齒輪減速器采用特征和參數化相結合的建模方法。下面以兩級展開式圓柱齒輪減速機為初始實例來說明基于實例推理的齒輪減速機三維 CAD 設計系統的實例建模方法。

1.1 齒輪模塊實例的創建

根據特征的分類和特征的分解原則，將齒輪分解為如下特征：

(1)形狀特征

齒槽特征：齒槽特征是由齒槽曲線生成齒槽曲面，再用齒槽切割齒輪胚體，用 Subtract 命令作布爾減運算生成，如圖 3-3 所示。

式中

在 UG NX 軟件中，通過當前工作坐標系創建漸開線的方程式為：

式中

陣列特征：將齒槽特征通過圓形陣列(CircularArray)，產生繞圓柱體均勻分布的一系列的齒槽特征，陣列個數等于該齒輪的齒數z ，如圖 3-4 所示特征Ⅰ。

軸孔特征：它是與傳動軸配合的特征。該特征既包括與傳動軸配合的尺寸參數，又包括與鍵配合的尺寸參數，如圖 3-4 所示特征Ⅱ。結構部分的特征：確定了分度圓、齒頂圓、齒根圓、齒寬等主要尺寸后，還需要進一步確定輪緣、輪輻和輪轂等的結構型式和尺寸?；鶞侍卣?#xff1a;齒輪的基準特征是建立齒輪的過程中用到的基準點、基準軸和基準面。這些特征雖然不是齒輪實體特征的組成部分，但它們是齒輪實體建模過程中必不可少的部分，對齒輪的建模起著重要的作用。該特征是所有建模過程中必須要用到的。

(2)材料特征

材料特征主要描述材料的類型和性能、材料的熱處理等信息，特征概念較為寬廣。齒輪建模主要考慮的是形狀特征，其材料特征在建模這一塊并不重要。

(3)精度特征

齒輪的一些尺寸精度或形位精度在加工和裝配時都有比較嚴格的要求。在允許的范圍內屬于合格產品，否則被視為不合格或廢品。在傳統的設計中，精度只是作為一項附加的要求表達在二維圖紙上，而在基于特征的設計中，精度是以特殊的形式存在于實體中。這時的模型已經不僅僅是簡單的幾何圖形，它已成為幾何圖形與工程語義的集合體。齒輪的尺寸公差、幾何公差以及表面粗糙度就是齒輪精度特征。

按照漸開線圓柱齒輪精度標準 JB179－83 的規定，齒輪的制造精度分為 12級。其中 1 級最高，12 級最低。一般機械中常用的齒輪精度等級為 6～8 級。齒輪精度等級應根據齒輪傳動的用途、使用條件、傳遞功率、圓周速度等技術要求來決定，主要是根據齒輪圓周速度的大小來選擇，參見表 3-1。

(4)齒輪特征模型參數化的實現

要實現輪齒完全的參數化驅動，就要運用 UG NX 中的表達式和電子表格。表達式是定義特征的算術或條件公式語句[48]。利用表達式編輯器(ExpressionsEditor)可以為在齒輪中的表達式定義公式字符串。通過編輯公式，可以編輯用戶的模型參數。也可以利用表達式來參數化控制在一個零件的特征間的關系。電子表格是 UG NX 用于參數化建模的高級表達式編輯器，為 UG NX 與 Excel 之間提供一個集成接口，以便用表格驅動的方式實現關聯性設計。建模電子表格可實現較多的功能，如提取和修改表達式、屬性；利用目標搜尋與分析方法求若干幾何參數的最優解；利用部件族功能快速設計具有相同結構而不同尺寸的系列零件。因此對齒輪建模，首先執行工具/表達式命令,在表達式對話框中設置齒輪建模過程中用到的參數，包括 m (模數)、z (齒數)、α(壓力角)、b(展開角)等，按式(3-2)輸入公式，見圖 3-5，然后按規定步驟完成建模。

執行工具/電子表格命令,打開 Excel，選擇抽取表達式命令，則模型中的表達式被抽取到電子表格中，見圖 3-6，修改 Excel 表中的 m、z 等，即可生成結構相同尺寸不同的齒輪，擴充實例庫內容。

1.2 傳動軸模塊實例的創建

傳動軸是減速機的核心零件之一，其上安裝有齒輪，起傳遞運動和扭矩的作用。輸入軸與外部原動機相聯，接受外部傳遞過來的扭矩及運動。輸出軸為轉矩輸出軸，通過齒輪配合將小扭矩、高轉速的輸入轉化為大扭矩、低轉速的輸出，輸出軸與外部工作機相聯。

(1)形狀特征

根據功能不同，將傳動軸分為輸入軸、中間軸和輸出軸。根據特征的分解原則，可將傳動軸的形狀特征按功能分解如下。如圖 3-7 所示為輸出軸。

總結

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