1设计平台的选择及参数化建模方法

　　本设计系统是利用SolidW orks所支持的二次开发语言V isual Basic 610语言来完成开发的。VB与SolidW orks有机地结合成一体，可以直接调动SolidW orks A P I （用户的二次开发接口）。VB语言规则简单、功能齐全、使用简捷，用户只需掌握几个关键词就可以建立应用程序。而SolidW orks是一套基于W indow s的CAD CA E CAM PDM桌面集成系统，它具有丰富的零件实体建模功能，实现了参数化CAD软件的设计流程，而且为方便用户进行开发，SolidW orks通过COM技术提供了强大的二次开发接口（A P I） ，为程序员提供了直接访问SolidW orks的能力。本系统运用了SolidW orks所支持的VB语言，设计了相应的参数输入对话框、计算结果对话框等程序界面，成功完成了用对话框进行人机对话的渐开线圆柱齿轮传动的快速设计系统的开发，整个设计系统的运作直观、清晰、科学、准确。

　　在渐开线圆柱齿轮三维模型的建立过程中采用了参数化方法。在SolidW orks中，参数化建模主要通过两种方法实现：①利用已有的模型，通过修改模型参数的方法得到需要的模型，称为参数修改法建模（或尺寸驱动建模法）；②用编程实现参数化设计，即用户根据需要直接用程序生成需要的模型，称为完全程序化参数建模（或程序驱动建模法） ，这一方法的主要特点是，如果要修改图形，一般要重新运行一遍应用程序，当应用程序输入不同值，便生成不同的图形。前者比较适用于具有简单几何约束的零件设计，对于有多驱动尺寸的复杂零部件，其操作复杂度也明显提高，从而降低了设计效率。后者则比较灵活，一般要经过尺寸参数化处理、程序编制等过程。本系统采用了第二种方法，即完全程序化参数建模方法。

　　2渐开线圆柱齿轮的计算机辅助设计系统的组成及功能

　　本文所开发的设计系统是以功率较大的闭式齿轮传动为设计对象，齿轮的设计计算按齿面接触疲劳强度进行，再以齿根弯曲疲劳强度进行校核。设计系统共分三个模块。

　　第一个模块是齿轮的几何尺寸与特性参数计算部分。本系统把几何计算作为一个独立的计算模块，可以为一些非设计用户提供计算条件，只要给定一些齿轮的主要尺寸便可以计算出齿轮的其它相关几何参数；第二个模块是设计计算和校核部分，即经过初步的赋值与选项，系统计算出初始的数据，在计算出初步参数的基础上，选定符合要求的设计模数后重新进行计算，确定设计尺寸后做校核计算，以确定最终的齿轮各项参数；第三个模块是绘图部分，在设计校核完成后，选择进入绘图部分，输入相应的设计参数后，自动完成所设计的齿轮副的零件图。

　　设计程序包括齿轮设计计算、校核计算和绘图程序，以及对话框的驱动程序。整个设计计算和绘图部分均用对话框进行参数输入，在设计过程出现问题或者计算校核后，均由对话框提示各种结果。渐开线圆柱齿轮快速设计系统的结构。

　　在设计和校该子系统中，程序用VB语言编写，按齿面接触疲劳强度进行设计计算，再以齿根弯曲疲劳强度进行校核计算。如果校核结果满足强度要求，则程序结束，并输出设计的主要参数供建模系统调用，否则，返回初步设计系统，重新确定相关设计参数。

　　设计绘图子系统的程序包括渐开线直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两个绘图模块，通过调用文档或者输入上一步确定的齿轮主要参数直接进行三维建模。

　　3程序运行及结果分析

　　在VB环境下对程序进行加载，首先激活的是“圆柱齿轮传动设计计算初始环境设定”的对话框，如图2所示。按设计要求在对话框中选择或输入齿轮材料及热处理、硬度、额定功率、小齿轮转速、初始小齿轮齿数、齿轮传动比、精度等级、动力机和工作机的工作特性等基本参数，所有参数输入或者选择完毕后，点击“几何计算”，开始计算。在选择和输入参数过程中，如果有遗漏，则系统将弹出提示对话框，要求重新输入或重新选择。齿轮的几何尺寸及特性参数计算结果以窗口形式显示出来并存入相关文档。然后点击强度校核按钮，传入相关数据并进行强度校核。在小齿轮的齿面接触疲劳强度以及齿根弯曲疲劳强度均满足设计要求的情况下，初步设计取得成功，否则设计需重新开始。在得到初步计算结果后，需要设计者按照系列化的模数标准来选定所需要的模数（当然，对于特殊情况，用户也可以选择非标准化的模数值） ，系统重新进行计算并得出大、小齿轮的各部分尺寸。点击校核按钮后，经过校核计算后如果设计成功，则系统结束，返回初始界面，选择绘图种类，点击绘图按钮进行图形绘制。

　　在设计校核成功后进入齿轮绘图参数设定阶段时，需要根据界面要求输入齿轮的设计参数，如所示，用户可根据提示输入齿轮副中的相关尺寸参数进行参数化建模。进入具体的绘图阶段时，根据提示，需要确定轮轴的键槽宽度和深度，程序会根据给定的轴径和键连接标准自动确定出键槽宽度和深度进行绘制。

　　4渐开线圆柱齿轮的三维造型

　　411渐开线齿廓的绘制

　　由于SolidW orks没有直接用于绘制渐开线的命令，所以必须借助于相应的程序生成用于参数化设计的渐开线齿廓。

　　通过齿轮中心建立直角坐标系，以基圆与x轴的交点为渐开线的起点，设渐开线上任意点

　　。

　　根据渐开线直角坐标参数方程式（1） ，经过计算求得渐开线上一系列点的坐标值，并通过VB编程，就可以绘制出端面齿廓一侧的渐开线。部分程序代码由于端面两侧齿廓形状一致，所以端面另一侧齿廓绘制同上一步。但是如果是斜齿轮，端面两侧的齿廓对应一定的螺旋角，所以要找到镜像轴，齿廓相应地旋转一定的角度。

　　齿廓的其余部分由平行的直线及过渡圆弧组成。

　　当画出齿廓所有组成部分后，便得到齿廓曲线。

　　412生成圆柱齿轮

　　首先建立基准面，通过轮廓线与基圆柱面上的三交点建立参考基准面，然后在基准面上画出分别与两轮廓穿透的扫描路径，然后通过扫描或放样生成单个轮齿。最后，通过特征镜像复制得到全部轮齿。生成实例。

　　5结语

　　从运行实例可以看出，基于SolidW orks的渐开线圆柱齿轮快速设计系统以现代快速设计理论为基础，充分利用了SolidW orks的功能模块，实现了渐开线圆柱齿轮副的快速设计和参数化实体造型，计算快捷、设计方便、绘图准确，大大缩短了设计周期。