【正文】 設(shè)計者的工作量。該方法在某些機械制造廠已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，實踐證明這種方法是可行的。4 直齒圓錐齒輪參數(shù)化建模本章主要介紹了一種在Pro/E環(huán)境下精確的生成參數(shù)化控制的直齒圓錐齒輪模型及其模型庫的方法。 參數(shù)化建模原理分析參數(shù)化設(shè)計方法使設(shè)計者構(gòu)造模型時可以集中于概念設(shè)計和整體設(shè)計，充分發(fā)揮創(chuàng)造性，提高設(shè)計效率。，通過對產(chǎn)品建模特征的解析，從特征中抽象出特征參數(shù)，再對特征參數(shù)進行分析，得到參數(shù)模型。根據(jù)模型信息建立參數(shù)間關(guān)聯(lián)與約束，并確定某些參數(shù)為設(shè)計變量，進而建立由設(shè)計變量驅(qū)動的零件族。 參數(shù)化建模思路通過參數(shù)化的方法建立零件，可以方便零件族的實現(xiàn)及其管理操作，可以實現(xiàn)設(shè)計中大量重復、改進型設(shè)計效率的提高。參數(shù)化設(shè)計對于形狀大致相似的一系列零部件，只需修改相關(guān)參數(shù)，便可生成新的零部件，從而大大提高設(shè)計效率。零件族由一個模板和用來驅(qū)動模板的表格組成，模板含有生成零件族成員的全部特征，族表反映模板設(shè)計變量值、表達式關(guān)系及零件屬性等的更改。零件族成員是一系列結(jié)構(gòu)相似的零件，對模板的修改將自動更新零件族的所有成員。在Pro/ENGINEER中建立的零件族實現(xiàn)方法主要有兩種[12]：(1)族表。先建立一個通用零件為父零件，然后在其基礎(chǔ)上對各參數(shù)（如尺寸，特征參數(shù)，組件等）加以控制，生成派生零件；(2)程序建模。Pro/ENGINEER具有開放的體系結(jié)構(gòu)和優(yōu)秀的二次開發(fā)工具，允許開發(fā)者根據(jù)客戶的特殊需要來進行擴充和修改。利用Pro/ENGINEER建模時，Pro/Program會產(chǎn)生特征程序，它記錄著模型樹(model tree)中包括各個特征的建立方法、參數(shù)設(shè)置、尺寸以及關(guān)系式約束等在內(nèi)的每個特征的詳細信息，可以通過修改和添加特征的program來生成基本參數(shù)相同的模型庫。 直齒圓錐齒輪參數(shù)化建模直齒圓錐齒輪是機械工業(yè)中廣泛使用傳遞兩相交軸之間運動和動力的重要基礎(chǔ)零部件，它的繪圖工作繁雜費時。而這類零件大部分具有相似的結(jié)構(gòu)和形狀，在新產(chǎn)品的設(shè)計和圖紙繪制過程中，不可避免要反復修改，進行零件形狀、尺寸的綜合協(xié)調(diào)和優(yōu)化。因此，應(yīng)用參數(shù)化建模技術(shù)有非常重要的經(jīng)濟效用和現(xiàn)實作用，對于提高設(shè)計效率和保證設(shè)計質(zhì)量也具有重要意義。 零件解析首先進行直齒圓錐齒輪的建模特征解析。直齒圓錐齒輪相交兩軸間定傳動比的傳動，在理論上由兩圓錐的摩擦傳動來實現(xiàn)。圓錐齒輪除了有節(jié)圓錐之外，還有齒頂錐、齒根錐以及產(chǎn)生齒廓球面漸開線的基圓錐等。圓錐齒輪的齒廓曲線為球面漸開線，但是由于球面無法展開成為平面，以致在設(shè)計甚至在制造及齒形的檢查方面均存在很多困難，本文采用背錐作為輔助圓錐（背錐與球面相切于圓錐齒輪大端的分度圓上，并且與分度圓錐相接成直角，球面漸開線齒廓與其在背錐上的投影相差很?。；诒冲F可以展成平面，本章相關(guān)參量的計算均建立在背錐展成平面的當量齒輪上進行。基于以上的分析和簡化確定建立該模型所需的參數(shù)： （1）分度圓錐角δ：分度圓錐的錐角的1/2即為分度圓錐角； （2）外錐距R：圓錐齒輪節(jié)錐的大端至錐頂?shù)拈L度； （3）大端端面模數(shù)m； （4）分度圓直徑d：在圓錐齒輪大端背錐上的這個圓周上，齒間的圓弧長與齒厚的弧長正好相等，這一特點在后面建模過程中得到利用； （5）齒高系數(shù)h*、徑向間隙系數(shù)c*、齒高h； （6）壓力角：圓錐齒輪的壓力角是指圓錐齒輪的分度圓位置上，球面漸開線尺廓面上的受力方向與運動方向所夾的角，按照我國的標準一般取該值為20176。建模策略根據(jù)零件解析中所得到的基本模型參數(shù)抽象建模特征所需的特征參數(shù)。在直齒圓錐齒輪中抽象得到的特征參數(shù)有，alpha（壓力角，根據(jù)國家標準，設(shè)定值為20）、delta（分度圓錐角）、m（錐齒輪模數(shù)）等。 特征參數(shù)設(shè)定在特征參數(shù)中確定設(shè)計變量，Z：直齒錐齒輪齒數(shù)；M：直齒錐齒輪模數(shù)；Z_ASM：配合齒輪的齒數(shù)（分度圓錐角δ需要由Z和Z_ASM來確定）；CX徑向間隙系數(shù)；HAX齒高系數(shù)；B齒寬；X變位系數(shù)等。建立其余特征參數(shù)與設(shè)計變量之間約束關(guān)系。 特征參數(shù)與設(shè)計變量之間的約束關(guān)系 參數(shù)建模根據(jù)前面的分析，使用背錐上的當量齒輪進行相關(guān)計算。首先由大端面的相關(guān)參量以及由大端面相關(guān)參量推算出來的小端面相關(guān)參量，建立大端面和小端面的分度圓、齒根圓、齒頂圓等，并運用設(shè)置的相應(yīng)特征參數(shù)來驅(qū)動對應(yīng)尺寸。運用漸開線方程式在笛卡兒坐標系下驅(qū)動曲線命令建立漸開線，并運用相關(guān)數(shù)學關(guān)系驅(qū)動尺寸進行鏡像，分別得到大小端面的漸開線齒形。 建立圓直齒錐齒輪的大小端面的齒形運用混合命令首先建立一個齒，再運用復制和陣列的方法，建立所有的輪齒特征；最后運用旋轉(zhuǎn)工具建立齒輪的基體，這樣直齒圓錐齒輪的主體部分就建立完成。，建立新圖層curve將所有的輔助線條納入其中，并將該層隱藏。 直齒圓錐齒輪的主體模型 直齒圓錐齒輪主體模型 參數(shù)化直齒圓錐齒輪庫的建立利用Pro/ENGINEER 系統(tǒng)中的族表功能建立直齒圓錐齒輪模型庫，提取相關(guān)的設(shè)計變量或關(guān)鍵尺寸、特征等進行編輯、定義和修改，即可完成模型庫的建立。在Pro/ENGINEER的主菜單中選擇【工具】/【族表】，將設(shè)置的設(shè)計參量提取到族項目中，建立控制模型庫的電子表格，在族表中可以根據(jù)需要更改相應(yīng)的時間變量數(shù)據(jù)，并且通過編輯再生將模型自動重建。 提取參數(shù)到族表項目中本章中直齒圓錐齒輪的模型庫通過族表功能建立了一個嵌套的控制數(shù)據(jù)表格，以直齒錐齒輪模數(shù)中第一系列大端模數(shù)為該族項目的具體參數(shù)，并對所有的實例進行實際驗證。，以第一系列大端模數(shù)為具體參數(shù)系列，模型就會自動重新建模。點擊族表面板中的打開按鈕就可以打開相應(yīng)實例。通過插入實例層表或者打開初始模型建立其族表，對模數(shù)為3的初始齒輪建立子族表，如圖8所示（在類型中有一個文件夾圖表）。，選取壓力角、齒高系數(shù)、齒數(shù)等作為其族項目。這種模型庫的建立方法，有利按照設(shè)計者的意圖形成標準的模型庫。通過Pro/ENGINEER族表功能建立了直齒錐齒輪的模型庫，用戶可以選擇族表中經(jīng)過驗證的實例，也可以在其中新建一個實例輸入相應(yīng)的控制參量具體值；通過實例驗證，就可以自動生成用戶所需的模型。 族表 實例證明 第二層嵌套族表 小結(jié)Pro/ENGINEER 軟件是一個功能強大的參數(shù)化設(shè)計工具，采用本章講述的方法可以精確地生成參數(shù)化控制的直齒圓錐齒輪模型及其模型庫。并且通過使用Pro/ENGINEER關(guān)聯(lián)性功能、族表以及Program二次開發(fā)工具，還可以方便地實現(xiàn)直齒圓錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計和自動特征建模，及其參數(shù)化模型庫的建立，這里就不仔細介紹了。這二者的結(jié)合不僅提高了設(shè)計效率和質(zhì)量，也為直齒圓錐齒輪進一步開發(fā)有限元分析、運動仿真、數(shù)控加工等其他功能模塊奠定了基礎(chǔ)。 5 結(jié)語齒輪傳動作為機械設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛的動力和運動傳遞裝置，對其設(shè)計和加工技術(shù)都有一定的要求，其加工精度對傳動精度，設(shè)備穩(wěn)定性等有著重要的影響。本文基于Pro/E的系統(tǒng)軟件平臺，從不同的角度講述了三種不同齒輪的參數(shù)化建模方法。對于直齒圓柱齒輪與斜齒圓柱齒輪而言，二者在參數(shù)特性上有很多相似之處，故其參數(shù)化建模方法也有很多相似之處。它們的基本建模流程幾乎相同，都是通過齒輪的漸開線特性，得到完整的齒輪漸開線齒廓，只是因為二者的漸開線與齒輪其他的自變參數(shù)之間關(guān)系不同，故其能在生成不同類型的齒輪模型。而對于直齒圓錐齒輪，其自變參數(shù)與圓柱齒輪有很大的不同，故其建模方法也完全不同。通過分析直齒圓錐齒輪齒輪不同參數(shù)之間的關(guān)系，推算出大小端面相關(guān)參量，建立各自的分度圓、齒根圓、齒頂圓等，利用各自不同的特征參數(shù)、數(shù)學關(guān)系等驅(qū)動，得到其不同端面的漸開線齒形，最后運用混合命令建立一個齒，再運用復制和陣列的方法，即可建立所有的齒輪特性，最后運用旋轉(zhuǎn)工具建立齒輪的基體，這樣直齒圓錐齒輪的主體部分就建立完成