渐开线齿轮在SolidWorks的三维绘制方法

渐开线齿轮在SolidWorks的三维绘制方法

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一、明确设计目的

齿轮在机械传动设计中是重要的传动零件，它有很多其他传动机构无法比拟的优点，如传动效率高(一般在0.9以上)，传动平稳(斜齿轮尤为突出)，传动力矩大，准确的瞬时传动比，寿命长，而且可以改变传动方向等，这些优点决定了齿轮在动力传动和运动传动中占有不可动摇的地位。一般齿轮的齿廓都是渐开线，那么如何在SolidWorks中绘制渐开线呢?在开篇之前先请读者思考一个问题：为什么要绘制精确的“渐开线”齿轮呢?是为了做运动模拟?出2D 的工程图?到C N C里进行加工?还是作为CAE的分析模型呢?

当然，如果我们的目的不同，那么我们的齿轮就有不同的绘制方法。请看下面的详细讲解。

二、简化齿轮的绘制

1.利用SolidWorks自带插件

“Toolbox”生成齿轮

对于出图和用于运动模拟的用户，可以用简化的“渐开线”齿轮代替，这样不但可以大大简化建模的时间，而且可以充分利用现有的计算机资源。在SolidWorks 的Toolbox插件中就有齿轮模块，下面就具体介绍一下这种方法。

(1)首先在插件中打开Toolbox插件，如图1所示。点击“确定”就可以在右边的“任务窗格”设计库中找到“Toolbox”了，如图2所示。

(2)目前虽然在“GB”中还没有齿轮，但是可以用其他标准中的齿轮代替。下面就以“AnsiMetric”标准为例，介绍Toolbox中调用齿轮的方法。

在Toolbox的目录中通过“AnsiMetric”→“动力传动”→“齿轮”，在这里系统已经给出了常用的齿轮形式，我们需要哪种形式的齿轮就可以生成哪种，如圆柱直齿轮，这里翻译成了“正齿轮”。具体参数设置，如图3所示。

(3)通过一系列的设置，我们就可以得到想要的齿轮了，如果还达不到自己的要求，就可以在现有的齿轮基础上进行修改。如要孔板形式的齿轮，就可以用一个“旋转切除”命令和一个“拉伸切除”命令完成。具体操作如图4所示。接着再添加几个孔，如图5所示。

(4)这样这个齿轮就差不多完成了，如果用户齿轮有其他的形式，当然可以自己再做进一步的修改。修改完以后就可以保存了。注意这里建议用“另存为”，因为直接点击保存，系统会自动保存到Toolbox配置的路径中去，那就会添加不必要的麻烦。当然如果就想保存到Toolbox的配置路径，那么就直接保存即可。Toolbox的配置路径更改有很多方法，如可以在“选项”→“异型孔向导

/Toolbox”→“配置”，也可以在菜单中找到，还可以在“设计窗格”→“设计

库”→“预览里点击右键”找到。打开以后就能进入Toolbox配置的欢迎界面，如图6所示。

这里直接点击“3.定义用户设定”，就切换到了用户设定界面，如图7所示。这里可以直接选择“生成零件”，然后在“在此文件夹生成零件：”选择保存的路径，最后保存退出就可以了。

2.生成齿轮GB工程图

有了上面的齿轮模型，我们就可以根据这个模型出GB的工程图了，但是在SolidWorks的工程图中，所有的模型都是按照真实的投影显示，而GB中齿轮的画法要求用简化画法(只画出一个齿的齿廓，甚至一个齿也不画)，那又如何实现?其实实现这一目的也很容易，在出工程图的时候可以用不同的配置，这样就能避开出图与国标简化的矛盾，具体操作如下。

(1)生成一个新配置。在刚才建立齿轮模型的基础上生成新的配置，这个配置就是我们出工程图时的真实投影实体。选择已有的“完整齿轮”配置，用键盘的“Ctrl+C”和“Ctrl+V”来复制一个配置，然后用鼠标缓慢双击配置名字，改成“简化齿轮”。如图8所示。

双击“简化齿轮”配置，将其激活。然后切换到“设计树”，找到轮齿阵列的特征“TeethCuts”，选择它，这样在模型上就会显示和它有关的数值，如图9所示。其中齿数“30”已经加入了方程式，双击“30”，打开尺寸编辑界面，配置类型选为“此配置”，然后点击“编辑方程式”，在打开的“编辑方程式”对话框里会看到一个文本形式的方程，记下它。然后关闭“编辑方程式” 对话框。在“方程式-齿轮”对话框中的表头“方程式”中找到刚才的表达式，如图10所示。

拖动表头“方程式”后面的竖线，查看完整的“方程式”。我们发现在图10中的三个方程都指向一个数值，这里我们要将这三个方程都压缩掉，把前面的“对勾”去掉，点击“确定”，这样就可以随意修改了。用前面的方法点选TeethCuts 特征，然后在绘图区域点击“30”，输入“2”，确定后，这样齿轮就成了只有两个齿槽的齿轮(也就是一个齿)，再出工程图就没问题了。有的时候在这一步可能会有错误，其实是因为刚才我们旋转切除的草图有些线条未找到，可以进入其草图，将找不到参考的约束删除，然后添加新的约束。

(2)生成工程图。点击“从零件/ 装配体制作工程图”→“选择图纸模板” →“选择需要的视图”，如图11 所示。

三、渐开线的画法

绘制渐开线齿轮，首先要有一条渐开线。在SolidWorks中绘制渐开线的方法有很多，下面就以常用的渐开线的绘制为例进行叙述。

1.曲面生成渐开线

曲面生成渐开线有很多中方法，如曲面扫描、曲面放样等。这里只给大家介绍曲面放样生成渐开线，因为对于初学者这种方法比较容易理解。

(1)首先新建一个零件，用一个默认基准面进入草图，在草图中心绘制一个圆，并且标注尺寸，如图12所示。注意：为了以后定位容易，可以将圆心和原点重合。

(2)保存后退出，然后用上面草图的基准面再建立一张新的草图，在上面绘制如图13所示的图形。中心线绘制水平直径，实线绘制竖直线，并且标注尺寸，尺寸的大小可以假设，因为后面要链接到方程式。

(3)保存后退出，在设计树的“注解”上点击右键，选择“显示注解”和“显示特征尺寸”。双击直线的尺寸“添加方程式”，在弹出的“添加方程式”界面中显示了刚才直线尺寸的名字(D1@草图2)，然后点击圆的直径尺寸(D1@草图1)，输入“*pi/2”，这样这条线段的长度就与开始圆的一半保持一致了，如图14和图15所示。