（齿轮的参数化设计与三维建模方法的研究）

又当此渐开线作为齿轮的齿廓并且与其共轭齿廓在点齿合时，侧此齿廓在点所受正压力的方向即齿廓曲线在该点的法线与齿轮绕点回转时点的速度方向线沿方向之间所夹的锐角，称为渐开线在点的压力角，以表示。

由图可见，又因可以得到。

由上式可知，展角是压力角的函数，又因该函数是根据渐开线的特性推导出来的，故称其为渐开线函数，通常用来表示，即综上所述可得渐开线的极坐标参数方程式为当用直角坐标来表示渐开线时，其方程式为式中为渐开线在点的滚动角渐开线轮廓绘制本文根据下列参数绘制直齿圆柱齿轮模数齿数压力角为标准的齿轮厚为孔径键槽由上列数据计算齿轮参数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径分度圆齿槽角创建圆柱齿坯在建模窗口单击成型特征工具中的圆柱按钮。

在对话框类型中选中直径轴高度，在直径和高度对话框中分别输入和，点击应用。

接着在直径和高度对话框中分别输入和，在布尔运算对话框中选择求差选项点击确定。

如图图接着在特征工具条中选中键槽按钮，在打开的对话框中选择矩形点击确定，然后选择为键槽放置面，选择轴为水平参考线，在打开的如图对话框中输入如图所示的数值图点击确定即可生成齿轮齿坯如图。

图创建渐开线在工具栏中选择表达式打开对话框，在名称和公式对话框中分别输入如下表达式，定义的变量齿轮模数齿数基圆半径起始角终止角角度值直角坐标横坐标直角坐标纵坐标其中模数，齿数，压力角可以根据实际需要设定完成后对话框如图点击确定。

图在曲线中选择规律曲线按钮，在弹出的对话框中选中根据方程按钮，依次点击确定，在规律控制中输入规律值为点击确定即可生成渐开线如图图创建齿槽轮廓线在渐开线所在的平面创建草图，以齿轮圆心为圆心创建两个圆直径分别和，再以圆心为端点画条直线连接渐开线和分度圆的交点，并选择编辑变换绕点旋转将此直线以圆心为中心旋转度。

再选择编辑变换用直线做镜像命令镜像另侧齿廓线，再次利用曲线修剪命令对齿顶圆及齿根圆裁减，点击完成草图，最终得到齿槽轮廓线如下图所示。

图完成齿轮的造型创建圆柱齿槽拉伸创建好的齿槽轮廓线，并将它与圆柱进行相减的布尔运算结果如下图所示。

图再了渐开线圆柱齿轮承载能力计算标准的程序软件，供生产应用在齿轮加工方面，可以利用计算机控制整个切齿过程使制造质量稳定可靠目前，国内在研究应用微机对弧齿锥齿轮的切齿调整卡进行计算，可对加工偏差及时调整使齿面接触达到比较理想的位置，并大大提高了工效。

此外，根据数控原理，应用微机对环面蜗杆螺旋齿面进行抛物线修形，已经应用于生产。

虽然这方面的工作在国内还处于起步阶段，但它对提高齿轮制造质量和技术水平具有重要意义。

致谢光阴荏苒，岁月如梭，在不知不觉间大学生活已接近尾声。

在此我想感谢我的母校亲人，我的老师同学和朋友们，感谢你们四年来为我默默付出。

感谢你们四年来给我的关心鼓励和帮助，感谢我的室友们，从遥远的家乡来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。

在大学这段岁月里，得于所有人的帮助我才能顺利地完成学业，其中的点点滴滴所凝聚成的师生同学间的情谊兄弟般的感情更将是我生中最为宝贵的精神财富。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有很多可敬的老师同学朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意，感谢我的导师彭和平教授，这片论文的每个细节和每个数据，都离不开他的细心指导。

他严谨细致丝不苟的作风将直是我工作学习中的榜样他循循善诱的教导和不拘格的思路给予我无尽的启迪，参考文献黄翔应用开发教程与实例精解北京清华大学出版社，吴宗泽机械设计实用手册第二版北京化工工业出版社，宁汝新，徐弘山机械制造中的技术北京北京理工大学出版社，武民，周志革等公差分析与综合的进展机械设计姚剑峰三维参数化特征库的研究与实现机机械设计与研究，蔡颖等原理与应用北京机械工业出版社，徐东升中文版标准实例教程北京机械工业出版社杨明忠机械设计武汉武汉理工大学出版社，李志兵机械设计习题精解北京人民邮电出版社，陈立德机械设计基础第三版北京高等教育出版社，宣邱怀机械设计第版北京高等教育出版社，高志，黄纯颖机械创新设计北京高等教育出版社，肖爱明模具设计从入门到精通北京机械工业出版社，李立慧，覃群，宋玉明画法几何及机械制图习题集北京经济科学出版社，王兰美机械制图北京高等教育出版社，，，承诺书本人的毕业论文设计无抄袭剽窃现象。

本人熟知学校对毕业论文设计抄袭剽窃现象按作弊处理，对已毕业的学生，学校将追回毕业证和学位证书。

如本人毕业论文设计有以上违纪现象，所造成的知识产权纠纷，切后果由本人承担。

承诺人卫真年月日用圆周阵列形成轮齿，编辑变换环形阵列命令，在数字文本框中输入，在角度增量文本框中输入，完成阵列操作形成的齿轮如下图所示。

至此已完成齿轮三维建模的全部过程。

图本章小结齿轮是机械行业中应用最广泛的零件之。

齿轮轮齿精确的三维造型是齿轮机械动态仿真加工干涉检验以及有限元分析的基础。

由于齿轮轮廓线不是标准曲线，有些制图软件用计算出轮廓线上的点，再利用样条曲线拟合生成近似轮廓的方式建模，这样绘制的轮廓曲线不准确。

这里介绍应用软件表达式功能通过齿轮渐开线方程精确生成齿轮轮廓的方式对齿轮进行参数化的设计和三维造型。

确定齿轮模型主参数齿轮结构般由轮齿齿槽齿顶圆齿根圆基圆分度圆等组成。

而每种结构形成均由组对应的参数决定。

为了达到齿轮和各项技术要求，就要考虑齿轮每个参数的改变，这些参数与齿轮尺寸形状位置之间以各种表达式关联，每个参数的改变都会引起齿轮的形状发生改变。

将这些参数提取，通过变量的定义和传递进行齿轮实体造型设计，当赋予组具体参数值时，得到个新齿轮，从而实现齿轮设计的参数化。

总结全文总结齿轮是机械传动中的主要部件，也是机械制造业中常见的零件，它广泛的应用于机械传动及整个机械领域中。

涉及核工业铁道国防军工电子土木工程造船生物化工航空航天机械制造能源汽车交通等多个行业。

齿轮小步，中国大步。

我国重大装备的动力装置制造技术直受制于人的根本原因之就在于齿轮制造工艺落后。

大规格高精度锥齿轮主要应用于大型船舶机车矿山冶金能源开采和国防军工装备，是先进动力装置核心部件，而参数化设计可以大大提高模型的生成和修改的速度，在产品的系列设计相似设计都具有较大的应用价值。

因此研究齿轮的参数化设计和强度分析非常的有意义。

方面可以提升齿轮品种数量以满足各个行业对齿轮的不同需求另方面可以节约开发周期和开发成本，通过相关计算机软件对所设计的齿轮在各种情况下的模拟分析，使齿轮的设计和制造更合理更经济。

目前，在齿轮设计方面主要困难在于渐开线的生成，由于渐开线齿轮齿型比较复杂，而大多数三维建模系统都不能直接生成齿轮造型，因此，对普通设计人员来说，要对齿轮进行三维造型并不是件容易的事情。

本文正是基于介绍了齿轮的参数化建模过程。

在集成环境中绘制齿轮机构，重点是齿廓曲线的绘制，因为齿轮轮廓曲线不是标准曲线，所以其绘制过程有定的特殊性，提供了完美的曲线造型功能，能够精确的实现齿廓曲线的绘制，实现齿轮的三维精确建模。

研究展望国际上，动力传动齿轮装置正沿着小型化高速化标准化方向发展，特殊齿轮的应用，行星齿轮装置的发展低振动低噪声齿轮装置的研制是齿轮设计方面的些特点，为达到齿轮装置小型化的目的，可以提高现有渐开线齿轮的承载推力。

各国普遍采用齿硬面技术，提高硬度以缩小装置尺寸也可以运用以圆弧齿轮为代表的特殊齿形。

例如英法联合研制的舰载直升机主传动系统采用圆弧齿轮后，使减速器高度大为降低。

随着船舶动力中速柴油机代替的趋势，在大功率行星齿轮装置确有成效，现在冶金矿山水泥扎机等大型传动装置中，行星齿轮以其体积下同轴性好效率高的优点而应用越来越多。

由于计算机技术的发展，促进了各项技术的发展同样，在齿轮的设计计算方面进展也很快，人们利用计算机能对各种可能的设计方实进行计算分析和比较，并通过优选，取得较为理想的结果例如在分析齿面接触区，求啮合线与相对速度夹角中，对弹流润滑计算以及几何参数计算等方面编制了程序。

还有，在齿轮修形计算与齿轮承载能力计算方面都编有程序我国已编面，使齿轮设计人员借助计算机及相应软件可迅速高效准确的进行设计方案的确定比较分析和绘图，为生产企业以高技术高质量低成本占领市场提供技术保障。

般常见的齿轮的设计方法顺序是首先对给定定约束条件的齿轮进于参数的强度计算，然后根据计算结果进行校核然后根据计算结果算轮的几何尺寸，根据几何尺寸进行运动模拟，核实齿轮运动时是否存在，如果没有则进行齿轮的优化设计计算，再将优化结果反馈到校核公式校核，继续干涉分析，最后根据优化计算结果生成齿轮的工程图。

这之前般都是相互独立进行，其中强度计算方法有很多种，优化方法也有几种，设计时容易产生重复工作，于是产生了设计套集成这些功能的系想法，来完成集成这些设计功能，简化齿轮的设计任务，提高设计效率确度。

另外在传统齿轮设计中，对于齿轮的强度校核过程和设计过程主要是通过人工设计完成，计算繁琐，易于出现设计误差和，设计周期长且难以实现优化设计，此次设计是针对齿轮的参数化设计而进行的，可以极大地提高设计的速度和效率并实现优化设计。

渐开线齿轮是各种机械运动设备中常用的零件，在设计制造中工程设计人员经常需要对齿轮齿形进行精确的造型。

由于其复杂性，有些软件如，没有提供精确造型功能，并且齿轮的精确造型要求是最重要的个环节，其直接关系到齿轮的齿合，影响到机械传动以及机械的使用寿命等等方面，因此为了快速准确的生成齿轮零件的三维模型，我们利用软件可以轻松实现各种复杂实体及