摘 要：弧齿锥齿轮以其强度高、传动平稳、效率高、承载能力强、噪声低等优点而被广泛应用于诸多领域，而该齿轮设计分析的前提是建立精确的三维模型。本研究以二次开发工具Pro/Toolkit 为平台，结合C语言编程实现应用程序与Pro/E之间的无缝集成，用户无需掌握Pro/E 软件即可得到所需的三维精确模型，极大的缩短了设计周期。
　　关键词：Pro/Toolkit；弧齿锥齿轮；参数化设计；
　　0 引言
　　为实现弧齿锥齿轮的精确快速建模，本研究运用VC++ 和Pro/E工具对其建模方法进行了研究，首先分析弧齿锥齿轮的加工原理、啮合原理，推导出产形轮的圆弧齿线和球面渐开线方程，建立包含齿根圆角的弧齿锥齿轮的精确三维参数化模型；基于Pro/Toolkit 进行二次开发，使设计者只需在人机交互界面输入弧齿锥齿轮的基本参数即可快速完成其三维建模。
　　1 弧齿锥齿轮加工啮合原理
　　锥齿轮的齿廓渐开线是一个空间的球面曲线，比较复杂，其创建过程也相对较困难，啮合过程为空间的球面运动。弧齿锥齿轮的成型应有平面或平顶齿轮作为产形轮，加工方法如图1所示。
　　机床摇台相当于假想齿轮（产形轮）的齿圈，在摇台上作切削动作的刀刃相当于摇台的运动轨迹，即相当于假想齿轮的齿。摇台的旋转轴心即是假想齿轮的轴心，摇台在转动时，
　　假想齿轮与被切齿轮做无隙啮合，在这个运动过程中，代表假
　　想齿轮轮齿的刀片切削刃会在被切齿轮的轮坯上逐渐切出齿形。
　　2 弧齿锥齿轮参数化建模
　　本文探索了一种简单有效且带有齿根圆角的造型方法。建模过程大致为：输入关系式、绘制创建锥齿轮所需的基本曲线；创建弧齿锥齿轮的齿廓曲线；创建齿根圆；创建截面以及反映轮齿形状的扫引轨迹；通过混合扫描功能生成弧齿锥齿轮的第一个轮齿；阵列创建完整的轮齿；创建齿轮轴孔及键槽特征。本例中，创建的一对啮合齿轮模型如图2、图3所示。
　　3 Pro/Toolkit二次开发
　　Pro/Toolkit是为开发Pro/E软件提供的二次开发包，其主要目的是让用户通过C程序代码扩充Pro/E系统的功能，开发基于Pro/E系统的应用程序模块，从而满足用户的特殊要求。本研究以VC++为编程语言，基于Pro/Toolkit开发了一套锥齿轮计算机辅助设计系统，该方法可以极大地提高设计效率。通常在Pro/Toolkit环境中开发应用程序的步骤主要包括编写资源文件以及与之对应的程序源文件；对程序进行编译、修改及调试后最终生成可执行文件，运行Pro/Tookit应用程序，得到菜单结构如图4所示。
　　图4 菜单结构图
　　待上述工作完成后就可打开Pro/E软件，通过注册已生成的执行文件对其进行运行。在弧齿锥齿轮设计系统的下拉菜单中会出现相应的UI对话框（人机交互界面），如图6所示。输入相应的参数，即可再生成对应参数的三维凸轮模型。
　　图5 UI对话框
　　4 結论
　　重点介绍了利用Pro/E建立弧齿锥齿轮三维实体精确模型的一般步骤。先利用Pro/E参数化设计程序中的尺寸驱动、图形修改等功能实现了弧齿锥齿轮三维实体模型的参数化；再在Pro/E的二次开发模块Pro/Toolkit基础上，详细阐述了基于VC++环境下的二次开发方法及参数化设计的实现过程。该方法极大的提高了设计人员的工作效率，且该方法同样适用于其它机械零件的设计，具有一定的实际指导意义。
　　参考文献：
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　　作者简介：
　　刘迎娟（1986），女，硕士，助教，主要研究方向为机构学与机械动力学。