現(xiàn)在中國使用SolidWorks軟件的用戶越來越多，對于一些初學(xué)者，在齒輪的繪制過程中會遇到很多問題。本文筆者就是針對這一主題而寫，希望對那些還處于齒輪建模迷惑中的讀者有一些拋磚引玉的作用，提高設(shè)計者的軟件使用水平，開拓一條新的設(shè)計思路。閱讀本文前，讀者朋友應(yīng)當(dāng)先完成SolidWorks基本模塊的學(xué)習(xí)，或者是有一定的軟件使用經(jīng)歷和基礎(chǔ)。

　　一、明確設(shè)計目的

　　齒輪在機械傳動設(shè)計中是重要的傳動零件，它有很多其他傳動機構(gòu)無法比 擬的優(yōu)點，如傳動效率高(一般在0.9以 上)，傳動平穩(wěn)(斜齒輪尤為突出)，傳動力矩大，準(zhǔn)確的瞬時傳動比，壽命 長，而且可以改變傳動方向等，這些優(yōu) 點決定了齒輪在動力傳動和運動傳動中 占有不可動搖的地位。一般齒輪的齒廓 都是漸開線，那么如何在SolidWorks中繪 制漸開線呢?在開篇之前先請讀者思考 一個問題：為什么要繪制精確的“漸開 線”齒輪呢?是為了做運動模擬?出2D 的工程圖?到C N C里進(jìn)行加工?還是作為CAE的分析模型呢?

　　當(dāng)然，如果我們的目的不同，那么 我們的齒輪就有不同的繪制方法。請看 下面的詳細(xì)講解。

　　二、簡化齒輪的繪制

　　1.利用SolidWorks自帶插件

　　“Toolbox”生成齒輪

　　對于出圖和用于運動模擬的用戶，可以用簡化的“漸開線”齒輪代替，這樣不但可以大大簡化建模的時間，而且可以充分利用現(xiàn)有的計算機資源。在SolidWorks的Toolbox插件中就有齒輪模塊，下面就具體介紹一下這種方法。

　　(1)首先在插件中打開Toolbox插件，如圖1所示。點擊“確定”就可以在右邊的“任務(wù)窗格”設(shè)計庫中找到“Toolbox”了，如圖2所示。

　　(2 )目前雖然在“GB”中還沒有齒輪，但是可以用其他標(biāo)準(zhǔn)中的齒輪代替。下面就以“AnsiMetric”標(biāo)準(zhǔn)為例，介紹Toolbox中調(diào)用齒輪的方法。

　　在Toolbox的目錄中通過“AnsiMetric”→“動力傳動”→“齒輪”，在這里系統(tǒng)已經(jīng)給出了常用的齒輪形式， 我們需要哪種形式的齒輪就可以生成哪種，如圓柱直齒輪，這里翻譯成了“正齒輪”。具體參數(shù)設(shè)置，如圖3所示。

　　(3)通過一系列的設(shè)置，我們就可以得到想要的齒輪了，如果還達(dá)不到自己的要求，就可以在現(xiàn)有的齒輪基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。如要孔板形式的齒輪，就可以用一個“旋轉(zhuǎn)切除”命令和一個“拉伸切除”命令完成。具體操作如圖4所示。接著再添加幾個孔，如圖5所示。

　　(4)這樣這個齒輪就差不多完成了，如果用戶齒輪有其他的形式，當(dāng)然可以自己再做進(jìn)一步的修改。修改完以后就可以保存了。注意這里建議用“另存為”，因為直接點擊保存，系統(tǒng)會自動保存到Toolbox配置的路徑中去，那就會添加不必要的麻煩。當(dāng)然如果就想保存 到Toolbox的配置路徑，那么就直接保存 即可。Toolbox的配置路徑更改有很多方法，如可以在“選項”→“異型孔向?qū)?Toolbox”→“配置”，也可以在菜單中找到，還可以在“設(shè)計窗格”→“設(shè)計庫”→“預(yù)覽里點擊右鍵”找到。打開以后就能進(jìn)入Toolbox配置的歡迎界面，如圖6所示。

　　這里直接點擊“3.定義用戶設(shè)定”，就切換到了用戶設(shè)定界面，如圖7所示。這里可以直接選擇“生成 零件”，然后在“在此文件夾生成零件：”選擇保存的路徑，最后保存退出就可以了。

　　2.生成齒輪GB工程圖

　　有了上面的齒輪模型，我們就可以根據(jù)這個模型出GB的工程圖了，但是在SolidWorks的工程圖中，所有的模型都是按照真實的投影顯示，而GB中齒輪的畫法要求用簡化畫法(只畫出一個齒的齒廓，甚至一個齒也不畫)，那又如何實現(xiàn)?其實實現(xiàn)這一目的也很容易，在出工程圖的時候可以用不同的配置，這樣就能避開出圖與國標(biāo)簡化的矛盾，具體操作如下。

　　(1)生成一個新配置。在剛才建立齒輪模型的基礎(chǔ)上生成新的配置，這個配置就是我們出工程圖時的真實投影實體。選擇已有的“完整齒輪”配置，用鍵盤的“Ctrl+C”和“Ctrl+V”來復(fù)制 一個配置，然后用鼠標(biāo)緩慢雙擊配置名字，改成“簡化齒輪”。如圖8所示。

　　雙擊“簡化齒輪”配置，將其激活。然后切換到“設(shè)計樹”，找到輪齒陣列的 特征“TeethCuts”，選擇它，這樣在模型上就會顯示和它有關(guān)的數(shù)值，如圖9所示。

　　其中齒數(shù)“30”已經(jīng)加入了方程式，雙擊“30”，打開尺寸編輯界面， 配置類型選為“此配置”，然后點擊“編輯方程式”，在打開的“編輯方程式”對話框里會看到一個文本形式的方程，記下它。然后關(guān)閉“編輯方程式” 對話框。在“方程式-齒輪”對話框中的表頭“方程式”中找到剛才的表達(dá)式， 如圖10所示。

　　拖動表頭“方程式”后面的豎線，查看完整的“方程式”。我們發(fā)現(xiàn)在圖10中的三個方程都指向一個數(shù)值，這里我們要將這三個方程都壓縮掉，把前面的“對勾”去掉，點擊“確定”，這樣就可以隨意修改了。用前面的方法點選TeethCuts特征，然后在繪圖區(qū)域點擊“30”，輸入“2”，確定后，這樣齒輪就成了只有兩個齒槽的齒輪(也就是一個齒)，再出工程圖就沒問題了。有的時候在這一步可能會有錯誤，其實是因為剛才我們旋轉(zhuǎn)切除的草圖有些線條未找到，可以進(jìn)入其草圖，將找不到參考的約束刪除，然后添加新的約束。

　　(2)生成工程圖。點擊“從零件/ 裝配體制作工程圖”→“選擇圖紙模板” →“選擇需要的視圖”，如圖11 所示。

　　三、漸開線的畫法

　　繪制漸開線齒輪，首先要有一條漸開線。在SolidWorks中繪制漸開線的方法有很多，下面就以常用的漸開線的繪制 為例進(jìn)行敘述。

　　1.曲面生成漸開線

　　曲面生成漸開線有很多中方法，如曲面掃描、曲面放樣等。這里只給大家介紹曲面放樣生成漸開線，因為對于初 學(xué)者這種方法比較容易理解。

　　(1)首先新建一個零件，用一個默認(rèn)基準(zhǔn)面進(jìn)入草圖，在草圖中心繪制一個圓，并且標(biāo)注尺寸，如圖12所示。注意：為了以后定位容易，可以將圓心和原點重合。

　　(2)保存后退出，然后用上面草圖的基準(zhǔn)面再建立一張新的草圖，在上面繪制如圖13所示的圖形。中心線繪制水平直徑，實線繪制豎直線，并且標(biāo)注尺寸，尺寸的大小可以假設(shè)，因為后面要鏈接到方程式。

　　(3)保存后退出，在設(shè)計樹的“注解”上點擊右鍵，選擇“顯示注解”和“顯示特征尺寸”。雙擊直線的尺寸“添加方程式”，在彈出的“添加方程式”界面中顯示了剛才直線尺寸的名字(D1@草圖2)，然后點擊圓的直徑尺寸(D1@草圖1)，輸入“*pi/2”，這樣這條線段的長度就與開始圓的一半保持一致了，如圖14和圖15所示。

　　(4)從生成草圖1和草圖2的基準(zhǔn)面新建一個草圖，在這個草圖中繪制一個半徑與草圖1的圓一樣大的半圓，并且圓心重合，圓弧的兩點分別與圓的兩個點重合，如圖16所示。

　　(5)退出上面的草圖，然后還是在這個基準(zhǔn)面上新建一個草圖，這次將一個點放在圖16中的點上(紅圈處的點)， 確定后退出草圖。

　　(6)這樣就繪制了4張草圖，通過這4張草圖就可以放樣出“漸開線”。點擊曲面工具中的曲面放樣 ，也可以到菜單中的“插入”→“曲面”→“放樣曲面”中找到。在“曲面”→“放樣”屬性下的輪廓中選擇草圖2和草圖4，在中心線參數(shù)中選擇草圖3，點擊綠色對勾確認(rèn)，如圖17所示。

　　其中“中心線參數(shù)” 的作用是：從放樣的兩個輪廓(草圖2和草圖4)之間形成的中間輪廓都是“中心線參數(shù)”(草圖3)的法向。然后形成了漸開線，如圖18所示。

　　(7)下面簡單檢驗一下繪制的“漸開線”是否符合要求。用上面的基準(zhǔn)面進(jìn)入草圖，繪制一段與這個基圓同直徑的弧線，圓心重合，一端與“漸開線”的起點重合，另一端點繪制一條相切線，使圓弧與線始終相切，直線相切端的端點與切點重合。繪制好這些后再分別標(biāo)出直線的長度和圓弧的弧長，將這兩個尺寸都變?yōu)?ldquo;從動”，最后將直線的另一端與“漸開線”重合，拖動直線與漸開線的重合點，在不同位置觀察圓弧和直線的長度是否一致，如圖19所示。

　　現(xiàn)在基本上每個點都能夠達(dá)到弧長和直線長相等，但是如果將小數(shù)點的位數(shù)加長，就會發(fā)現(xiàn)幾乎沒有一個點是一樣的。這是因為在SolidWorks中的放樣線條都是用一段一段的短線逼近的，如果需要精度較高的漸開線就不能簡單地應(yīng)用上面的方法。在下期的文章中將給大家介紹一個可以實現(xiàn)更精確的漸開線形成方法。