【關鍵詞】齒輪  計算機輔助設計

1 前言

    Pro/ENGINEER是由美國PTC公司開發的三維CAD軟件，在工業造型設計和模具設計制造行業中得到廣泛應用。運用Pro/ENGINEER軟件，設計人員可以在計算機上實現虛擬現實設計和制造。

    在Pro/ENGINEER軟件中，Program模塊是自動化零件與組合件設計的一項重要工具，使用者可以經由非常簡易且高級的程序語言來控制特征的出現與否、尺寸的大小、零件的出現與否、零件的個數等。當零件或組合件的Program設計完成后，往后讀取此零件或組合件時，其各種變化情況即可利用問答式的方式得到不同的形狀，以實現產品設計的要求。

    齒輪雖然在機械行業中有廣泛的使用，但Pro/ENGINEER軟件不能直接生成。通過復雜的造型設計雖可以生成齒輪，但變化齒數、模數和變位系數后，又需進行復雜的設計計算和造型形狀判斷，工作量很大，齒輪的三維造型設計成為造型設計中望而卻步的工作。本文基于漸開線齒輪的生成原理，結合Program程序，研制出變位直齒圓柱齒輪實體造型的自動化設計程序，用戶只要輸入齒輪的設計參數（齒數z1、z2，模數m，變位系數x1、x2，齒槽圓角半徑、齒寬、軸孔直徑、鍵槽高度和寬度）就可以快速地生成齒輪實體，使用簡單方便，該設計軟件可以廣泛地應用于網頁設計和機械產品造型設計中。

2 齒輪齒槽形狀的精確確定

    齒形的漸開線形狀可通過高級Sweep特征設計精確地設計出來，但齒輪齒槽的形狀與齒輪齒數、模數、變位系數和壓力角有關。具體地說，下列兩種情況決定齒槽的形狀：
 

圖1 第一種情況的齒槽形狀

圖2 第二種情況的齒槽形狀

    即：齒根圓的半徑小于漸開線的基圓半徑時和齒根圓的半徑大于漸開線的基圓半徑時。為了敘述方便，下文中，分別稱前者為a情況，后者為b情況。因齒輪的嚙合只在漸開線部分，因此對于a情況，設計時可在基圓的以下部分加與漸開線相切的直線以連接齒根圓，如圖1所示。而對于b情況則無需加相切直線，僅截取漸開線的一部分即可，如圖2所示。