标准齿轮（共5篇）
标准齿轮 篇1
引言
齿轮泵结构简单,加工方便,且具有体积小、重量轻、自吸能力强、对油液污染不敏感等特性,被广泛应用于冶金、航空、采矿等行业中[1]。目前,农用齿轮泵主要为外啮合渐开线圆柱齿轮组成。齿轮泵的主要工作原理是靠齿轮旋转时泵内密封体积的变化来完成吸油和压油的。而齿轮是齿轮泵中最为重要的零件,齿轮性能的优劣直接关系着齿轮泵的整体性能和寿命。常见的齿轮泵齿轮为标准渐开线齿轮,也有一部分采用圆弧齿轮。圆弧齿轮由于具有较高的承载能力,传动中啮合面易形成动压油膜,且具有良好的跑合性,因而受到广泛关注。目前,圆弧齿轮已广泛应用于冶金机械、矿山机械、起重运输机械、汽轮机组、抽油机、机车、飞机等领域,并取得了良好的效益[2]。本文对这两种齿轮进行对比分析,标准渐开线齿轮以CB-B32型齿轮泵齿轮为例,标准双圆弧齿轮和渐开线齿轮主要参数一致。采用大型三维软件Pro/E分别对两种齿轮进行精确建模,然后导入ANSYS中进行接触有限元分析,最后对两种齿轮的等效应力图进行对比分析,得到结论。
1 研究对象
本例以CB-B32型齿轮泵渐开线齿轮为例,基本参数为:主轴转速:1450r/min,驱动功率:1.65k W,齿轮轴输入转矩5.7×104N·mm,额定压力2.5MPa。标准双圆弧齿轮基本参数和渐开线齿轮基本相同[3](见表1)。
2 模型的建立
本文使用大型三维建模软件Pro/E建立渐开线齿轮和标准双圆弧齿轮的三维模型。
2.1 渐开线齿轮的模型建立
(1)创建齿轮的基本圆。用草绘曲线的方法,创建齿轮的基本圆,包括齿顶圆、基圆、分度圆、齿根圆,并且用事先设置好的参数来控制圆的大小。
(2)创建渐开线。用方程生成渐开线的方法创建渐开线,对于Pro/E关系式,系统存在一个变量t,t的变化范围是0~1。从而可以通过(x1,y1)建立(x,y)的坐标,即为渐开线的方程:
(3)镜像渐开线。首先创建一个用于镜像的平面,然后通过该平面,镜像上一步创建的渐开线,并且用关系式控制镜像平面的角度。
(4)拉伸形成实体。拉伸创建实体,包括齿轮的齿根圆实体和齿轮的一个齿形实体。这一步是创建齿轮的关键步骤。
(5)阵列轮齿。将上一步创建的齿轮进行阵列,完成齿轮的基本外形。这一步同样需要加入关系式来控制齿轮的生成。
(6)创建其他特征。创建齿轮的中间孔,使用拉伸减材料(如图1所示)。
2.2 标准双圆弧齿轮的模型建立(斜齿双圆弧分左右旋,创建方法类似)
(1)创建齿轮的基本圆。创建齿轮的基本圆,包括齿顶圆、分度圆、齿根圆。根据参数计算,控制圆的大小。
(2)创建齿廓线。用草绘曲线的方法,创建一个齿廓外形,形成一个齿隙的形状,方便后面拉伸减材料成形[4]。
(3)创建扫引轨迹。首先拉伸齿顶圆成型,在垂直于齿顶圆平面上草绘一条线段,投影到齿顶圆柱面上形成扫引轨迹。
(4)创建扫描混合界面。对特征操作(2)中的草绘曲线进行平移和旋转,形成扫描混合的另一个界面。
(5)创建一个两齿之间的齿隙。使用扫描混合命令,减材料形成一个齿隙。
(6)阵列成轮齿,创建中心孔。阵列齿隙形成完整轮齿,最后拉伸减材料创建中心孔(如图2所示)。
3 模型分析与求解
3.1 渐开线齿轮的ANSYS接触分析
(1)首先打开ANSYS软件,建立工作文件名和工作标题。定义工作文件名为“Involute Gear”,定义工作标题为“The contact analysis of involute gears”。
(2)定义单元类型和材料性能参数。勾选分析类型为“Structural”,定义单元类型为“SOLD185”(SOLD185单元为3维8节点实体。该元素用来模拟3维实体,由8个节点定义,每个节点3个自由度——x,y,z方向,具有塑性、超弹性、应力强化、徐变、大应变能力,可用来模拟几乎不能压缩的次弹性材料和完全不能压缩的超弹性材料的变性)。SOLD185单元适合模拟齿轮的三维实体。定义材料属性。齿轮弹性模量为2.06e11Pa=2.06e11N/m2=2.06e5N/mm2,齿轮建模以mm为单位,在ANSYS中为了单位统一,在“EX”选项中输入“2.06e5”材料泊松比为0.3,在“PRXY”选型中输入“0.3”,同时定义齿轮接触面之间的摩擦系数,在“MU”选项中输入“0.1”。
(3)导入几何模型,划分网格。将Pro/E中建立的齿轮接触三维模型保存为“jiankaixianchilun.igs”,导入到ANSYS中。划分网格,采用扫掠网格划分方式进行网格划分,生成的网格质量好。最后,得到59542个节点和49933个单元,如图3所示。
(4)生成接触对。齿轮接触问题是典型的柔体—柔体的面—面接触问题。主动轮为接触面,从动轮为目标面。
(5)定义边界条件并求解[5]。根据齿轮的运动规律,在从动轮中心孔处的所有节点施加全约束;在主动轮中心孔处施加切向载荷和径向轴向位移约束。主轴转速1450r/min,驱动功率1.65k W,齿轮轴输入转矩5.7×104N·mm。主动轮中心孔切向每一节点的载荷与齿轮转矩有关,则主动轮每节点所受的力如下式[6]:
式中,M为齿轮传动的转矩N·mm;r为齿轮内圈半径mm;n为内圈表面节点总数。通过计算可得:主动轮每一个节点切向载荷的大小约为21.2N。定义边界条件,如图4所示。
(6)在求解控制选项中,依次设置为大变形静态分析、载荷步结束时间设置为1、设置子步数为20。单击Solution下的Slove进行求解,得到应变分布云图和应力分布云图,如图5所示,最大应力为86.3MPa。
3.2 标准双圆弧齿轮的ANSYS接触分析
(1)双圆弧齿轮的接触分析步骤和渐开线齿轮的接触分析步骤基本一致。这里,主要把不一致的地方进行简要说明。建立工作文件名和工作标题;定义工作文件名为“Double-arc Gear”,定义工作标题为“The contact analysis of double-arced gear”;将Pro/E中建立的齿轮接触三维模型模型导入ANSYS中;划分网格,采用扫掠网格划分方式进行网格划分,生成的网格质量好;最后得到166728个节点和57932个单元,如图6所示。
(2)生成接触对。齿轮接触问题是典型的柔体—柔体的面—面接触问题。主动轮为接触面,从动轮为目标面。定义边界条件并求解,如图7所示。
(3)单击Solution下的Slove进行求解,得到应变分布云图和应力分布云图,如图8所示,最大应力为108.8MPa。
4 分析结果与讨论
由ANSYS有限元分析得到等效应力分布如图5和图8所示。比较标准渐开线齿轮和标准双圆弧齿轮接触分析结果图可知,渐开线齿轮最大应力分布在齿轮的齿根部分,而双圆弧齿轮最大应力分布在两齿轮刚接触的位置,应力值大于渐开线。由此可推测出,双圆弧齿轮易发生崩角现象,但随着齿轮的传动和跑合,双圆弧齿轮的接触应力会小于渐开线齿轮的接触应力。
由于渐开线齿轮为点接触啮合,受载后应力集中在接触点及其附近,非全齿宽承担载荷。因此,对于非应齿面双圆弧齿轮,无论是按弯曲强度或按表面接触强度所计算的承载能力,都远高于同样条件的渐开线齿轮。因此,采用双圆弧齿轮传动可使轴承的承载能力和传动的平稳性有显著提高,大大延长了齿轮的工作寿命。
重合度是反应齿轮传动质量的指标,它的取值对齿轮的承载能力、传动平稳性有重大影响。显然,在相同情况下,双圆弧齿轮的重合度要远远大于渐开线齿轮,所以双圆弧齿轮的承载能力、传动平稳性等硬性指标要优于渐开线齿轮。因此,双圆弧齿轮传动的瞬时效率要高于渐开线齿轮传动的瞬时效率。
在实际运用中,齿轮的制造成本是齿轮运用必须考虑的因素,包括齿轮零件的原材料、热处理及加工等费用。无论是双圆弧齿轮还是渐开线齿轮,其材料费用占总费用的比例较大。由于双圆弧齿轮具有更高的承载能力,当工况和使用寿命相同时,用双圆弧齿轮代替渐开线齿轮,材料成本可减少15%左右。由于双圆弧齿轮理论研究时间较短,制造工艺不如渐开线成熟,加工方面不如渐开线齿轮有优势。
另外,双圆弧齿轮也存在一些缺点。承载能力受中心距和加工精度的影响很大;容易发生“齿端效应”,使得双圆弧齿轮在工业实践中的应用受到限制。
5 结论
(1)从上述分析可知,双圆弧齿轮在强度方面较渐开线齿轮优越,但是在制造成本及制造工艺方面不及渐开线齿轮。渐开线齿轮具有传动比恒定,中心距变动不影响传动比,齿廓正压力方向不变等优点,且具有加工工艺好、互换性能好等一系列优点。所以,在齿轮泵应用方面,渐开线齿轮应用比较多。渐开线在齿轮传动中应用广泛。
(2)圆弧齿轮是一种性能优良的动力传动齿轮。圆弧齿轮可应用于低速重载传动方面,可应用于石油工业中的减速器中等。由于历史很短,无论在理论研究上或是制造工艺方面,还不及渐开线齿轮那样成熟。但是,从传动性能分析和应用实践证明,标准双圆弧齿轮无疑具有广阔的应用前景。
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标准齿轮 篇2
UDC 621.71:744机械制图.4:621.84齿轮画法GB 4457.4-84Mechanical drawings代替GB 133-74Conventional represeritation of gears本标准规定了机械图样中齿轮的画法，
机械制图标准－机械制图--齿轮画法
标准齿轮 篇3
齿轮被广泛应用到工业生产的各个领域, 无论设计技术还是生产制造都已经很成熟了。美国的AutoDESK公司、SDRC公司、法国的Tesksoft公司等在研发CAD软件过程中, 对于单一齿轮的计算机成图与3D模拟已进行了很多相关研究[1,2,3,4,5], 但还没有建立过成型的系列化标准圆柱齿轮的计算机数据库, 尤其是国内在齿轮建模建库方面与美欧发达国家还有一定差矩。
本研究就用Solidworks软件进行尝试性建立系列化标准圆柱齿轮的计算机数据库。只要输入齿轮的模数、齿数和齿宽等主要参数就能得到相应的圆柱齿轮的草图和3D模型。
1 圆柱直齿轮数据库的建立
1.1 圆柱直齿轮轮齿齿形渐开线的建立
标准齿轮的齿面是渐开线型的[6], 笔者通过Solidworks得到如图1所示的渐开线。我国标准圆柱直齿轮的压力角为20°, 则渐开线基圆直径db=分度圆直径d×cos 20°, 标准齿轮的齿间e=齿厚s=齿距P/2。
1.2 圆柱直齿轮轮齿齿形的建立及齿轮成型
根据圆柱直齿轮轮齿齿形的性质[7,8,9,10,11], 则:
d=mz, da=m (z+2) , df=m (z-2.5) , p=πm。
上式中字母的含义如表1所示。
圆柱直齿轮渐开线的形成及轮齿草图如图1所示。
本研究把上述各式输入到Solidworks软件中。对图1的草图进行拉伸, 可以得到如图2所示齿形特征图, 然后圆周阵列此特征得模数为4 mm, 齿数为30, 齿宽为50 mm的齿轮3D特征图如图3所示。
在图1中只要改变齿轮的模数 (模数MD1) 、齿数 (齿数ZD1) 和齿宽 (齿宽D31) 3个变量, 重新建模后就可以得到一个新的齿轮草图及3D特征图。把模数改为6 mm, 齿数改为60, 齿宽为60 mm, 得到的变更数据后的齿轮的草图和特征图, 如图4、图5所示。
1.3 圆柱直齿轮成形所需的方程式
在solidworks软件环境下建立标准圆柱直齿轮数据库所输入的方程式如图6所示。
2 标准圆柱斜齿轮的计算机数据库的建立
2.1 标准圆柱斜齿轮端面齿形渐开线的建立
根据圆柱斜齿轮轮齿齿形的性质, 则有tgβ=πd/s, 其中β为斜齿轮的螺旋角, s为螺旋线的导程, 相关的公式如表2所示。
由端面渐开线基圆直径可以做出标准圆柱斜齿轮轮齿端面的渐开线, 并由此得到标准圆柱斜齿轮轮齿端面草图, 如图7所示。
2.2 标准圆柱斜齿轮轮齿的成形及齿轮的成形
通过指定路径 (螺旋线) 对图6草图进行扫描, 可以得到如图8所示轮齿的形状, 再对该特征进行阵列等步骤操作, 得到标准圆柱斜齿轮的特征图, 如图9所示。
2.3 建立标准圆柱斜齿轮数据库所需方程式
建立标准圆柱斜齿轮数据库所需方程式如图10所示。
在草图图7中笔者只要改变齿轮的标准模数 (模数MD1) 、齿数 (齿数ZD1) 和螺旋角 (螺旋角D1) 这3个变量, 本研究就可以得到一个新的齿轮草图及3D特征图。如把模数改为5 mm, 齿数改为40, 螺旋角改为16°, 重新建模之后就能很快捷地得到相应的草图和特征图, 如图11、图12所示。
3 标准圆柱人字形齿轮的计算机数据库的建立
标准圆柱人字形齿轮的草图与标准圆柱斜齿轮的草图一样, 可把圆柱斜齿轮特征图镜向即得圆柱人字形齿轮, 在草图中, 圆柱人字形齿轮的主要变量是齿轮的模数 (模数MD1) 、齿数 (齿数ZD1) 和螺旋角 (螺旋角D1) 这3个变量, 只要改变草图中的这3个变量就可以得到新的草图, 重新建模之后就可以得到新变量下的标准圆柱人字形齿轮的特征图, 如图13所示。
在以上建立标准圆柱齿轮数据库的过程中, 草图的绘制是比较难的, 它和成百上千个数据联系在一起。本方法在基于solidworks软件基础之上用曲线拟合的方法做出齿轮齿面的渐开线, 这比以往传统的建立数学模型手工找点法做渐开线要直观、精确。笔者将齿轮的上千个数据利用方程式的形式关联到草图中。只要改变齿轮的模数或齿数就能重新生成齿轮齿廓的草图和齿轮特征图。
4 结束语
(1) 标准圆柱齿轮数据库建立之后, 方便设计, 只要在原草图基础之上改变齿轮的模数或齿数就能重新生成齿轮的齿廓草图和齿轮特征图。本研究建立标准圆柱齿轮数据库使齿轮的2D与3D模拟更加形象逼真, 方便教学和培训。
(2) 对标准圆柱齿轮数据库进行改进, 可以将它作为solidworks软件的一个关于齿轮成型的插件使用。
(3) 渐开线齿轮最适宜加工, 可以根据齿轮的模数和摸仿渐开线草图选择齿轮加工的刀具。
在上述的模拟仿真过程中, 也有它的不足之处, 就是在草图中变更齿轮的参数范围很窄, 如果齿轮参数变化过大, 则草图中容易产生自相交的情况, 这还有待于进一步深入研究解决。但本研究为以后齿轮的有限元分析和动态仿真打了基础, 为CAD/CAM进一步集成提供了一个条件。
摘要：为了建立标准圆柱齿轮的草图和3D模型数据库, 在基于Solidworks绘图软件基础之上, 根据机械设计的原理, 作出标准圆柱直齿轮、斜齿轮、人字齿轮的草图, 然后把上千个设计齿轮的数据用方程式关联到相应的圆柱直齿轮、斜齿轮、人字齿轮的草图中, 在草图中只要改变齿轮的齿数和模数等主要数据, 就可以得到新数据下的齿轮的草图和3D图形。研究结果表明, 建立这样的数据库能在很大程度上方便标准圆柱齿轮的设计和加工, 同时对于齿轮的教学培训也有很有帮助, 相应的图块和方程式也可以做Solidworks软件的插件使用。
关键词：齿轮,3D模拟,数据库
参考文献
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标准齿轮 篇4
渐开线齿轮传动具有传动平稳, 传动比精确, 工作可靠, 效率高, 寿命长, 使用功率、速度和尺寸范围大, 以及便于制造、安装和测量等优点, 在机械行业应用广泛。但其齿廓形状和齿体结构复杂使得设计方法和过程繁琐。本文基于Pro/E软件的三维建模和参数化设计环境, 完成直齿圆柱齿轮参数化实体设计, 为快速设计同类型齿轮提供高效便捷的方法, 更重要的是为齿轮的传动、仿真、优化设计、有限元分析和加工打下必要的基础。
2 渐开线直齿圆柱齿轮参数化设计准备
2.1 Pro/E参数化设计的基本原理
Pro/E基于特征的参数化设计可以理解为对结构相同但型号 (尺寸) 不同的产品通过修改尺寸来生成新规格的产品。
在Pro/E系统中, 每建立一个模型, 都会有一个宏文件记录模型的产生过程, 通过修改宏文件可以控制模型的建立过程, 进而控制生成的模型[2]。Pro/E参数化设计模块就是选定程序语言, 人机交互地输入设计变量值, 如模型的特征尺寸和存在性参数、特征之间的关系、质量参数等, 最终通过设计变量的驱动生成新的三维模型, 达到提高设计效率的目的。
2.2 渐开线直齿圆柱齿轮参数化设计变量与关系式设置
根据分析得到渐开线曲线的笛卡尔坐标方程[1]
通过结构和齿轮传动的工作分析, 得到标准直齿圆柱齿轮 (齿高系数为1、顶隙系数为0.25) 的结构参数式方程[1]
从以上参数方程式中看出标准直齿圆柱齿轮结构可变参数有模数m、齿数Z、齿轮宽度B和压力角α, 将其设为齿轮参数化设计的变量, 与其相关的公式就是参数化设计的关系式。
3 渐开线直齿圆柱齿轮参数化设计过程
3.1 绘制基圆
设置变量并赋值模数m=1mm、齿数Z=20、齿轮宽度B=5mm、压力角α=20°, 如图1所示。
应用Pro/E草绘功能任意绘制4个圆, 输入如下关系式:
通过重新计算依次得到齿顶圆d3、分度圆d2、基圆d1、齿根圆d0, 如图2所示。
3.2 绘制渐开线
应用[插入基准曲线]功能, 选择[从方程]模式, 输入渐开线曲线方程如下:
系统自动生成一条基于变量m、Z、a的渐开线曲线, 如图3所示。
3.3 设计单齿和齿根体
应用绘制点功能找出渐开线曲线与分度圆的交点P0, 也就是传动齿轮啮合时的啮合点, 由P0点绕工作轴线旋转1/4个齿厚得到单齿的对称中心, 通过镜像方法得到对称的2条渐开线曲线并将其沿自身切线方向延伸至与齿根圆相交, 修剪多余线条得到单齿截面线框如图4。将齿根圆沿着工作轴线拉伸5 (B值) , 并设置关系式:D5=B。
将刚创建的单齿截面也沿着工作轴线拉伸, 约束其与齿根圆拉伸面平齐, 完成单齿和齿根体的创建如图4, 并设置关系式:D7=360/ (4*Z) , D8=2* (D7) 。
3.4 复制第二齿
将前所创建的单齿绕轴线旋转360°/Z=18°复制出第二齿 (如图5所示) , 得到尺寸18°用于下一步创建全齿阵列的关系式, 并建立关系式:d15=360/Z。
3.5 阵列完成齿轮设计
应用尺寸阵列的方法, 将上一步复制的第二齿沿着18°方向阵列19齿, 阵列增量采用[按关系定义增量], 通过编辑方式输入[memb-i=360/Z], 选择阵列个数为19 (如选择20会有一个重复, 需要隐藏第一个单齿, 但不能编辑刀具路径) , 完成齿轮参数化设计如图6所示, 保存供后续设计使用。
对一些需要添加的结构, 例如齿轮轴孔、非工作结构孔、键槽、倒圆角等, 可以采用同样的方法在程序中加入设计变量, 并通过关系式进行创建。
3.6 参数化齿轮设计应用
在Pro/E应用软件中打开如前设计的参数化齿轮文件, 通过选择[工具][参数]会弹出参数对话框如图1所示, 修改变量m、Z、a、B中的任意项, 系统重新计算便可以得到新的齿轮。
如果修改Z=12, 其余不变, 结果得到与前齿轮相啮合的配套小齿轮如图7所示。
4 结语
基于Pro/E的三维建模和参数化设计环境, 完成了直齿圆柱齿轮参数化实体设计, 保证了齿轮模型的精确性和连续传动的可靠性, 实现了同类型齿轮的快速设计, 降低了设计难度, 为后期的仿真、有限元分析和优化设计奠定了基础。同时为其他种类的零件设计提供了参照模式, 今后参数化设计方法的应用也将会更加广泛。
摘要：通过对Pro/E软件的参数化设计方法进行研究, 针对齿轮设计过程复杂以及设计精度低的特点, 探讨利用Pro/E软件的参数化设计优势, 根据渐开线方程生成精确的渐开线齿廓线, 并从齿轮的功用和结构特点出发建立关系式, 完成整个渐开线标准直齿圆柱齿轮参数化设计, 并通过修改齿轮主要参数, 快速设计出同类型的齿轮, 达到简化齿轮设计方法、提高设计质量和效率的目的。
关键词：参数化设计,直齿圆柱齿轮,Pro/E
参考文献
[1]陈伟珍, 韦余苹.机械制图与CAD[M].北京:北京理工大学出版社, 2009.
标准齿轮 篇5
主轴箱是组合机床的重要部件,由箱体、主轴、传动轴和齿轮等零件组成。它按照被加工零件的加工要求进行设计,确定主轴结构,安排各主轴位置,并将动力和运动由电机或者动力部件传给各主轴,使其获得预定的转速和转向。
主轴箱可分为大型主轴箱和小型主轴箱两类。大型主轴箱又分为通用主轴箱和专用主轴箱。专用主轴箱结构特殊,必须专门设计,这里不再赘述。通用主轴箱结构典型,采用标准主轴,能利用通用的箱体和传动件。
目前,用于主轴箱设计的通用零件很多,针对这一特点,为了避免重复的造型操作,降低产品的设计成本,提高研发效率,本文对基于CATIA平台建立零件的标准件库进行了详细的阐述。CATIA自身提供了很多的标准件库,但是其标准是由开发商自己定义的,并不能满足国家或者特定行业的标准,这就要求我们开发出满足自身行业要求的标准件库。
在CATIA V5下建立三维标准件库有以下两种方法:
(1)通过应用CATIA提供的二次开发工具组件应用架构CAA(Component Application Architecture,CAA)和快速应用研发环境RADE(Rapid Application Development Environment,RADE)以及库函数CAA API,在VC开发环境中创建标准件库的应用程序。
(2)用VB提供的引用对象库将CATIA的库文件加入程序框架,引用CATIA的类对象和函数等进行二次开发。
本文以主轴箱的传动件齿轮为例,主要介绍通过VB开发标准件库的方法。
2 齿轮参数化模型的建立
建立齿轮的标准件库,在建立母版模型时需要采用参数化造型。参数化设计是指在建立零件模型时,设定实体特征间的几何约束条件,通过尺寸驱动的方式,从而生成满足需要的三维模型。参数化设计的特点是以实体几何特征的尺寸控制几何模型,在建模过程当中,系统记录了零件的几何特征参数和设计信息,当参数尺寸变化时各个特征间的几何约束关系并不发生改变。CATIA软件提供了参数化的建模方法。在建模过程中,选择符合国家标准的参数变量最为关键。齿轮的特征变量包括定位尺寸、特征尺寸、元素之间的约束关系等。
齿轮的参数化建模分析如下:
(1)创建齿轮的基本圆。在CATIA的绘图模块进行,包括齿轮的基圆、齿顶圆、分度圆、齿根圆等。
(2)创建完整的渐开线。首先创建一系列的点,然后用样条线将这些点拟合成渐开线,镜像生成的渐开线。
(3)拉伸基本圆和渐开线,形成一个轮齿的实体。
(4)阵列轮齿,将上述生成的轮齿进行阵列,完成齿轮的基本外形。
(5)建立齿轮的其他特征。创建齿轮的中间孔、键槽等特征,用参数和关系式控制相关尺寸。
生成的参数化齿轮如图1所示。
3 齿轮标准件库的建立
3.1 齿轮特征参数数据库的设计
对于每一种标准件,其规格系列不同,尺寸也不同。当我们根据实际需求调用一种标准件时,需要数据库为我们管理标准件的尺寸、定位和相关的信息。利用存放在数据库内的特征参数,驱动尺寸使实体模型自动的改变,从而减少重复造型的时间,缩短设计周期。数据库系统的设计和使用在建立标准件库中的作用十分显著。本文利用Access设计齿轮的数据库系统时,通过数据库管理零件的参数尺寸,具有数据冗余度小、可扩充性强、数据调用方便等诸多优点。主轴箱齿轮根据齿轮模数、齿数、宽度和主轴直径等的不同进行分类,在设计数据表的时候,我们把齿轮的特征参数和齿轮的定位信息和齿轮的材料信息等分开,各个数据表之间通过主键和关系相联系,这样既可以避免数据量过大,方便信息的查询,又可以实现数据的同步更新。建立的特征参数数据表如图2。
3.2 VB与数据库的连接
完成齿轮的参数化建模和设计数据表后,就可以建立齿轮的标准件库了。VB直接编码访问数据库的技术主要包含有DAO、RDO、ADO及ODBC等,当前使用较多的是ADO技术,通过链接ODBC数据源,实现数据的添加、删除、修改、查询等功能。齿轮标准件库建立的主要内容是如何把各个系列齿轮模型的数据快速而准确地存储在数据库中。为了方便一些非专业人员使用,需要设计人工交互界面,根据提示信息,就可以快速存储齿轮的相关信息,增强了数据库的可操作性。齿轮的特征参数包括齿轮模数、齿数、压力角、宽度和轴孔直径,其他的辅助参数,包括材料、名称和配合要求等,作为辅助参数,这样可以减少数据冗余,实现了标准件库的可扩充性。
VB与Access数据表的连接代码如下:
其中,c:test.mdb为数据库的路径和名称。
通过VB设计的友好的人机界面就可以对数据库中的信息进行操作了。
4 标准件库的使用
通过友好的人机交互界面,用户可以根据需要选择适合的标准件,提交相关信息以后,系统会自动在数据库中进行匹配,搜索对应的标准件数据,并驱动实体模型。一个好的标准件库,一定有着快速的数据读取性和准确性。数据库提供的内容不但包括零件参数的尺寸,还有零件的各项属性。图3是齿轮标准件库的界面,用户无需具备非常多的专业知识,只需要按照使用要求进行选择就可以了,数据库不仅提供了多种通用零件,而且按标准件的规格进行分类。用户对软件操作不熟的情况下,此系统还会实时地把零件模型的图片显示到界面上,方便用户的查询与更新。
5 实现VB和CATIA的连接
VB6.0提供了链接相关对象库的功能,在VB环境下选择“工程/引用”,就可以把相关的库类声明加入到编程环境中,进而对相关库的函数、变量等进行操作。在这里我们选择与CATIA相关的对象库。VB提供的CATIA对象库有50多个,在进行添加的时候,只要按照实际需要进行选择就可以了,扩大选择范围虽然能保证库对象属性和方法的完整,但在程序运行时会造成不必要的系统开支。CATIA作为一个OLE(对象连接与嵌入)自动化服务器,VB程序通过COM(部件对象模型)接口来访问CATIA内部的对象。
VB环境下启动CATIA的编码如下:
对CATIA的零件文档进行操纵的一般步骤如图4。
Part是零件文档最上层的对象,通过它可以操纵零件文档。Part对象下有两个主要的对象:Bodies和HybridBodies,即实体对象和线框曲面对象。Body对象是Bodies中某一特定的实体对象,它包含了操作零件文档所需的大部分重要的属性、方法和对象。
6 结语
通过对主轴箱齿轮标准件库系统的研究和开发,解决了机械产品设计中标准件的参数化建模问题,实现了产品的快速查询与调用。对标准件产品的数据进行统一管理,大大提高了产品设计的效率,缩短了设计周期。在齿轮的标准件库系统中,零件的数据信息实现了共享,避免了大量的重复工作,但随着企业的发展,对标准件库的要求也越来越高,需要设计出满足特定行业需求的标准件库。
参考文献
[1]胡挺,吴立军.CATIA二次开发技术基础[M].北京:电子工业出版社,2006.
[2]董国平,颜志军,万丽.VisualBasic数据库开发[M].北京:电子工业出版社,2006.
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[4]梁普选.新编VisualBasic程序设计教程[M].北京:电子工业出版社,2004.