基于SolidWorks渐开线圆柱齿轮快速精确建模技术

    SolidWorks是基于Windows开发的三维CAD系统，有全面的实体造型功能，用户界面简洁，功能强大，是创新的易用易学的标准三维设计软件。
   
    1渐开线圆柱齿轮建模原理
   
    利用SolidWorkss的特征建模功能，通过对齿轮端面渐开线齿廓拉伸或扫描，建立渐开线圆柱齿轮的三维实体模型。
   
    2渐开线圆柱齿轮建模过程
   
    2．1渐开线圆柱直齿轮建模过程
   
    ①精确建立齿轮三维模型的关键是精确绘制齿轮的端面渐开线齿形轮廓线，借助CAXA电子图板，可以快速精确绘制齿轮齿形轮廓线。运行CAXA电子图板，点击主菜单"绘制＼齿轮"，弹出如图1所示的对话框。
   
    在对话框中可设置齿轮的齿数、模数、压力角、变位系数等，例如，输入齿数z=22，模数m=10，压力角a=20°，齿顶高系数ha*=l和齿顶系数c*=0．25，点击下一步，有效齿数输入22，点击完成，出现齿轮齿形轮廓线，将此图形以*．dwg格式保存。
   
    ②运行Solidworks，打开以*．dwg格式保存的齿轮齿形轮廓线图形，点击下一步，打开方式选择"输入到新零件"，点击完成，完成在SolidWorks绘制齿形轮廓线草图步骤。利用SolidWorks拉伸功能，按齿宽尺寸对草图进行拉伸，建立渐开线圆柱直齿轮三维模型。由于借助CAXA电子图板绘制齿轮齿形轮廓线图形，因此绘制的轮廓线是非常精确的，建立的齿轮三维模型也是非常准确的，最后通过SolidWorks的切除功能，建立齿轮轴孔及键槽(如图2)。
   

    2．2渐开线圆柱斜齿轮建模过程
   
    ①同渐开线圆柱直齿轮建模过程一样，渐开线圆柱斜齿轮建模首先要精确绘制斜齿轮的端面齿形轮廓线，例如斜齿轮参数z=22，mn=5，an=20°，han*=l，cn*=0．25，β=15。齿宽b=60，由于建模需要的是齿轮的端面齿形轮廓线，因此需要将上述参数换算成斜齿轮端面参数，mt=mn／cos β=5．1764，a t=arctan(tanan／cos β)=20．6469，hat*=han*×cos β=0．96593，ct*=cn*×cos β=0．24148，运行CAXA电子图板，点击主菜单"绘制＼齿轮"，按图3填写斜齿轮各端面参数。
   
    点击下一步，输入齿数z=22，出现齿轮齿形轮廓线，点击完成，将此图形以*．dwg格式保存。
   
    ②按前述2．1步骤将此图形生成SolidWorks所需端面齿形轮廓线草图，然后在SolidWorks中以直径d=mnz／cos β=113．88和螺距p=πd／tanβ=1335．2建立螺旋线，螺旋线定义方式为"高度和螺距"，高度数值为齿宽b=0。以端面齿形轮廓线草图为截面，以螺旋线为路径，利用SolidWorks扫描功能完成斜齿轮三维模型的建立。最后通过SolidWorks的切除功能，建立齿轮轴孔及键槽。(如图4)
   
    ③在SolidWorks装配体中虚拟测量斜齿轮三维模型的跨距。结果验证该齿轮三维模型的跨距与理论跨距仅相差0．0021mn，证明建立的模型非常精确。由于篇幅有限，具体计算方法参照《机械设计手册》。
   
    3结语
   
    通过SolidWorks和CAXA电子图板相结合的方法，实现了渐开线圆柱齿轮快速精确建模，本方法可操作性强，方便快捷，为以后齿轮的有限元分析和动态仿真打下基础。