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基于Pro／E的復合齒形擺線盤三維模型設計
No．1 陜西科技大學學報
·92· JOURNAL OF SHAANXI UNIVERSITY OF SCIENCE& TECHNOLOGY
Feb．2007
V0I．25
文章編號：1000-5811(2007)01-0092-03
基于Pro／E的復合齒形擺線盤3維模型設計
李 進，高東強
(陜西科技大學機電工程學院，陜西西安710021)
摘 要：分析了擺線盤3維模型設計中存在的問題，提出了1種復合齒形擺線盤設計和實體模
型構造的方法，所生成的Pro／E參數化圖形直觀、簡潔、形象、便于修改設計和對產品進行系
列化設計，這1研究為擺線盤的3維模型設計提供了1種新的思路和方法．
關鍵詞：復合齒形；擺線；Pro／E；模型設計
中圖分類號：THI32．46；TH122 文獻標識碼：A
0 前言
擺線鋼球減速器是1種通過鋼球在擺線滾道內做純滾動而達到傳動目的的新型減速器，擺線盤是該
減速器的關鍵傳動部件，其設計、制造精度直接影響著整機的動態性能．隨著CAD和CAM 技術的廣泛應
用，產品的設計過程正逐步由2維化向3維參數化設計轉變，不但加快了新產品設計的進程和提高了產品
的設計質量，而且有利于產品的系列化和通用化設計．作者基于目前應用廣泛的3維模型設計軟件Pro／E
研究了擺線盤3維模型的設計方法和建模過程．
圖1 擺線盤結構簡圖
1 擺線盤的結構和功能
擺線盤是該減速器的重要0
件，其主要功能是傳遞運動，擺線
的形狀參數決定著減速器的傳動
比和載荷，直接影響著減速器的
工作性能，其結構簡圖如圖1所
示．
2 擺線盤的齒形設計
實際擺線槽齒形曲線是其理
論曲線的內外等距線，要保證擺
線槽齒形不產生根切，1般可以采用以下方法：(1)恰當選擇相關參數，缺點是有可能使擺線盤的尺寸很
大，從而使減速器的外形尺寸增大．(2)使用復合齒形，設計1條符合不干涉條件的曲線，既能去掉齒廓上
的根切部分，又能最大限度的保存原齒廓的工作齒形并與之光滑相連．在絕大多數情況下兩條擺線的等距
曲線只能相交，不能相切，可以通過計算機優化計算出兩條曲線交點處切線間的交角并使其比較�。蠼�
修形曲線的計算機程序框圖如圖2所示．
投稿日期；2006—1O-31
作者簡介：李進(19791)，男，廣西自治區柳州市人，在讀碩士生，研究方向：凸輪、模具的CAD／CAM
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第1期 李進等：基于Pro／E的復合齒形擺線盤3維模型設計 · 93 ·
3 擺線盤3維參數化實體模型的建立
Pro／ENGINEER軟件是美國PTC公司的重要產品，在目前的
3維設計軟件領域中占有重要地位，并作為當今世界機械CAD／
CAE／CAM 領域的新標準而得到業界的認可和推廣．由計算機生成
修形擺線的參數后，可以方便地運用Pro／ENGINEER構建擺線盤
的數字模型．
點擊草繪1選擇FRONT平面1繪制1個直徑為~o100，高為2O
的圓柱，如圖3所示．
點擊草繪1選擇FRONT平面1點擊插入基準曲線1從方程1
完成1選擇PRT_CSYS DEF坐標系1笛卡爾，這時出現記事本對
話框，輸入曲線的方程(因為曲線對稱，所以可以先畫出1半曲線，處
理完后通過鏡像完成另外1半曲線的繪制)：
z 111× 3× cos(180× f)+ 0．5× 3× cos(11× 180× t，
Y111× 3× sin(180× f)— 0．5× 3× sin(11× 180× ￡) ，
Y 10 ．
點擊確定，得到理論擺線，如圖4所示．
點擊通過邊創建圖元1點擊理論擺線，得到擺線的草繪圖元1
點擊編輯1偏移1點擊擺線的草繪1輸
入偏移距離3，確定后得到擺線的偏移曲
線，如圖5所示．
用同樣的方法畫出修形擺線，如圖6
所示．
點擊草繪1選擇FRONT平面放置
草繪1點擊通過邊創建圖元1選擇偏置
曲線和修形擺線1點擊動態修剪剖面圖
元1修剪曲線得到齒形曲線(為了簡便，
可以只修剪1個齒形，其余的齒形通過陣
列命令生成)，修剪后的齒形曲線，如圖7
所示．
點擊插人1掃描1切口1選取齒形
曲線1點擊完成進人草繪1草繪截面，如
圖8所示．
點擊確定生成1個齒形槽，如圖9所
示．
開始
輸入原始擺線的參數
計算最遠有效嚙合點的位置
隨機產生修形擺線
可行參數的初始值
構成搜索方向
有
l 沿可行方向逐次
I 迭代求局部最優解
子程序：
檢驗約束
條件，計
算目標函
數F( 值
圖2 求解修形曲線的程序框圖
圖3 繪制圓柱 圖4 理論擺線
圖5 偏移曲線 圖6 修形擺線
選擇陣列工具1選擇剛剛生成的特征1選擇軸1輸入陣列數和角度1點擊確定得到完整的復合曲
線，如圖1O所示．
點擊孔工具1點擊FRONT平面放置孔1點擊放置1軸1選擇圓柱的軸線，確定孔的放置位置1點
擊鉆孔至與所有曲面相交1輸入孔徑值1點擊確定產生軸承孔，最終得到的擺線盤模型如圖11所示．
’
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· 94 · 陜西科技大學學報 第25卷
5 結束語
與傳統設計方法相比，采用參數化設
計和實體模型設計方法時只要繪制出0件
的基本特征就能生成所要求的0件圖，其
空間感、活動感和實體感明顯直觀，且操作
容易、修改方便，提高了機械設計的效率．
在設計過程中可以對0件任意放大、縮小、
移動和旋轉，以便設計者從不同的位置、方
向、角度進行觀察，在轉變成2維工程圖時，
可以自動生成3視圖、截面圖、局部放大視圖
等，若圖形不理想，可以回到0件模塊修改參
數，1旦0件設計修改完成，便可自動精確生
成2維工程圖，快速簡潔，使繪圖工作量大幅
度減少，對機械0件的設計具有1定的現實
意義．
參考文獻
圖7 修剪后的齒形曲線 圖8 草繪截面
圖9 掃描切除實體 圖10 陣列特征
(1]李力行．擺線針輪行星傳動的齒形修正及受力分析[刀．機械工程學報，1986，22(1)：40—49．
C2]李思益。李樹明，劉昌祺．雙擺線鋼球的嚙合與傳動[J]．西北輕工業學院學報，1994。12(49)：69—
7Z．
C3]安子軍，曲志剛，張榮賢．擺線鋼球傳動齒形綜合的研究[J]．機械工程學報，1996．32(5)：41—46．
圖l1 完成的擺線盤模型
THREE—DIM ENSIoNAL MoDELING DESIGN FoR CoM BINED GEAR
FORM CYCLOID PAN BASED ON Pro／E
LI Jin，GA0 Dong—qiang
(School of Mechanical and Electrical Engineering。Shaanxi University of Science ＆|Technology，Xi an
710021。China) ’
Abstract：The authors analyzed the question which exists in the three—dimensional model de—
sign for cycloid pan，proposed one kind of method of designing combined gear form and
building the digital mode1．It provided one kind of new train of thought for the cycloid pan
three—dimensional model design．The Pro／E parameter graph production is intuitional，SUC—
cinct，visual，and advantageous for revising design and realizing the serialized design．
Key words：combined gear form cycloid；Pro／E；model design
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