创建直齿圆柱齿轮的轮齿三维实体

圆柱齿轮零件图如图5-1所示，本节将创建该直齿圆柱齿轮的三维实体。

该齿轮的模数m=1，齿数z=40，分度圆的直径d=mz=40mm，齿顶圆的直径da=m（z+2）=42mm，齿根圆直径df=m（z-2.5）=37.5mm。

绘图步骤

一、创建直齿圆柱齿轮的轮齿三维实体

1.单击“标准”工具栏中的“新建”按钮，弹出“选择样板”对话框，在“打开”下拉列表中选择“无样板打开-公制（M）”选项，新建一个图形文件。

2.选择菜单“文件”→“另存为”选项，将图形保存为“直齿圆柱齿轮三维实体.dwg”。

3.单击“图层”工具栏中“图层特性管理器”按钮，在弹出的“图层特性管理器”对话框中创建“轮廓线”层。

4.将“轮廓线”层设置为当前层，打开状态栏中的“对象捕捉”按钮。

5.单击“绘图”工具栏中的“圆”按钮，绘制三个同心圆，直径分别为42mm、40mm和37.5mm，这三个圆分别是齿顶圆、分度圆和齿根圆。

6.单击“绘图”工具栏中的“直线”按钮，利用“直线”命令过同心圆的圆心O和直径为42mm的圆的上象限点A绘制一条辅助线OA，如图10-1所示。

7.单击“修改”工具栏中的“阵列”下拉工具栏中的“环形阵列”按钮，利用“环形阵列”命令将OA作环形阵列。

命令：_arraypolar

选择对象：找到1个 （单击直线OA）

选择对象：↙ （回车，结束选择阵列对象）

类型=极轴 关联=是

指定阵列的中心点或[基点（B）/旋转轴（A）]： （在绘图区捕捉同心圆的圆心O）

选择夹点以编辑阵列或[关联（AS）/基点（B）/项目（I）/项目间角度（A）/填充角度（F）/行（ROW）/层（L）/旋转项目（ROT）/退出（X）]<退出>：I↙ （输入I回车，选择“项目”选项）

输入阵列中的项目数或[表达式（E）]<6>：320↙ （输入项目数320，回车。项目数为齿数的8倍，这种作图方法的依据是标准齿轮的齿厚等于槽宽）

选择夹点以编辑阵列或[关联（AS）/基点（B）/项目（I）/项目间角度（A）/填充角度（F）/行（ROW）/层（L）/旋转项目（ROT）/退出（X）]<退出>：↙ （回车，结束“环形阵列”命令）

8.单击“标准”工具栏中的“窗口缩放”按钮，将同心圆上象限点处的图形放大显示。

9.分别单击“绘图”工具栏中的“样条曲线”按钮，过交点B、C、D绘制一条样条曲线，过交点E、F、G绘制另一条样条曲线，如图10-2所示。

图10-1 绘制同心圆和辅助线

图10-2 利用样条曲线绘制齿廓

10.单击“修改”工具栏中的“修剪”按钮，修剪直径为42mm的圆和直径为37.5mm的圆，即齿顶圆和齿根圆。

11.单击“修改”工具栏中的“删除”按钮，将直径为40mm的圆即分度圆和所有直线删除，得到齿形的轮廓线。

12.单击UCS工具栏中的按钮，将坐标系的原点移到圆弧的圆心处，如图10-3所示。

13.单击“绘图”工具栏中的“面域”按钮，将由两条样条曲线和两条圆弧组成的封闭图形创建为面域。

14.单击“建模”工具栏中的“拉伸”按钮，将面域拉伸为轮齿。

命令：_extrude （单击“建模”工具栏中的按钮，启动“拉伸”命令）

当前线框密度： ISOLINES=4

选择要拉伸的对象： （单击面域）

找到1个

选择要拉伸的对象：↙ （回车，结束选择要拉伸的对象）

指定拉伸的高度或[方向（D）/路径（P）/倾斜角（T）]：16↙ （输入拉伸的高度16，回车）

16.单击“动态观察”工具栏中的“自由动态观察”按钮，调整观察方向。

17.单击“视觉样式”工具栏中的“三维隐藏视觉样式”按钮，显示结果如图10-4所示。

图10-3 修剪出齿廓后移动坐标系

图10-4 拉伸后调整观察方向

18.单击“标准”工具栏中的“窗口缩放”按钮，将轮齿放大显示，如图10-5所示。

19.利用“倒角”命令在轮齿的两端倒角，如图10-6所示。

命令：_chamfer （单击“修改”工具栏中的“倒角”按钮）

（“修剪”模式）当前倒角距离1=1.0000，距离2=1.0000

选择第一条直线或[放弃（U）/多段线（P）/距离（D）/角度（A）/修剪（T）/方式（E）/多个（M）]： （单击轮齿的齿顶在端面上的轮廓线HI）

基面选择...

输入曲面选择选项[下一个（N）/当前（OK）]<当前OK>：↙ （回车，选择“当前”选项）

指定 基面 倒角距离或[表达式（E）]<1.0000>：1↙ （输入基面的倒角距离1，回车）

指定 其他曲面 倒角距离或[表达式（E）]<1.0000>：↙ （回车，其他基面的倒角距离也为2）

选择边或[环（L）]： （再次单击该轮齿的齿顶在端面上的轮廓线HI）

选择边或[环（L）]： （单击该轮齿的齿顶在另一个端面上的轮廓线JK）

选择边或[环（L）]：↙ （回车，结束“倒角”命令）(https://www.xing528.com)

图10-5 放大显示轮齿

图10-6 做轮齿的倒角

20.单击“标准”工具栏中的“缩放上一个”按钮，回到上一个显示窗口。

21.利用“三维阵列”命令将轮齿做环形阵列，得到直齿圆柱齿轮的轮齿三维实体，如图10-7所示。

命令：_3darray（ 单击“建模”工具栏中的“三维阵列”按钮）

选择对象： （单击轮齿实体）

找到1个

选择对象：↙ （回车，结束选择三维阵列对象）

输入阵列类型[矩形（R）/环形（P）]<矩形>：P：↙ （输入P，回车）

输入阵列中的项目数目：40↙ （输入阵列项目数目即齿数30，回车）

图10-7 直齿圆柱齿轮的轮齿三维实体

指定要填充的角度（+=逆时针，-=顺时针）<360>：↙ （回车，填充角度为360）

旋转阵列对象？[是（Y）/否（N）]<Y>：↙ （回车，旋转阵列对象）

指定阵列的中心点： （捕捉轮齿端面圆弧的圆心）

指定旋转轴上的第二点： （捕捉轮齿另一个端面圆弧的圆心）

二、创建直齿圆柱齿轮三维实体

1.利用“圆柱体”命令创建底面直径为37.5mm的圆柱体。

命令：_cylinder（单击“建模”工具栏中的按钮）

指定底面的中心点或[三点（3P）/两点（2P）/切点、切点、半径（T）/椭圆（E）]：0，0，0↙ （输入底面中心点的坐标，回车，即以坐标原点为底面中心）

指定底面半径或[直径（D）]：D↙ （输入D，回车，选择“直径”选项）

指定直径：37.5↙ （输入直径，回车）

指定高度或[两点（2P）/轴端点（A）]<16.0000>：16↙ （输入高度，回车）

2.重复“圆柱体”命令，以坐标原点为底面中心，创建底面直径为12mm的圆柱体，如图10-8所示。

3.单击“建模”工具栏中的“并集”按钮，将轮齿三维实体与直径为37.5mm的圆柱体合并。

4.单击“建模”工具栏中的“差集”按钮，将合并后的三维实体与直径为12mm的圆柱体做差集运算，在齿轮实体上挖出通孔，如图10-9所示。

图10-8 创建圆柱体

图10-9 合并实体后挖通孔

6.单击“修改”工具栏中的“倒角”按钮，在通孔的两端创建倒角，倒角距离为1mm，如图10-10所示。

7.利用“长方体”命令创建挖键槽的长方体，如图10-11所示。

命令：_box （单击“建模”工具栏中的“长方体”按钮）

指定第一个角点或[中心（C）]： （在适当位置单击指定第一角点的位置）

指定其他角点或[立方体（C）/长度（L）]：@4，7.8，16↙ （输入相对角点的坐标，回车）

图10-10 创建通孔倒角

图10-11 创建长方体

8.单击“建模”工具栏中的“三维移动”按钮，将长方体和齿轮三维实体移到一起，如图10-12所示。移动的基点为长方体的棱边LM的中点，第二点为齿轮三维实体可见端面的圆心。

9.单击“建模”工具栏中的“差集”按钮，从齿轮三维实体中减去长方体，挖出键槽，如图10-13所示。

图10-12 移动长方体

图10-13 挖出键槽

10.设置渲染目标、创建并应用新材质、创建纯白色渲染视图。

11.单击“渲染”工具栏中的“渲染”按钮，即可对直齿圆柱齿轮三维实体进行渲染，如图10-14所示。

12.单击“标准”工具栏中的“保存”按钮，保存创建的三维实体。

完成创建直齿圆柱齿轮的三维实体。

图10-14 直齿圆柱齿轮三维实体