專利名稱：漸開線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種漸開線斜齒輪虛擬樣機模型齒形精度的檢測方法，尤其是一種采用CAE技術的模型齒形精度的檢測方法。
背景技術：
目前，以CAE技術為核心的齒輪工程分析和預測技術越來越得到廣泛應用。以斜齒輪為代表，利用CAE技術可以快速高精度地仿真解析齒輪任意瞬時、同時多齒對嚙合情況下輪齒與輪體的變形與應力分布情況，而實現(xiàn)上述分析技術運用的首要前提是建立精確的齒輪模型，否則會出現(xiàn)齒面干涉等一系列問題，影響解析結果的精確性。過去人們認為數(shù)字化三維齒輪模型不存在精度不足問題，但實際上由于人為等因素影響會導致計算機建模時由于精度產生齒形誤差。如果對這樣的虛擬樣機進行后續(xù)CAE 分析，不但會影響解析結果的準確性，甚至可能會導致解析失敗。如何在虛擬環(huán)境中對齒輪進行精度檢測，從而幫助設計人員建立高精度的齒輪模型，為后續(xù)齒輪CAE工程分析鋪平道路是一個值得探索的問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明是要解決齒輪設計階段虛擬檢測齒輪精度尤其是齒形誤差的技術問題，而提供一種漸開線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下
一種漸開線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測方法，具體步驟是
(1)讀入數(shù)據(jù)，在Pro/Ε環(huán)境下調入裝配好的齒輪副模型；
(2)調整模型，首先利用Pro/E軟件的“草繪/直線”命令在大、小兩齒輪一側端面上沿兩齒輪的基圓做內公切線，采用同樣的方法在齒寬方向的另一側做出另外一條內公切線， 然后利用Pro/E軟件的“拉伸”命令將兩條公切線拉伸成平面，即嚙合平面；
(3)劃分接觸區(qū)域，在“視圖管理器”菜單下，調用“X截面”命令，通過嚙合平面對齒輪副作布爾運算去掉其中一個齒輪不參與嚙合的部分，從而得到齒輪副的接觸區(qū)域；
(4)虛擬測量，利用Pro/E軟件工具欄“創(chuàng)建基準點”的功能分別在接觸區(qū)域內建立坐標測量點，即齒輪副接觸線的兩側創(chuàng)建坐標點，然后調用“分析/測量/距離”命令分別測量出對應坐標點之間水平方向的坐標值；對應坐標值的差即為接觸線間距；
(5)結果分析與評定，齒輪模型的精度越高，其接觸線平行度越高，間距波動越小，齒形曲線擬合度高，齒形誤差小。對于單個齒輪模型，找到與其配對的齒輪輪模型裝配后按照上述步驟(1廣(5)進行虛擬行檢測，或在Pro/E環(huán)境下通過“鏡像”的方法創(chuàng)建一個旋向相反的齒輪與其裝配后按照上述步驟(1廣( 進行進行虛擬檢測。上述步驟(1)中，采用其他三維軟件建立的齒輪模型先將其另存為.STP格式的文件，然后由選擇“*.A11 Files”調入。
漸開線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測方法同樣適用于標準直齒、標準斜齒輪和非標準齒廓的變位斜齒輪。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明借助Pro/E三維軟件，實現(xiàn)了對裝配齒輪以及單個齒輪齒形誤差的虛擬檢測。 避免了因齒輪模型精度不足造成的諸如齒輪彎曲與接觸強度等齒輪CAE分析不準確的問題，同時為設計人員改進齒輪參數(shù)、優(yōu)化建模方法提供了直觀快速的判斷依據(jù)。
圖1是齒輪模型裝配示意圖； 圖2是創(chuàng)建齒輪副內公切面示意圖； 圖3是齒輪副進行布爾運算后示意圖； 圖4是對齒形誤差進行虛擬測量示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明的漸開線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測方法
(1)如圖1所示，將裝配好的齒輪模型調入Pro/E軟件，其中，該模型大、小兩輪模數(shù)、壓力角相等，兩輪分度圓上的螺旋角必須大小相等，旋向相反；
(2)如圖2所示，當斜齒圓柱齒輪的齒廓在任意位置嚙合時，接觸線都是平行于內公切線KK的直線，而且接觸線始終在大齒輪基圓D和小齒輪基圓d的內公切面上。首先調整模型視角，利用軟件的“草繪” “直線”命令在兩輪端面上沿兩個齒輪的基圓做內公切線，具體方法是在大、小兩齒輪基圓端面之間草繪一條直線，利用“約束”“相切”命令使其與兩基圓相切；采用同樣的方法在齒寬方向的另一側做出另外一條內公切線。 然后利用軟件的“拉伸”命令將兩條公切線拉伸成平面，即嚙合平面；
(3)如圖3所示，根據(jù)斜齒輪齒廓曲面的嚙合特點，以齒輪基圓為參照做出兩輪的內公切線，由內公切線拉伸可得到齒輪副的嚙合平面1。利用三維軟件的布爾減運算功能以嚙合平面為切平面對齒輪副進行切割；切割后，在齒輪副的嚙合平面1上可以直觀的看到這對齒輪的接觸情況。具體方法是在Pro/E視圖管理器中調用“X截面”命令，經布爾減運算切除嚙合平面一側不在接觸區(qū)域內的部分輪齒模型，可以看到兩個輪齒齒形方向的接觸情況。將齒面上的接觸線放大可以發(fā)現(xiàn)實際接觸線為兩條近似平行的直線；
(4)如圖4所示，在接觸區(qū)域內建立坐標測量點，利用三維軟件的測量功能分別得到測量點處齒輪副接觸線之間的距離。具體方法是將齒輪副接觸區(qū)域放大，首先利用Pro/E工具欄“創(chuàng)建基準點”的功能分別在接觸線的兩側創(chuàng)建坐標點，然后利用軟件的測量功能，分別測量出對應坐標點之間水平方向的坐標值，對應坐標的差即為接觸線的間隙；
(5)結果分析由本發(fā)明所述的虛擬測量方法測量出這對施例齒輪的齒形誤差波動為 0. 02毫米，波動穩(wěn)定說明模型精度尚可。
權利要求
1.一種漸開線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測方法，其特征在于，具體步驟是(1)讀入數(shù)據(jù)，在Pro/E環(huán)境下調入裝配好的齒輪副模型；(2)調整模型，首先利用Pro/E軟件的“草繪/直線”命令在大、小兩齒輪一側端面上沿兩齒輪的基圓做內公切線，采用同樣的方法在齒寬方向的另一側做出另外一條內公切線， 然后利用Pro/E軟件的“拉伸”命令將兩條公切線拉伸成平面，即嚙合平面；(3)劃分接觸區(qū)域，在“視圖管理器”菜單下，調用“X截面”命令，通過嚙合平面對齒輪副作布爾運算去掉其中一個齒輪不參與嚙合的部分，從而得到齒輪副的接觸區(qū)域；(4)虛擬測量，利用Pro/E軟件工具欄“創(chuàng)建基準點”的功能分別在接觸區(qū)域內建立坐標測量點，即齒輪副接觸線的兩側創(chuàng)建坐標點，然后調用“分析/測量/距離”命令分別測量出對應坐標點之間水平方向的坐標值；對應坐標值的差即為接觸線間距；(5)結果分析與評定，齒輪模型的精度越高，其接觸線平行度越高，間距波動越小，齒形曲線擬合度高，齒形誤差小。
2.根據(jù)權利要求1所述的漸開線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測方法，其特征在于 對于單個齒輪模型，先找到與其配對的齒輪輪模型裝配后按照上述步驟(1廣( 進行虛擬行檢測，或在Pro/E環(huán)境下通過“鏡像”的方法創(chuàng)建一個旋向相反的齒輪與其裝配后按照上述步驟(1廣( 進行進行虛擬檢測。
3.根據(jù)權利要求1所述的漸開線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測方法，其特征在于 上述步驟(1)中，采用其他三維軟件建立的齒輪模型先將其另存為.STP格式的文件，然后由 Pro/E 選擇 “*. All Files” 調入。
4.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的漸開線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測方法，其特征在于所述的漸開線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測方法同樣適用于標準直齒、標準斜齒輪和非標準齒廓的變位斜齒輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種漸開線斜齒輪模型齒形誤差的虛擬檢測方法，對于一對裝配在一起的齒輪模型通過模擬其嚙合過程，利用嚙合面與斜齒輪基圓始終保持相切且做純滾動的運動的特點，利用Pro/E軟件的X截面功能，通過布爾減運算得到這對齒輪的接觸區(qū)域。由于齒輪接觸線始終在兩基圓柱的內公切面上，且平行于內公切面與漸開線螺旋面的交線，利用Pro/E軟件的測量功能，可以在嚙合面上測量出這對斜齒輪接觸線間的距離。對于齒形誤差小、精度高的齒輪副模型，其大輪和小輪的接觸線間距波動較小，即兩條接觸線為近似的平行線。本發(fā)明可以在齒輪建模階段對齒形誤差進行分析和判斷，避免了后期因模型精度不足導致CAE解析失敗。
文檔編號G06F17/50GK102184301SQ20111013434
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權日2011年5月24日
發(fā)明者張鄭愷, 張金剛, 徐徑, 王志濤, 馬如平 申請人:上海理工大學