，使得所绘制的斜线与轴线的夹角角度为螺旋角。

在将绘制的斜直线投影到分度圆柱面上就可以得到螺旋线。

◆用“中心和半径”画出分度圆circlepitch

◇半径=rp

◆分度圆的拉伸曲面：

◆画斜直线图：

长度=l/cos（b）

直线与Z轴角度=b

直线一端与点pointcentral相合

◆将斜直线投影到分度圆的拉伸曲面上

◆实体设计

得到完整的斜齿轮实体：