汽车转向器摇臂轴非圆齿扇三维参数化建模方法

丁国龙; 沈观成; 周红浪; 周国和

doi:10.13433/j.cnki.1003-8728.20190207

汽车转向器摇臂轴非圆齿扇三维参数化建模方法

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190207

1.
湖北工业大学机械工程学院，武汉　430068
2.
湖北三环汽车方向机有限公司，湖北咸宁　437000

基金项目: 2018年咸宁市科学技术研究与开发计划项目资助

详细信息

作者简介:
丁国龙(1968−)，副教授，博士，研究方向为机床二次开发与应用，32161354@qq.com

中图分类号: TH132
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出版历程
- 收稿日期: 2019-05-14
- 网络出版日期: 2020-08-26
- 刊出日期: 2020-08-05

Three-dimensional Parametric Modeling of Non-circular Gear Sector of Automobile Steering Arm

1.
School of Mechanical Engineering, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China
2.
Hubei Tri-Ring Motor Steering Gear Co., Ltd., Hubei Xianning 437000, China

摘要

摘要: 提出一种基于SolidWorks二次开发实现非圆齿扇三维参数化建模的方法。利用展成法加工原理，在SolidWorks/VBA中编写程序代码对加工刀具及齿扇毛坯进行参数化建模，根据传动比曲线模拟齿扇插齿加工过程，生成非圆齿扇三维模型。将齿扇、齿条三维模型装配，进行动态干涉检测，并使用克林根贝格齿轮检测中心进行检测对比，以验证模型的正确性。结果表明使用这种建模方法得到的非圆齿扇三维模型是可行的，极大地方便了产品设计工作。
- 非圆齿扇 /
- 参数化建模 /
- SolidWorks二次开发
Abstract: A method based on SolidWorks secondary development is proposed to realize three-dimensional parametric modeling of non-circular gear sector. Using the processing principle of the forming method, the program code is programmed in SolidWorks/VBA to parametrically model the machining tool and the gear, and the machining process of the gear sector is simulated according to the gear ratio curve to generate a three-dimensional model for the non-circular gear sector. The three-dimensional model for the gear sector and the rack is assembled and subjected to dynamic interference detection, and Klingenberg Fiber Gear Testing Center for inspection and comparison is used to verify the correctness of the model. The results show that the present three-dimensional model for non-circular gear sector is feasible, which greatly facilitates the product design requirement.
- non-circular gear sector /
- parametric modeling /
- secondary development of SolidWorks

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图 1 非圆齿扇修形原理示意图

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图 2 建立坐标系

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图 3 梯形传动比示意图

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图 4 实体布尔运算示意图

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图 5 宏按钮菜单

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图 6 软件编写界面

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图 7 三维建模软件运行流程

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图 8 非圆齿扇三维参数化软件界面图

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图 9 非圆齿扇三维模型图

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图 10 动态干涉检验

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图 11 梯形传动比非圆齿扇测量图

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图 12 克林根贝格P26齿轮检测中心测量结果

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表 1 主要函数及参数

函数名称	操作参数	实现功能
CreateLine	P₁，P₂	直线

CreateFillet	Radius, ConstrainedCorners	圆角

SelectByID2	Name, Type, X, Y, Z, Appnd, Mark, Callout, SelectOption	选中草图或实体

FeatureExtrusion2	Sd, Flip, Dir, T₁, T₂, D₁, D₂, Dchk1, Dchk2, Ddir1, Ddir2, Dang1, Dang2, OffsetReverse1, OffsetReverse2, TranslateSurface1, TranslateSurface2, Merge, UseFeatScope, UseAutoSelect, T₀, StartOffset, FlipStartOffset	拉伸凸台

InsertMoveCopyBody2	TransX, TransY, TransZ, TransDist, RotPointX, RotPointY, RotPointZ, RotAngleX, RotAngleY, RotAngleZ, BCopy, NumCopies	平移/复制

InsertCombineFeature	OperationType, MainBody, ToolVar	布尔运算

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表 2 标准刀具参数

参数名称	数值及单位
模数m	6
齿形角α	27.25°
齿全高h	11.5 mm
齿顶高t	5.88 mm
圆角半径r	2 mm

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表 3 非圆齿扇加工参数

参数名称	数值及单位
大端直径D_max	85 mm
小端直径D_min	76 mm
齿宽B	46 mm
最大转角φ₃	42.75°
切削角δ	6.5°
丝杆螺母导程l	9.5 mm

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表 4 步距角为0.5°的干涉检验结果

齿扇旋转角度/(°)	干涉体积/mm³
−25	0.173
−10	0.263
−2	0.225
2	0.225
10	0.263
25	0.173

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表 5 步距角为1°的干涉检验结果

齿扇旋转角度/(°)	干涉体积/mm³
−25	0.507
−10	0.562
−2	0.504
2	0.504
10	0.562
25	0.507

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表 6 步距角为0.5°的齿扇模型齿距偏差

截面	模型齿距/mm	理论齿距/mm	偏差绝对值/mm
大端	17.891 72	17.892 39	6.7×10⁻⁴
中端	17.891 63	17.892 39	7.6×10⁻⁴
小端	17.891 64	17.892 39	7.5×10⁻⁴

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