孙付春，蒋家旺，魏 勇，汤 燕

(成都大学工业制造学院，四川成都 610106)

基于SolidWorks API的全摆线齿轮参数化设计

孙付春，蒋家旺，魏 勇，汤 燕

(成都大学工业制造学院，四川成都 610106)

针对全摆线齿轮在SolidWorks建模工作上的繁琐且参数修改不便等问题，根据全摆线齿轮的特性，并结合用户在建模时的参数需求，利用SolidWorks的软件特性和Visual Basic(VB)编程技术对全摆线齿轮进行二次开发，实现用户与建模软件之间的交互和参数化设计，使建模工作更高效，参数修改更方便.

全摆线齿轮；参数化设计；建模；SolidWorks

0 引 言

摆线齿轮，是指齿廓为摆线的等距曲线形状的盘形或圆环形齿轮.摆线齿轮具有啮合状态好、无根切、传动平稳、体积小及重量轻等特点.据“2011～2012年中国摆线齿轮泵行业现状分析与前景预测”报告中的数据不难发现，摆线齿轮在机械行业的应用前景一片大好，是值得研究和投资的领域.但摆线齿轮的加工需要专用刀具，加工精度要求高，且因其几何特征复杂，软件建模时步骤繁琐不易修改，加长了设计周期，加大了相关成本.因此，找到一种既便捷又准确的方式来对摆线齿轮进行快速建模显得尤为重要.目前关于摆线齿轮应用方面的研究较多，而对建模参数化方面研究相对较少.基于此，本研究拟通过使用SolidWorks API和VB编程技术对该类齿轮的参数化进行二次开发，以提高设计工作效率.

1 全摆线齿轮概述

1.1 全摆线的形成

设小圆的半径为r，取小圆滚动所沿直线为横向坐标，圆上一定点落在坐标的原点上.该圆滚一周后，定点在坐标内随圆滚动形成的点集为一弧线，这条弧线就是定点沿直线滚动所形成的摆线.

如图1所示，半径为R的基圆相当于上述中的直线，半径为r的小圆沿基圆滚动，在外侧滚动一周形成一个完整的外摆线瓣作为全摆线齿轮的凸起齿，接着又在内侧继续滚动一周形成一个完整的内摆线瓣作为凹齿槽.如此反复交替，最后一个凹齿槽的终点和第一个凸起齿的起点重合时形成的轨迹就是全摆线.

图1 全摆线形成示意图

1.2 全摆线齿轮的参数方程式

根据全摆线的性质及齿轮啮合的原理可以看出，全摆线齿轮具有以下特点:

①全摆线齿轮的基圆和分度圆重合；

②齿轮齿厚和齿槽宽均相等，即s=e=2πr；③齿轮的齿距 ，p=s+e=4πr；

④齿轮的模数，m=p/π=4n；

⑤齿轮齿数，z=d/m=R/(2r)，因z需为整数，故R/r为偶数.

由此，全摆线齿轮外摆线的参数方程为，

全摆线齿轮内摆线的参数方程为，

由此可得，

2 全摆线齿轮模型建立

建立全摆线齿轮建模时，打开SolidWorks软件，在宏录制状态下执行以下几个步骤:

1)在方程式驱动的曲线界面中分别输入摆线齿轮的外摆线和内摆线参数方程，使之生成一个单元的全摆线轨迹，通过阵列得到一个封闭的完整全摆线草图，如图2所示.

图2 全摆线齿轮草图

2)对该封闭的全摆线进行拉伸，生成所需要的全摆线齿轮，录制结束.

3)录制结束后，对其录制的程序进行分析、重组和修改，得到全摆线齿轮形成的主程序.

3 全摆线齿轮参数化程序设计

3.1 程序设计流程图

全摆线齿轮参数化程序设计编程的完整流程如图3所示.

图3 全摆线齿轮参数化设计流程图

3.2 用户自定义对话框创建

通过对话框的创建，用户可以在程序与Solid-Works软件之间建立一个方便快捷的调用方式.该对话框是利用VB语言编程控制的，应用程序通过回调函数来响应用户事件，具体如图4所示.其中“打孔与键槽”为复选框.

图4 对话框

3.3 关键程序

3.3.1 摆线单齿草图绘制.

3.3.2 齿形阵列.

3.3.3 草图拉伸.

3.4 全摆线齿轮的参数化程序运行

在solidworks软件平台中运行全摆线齿轮的参数化程序，并在对话框中输入模数、齿数、齿宽等相关参数，最终可得出如图5所示的运行结果.

图5 带键槽的全摆线齿轮

4 结 语

通过对全摆线齿轮的形成机理的分析，得出全摆线的参数方程，并根据此方程在SolidWorks中建立摆线齿轮的模型文件，然后利用SolidWorks/open API实现该类带可钻孔打齿轮槽的全摆线齿轮二次开发.利用参数化技术，设计者避免了繁琐的建模工作和冗长的参数方程输入工作，并能直接输入全摆线齿轮的基本参数，模型会自动生成用户所需要的全摆线齿轮，大大提升了工作效率，并使参数修改变得更加方便.

:

[1]朱朝宽.利用VB开发SolidWorks标准件实体库[J].机械设计与制造工程，2002，31(3):59-60.

[2]董学朱.摆线齿轮锥齿轮及准双曲面齿轮设计与制造[M].北京:机械工业出版社，2003.

[3]陈超祥，叶修梓.SolidWorks零件与装配体教程[M].北京:机械工业出版社，2011.

[4]江洪，李仲兴.SolidWorks2003二次开发基础与实践教程[M].北京:电子工业出版社，2003.

[5]徐玉梁，岳宗风，陈家兑，等.基于SolidWorks的凸轮设计模块的二次开发[J].现代机械，2012，39(3):20-21.

Parametric Design of Whole Cycloid Gear Based on SolidWorks API

SUN Fuchun，JIANGJiawang，WEI Yong，TANGYan

(School of Industrial Manufacturing，Chengdu University，Chengdu 610106，China)

Considering that the modeling work of whole cycloid gear based on SolidWorks is quite complex and the modification of parameters is inconvenient，according to the characteristics of the whole cycloidal gear and users'parameter requirements when modeling，SolidWorks software characteristics and VB programming technology were used to complete secondary development of the whole cycloidal gear to realize interaction and parametric design between the user and the modeling software and parametric design，which make the modeling work more efficient and modification more convenient.

whole cycloid dear；parametric design ；model；SolidWorks

TH132.414

A

1004-5422(2012)04-0382-03

2012-09-25.

孙付春(1981—)，男，硕士，讲师，从事现代制造技术研究.