基于Pro/E内齿轮传动参数化设计及运动仿真

　　以内齿轮传动设计为例，介绍了在Pro/E环境下内齿轮的参数化设计及内齿轮传动的运动仿真。采用参数化建模使设计者通过修改齿轮的设计参数便能快速修改齿轮模型，大大提高了设计效率。通过运动仿真，可以在虚拟的环境下对内齿轮传动进行运动模拟和干涉检查，验证了内齿轮设计的准确性，具有实用价值。

　　引言

　　内齿轮传动机构广泛应用于仪表、机械等领域，如内平动齿轮减速器、内齿轮绞车、内齿轮油泵等。传统的齿轮设计方法是先计算齿轮的基本参数，再建立几何模型，齿轮的基本参数的改变往往导致设计者要重新计算，重建模型，效率低下，容易出现差错。而Pro/E参数化建模能使产品的基本设计参数与产品的尺寸、形状、位置之间以各种关系关联，由这些关系式驱动尺寸，使设计者能根据不同的设计需求，修改设计参数就能快速建模和修改模型，大大提高了设计效率。

　　产品装配与机构仿真是Pro/E软件中的一项重要功能，使得原来难以表达和设计的机械运动，可以在虚拟的工作环境中进行运动模拟和干涉检查，帮助设计者及时发现问题，降低设计差错性，节约设计成本，缩短产品的开发周期。

　　本文主要介绍了利用Pro/E软件完成内齿轮传动机构的渐开线直圆柱内齿轮参数化设计的过程以及内齿轮传动机构的运动仿真与分析过程。

1、内齿轮参数化设计

　　1.1、创建设计参数

　　在利用Pro/E进行参数化建模时，首先要设置设计参数。影响渐开线直圆柱内齿轮形状和尺寸的基本参数主要有：模数m、齿数z、压力角alpha、齿顶高ha、齿根高hf、齿宽b等，为了达到齿轮的各项技术要求，要让齿轮基本设计参数与齿轮的尺寸、形状、位置之间以各种关系关联，以达到修改齿轮设计参数来改变齿廓形状的目的。在PRO/E软件零件建模环境下，选择“工具”|“参数”命令，打开“参数”对话框，在该对话框中输入表1中齿轮参数，添加基本设计参数。

表1 内外齿轮基本设计参数

　　1.2、创建内齿廓渐开线

　　1)添加齿轮参照圆关系。利用关系式绘出基圆、齿顶圆、齿根圆、分度圆。单击工具栏“草绘”按钮，选择FRONT基准平面为草绘平面，在草绘环境中绘制4个同心圆，并使这4个圆的尺寸受参数和关系式驱动。选择“工具”|“关系”命令打开“关系”对话框，添加如表2所示的关系。

　　2)创建直圆柱内齿轮齿廓渐开线。单击特征工具栏“插入基准曲线”按钮，弹出“曲线选项”菜单，依次选择“从方程”、“笛卡尔”坐标系等，在弹出的记事本对话框中输入如下渐开线的参数方程：

表2 内外齿轮表达式

4、结论

　　借助Pro/E软件对内齿轮传动机构的内齿轮进行参数化精确建模，设计者只要按照设计要求输入参数就可得到不同规格的齿轮，大大提高了设计的灵活性，缩短产品的开发周期。通过对建立的内齿轮传动机构进行运动仿真检查和分析测量，可以在虚拟环境下快速地验证齿轮之间是否存在干涉，是否满足机械传动性能的要求，能快速得到了数据图像和运动仿真视频，帮助设计者快速修改模型和进行运动学分析，提高设计效率，有很强的实用价值。