基于SolidWorks的齿轮箱虚拟设计

    0 前言

    虚拟设计(Virtual Design)是将VR技术和CAD技术相结合的一个应用于多领域的新技术。近年来。商业CAD软件及工具的兴起。例如：PTC公司的产品，Pro/Engineer。SDRC的产品IDEAS Master Series、UGS公司的产品Unigraphies等，推动了虚拟设计的发展。虚拟设计指的是设计者可以在虚拟的设计环境中，通过友好的计算机界面，建立虚拟的三维模型，根据零部件的配合关系。进行虚拟装配，爆炸视图的仿真，并可以进行修改。一个虚拟设计系统应该具备以下3个功能：数据表达与双向数据传输；三维建模用户界面；参数化选择。

    1 虚拟设计的特点

    1.1 虚拟设计与传统设计的比较

    传统设计，需要从设计开始，然后试制，试制的过程中要投入原料、人员和厂房等。如果评价不通过，还要反复循环进行制造，可见这个过程需要投入大量的物力和人力，降低了生产效率。

    虚拟设计，它的设计、制造、装配和评价均在计算机内进行，只有实际制造过程中才投入原料和人员，从而缩短的时间，降低了成本。提高了生产效率，并可以对市场的需求作出迅速的反应。

    1.2 虚拟设计的优点

    随着市场的开放性和全球化，用户在追求高质量低价格和短交货期的同时，会缩短产品的更新换代周期，这就要求设计人员去改变传统设计模式，最大限度地利用虚拟设计技术。设计者通过虚拟装配检查各零部件尺寸以及可装配性，即时修改错误；通过虚拟原型进行虚拟试验，而不用再去做更多的实物试验。这样，既节省了时间又节约了费用。

    在产品性能优化和仿真(运动和干涉检查、整机运动分析、零部件设计优化等)、结构特征建模、分析评价等方面具有独到的优势。故以作为虚拟设计平台，对JMY240机车车轴齿轮箱进行虚拟设计，齿轮箱箱体由52种零部件所组成，通过对主要零部件进行建模，然后进行组装形成装配体，现对车轴齿轮箱零部件进行建模，并经行装配的虚拟设计。

    2 齿轮类零件三维建模

    2.1 直齿轮的生成

    通过上述方法的介绍，首先进行齿轮毛坯的建模，然后进行齿轮齿形的生成，也可使用中的插件Toolbox，JMY240机车车轴齿轮箱直齿圆柱齿轮的参数为：齿数Z=54，模数m=10，压力角α=20°，变位系数x=-0.4。

    对生成的直齿轮进行拉伸凸台/基体和拉伸切除，并进行倒圆和倒角，生成的直齿圆柱齿轮如图1所示。