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1、 格利森螺旋锥齿轮的创建 3.6.1 格利森螺旋锥齿轮简介 锥齿轮在机械行业有着广泛的应用，目前，国际上主要以美国的格里森和德国的克林根贝尔格两大锥齿轮技术为主。格利森公司的创始人威廉 格里森先生在1874年发明了第一台圆锥齿轮刨齿机，开创了圆锥齿轮的新领域。格里森锥齿轮于上世纪50年代引入我国，70年代，格里森圆锥齿轮技术和机床又开始引入中国市场，近来我国又引进了最新的凤凰型数控机床，从而使这种锥齿轮在我国有了很大的发展和广泛的应用。Gleason锥齿轮包括弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮。弧齿锥齿轮用来传递相交轴之间的动力和运动。准双曲面齿轮用于传递交叉轴之间的动力和运动。它们一般采用收缩齿，具有
2、较好的强度性能。目前，广泛应用于冶金、航空、汽车、矿山、石油等行业。3.6.2格利森螺旋锥齿轮的建模分析 建模分析（如图3-243所示）：（1）创建基本曲线、齿轮基本圆 （2）创建齿廓曲线 （3）创建齿根圆 （4）创建截面与扫引轨迹 （5）扫描混合生成第一个轮齿 （6）阵列创建轮齿 图 3-243 建模分析 3.6.3 格利森螺旋锥齿轮的建模过程 1创建基本曲线 （1）单击，在新建对话框中输入文件名 gleason_gear,然后单击；（2）创建基准平面“DTM1”。在工具栏内单击按钮，系统弹出“基准平面”对话框，按如图 3-244 的设置创建基准平面；图 3-244“基准平面”对话框 （3）
3、草绘曲线 1。在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框，选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面，参考方向为向“右”，如图 3-245 所示。单击【草绘】进入草绘环境；图 3-245“草绘”对话框 （4）绘制如图 3-246 所示的二维草图，在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图 3-246 绘制二维草图 2创建齿轮基本圆 （1）创建基准平面“DTM2”。在工具栏内单击按钮，系统弹出“基准平面”对话框，单击选取“FRONT”面法向作为参照，单击选取如图 3-246 所示的“曲线 1”作为参照，完成后的“基准平面”对话框如图 3-247 所示，曲线1 图 3-247“
4、基准平面”对话框 完成后的基准平面如图 3-248 所示；图 3-248 创建基准平面 （2）创建基准点。在工具栏内单击按钮，系统弹出“基准点”对话框，创建经过图 3-249 所示曲线的五个基准点“PNT0”到“PNT4”；基准平面图 3-249 创建基准点 （3）绘制大端齿轮基本圆曲线。在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框，选择“DTM2”面作为草绘平面，选取“RFONT”面作为参考平面，参考方向为向“顶”，如图3-250 所示。单击【草绘】进入草绘环境；图 3-250“草绘”对话框 （4）系统弹出如图 3-251 所示的“参照”对话框，在绘图区单击选取点“PNT0”到点“PNT4”五
5、个点作为草绘参照。图 3-251“参照”对话框 绘制如图 3-252 所示的二维草图，草图为四个同心圆，圆心为点“PNT0”，且分别通过点“PNT1”、“PNT2”、“PNT3”和“PNT4”。在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图 3-252 绘制二维草图 （5）为相同的方法创建齿轮小端的基本圆，首先在工具栏内单击按钮，创建与“FRONT”面法向，穿过如图 3-253 所示的参照曲线的基准平面“DTM3”；图 3-253 参照曲线 （6）在工具栏内单击按钮，系统弹出“基准点”对话框，创建经过如图 3-254 所示曲线的五个基准点“PNT5”“PNT9”；参 照直 线段为 后面 创建坐 标 图
6、 3-254 绘制二维草图 （7）绘制小端齿轮基本圆曲线。在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框，选择“DTM3”面作为草绘平面，选取“RFONT”面作为参考平面，参考方向为向“左”，如图3-255 所示。单击【草绘】进入草绘环境；图 3-255“草绘”对话框 （8）系统弹出如图 3-256 所示的“参照”对话框，在绘图区单击选取点“PNT5”到点“PNT9”五个点作为草绘参照。图 3-256“参照”对话框 绘制如图 3-257 所示的二维草图，草图为四个同心圆，圆心为点“PNT5”，且分别通过点“PNT6”、“PNT7”、“PNT8”和“PNT9”。在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图
7、 3-257 绘制二维草图 3创建齿廓曲线 （1）创建基准坐标系 CS0。在工具栏内单击按钮，系统弹出“坐标系”对话框，单击选取基准点“PNT0”作为参照点，如图 3-258 所示；直 线段为 后面 创建坐 标 图 3-258“坐标系”对话框 （2）在“坐标系”对话框中打开“定向”选项卡，选取如图 3-259 所示“曲线 1”为 Y轴正向参照，选取“曲线 2”为 X 轴正向参照，完成后的“坐标系”对话框如图 3-260 所示；图 3-259 创建坐标系 曲线 1 曲线 2 图 3-260“坐标系”对话框 （3）创建基准坐标系 CS1。在工具栏内单击按钮，系统弹出“坐标系”对话框，单击选取基准点
8、坐标系 CS0 作为参照点，如图 3-261 所示；图 3-261“坐标系”对话框 （4）在“坐标系”对话框中打开“定向”选项卡，按图 3-262 的设置完成基准坐标系CS1 的创建；图 3-262“坐标系”对话框 （5）创建齿轮大端渐开线。在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”“模型基准”“曲线”，系统弹出“曲线选项”菜单管理器，如图 3-263 所示；图 3-263“曲线选项”菜单管理器 （6）在“曲线选项”菜单管理器中依次单击“从方程”“完成”。系统弹出“得到坐标系”菜单管理器，单击选取基准坐标系 CS1 作为参照。系统弹出“设置坐类型”菜单管理器，依次单击“笛卡尔”。在系统
9、弹出的记事本窗口中输入曲线方程为：r=theta=t*60 x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180 y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180 z=0 在“伸出项”对话框中单击【确定】完成渐开线的创建，完成后的渐开线如图 3-264所示；图 3-264 完成后的渐开线 （7）用相同的方法创建齿轮小端的渐开线，首先创建过点“PNT5”的坐标系 CS2，然后创建绕 CS2 的 Z 轴旋转“-2.12”度的基准坐标系 CS3，最后以坐标系 CS3 为参照，创建渐开线，渐开线方程为：r=theta=t*60 x=r*cos
10、(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180 y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180 z=0 完成后的基准坐标系与渐开线如图 3-265 所示；图 3-265 完成后的坐标系与渐开线 （8）镜像渐开线。在工具栏内单击按钮，创建齿轮大端分度圆曲线与渐开线的交点“PNT10”，如图 3-266 所示；图 3-266 创建基准点 （9）在工具栏内单击按钮，系统弹出“基准轴”对话框，按如图 3-267 的设置创建基准轴，完成后的基准轴如图 3-268 所示；图 3-267“基准轴”对话框 分度圆 渐开线 图 3-268 完成的基准轴 （1
11、0）在工具栏内单击按钮，系统弹出“基准平面”对话框，按图 3-269 的设置创建基准平面“DTM4”；图 3-269“基准平面”对话框 （11）在工具栏内单击按钮，系统弹出“基准平面”对话框，按图 3-270 的设置创建基准平面“DTM5”，在“旋转”文本框内输入旋转角度为“360*COS(65)/(4*30)”，系统提示是否添加关系式，单击“是”，在“基准平面”对话框内单击【确定】完成基准平面“DTM5”的创建；图 3-270“基准平面”对话框 （12）单击选取齿轮大端的渐开线，在工具栏内单击按钮，系统弹出“镜像”定义操控面板，单击选取“DTM5”面作为参照平面，单击按钮完成大端渐开线的创建
12、。用同样的方法，以“DTM5”面为参照，创建齿轮小端的渐开线，完成后的渐开线如图 3-271 所示。图 3-271 完成的渐开线 4创建齿根圆 （1）在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单内单击“插入”“旋转”，弹出“旋转”定义操控面板，在面板内单击“位置”“定义”，弹出“草绘”定义对话框；（2）选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“TOP”面作为参考平面，参考方向为向“右”，如图 3-272 所示。单击【草绘】进入草绘环境；图 3-272“草绘”对话框 （3）绘制如图 3-273 所示的二维草图，在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图 3-273 绘制二维草图 （4）在“旋转”定义操控面板进
13、行如图 3-274 的设置，单击按钮完成齿根圆的创建。图 3-274“旋转”特征定义面板 5创建扫引轨迹线 （1）在工具栏内单击按钮，创建与图 3-275 所示“曲线 1”法向，穿过“曲线 2”的基准平面“DTM6”；图 3-275 创建基准平面 （2）在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框，选择“DTM6”面作为草绘平面，选取“FRONT”面作为参考平面，参考方向为向“底”，如图 3-276 所示。单击【草绘】进入草绘环境；曲线1 曲线2 DTM6 图 3-276“草绘”对话框 （3）绘制如图 3-277 所示的二维草图，在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图 3-277 绘制二维草图
14、（4）创建分度圆曲面，然后将图 3-277 所示的圆弧曲线投影到分度圆曲面上来。在工具栏内单击按钮，按如图 3-278 的设置，创建经过“TOP”面与“FRONT”面的基准轴；图 3-278“基准轴”对话框 （5）在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单内单击“插入”“旋转”，弹出“旋转”定义操控面板，在面板内单击“位置”“定义”，弹出“草绘”定义对话框；（6）选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面，参考方向为向“右”，如图 3-279 所示。单击【草绘】进入草绘环境；图 3-279“草绘”对话框 （7）绘制如图 3-280 所示的二维草图，草图为分度圆曲线的一段，在工
15、具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图 3-280 绘制二维草图 （8）在“旋转”特征操控面板内进行如图 3-281 的设置，单击按钮完成分度圆曲面的创建；图 3-281“旋转”特征定义面板 （9）在主菜单上依次单击“编辑”“投影”，系统弹出“投影”曲线定义操控面板。单击选取图 3-277 所示的草绘圆弧作为参照，选取分度圆曲面作为投影面，选取“DTM6”面作为方向参照。如图 3-282，单击按钮，完成投影曲线的创建；图 3-282“投影”特征定义面板 6创建扫描混合截面 （1）在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框，选择“DTM2”面作为草绘平面，选取“FRONT”面作为参考平面，参考方向为
16、向“右”，如图 3-283 所示。单击【草绘】进入草绘环境；旋 转旋 转 中 图 3-283“草绘”对话框 （2）绘制如图 3-284 所示的二维草图，在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图 3-284 绘制二维草图 （3）在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框，选择“DTM3”面作为草绘平面，选取“FRONT”面作为参考平面，参考方向为向“右”，如图 3-285 所示。单击【草绘】进入草绘环境；齿根圆 图 3-285“草绘”对话框 （4）绘制如图 3-286 所示的二维草图，在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图 3-286 绘制二维草图 （5）在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框
17、，选择齿根圆的底面作为草绘平面，选取“FRONT”面作为参考平面，参考方向为向“右”，如图 3-287 所示。单击【草绘】进入草绘环境；注意添加两个控制点 图 3-287“草绘”对话框 （6）选取投影创建的轨迹线作为参照，绘制如图 3-288 所示的二维草图，其中一条直线通过轨迹线的终点。在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图 3-288 绘制二维草图 （7）标注图示的尺寸，系统弹出“解决草绘”对话框，如图 3-289 所示，单击“尺寸参照”，完成参照尺寸的标注；图 3-289“解决草绘”对话框 （8）在主菜单上依次单击“工具”“关系”，系统弹出“关系”对话框，将关系式“A1=rsd1”添加到
18、关系式对话框；（9）使用相同的方法，选择齿根圆的上端面作为草绘平面，绘制如图 3-290 所示的两条直线，其中一条通过扫引轨迹线的终点，标注参照尺寸，添加关系式“A2=rsd1”；图 3-290 绘制二维草图 （10）旋转复制两截面。单击选取齿轮大端的截面，在工具栏内单击按钮，在工具栏内单击按钮（选择性粘贴），系统弹出“选择性粘贴”复选框，单击勾选前两项，如图 3-291 所示，系统弹出“选择性粘贴”操控面板；图 3-291“选择性粘贴”对话框 （11）在操控面板内进行如图 3-292 所示的设置，选取齿根圆的中心轴作为旋转轴，旋转角度为“A1”，单击按钮，完成旋转复制截面的创建；图 3-29
19、2“选择性粘贴”定义面板 （12）用相同的方法创建齿轮小端的旋转复制截面，旋转角度为“A2”，注意旋转复制的方向，应该使旋转复制的截面与扫引轨迹对应，完成后的截面如图 3-293 所示；图 3-293 完成后的截面 7创建第一个轮齿 （1）在主菜单上依次单击“插入”“扫描混合”，系统弹出“扫描混合”特征定义操控面板，如图 3-294 所示。在“扫描混合”特征定义操控面板内单击“参照”菜单，系统弹出“参照”对话框；图 3-294“扫描混合”特征定义面板 （2）在“参照”对话框的“剖面控制”文本框内单击选取“垂直于轨迹”，在“水平/垂直控制”文本框内输入“垂直于曲面”，如图 3-295 所示；图
20、3-295“参照”对话框 （3）在绘图区单击选取分度圆上的投影曲线作为扫描混合的扫引线，如图 3-296 所示；图 3-296 选取扫引线 （4）在“扫描混合”特征定义操控面板上单击“剖面”菜单，系统弹出“剖面”定义对话框，在第一项下拉菜单中选取“所选截面”，如图 3-297 所示；图 3-297“剖面”定义对话框 （6）在绘图区单击选取如图 3-351 所示的截面作为第一个扫描混合截面；选 取 扫引线 图 3-298 选取第一个截面 （7）在如图 3-297 所示的“剖面”定义对话框内单击“插入”，在“剖面”列表框内显示“剖面 2”。在绘图区单击选取另一个截面，如图 3-299 所示。图 3
21、-299 选取第二个截面 注意两个截面上扫描混合起始点的一致性，修改起始点的方法为，在如图 3-297 所示的“剖面”对话框内单击“细节”，系统弹出如图 3-300 所示的“链”对话框；图 3-300“链”对话框 在“选项”选项卡内单击选取“终点”文本框，然后在绘图区单击选取起始点；单 击选取 第一个截面 单击选取第（8）在“扫描混合”特征定义操控面板内单击按钮，完成第一个轮齿的创建，完成后的特征如图 3-301 所示；图 3-301 完成后的轮齿特征 9阵列轮齿 为了阵列轮齿特征，首先对创建完成的第一个轮齿特征进行“复制”、“旋转”操作，从而创建第二个轮齿特征，对第二个轮齿进行阵列。（1）首
22、先单击选取已经创建好的轮齿，然后在主菜单上依次单击“编辑”“复制”，然后再次依次单击“编辑”“选择性粘贴”，系统弹出“选择性粘贴”复选框。勾选复选框的前两项，如图 3-302 所示，单击【确定】，系统弹出“选择性粘贴”定义操控面板；图 3-302“选择性粘贴”复选框 （2）在“选择性粘贴”定义面板内选取按钮，在文本框输入旋转角度为“360/z”，如图 3-303 所示。系统提示是否添加关系，单击“是”；图 3-303“选择性粘贴”定义面板 （3）在绘图区单击选取齿根圆的中心轴作为旋转轴。在“选择性粘贴”定义操控面板内单击按钮，完成第二个轮齿的创建；（4）在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征，
23、在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击“编辑”“阵列”，系统弹出“阵列”定义操控面板，如图 3-304 所示；图 3-304“阵列”特征定义面板 （5）在“阵列”特征定义面板内单击“轴”阵列，在绘图区单击选取齿根圆的中心轴作为阵列参照，输入阵列个数为“29”，偏移角度为“12”度，在“阵列”定义操控面板单击按钮，完成阵列特征的创建，完成后的齿轮如图 3-305 所示。图 3-305 完成后的齿轮 10创建齿轮孔 （1）在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单内单击“插入”“拉伸”，弹出“拉伸”定义操控面板，在面板内单击“放置”“定义”，弹出“草绘”定义对话框；（2）选择齿根圆的上表面作为草绘平面，选取“TOP”面作为参考平面，参考方向为向“左”，如图 3-306 所示。单击【草绘】进入草绘环境；图 3-306“草绘”对话框 （3）绘制如图 3-307 所示的二维草图，在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制；图 3-307 绘制二维草图 （4）在“旋转”特征定义操控面板内进行如图 3-308 所示的设置，单击按钮，完成齿轮孔的创建；图 3-308“拉伸”特征定义面板 完成后的特征如图 3-309 所示。图 3-309 完成后的齿轮