第3章 齿轮零件
齿轮传动是最重要的机械传动之一。齿轮零件具有传动效率高、传动比稳定、结构紧凑等优点。因而齿轮零件应用广泛，同时齿轮零件的结构形式也多种多样。根据齿廓的发生线不同，齿轮可以分为渐开线齿轮和圆弧齿轮。根据齿轮的结构形式的不同，齿轮又可以分为直齿轮、斜齿轮和锥齿轮等。本章将详细介绍用Pro/E创建标准直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮、圆弧齿轮以及蜗轮蜗杆的设计过程。
3.1直齿轮的创建
3.1.1渐开线的几何分析
图3-1 渐开线的几何分析
渐开线是由一条线段绕齿轮基圆旋转形成的曲线。渐开线的几何分析如图3-1所示。线段s绕圆弧旋转，其一端点A划过的一条轨迹即为渐开线。图中点（x1,y1）的坐标为：x1=r*cos(ang),y1=r*sin(ang) 。(其中r为圆半径，ang为图示角度)
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。
ang=t*90 s=(PI*r*t)/2 x1=r*cos(ang) y1=r*sin(ang) x=x1+(s*sin(ang)) y=y1-(s*cos(ang)) z=0
以上为定义在xy平面上的渐开线方程，可通过修改x，y，z的坐标关系来定义在其它面上的方程，在此不再重复。
3.1.2直齿轮的建模分析
本小节将介绍参数化创建直齿圆柱齿轮的方法，参数化创建齿轮的过程相对复杂，其中
要用到许多与齿轮有关的参数以及关系式。 直齿轮的建模分析（如图3-2所示）：
（1）创建齿轮的基本圆
这一步用草绘曲线的方法，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
用从方程来生成渐开线的方法，创建渐开线，本章的第一小节分析了渐开线方程的相关
知识。
（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，镜像第2步创建的渐开线，并且用
关系式来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
将上一步创建的轮齿进行阵列，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）创建其它特征
创建齿轮的中间孔、键槽、小孔等特征，并且用参数和关系式来控制相关的尺寸。
图3-2 齿轮的建模分析
3.1.3直齿轮的建模过程
1．输入基本参数和关系式 （1）单击
，在新建对话框中输入文件名“gear”,然后单击
；
（2)在主菜单上单击 “工具”→ “参数”，系统弹出“参数”对话框，如图3-3所示；
图3-3 “参数”对话框
（3）在“参数”对话框内单击
按钮，可以看到“参数”对话框增加了一行，依次
输入新参数的名称、值、和说明等。需要输入的参数如表3-1所示；
名称 M Z ALPHA HAX CX B HA HF X DA 值 3 25 20 1 0．25 10 ___ ___ 0 ___ 说明 模数 齿数 压力角 齿顶高系数 顶系系数 齿轮宽度 齿顶高 齿根高 变位系数 齿顶圆直径 名称 DB DF D DD0 BB0 DD1 LL1 LL2 LL3 DD2 值 ___ ___ ___ ___ ___ 15 ___ ___ ___ ___ 说明 基圆直径 齿根圆直径 分度圆直径 凹槽直径 凹槽深度 轴孔直径 键槽高 键槽宽 小孔到原点 小孔直径 表3-1 创建齿轮参数
注意：表3-1中未填的参数值，表示是由系统通过关系式将自动生成的尺寸，用户无需
指定。
完成后的参数对话框如图3-4所示：
图3-4 “参数”对话框
（4）在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框，如图3-5
所示；
（5）在“关系”对话框内输入齿轮的分度圆直径关系、基圆直径关系、齿根圆直径关
系和齿顶圆直径关系。由这些关系式，系统便会自动生成表3-1所示的未指定参数的值。输入的关系式如下：
ha=(hax+x)*m hf=(hax+cx-x)*m d=m*z da=d+2*ha
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