基于SolidWorks的变位齿轮参数化设计

    齿轮是机械传动系统中能提供连续平稳传动的常见零件，为了改善高速小齿轮强度、调整齿轮啮合传动中心距或避免小齿数齿轮加工时的根切现象，通常会将齿轮做变位处理，即加工齿轮时改变标准刀具对齿轮毛坯的径向位置或改变标准刀具的齿槽宽切制出齿形，形成变位齿轮。由于变位齿轮不是标准齿轮，其变位系数等参数通常因设计或加工要求的不同而不同，这就使得其相应的三维建模较标准齿轮更复杂。为简化设计过程，缩短建模时间，参数化设计是一个有效途径.也正因如此，近年来基于Creo、CATIA，以及等三维建模软件二次开发技术的参数化建模和设计获得了较快的发展.本文基于参数化设计的理念，利用三维建模软件平台，以变位直齿齿轮为建模对象，利用软件VBA功能编写二次开发程序，制作参数化建模界面，完成三维模型快速构建，可有效缩短设计周期，提高设计效率。

1 变位齿轮参数确定

    由加工齿轮的不根切条件可得最小变位系数为

    式中：h_a*为齿顶高系数；z_min为用标准齿条形刀具切削标准齿轮的最少齿数；z为齿轮的当前齿数。当齿轮的齿数zmin时，x_min为正值，为了避免发生根切，该齿轮应采用正变位，其变位系数x≥x_min；反之，当z>z_min时，x_min为负值，说明该齿轮在满足x≥x_min的前提下采用负变位也不会发生根切。

    由于变位齿轮模数m、齿数z、压力角α(本文取20°)和变位系数x预先确定，因此变位齿轮特征参数可以采用以上4个参数确定，并有以下公式：

    式中：D为齿轮分度圆直径；D_b为基圆直径；D_a为齿顶圆直径；D_f为齿根圆直径；s为变位齿轮分度圆上的齿厚；e为分度圆上的齿槽宽；m为变位齿轮模数；z为齿数；α为压力角。

2 变位齿轮模型生成

    在二次开发变位齿轮的时候，确定齿轮齿廓渐开线和齿轮的齿根圆之间的过渡关系是关键。齿轮轮齿截面图见图1，当齿根圆直径大于基圆直径时，需要采用过渡曲线连接齿廓渐开线与齿根圆，使齿轮轮廓线平滑，本文采用圆弧方式过渡，圆弧半径r₀取值0.38 m。

    图1 齿轮轮齿截面图