工程技術(shù)人員經(jīng)常需要對齒輪類標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行建模設(shè)計,，由于漸開線齒廓的復(fù)雜性，因此在SolidWorks環(huán)境中實現(xiàn)漸開線圓柱齒輪的三維實體建模有一定的難度,。文中主要闡述5種常見的建模方法,，通過對5種方法的比較,，探索出可以在SolidWorks環(huán)境中進(jìn)行簡單、快捷的三維建模方法,。

0 引言

SolidWorks作為一款主流的三維造型設(shè)計軟件，已成為一種世界性的標(biāo)準(zhǔn)化三維實體模型設(shè)計系統(tǒng),，受到工程技術(shù)人員的一致好評。但是它的草圖繪制功能不夠強大,，直接繪制齒輪的漸開線輪廓,，并運用拉伸、放樣等命令來完成三維模型比較困難,。筆者通過學(xué)習(xí)總結(jié)出幾種建模方法。因方法各有利弊,，初學(xué)者比較容易掌握其中的1-2種建模方法,，來解決齒輪的建模問題。

1 常見的幾類建模方法

1.1 運用AutoCAD來完成漸開線輪廓繪制,，SolidWorks完成建模

SolidWorks提供了較強的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能,，可以直接調(diào)用AutoCAD的二維圖形數(shù)據(jù)文件,，并根據(jù)調(diào)入的二維模型轉(zhuǎn)化為三維模型,。

利用AutoCAD自帶的Autolisp開發(fā)工具,，首先編制一個生成漸開線曲線的程序,，再生成相應(yīng)的漸開線,，來完成齒輪的輪廓線的繪制,，并保存成AutoCAD通用的“漸開線.dwg”格式文件,。運行SolidWorks軟件,，并在“文件”菜單中打開AutoCAD繪制保存好的“漸開線.dwg”文件，選擇輸入到新的零件→下一步→輸入到2D草圖→合并點→完成，這樣就建立了齒輪的輪廓圖,。最后運用SolidWorks中的拉伸命令→定義齒厚→拉伸切除命令完成鍵槽→完成整個齒輪的三維建模,。

1.2 運用CAXA電子圖板來完成漸開線輪廓繪制,，SolidWorks完成建模

CAXA電子圖板是我國自主開發(fā)的功能齊全的通用CAD軟件系統(tǒng),，適合于所有需要二維繪圖的場合,。CAXA電子圖板帶有種類齊全的參量國標(biāo)圖庫,，因此在設(shè)計齒輪時，可以把兩個軟件結(jié)合起來使用,，實現(xiàn)快速準(zhǔn)確地建模。具體步驟為：利用軟件自帶的國標(biāo)圖庫直接繪制齒輪的輪廓線→保存成.dwg格式→打開SolidWorks軟件→在SolidWorks軟件中打開齒輪的輪廓線→用特征中的拉伸命令→定義齒面的厚度→用拉伸切除命令來完成孔和鍵槽的生成,。

1.3 利用3點擬合法來完成

漸開線輪廓的繪制采用已知點進(jìn)行曲線擬合的近似畫法,，通過確定漸開線輪廓與分度圓,、基圓、齒頂圓的3個交點,，然后采用樣條曲線命令，過3點繪制漸開線完成1/2的輪廓繪制,，再使用鏡像命令完成整個輪廓的繪制,。詳細(xì)繪圖和計算見圖1和表1,。

圖1 3點擬合法原理圖

表1 3點的計算公式

1.4 運用GearTrax插件來完成

GearTrax2012齒輪插件單文件版，適用于SolidWorks,，是著名的齒輪生成器,，簡單易用，如圖3所示，只要設(shè)置數(shù)據(jù)與創(chuàng)建就行,。解壓即可使用，最好是在SolidWorks英文界面下使用,，這樣才會生成一個完整的齒輪,，如圖4所示。不然在中文界面只會生成一個齒,，中英文在“工具”-“選項”勾上“使用英文菜單”或者不切換成英文版本而勾上“使用英文特征和文件名稱”也是可行的,。

圖2 實例圖

圖3 GearTrax2012插件圖

圖4 齒輪圖

1.5 運用SolidWorks自帶插件Toolbox來完成

詳細(xì)步驟如下：

1）打開菜單欄“工具”，找到并打“插件”,，在插件對話框中點選上“SolidWorks Toolbox”和“SolidWorks Toolbox Browser”,如圖5所示。

2）點擊右側(cè)“設(shè)計庫”，可以找到GB和ISO兩種類型的標(biāo)準(zhǔn)件庫,，如圖6所示,。

3）在GB中能找到7種類型的標(biāo)準(zhǔn)齒輪,，如圖7所示,。

4）右擊需要的類型,，并點擊“生成零件……”,對齒輪的屬性進(jìn)行參數(shù)定義,，如圖8所示。

圖5 插件

圖6 設(shè)計庫

圖7 7種標(biāo)準(zhǔn)齒輪

圖8 齒輪參數(shù)設(shè)定

2 幾種方法的特點比較

表2 特點比較表

綜合比較,，方法5無需具備編程知識,，無需計算，無需安裝其他軟件,，即可對多種類型的齒輪進(jìn)行建模，從齒輪建模的多樣性,、難易程度，都優(yōu)于前面4種,，更易于初學(xué)者的掌握,。這種方法也適用于其它的標(biāo)準(zhǔn)件建模設(shè)計,，SolidWorks中的Toolbox給工程技術(shù)人員提供了很多的便利， 也使SolidWorks軟件成為更多的工程技術(shù)人員的選擇,。