1設計平臺的選擇及參數化建模方法

　　本設計系統是利用SolidW orks所支持的二次開發語言V isual Basic 610語言來完成開發的。VB與SolidW orks有機地結合成一體，可以直接調動SolidW orks A P I （用戶的二次開發接口）。VB語言規則簡單、功能齊全、使用簡捷，用戶只需掌握幾個關鍵詞就可以建立應用程序。而SolidW orks是一套基于W indow s的CAD CA E CAM PDM桌面集成系統，它具有豐富的零件實體建模功能，實現了參數化CAD軟件的設計流程，而且為方便用戶進行開發，SolidW orks通過COM技術提供了強大的二次開發接口（A P I） ，為程序員提供了直接訪問SolidW orks的能力。本系統運用了SolidW orks所支持的VB語言，設計了相應的參數輸入對話框、計算結果對話框等程序界面，成功完成了用對話框進行人機對話的漸開線圓柱齒輪傳動的快速設計系統的開發，整個設計系統的運作直觀、清晰、科學、準確。

　　在漸開線圓柱齒輪三維模型的建立過程中采用了參數化方法。在SolidW orks中，參數化建模主要通過兩種方法實現：①利用已有的模型，通過修改模型參數的方法得到需要的模型，稱為參數修改法建模（或尺寸驅動建模法）；②用編程實現參數化設計，即用戶根據需要直接用程序生成需要的模型，稱為完全程序化參數建模（或程序驅動建模法） ，這一方法的主要特點是，如果要修改圖形，一般要重新運行一遍應用程序，當應用程序輸入不同值，便生成不同的圖形。前者比較適用于具有簡單幾何約束的零件設計，對于有多驅動尺寸的復雜零部件，其操作復雜度也明顯提高，從而降低了設計效率。后者則比較靈活，一般要經過尺寸參數化處理、程序編制等過程。本系統采用了第二種方法，即完全程序化參數建模方法。

　　2漸開線圓柱齒輪的計算機輔助設計系統的組成及功能

　　本文所開發的設計系統是以功率較大的閉式齒輪傳動為設計對象，齒輪的設計計算按齒面接觸疲勞強度進行，再以齒根彎曲疲勞強度進行校核。設計系統共分三個模塊。

　　第一個模塊是齒輪的幾何尺寸與特性參數計算部分。本系統把幾何計算作為一個獨立的計算模塊，可以為一些非設計用戶提供計算條件，只要給定一些齒輪的主要尺寸便可以計算出齒輪的其它相關幾何參數；第二個模塊是設計計算和校核部分，即經過初步的賦值與選項，系統計算出初始的數據，在計算出初步參數的基礎上，選定符合要求的設計模數后重新進行計算，確定設計尺寸后做校核計算，以確定最終的齒輪各項參數；第三個模塊是繪圖部分，在設計校核完成后，選擇進入繪圖部分，輸入相應的設計參數后，自動完成所設計的齒輪副的零件圖。

　　設計程序包括齒輪設計計算、校核計算和繪圖程序，以及對話框的驅動程序。整個設計計算和繪圖部分均用對話框進行參數輸入，在設計過程出現問題或者計算校核后，均由對話框提示各種結果。漸開線圓柱齒輪快速設計系統的結構。

　　在設計和校該子系統中，程序用VB語言編寫，按齒面接觸疲勞強度進行設計計算，再以齒根彎曲疲勞強度進行校核計算。如果校核結果滿足強度要求，則程序結束，并輸出設計的主要參數供建模系統調用，否則，返回初步設計系統，重新確定相關設計參數。

　　設計繪圖子系統的程序包括漸開線直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩個繪圖模塊，通過調用文檔或者輸入上一步確定的齒輪主要參數直接進行三維建模。

　　3程序運行及結果分析

　　在VB環境下對程序進行加載，首先激活的是“圓柱齒輪傳動設計計算初始環境設定”的對話框，如圖2所示。按設計要求在對話框中選擇或輸入齒輪材料及熱處理、硬度、額定功率、小齒輪轉速、初始小齒輪齒數、齒輪傳動比、精度等級、動力機和工作機的工作特性等基本參數，所有參數輸入或者選擇完畢后，點擊“幾何計算”，開始計算。在選擇和輸入參數過程中，如果有遺漏，則系統將彈出提示對話框，要求重新輸入或重新選擇。齒輪的幾何尺寸及特性參數計算結果以窗口形式顯示出來并存入相關文檔。然后點擊強度校核按鈕，傳入相關數據并進行強度校核。在小齒輪的齒面接觸疲勞強度以及齒根彎曲疲勞強度均滿足設計要求的情況下，初步設計取得成功，否則設計需重新開始。在得到初步計算結果后，需要設計者按照系列化的模數標準來選定所需要的模數（當然，對于特殊情況，用戶也可以選擇非標準化的模數值） ，系統重新進行計算并得出大、小齒輪的各部分尺寸。點擊校核按鈕后，經過校核計算后如果設計成功，則系統結束，返回初始界面，選擇繪圖種類，點擊繪圖按鈕進行圖形繪制。

　　在設計校核成功后進入齒輪繪圖參數設定階段時，需要根據界面要求輸入齒輪的設計參數，如所示，用戶可根據提示輸入齒輪副中的相關尺寸參數進行參數化建模。進入具體的繪圖階段時，根據提示，需要確定輪軸的鍵槽寬度和深度，程序會根據給定的軸徑和鍵連接標準自動確定出鍵槽寬度和深度進行繪制。

　　4漸開線圓柱齒輪的三維造型

　　411漸開線齒廓的繪制

　　由于SolidW orks沒有直接用于繪制漸開線的命令，所以必須借助于相應的程序生成用于參數化設計的漸開線齒廓。

　　通過齒輪中心建立直角坐標系，以基圓與x軸的交點為漸開線的起點，設漸開線上任意點

　　。

　　根據漸開線直角坐標參數方程式（1） ，經過計算求得漸開線上一系列點的坐標值，并通過VB編程，就可以繪制出端面齒廓一側的漸開線。部分程序代碼由于端面兩側齒廓形狀一致，所以端面另一側齒廓繪制同上一步。但是如果是斜齒輪，端面兩側的齒廓對應一定的螺旋角，所以要找到鏡像軸，齒廓相應地旋轉一定的角度。

　　齒廓的其余部分由平行的直線及過渡圓弧組成。

　　當畫出齒廓所有組成部分后，便得到齒廓曲線。

　　412生成圓柱齒輪

　　首先建立基準面，通過輪廓線與基圓柱面上的三交點建立參考基準面，然后在基準面上畫出分別與兩輪廓穿透的掃描路徑，然后通過掃描或放樣生成單個輪齒。最后，通過特征鏡像復制得到全部輪齒。生成實例。

　　5結語

　　從運行實例可以看出，基于SolidW orks的漸開線圓柱齒輪快速設計系統以現代快速設計理論為基礎，充分利用了SolidW orks的功能模塊，實現了漸開線圓柱齒輪副的快速設計和參數化實體造型，計算快捷、設計方便、繪圖準確，大大縮短了設計周期。