以內(nèi)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)為例，介紹了在Pro/E環(huán)境下內(nèi)齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)及內(nèi)齒輪傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)仿真。采用參數(shù)化建模使設(shè)計(jì)者通過修改齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)便能快速修改齒輪模型，大大提高了設(shè)計(jì)效率。通過運(yùn)動(dòng)仿真，可以在虛擬的環(huán)境下對內(nèi)齒輪傳動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬和干涉檢查，驗(yàn)證了內(nèi)齒輪設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，具有實(shí)用價(jià)值。

　　引言

　　內(nèi)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于儀表、機(jī)械等領(lǐng)域，如內(nèi)平動(dòng)齒輪減速器、內(nèi)齒輪絞車、內(nèi)齒輪油泵等。傳統(tǒng)的齒輪設(shè)計(jì)方法是先計(jì)算齒輪的基本參數(shù)，再建立幾何模型，齒輪的基本參數(shù)的改變往往導(dǎo)致設(shè)計(jì)者要重新計(jì)算，重建模型，效率低下，容易出現(xiàn)差錯(cuò)。而Pro/E參數(shù)化建模能使產(chǎn)品的基本設(shè)計(jì)參數(shù)與產(chǎn)品的尺寸、形狀、位置之間以各種關(guān)系關(guān)聯(lián)，由這些關(guān)系式驅(qū)動(dòng)尺寸，使設(shè)計(jì)者能根據(jù)不同的設(shè)計(jì)需求，修改設(shè)計(jì)參數(shù)就能快速建模和修改模型，大大提高了設(shè)計(jì)效率。

　　產(chǎn)品裝配與機(jī)構(gòu)仿真是Pro/E軟件中的一項(xiàng)重要功能，使得原來難以表達(dá)和設(shè)計(jì)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，可以在虛擬的工作環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬和干涉檢查，幫助設(shè)計(jì)者及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，降低設(shè)計(jì)差錯(cuò)性，節(jié)約設(shè)計(jì)成本，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。

　　本文主要介紹了利用Pro/E軟件完成內(nèi)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的漸開線直圓柱內(nèi)齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)的過程以及內(nèi)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真與分析過程。

1、內(nèi)齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)

　　1.1、創(chuàng)建設(shè)計(jì)參數(shù)

　　在利用Pro/E進(jìn)行參數(shù)化建模時(shí)，首先要設(shè)置設(shè)計(jì)參數(shù)。影響漸開線直圓柱內(nèi)齒輪形狀和尺寸的基本參數(shù)主要有：模數(shù)m、齒數(shù)z、壓力角alpha、齒頂高h(yuǎn)a、齒根高h(yuǎn)f、齒寬b等，為了達(dá)到齒輪的各項(xiàng)技術(shù)要求，要讓齒輪基本設(shè)計(jì)參數(shù)與齒輪的尺寸、形狀、位置之間以各種關(guān)系關(guān)聯(lián)，以達(dá)到修改齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)來改變齒廓形狀的目的。在PRO/E軟件零件建模環(huán)境下，選擇“工具”|“參數(shù)”命令，打開“參數(shù)”對話框，在該對話框中輸入表1中齒輪參數(shù)，添加基本設(shè)計(jì)參數(shù)。

表1 內(nèi)外齒輪基本設(shè)計(jì)參數(shù)

　　1.2、創(chuàng)建內(nèi)齒廓漸開線

　　1)添加齒輪參照圓關(guān)系。利用關(guān)系式繪出基圓、齒頂圓、齒根圓、分度圓。單擊工具欄“草繪”按鈕，選擇FRONT基準(zhǔn)平面為草繪平面，在草繪環(huán)境中繪制4個(gè)同心圓，并使這4個(gè)圓的尺寸受參數(shù)和關(guān)系式驅(qū)動(dòng)。選擇“工具”|“關(guān)系”命令打開“關(guān)系”對話框，添加如表2所示的關(guān)系。

　　2)創(chuàng)建直圓柱內(nèi)齒輪齒廓漸開線。單擊特征工具欄“插入基準(zhǔn)曲線”按鈕，彈出“曲線選項(xiàng)”菜單，依次選擇“從方程”、“笛卡爾”坐標(biāo)系等，在彈出的記事本對話框中輸入如下漸開線的參數(shù)方程：

表2 內(nèi)外齒輪表達(dá)式

4、結(jié)論

　　借助Pro/E軟件對內(nèi)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒輪進(jìn)行參數(shù)化精確建模，設(shè)計(jì)者只要按照設(shè)計(jì)要求輸入?yún)��?shù)就可得到不同規(guī)格的齒輪，大大提高了設(shè)計(jì)的靈活性，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。通過對建立的內(nèi)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真檢查和分析測量，可以在虛擬環(huán)境下快速地驗(yàn)證齒輪之間是否存在干涉，是否滿足機(jī)械傳動(dòng)性能的要求，能快速得到了數(shù)據(jù)圖像和運(yùn)動(dòng)仿真視頻，幫助設(shè)計(jì)者快速修改模型和進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，提高設(shè)計(jì)效率，有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。