基于SolidWorks的变位齿轮的分析与设计

    Solidw0rks是美国Windows原创的三维立体设计软件。它具有独特的特征管理树，可以进行草图绘制，构建零件模型，实现由零件自动生成工程图和装配图。SolidWorks包含有各种功能的插件：高级渲染软件PhotoWorks、特征识别FeatureWorks、动画制作Animator、管道设计Toolbox和齿轮设计Gear软件包。

    基于SolidWorks的齿轮设计软件对变位齿轮进行分析与设计是该文的讨论核心。

1 变位齿轮

    在齿轮加工过程中，为了防止用标准刀具切制齿数较少的齿轮而发生根切现象，通过改变刀具与轮坯的相对位置来切制齿轮，避免了齿轮加工中的根切，这种方法就是所谓的变位修正法，利用这种方法加工的齿轮即为变位齿轮。

    变位齿轮的应用可以解决如下问题：

    1）用范成法加工齿轮时，当被切齿轮齿数z﹤zmin 时，避免发生的根切；

    2）在中心距a′≠a＝1/2mΣz的情况下实现正确啮合；

    3）提高齿轮传动的承载能力，减少或均衡齿面的磨损以提高传动使用寿命；

    4）满足某些特殊要求，如增大重合度等。

    加工变位齿轮时，刀具由切制标准齿轮的位置沿径向从轮坯中心向外移开的距离用xm 表示，m 为模数，x 称为径向变位系数。x＞0 为正变位齿轮，x＜0 为负变位齿轮，x=0 为标准齿轮，3 种不同的齿轮齿形关系如图1 所示。

图1 变位齿轮的齿形

    变位齿轮的几何尺寸：

    齿顶高 ha=（ha*+x）m，（ha*为齿轮的齿顶高系数）

    齿根高 hf =（hf*-x）m, (hf*为齿轮的齿根高系数)

    齿厚s =（π/2+2xtanα）m（s 为齿轮分度圆上的轮齿厚度，图1）

    齿槽宽e=（π/2-2xtgα）m

    可见变位系数对齿轮齿形的影响是不能忽视的。当x＞0 时，正变位齿轮的齿厚s 加大，齿顶高增大，齿根高减少；x＜0 时，负变位齿轮的齿厚s 变薄，齿顶高减少，齿根高增大。为了直观地反映变位系数对齿形变化的影响， 以 软件为平台，研究和设计直齿变位齿轮是问题的核心。

2 建立变位齿轮模型

    2.1 构建不同的变位齿轮

    启动齿轮设计软件包：打开“新建零件”-工具（tool）-宏操作（M）-运行-齿轮.swp-出现齿轮设计参数控制件，如图2 所示，设置齿数z、模数m 相同，但变位系数不同的3 组齿轮参数，即z=20、m=3，而x 分别取0.25、0、- 0.25时，其正变位齿轮各部分的参数信息如图3 所示。分别输入3 组数据可生成正变位齿轮图4（a）、标准齿轮图4(b)和负变位齿轮图4(c)模型。