石化机械：实现连杆式少齿差减速机的CAD参数化设计

杨涛
(中冶南方工程技术有限公司，湖北武汉　430223)

摘　要：连杆式少齿差减速机是以渐开线少齿差行星齿轮传动原理工作的一种新型传动装置。以模块化设计和参数化设计为指导思想，以Visual Basic为编程语言和开发工具，对AutoCAD软件进行二次开发，研制出了界面友好的连杆式少齿差减速机零件的参数化绘图系统。该系统能实现连杆式少齿差减速机主要零件绘图自动化。对提高连杆式少齿差减速机的设计效率具有重要意义。

关键词：连杆式少齿差减速机;二次开发;参数化设计

*　收稿日期:2016－04－16 
作者简介:杨　涛(1985－)，男，湖北武汉人，工程师，主要从事机械设计与研究方面的工作。

doi:10.16576/j.cnki.1007－4414.2016.03.029

连杆式少齿差减速机是以渐开线少齿差行星齿轮传动原理工作的一种新型传动装置。渐开线少齿差行星齿轮传动以其适用于一切功率、速度范围和一切工作条件，受到了世界各国的广泛关注，成为世界各国在机械传动方面的重点研究方向之一［1］。

图1　连杆式少齿差减速器机构示意图［2］

1.高速轴　2.传动环板　3.输出轴　4.高速轴　5.箱体

所谓参数化就是将设计要求、设计原则、设计方法和设计结果用灵活可变的参数来表示，以便在人机交换过程中随时加以更改［3］。参数化设计技术可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，提高设计速度，减少信息存储。

借助计算机辅助设计(CAD)软件进行参数化设计是实现设计过程自动化的有效手段之一，其功能主要有:

(1)从几何参数化模型自动导出精确的几何模型，它不要求输入精确图形。只需要输入草图，标注一些几何元素的约束，通过改变约束条件就可自动导出精确的几何模型。

(2)通过修改局部参数来达到自动修改几何模型的目的。对于形状大致相似的一系列零部件，只需修改有关参数，便可生成新的零部件，从而大大提高设计效率。

参数化程序设计一般步骤有:①分析图形的拓扑关系及其变化规律，列出图形结构参数;②建立图形结构与几何参数之间的关系，即图形的参数化模型;③根据所建立的关系与模型编制和调试绘图程序。

进行参数时应注意:①要保证图形参数是唯一确定的，可以对确定图形的各个点进行标注，再确定各点绘图的顺序;②参数变量的名称尽量与工程中所用的一致;③确定图形的基础上，参数应尽可能地少。

3.1　输入齿轮轴绘图的程序实现方法

(1)确定输入齿轮轴的结构参数

结构参数主要包括轴各段的直径、斜齿轮的齿顶圆直径、齿根圆直径、分度圆直径、轴的各段长度、键槽的宽度和高度等［4］。运用VB的窗体设计功能，建立如图2所示的窗体。然后在该窗体的代码窗口中编写代码，将窗体文本框中的各个参数赋值给相应得参数变量。

图2　输入齿轮轴参数输入窗体

(2)建立输入齿轮轴图形结构和参数之间的关系

建立输入齿轮轴图形结构和参数之间的关系，主要是通过参数变量计算出轴的各个拐点的3D坐标。在模块ModHuiTu中编写了绘制输入齿轮轴的子程序ShuRuZhou，子程序中各个参数的意义与图2中的参数对应，除此之外df代表斜齿轮齿根圆直径，zp代表判断函数，其范围为0、1，当等于0时绘制轴零件图并作完整标注，等于1时代表示绘制轴的装配图模块。由于本设计主要任务是完成零件图绘制，因而zp都取0。

在该子程序中首先定义了轴的插入点及各个拐点，并根据轴参数计算出各个拐点的坐标，各个拐点在轴的示意图的位置如图3所示。实现的代码如下:

图3　输入齿轮轴示意图

‘定义插入点及拐点。

‘pt1为插入点坐标，pt2及以后的点位拐点坐标

Dim pt1(2)As Double

……………

Dim center1(2)As Double‘键槽半圆的圆心坐标

……………

‘计算各个点的坐标

pt1(0)=X:pt1(1)=Y

…………………..

center5(0)=pt28(0)+s6/2:center5(1)=YDmax/2－30－d7

(3)编写和调试输入齿轮轴绘图程序

在计算出点的坐标后，在模块draw中的绘图子程序ShuRuZhou()中编写如下代码，实现在CAD中绘制输入齿轮轴轮廓线的目的。代码如下:

定义对象变量

Dim line1 As Object

…………………

绘制基本图形对象

Set line1=Cline(pt1，pt2，"粗实线")‘调用函数cline绘制直线

Set line22=Mirrorobj(line1，pt1，pt18)‘通过镜像函数mirrorobj得到直线line22

…………………….

接下来是标注尺寸、粗糙度、形位公差基准、形位公差、填充阴影、技术要求等，以图2中所示的标注为例，其实现的代码如下。

①斜齿轮齿顶圆直径标注

Call zhiJingDima(pt31，pt34，－24)

②水平标注键槽长度

pnt3(0)=pt28(0)－s11/2:pnt3(1)=Y‘定义水平标注的一个起点

Call Hdim(pnt3，line31.EndPoint，－(Dmax/2+9))(www.xing528.com)

③插入粗糙度

Spoint(0)=pt31(0)/2+pt30(0)/2:Spoint(1)=pt31(1)‘粗糙度的插入点坐标

Call CCD1("6.3"，Spoint，0)

④插入形位公差基准

Spoint(0)=pt34(0)－24:Spoint(1)=pt34(1)－1.5定义基准插入点

Call InsJizhun("下基准"，"D"，Spoint)‘插入基准

⑤插入形位公差

spt(0)=pt31(0)－20:spt(1)=pt30(1)‘定义引线的各个拐点

Spoint(0)=spt(0)+2.5:Spoint(1)=spt(1)+15‘定义形位公差插入点

Set Toler=tolerance("{\fgdt;h}%%v0.022%%vD"，Spoint，0)‘插入形位公差

Call Leader(spt，Toler，2)‘为形位公差作引线⑥插入剖面图代号

Spoint(0)=pt16(0)－s6/4:Spoint(1)=Y‘定义插入点

Call PMTDaiHao("D"，d7，Spoint)‘插入剖面图代号

⑦填充阴影

Set lineobj1(0)=Cline(pt46，pt32，"粗实线")‘定义阴影外边界

Set lineobj1(1)=Cline(pt46，pt47，"标注")

Call tc(lineobj1)‘填充阴影

………………….

⑧在剖面图插入剖面图标示

Spoint(0)=center5(0):Spoint(1)=center5(1)+d7/2+d7/10+2.5‘插入点坐标

Call PmtBiaoShi(Spoint，"D")‘插入剖面图标示⑨技术要求

spoint(0)=pt18(0)+d7+50:spoint(1)=center5(1)

Call JiShuYaoQiu(spoint，frmShuRuzhou.Text20)

最后在图2所示窗体的代码中调用AutoCAD启动程序和绘图子程序ShuRuZhou()，就可以实现在AutoCAD中创建输入齿轮轴的目的。调用代码如下:

①启动Auto CAD

Call initializeapp

②调用绘制输入齿轮轴的子程序

Call ShuRuZhou(d1，d2，d3，d4，d5，d6，d7，s1，s4，s5，s6，s7，s8，s10，s11，s13，h，d，da，df，0)。

3.2　其他主要零部件绘图的程序实现方法

按照上述方法依次实现齿轮轴;偏心输入轴;输出轴以及斜齿轮的程序绘图，本文中不再赘述。最后编译成EXE软件，界面如图4。

图4　软件界面

(1)介绍了CAD参数化设计的原理和主要步骤。

(2)详细叙述了连杆式少齿差减速机输入齿轮轴CAD绘图的程序实现方法，对其他设备和零部件实现参数化设计具有重要的借鉴意义。

(3)通过VB进行CAD参数化设计，对于要进行系列化和标准化的零部件能起到简化设计过程，提高设计效率的重要作用。

参考文献:

［1］戴红娟，周红良，曾　励.少齿差行星齿轮传动技术现状及发展［J］.机械工程师，2005(12):32－33.

［2］崔建昆，周洁深，刘小东.三环减速器的工作原理与功率流分析［J］.机械设计与制造，2005(2):74－76.

［3］王亚东.利用参数化CAD技术实现产品的快速与多品种开发［J］.金属成形工艺，2001(3):51－53.

［4］卜　炎.中国机械设计大典［M］.第3版.南昌:江西科学技术出版社，2002.

Parametric Design for Connecting Rod Gear Reducer with Few Teeth Difference Based on CAD

YANG Tao
(WISDRI Engineering and Research Incorporation Limited，Wuhan Hubei 430223，China)

Abstract：The connecting rod gear reducer with few teeth difference is a new type of transmission mechanism based on the theory of involute less differential planet gear.In this paper，the study is based on thought of the modular design and the parametric design with the Visual Basic as the programming language and the development tool to make secondary development on AutoCAD software.Thus a parametric drawing system about parts of the connecting rod gear reducer with few teeth difference is developed，which has friendly interface.The system could draw the main parts of the connecting rod gear reducer with few teeth difference automatically.So it has very important meaning to improving the design efficiency of the connecting rod gear reducer with few teeth difference.

Key words：connecting rod gear reducer with few teeth difference;secondary development;parametric design

中图分类号：TH132

文献标志码：A

文章编号：1007－4414(2016)03－0081－03