使用专用软件生成确切齿轮立体模型

　　精确的齿轮三维模型，对于齿轮的各方面研究及齿轮模具的数控加工都有着重要的意义。而目前CADCAM软件能够生成渐开线齿轮的三维模型，但由于不便处理基圆与齿根圆之间的过渡曲线(过渡曲线没有规律)，因此生成的齿轮三维模型与实际有误差。用AutoCAD内嵌的AutoLISP语言编写程序，用模拟实际切削的方式产生齿轮三维模型，保证了齿轮三维模型与实际的一致性。此外，整个模拟切削过程可观察。

　　1程序设计原理与方法为了使程序的使用范围扩大，能涵盖各种实际加工情况，程序应满足标准齿轮和非标准齿轮的要求。程序由2部分组成：一是AutoLISP主程序;二是DCL对话框文件。程序过程如下：1.1调用DCL对话框文件为方便使用，程序用对话框形式来输入参数。

　　调用DCL对话框文件后，出现参数输入对话框，在对话框中输入所要求的参数。从对话3江西省井冈山学院自然科学基金(04LY07)框的参数项可以看到，程序能输入标准齿轮和非标准齿轮的参数。

　　1.2程序模拟齿轮切削加工程序模拟与实际加工齿轮一致的范成法来切削加工齿轮，生成齿轮三维模型。由于齿条型刀具易用AutoCAD绘制，故模拟切削加工使用齿条型刀具。

　　程序要体现范成加工原理，内容有：(1)绘制轮坯图和齿条型刀具图。程序根据输入的齿轮参数计算图形控制点的坐标值，调用Auto2CAD命令绘制齿条型刀具和轮坯图。

　　(2)程序保证齿条型刀具与轮坯的相对位置，与实际啮合时一致。即齿条型刀具的分度线与轮坯的中心距离为：0.5mzxm(m为模数，x为变位系数)。

　　(3)程序体现范成加工运动。切削时范成运动要保证齿条型刀具的移动量Δ与轮坯的转角β符合啮合运动关系：Δ=β(πΠ180)×(0.5mz)，β单位为(°)。

　　(4)模拟切削的实质是调用求差命令subtract从轮坯上去掉部分实体。模拟切削过程如所示。

　　(5)程序有防止误输入的参数提示。如齿数z过少时，程序提醒使用者会产生根切;变位系数x过大时，提醒使用者会使齿顶变尖;内孔直径尺寸输入不当时会提醒使用者调整输入参数。

　　2源程序源程序可在Windows记事本或AutoCAD中的VisualLISPEditor中编辑。主程序为LISP文件，取名为gear.lsp.gear.lsp保存于C盘。DCL对话框文件取名为dclgear.dcl.dclgear.dcl保存在Au2toCAD中Support目录下。主程序摘录如下：(defunC：gear(Πdclfiledclnamedclflagokid);指定主表达式名为gear(setqdclfile“dclgear”;指定对话框DCL文件名dclname“gear1”);指定对话框名(setqdclflag(loaddialogdclfile));载入DCL文件);主表达式结束defungearinput;指定表达式名(获得输入参数)(setqz(atof(gettile“keyz”)));参数转换(setqm(atof(gettile“keym”)));参数转换);表达式结束(defundogear(Πddadf);指定表达式名(模拟切削)(setqd(3mz));计算数值(setqda(d(32.0m)(32.0mx)));计算数值(setqdf(-(d(32.0mx))(32.5m)));计算数值(setqgp0(getpoint“\n插入基准点Basepoint：”));在屏幕上确定输入点(while(<=gdis(3(1z)pim));循环开始mand“move”entgg“”gp6(list(cargp6)(cadrgp6)(-(caddrgp6)(32.0b))))mand“copy”entgg“”gp6gp6)(setqentggg(entlast))mand“subtract”ent3dpp“”entggg“”)mand“move”entgg“”gp6(list(cargp6)(cadrgp6)((caddrgp6)(32.0b))))mand“rotate”ent3dpp“”gp0gur)mand“move”entgg“”gp6(list(-(cargp6)(Π(3pimgur(30.5z))-180))(cadrgp6)(caddrgp6)))(setqgdis(gdis(Π(3pimgur(30.5z))-180))));循环结束);表达式结束3实例齿轮齿数z=20，模数mn=12，变位系数x=0，齿形角α=22.5°，齿顶高系数h3=1，顶隙系数c3=0.25，内孔直径D=130，齿轮宽度B=60.可以看出此齿轮为非标准齿轮，且模数很大，受机床、刀具限制，这种齿轮不便于常规加工。

　　进入AutoCAD后装载程序mand：(load“c：gear”)回车。这时gear就象AutoCAD原有命令一样使用。

　mand：gear输入程序名回车之后出现如所示的对话框。在对话框中输入上例中的参数，按确定按钮，程序模拟切削，齿条型刀具上、下运动如，终得到如所示的齿轮三维模型。该模型与实际完全一致。

　　齿轮三维模4结语(1)用这种方法可获得与实际加工完全一致的精确齿轮三维模型。

　　(2)用这种方法来获取齿轮三维模型，可不受齿轮是否为标准齿轮的限制，也不会因齿轮模数过大而受机床、刀具的限制。

　　(3)获得的精确齿轮模型有广泛的用途，例如可用于齿轮油泵精确计算排量、齿轮的运动学特性研究、齿轮模具的设计与制造。

　　(4)此方法的进一步研究，可用于某些新型齿轮的设计制造，因为新型齿轮绝大部分都不是标准齿轮，用传统方法很难获得齿轮三维模型，如近的Logix齿轮。