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三维实体设计-圆锥齿轮优化

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:圆锥齿轮零件图如图5-38所示,本节将创建该圆锥齿轮的三维实体。置为当前层,单击“绘图”工具栏中的“圆”按钮,绘制三个同心圆,直径分别为62.2943mm、60mm和57.2468mm,这三个圆分别是齿顶圆、分度圆和齿根圆。

三维实体设计-圆锥齿轮优化

圆锥齿轮零件图如图5-38所示,本节将创建该圆锥齿轮的三维实体。

该齿轮的模数m=2,齿数z=30,分锥角δ=55°,分度圆的直径d=mz=60mm,齿顶圆的直径da=m(z+2cosδ)=62.2943mm,齿根圆直径df=m(z-2.4 cosδ)=57.2468mm。

绘图步骤

1.单击“标准”工具栏中的“新建”978-7-111-42015-6-Part03-388.jpg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.单击“图层”工具栏中“图层特性管理器”978-7-111-42015-6-Part03-389.jpg按钮,在弹出的“图层特性管理器”对话框中创建“轮廓线”层。

3.打开状态栏中的“正交”978-7-111-42015-6-Part03-390.jpg按钮和“对象捕捉”978-7-111-42015-6-Part03-391.jpg按钮,将“轮廓线”层设

置为当前层,单击“绘图”工具栏中的“圆”978-7-111-42015-6-Part03-392.jpg按钮,绘制三个同心圆,直径分别为62.2943mm、60mm和57.2468mm,这三个圆分别是齿顶圆、分度圆和齿根圆。

4.单击“绘图”工具栏中的“直线”978-7-111-42015-6-Part03-393.jpg按钮,过同心圆的圆心O和直径为62.2943mm的圆的上象限点A绘制一条辅助线OA,如图10-15所示。

5.单击“修改”工具栏中的“阵列”下拉工具栏中的“环形阵列”978-7-111-42015-6-Part03-394.jpg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>:240↙ (输入项目数240,回车。项目数为齿数的8倍)

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)

6.单击“标准”工具栏中的“窗口缩放”978-7-111-42015-6-Part03-395.jpg按钮,将同心圆上象限点处的图形放大显示。

7.分别单击“绘图”工具栏中的“样条曲线”978-7-111-42015-6-Part03-396.jpg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10-16所示。

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图10-15 绘制同心圆和辅助线

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图10-16 利用样条曲线近似绘制齿廓

8.单击“修改”工具栏中的“修剪”978-7-111-42015-6-Part03-399.jpg按钮,修剪三个圆。

9.单击“修改”工具栏中的“删除”978-7-111-42015-6-Part03-400.jpg按钮,将所有直线删除,得到齿形的轮廓线BCDGFE,如图10-17所示。

10.单击“动态观察器”工具栏中的“自由动态观察”978-7-111-42015-6-Part03-401.jpg按钮,调整观察方向。

11.单击“绘图”工具栏中的“直线”978-7-111-42015-6-Part03-402.jpg按钮,过圆弧CF的中点H绘制与Z轴平行的直线HI,长度为11mm,如图10-18所示。

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图10-17 修剪出齿廓

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图10-18 调整观察方向、绘制直线

12.单击“修改”工具栏中的“删除”978-7-111-42015-6-Part03-405.jpg按钮,将圆弧CF删除。

13.单击“绘图”工具栏中的“面域”978-7-111-42015-6-Part03-406.jpg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UCS工具栏中的978-7-111-42015-6-Part03-407.jpg按钮,将坐标系绕Y轴旋转90°。

15.单击“修改”工具栏中的“旋转”978-7-111-42015-6-Part03-408.jpg按钮,将面域和直线HI绕基点H旋转55°,如图10-19所示。

16.利用“拉伸”命令拉伸面域,如图10-20所示。

命令:_extrude (单击“建模”工具栏中的978-7-111-42015-6-Part03-409.jpg按钮)

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)]:T↙ (输入T,回车,选择“倾斜角”选项)

指定拉伸的倾斜角度<0>:2↙ (输入拉伸的倾斜角度2,回车)

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

选择拉伸路径: (单击直线)

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图10-19 旋转面域和直线

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图10-20 拉伸面域

17.分别单击“绘图”工具栏中的“直线”978-7-111-42015-6-Part03-412.jpg按钮,依次连接拉伸后得到的三维实体的两个端面中4条圆弧的中点JKLMJ,过J点绘制与Y轴平行的直线JN,长度为齿顶圆的半径31.1472mm,如图10-21所示。

18.单击“建模”工具栏中的“三维移动”978-7-111-42015-6-Part03-413.jpg按钮,将拉伸后得到的三维实体竖直向上移动。

19.选择菜单“视图”→“三维视图”→“平面视图”→“当前UCS”选项,显示出XY平面平行的图形,如图10-22所示。

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图10-21 绘制直线

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图10-22 显示平面视图

20.单击“修改”工具栏中的“偏移”978-7-111-42015-6-Part03-416.jpg按钮,向右偏移直线JN,偏移的距离为10.64mm,得到直线PQ。利用“偏移”命令向左偏移直线PQ,偏移距离分别为4mm,得到直线RS。

21.单击“绘图”工具栏中的“直线”978-7-111-42015-6-Part03-417.jpg按钮,利用“直线”命令连接端点NQ。

22.分别利用“偏移”命令向上偏移直线NQ,偏移距离分别为11mm和17mm。

23.单击“修改”工具栏中的“延伸”978-7-111-42015-6-Part03-418.jpg按钮,将直线ML和JK分别延伸到直线JN和RS上,交点分别为T、U,如图10-23所示。

24.单击“修改”工具栏中的“复制”978-7-111-42015-6-Part03-419.jpg按钮,复制直线MT、JN、JU、RS和NQ,得到直线M1T1、J1N1、J1U1、R1S1和N1Q1,如图10-24所示。

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图10-23 偏移、延伸直线

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图10-24 复制直线

25.分别单击“修改”工具栏中的“修剪”978-7-111-42015-6-Part03-422.jpg按钮和“删除”978-7-111-42015-6-Part03-423.jpg按钮,修剪、删除图10-23中的线条。

26.单击“修改”工具栏中的“倒角”978-7-111-42015-6-Part03-424.jpg按钮,在图10-25中绘制三个倒角,倒角距离为1mm,如图10-25所示。图中直线KL的倾斜角度比圆锥齿轮的齿根角大,需要修改。(www.xing528.com)

27.单击“修改”工具栏中的“删除”978-7-111-42015-6-Part03-425.jpg按钮,将直线KL删除。

28.选择菜单“修改”→“拉长”选项,利用“拉长”命令中的“增量”选项,将直线TL延长0.3mm,得到新的端点L1。

29.单击“绘图”工具栏中的“直线”978-7-111-42015-6-Part03-426.jpg按钮,利用“直线”命令连接端点KL1,如图10-26所示。KL1的倾斜角度为51°26′,与圆锥齿轮的齿根线的倾斜角度极其接近。

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图10-25 修剪、删除直线后绘制倒角

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图10-26 拉长直线、绘制直线

30.单击“绘图”工具栏中的“面域”978-7-111-42015-6-Part03-429.jpg按钮,将图10-28中的封闭图形创建为面域。

31.单击“建模”工具栏中的“旋转”978-7-111-42015-6-Part03-430.jpg按钮,将面域绕直线TP旋转360°,得到圆锥齿轮的齿根圆锥体(包括右侧凸台和内孔),如图10-27所示。

32.单击“修改”工具栏中的“删除”978-7-111-42015-6-Part03-431.jpg按钮,将直线NS删除。

33.单击“修改”工具栏中的“偏移”978-7-111-42015-6-Part03-432.jpg按钮,在图10-24中向右上方偏移直线M1T1,偏移距离为1mm,如图10-28所示。

34.单击“修改”工具栏中的“修剪”978-7-111-42015-6-Part03-433.jpg按钮,修剪偏移出来的直线M1 T1,得到直线M2V2。

35.单击“修改”工具栏中的“删除”978-7-111-42015-6-Part03-434.jpg按钮,将直线M1T1删除。

36.单击“绘图”工具栏中的“直线”978-7-111-42015-6-Part03-435.jpg按钮,连接端点J1 R1。利用“直线”命令过端点M2连续绘制水平线M2M3(长度为1mm)、竖直线M3T2、水平线T2N2和竖直线N2V2,T2是M3T2与直线Q1N1延长线的交点,如图10-29所示。

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图10-27 齿根圆锥体

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图10-28 偏移、延伸直线

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图10-29 绘制直线

37.单击“修改”工具栏中的“修剪”978-7-111-42015-6-Part03-439.jpg按钮,修剪出如图10-30所示的图形。

38.单击“绘图”工具栏中的“面域”978-7-111-42015-6-Part03-440.jpg按钮,将图10-30中两个封闭图形创建为面域。

39.单击“建模”工具栏中的“旋转”978-7-111-42015-6-Part03-441.jpg按钮,将两个面域绕直线T2N2旋转360°,得到圆锥齿轮两个端面圆锥体,如图10-31所示。

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图10-30 修剪直线

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图10-31 端面圆锥体

40.单击“标准”工具栏中的“缩放上一个”978-7-111-42015-6-Part03-444.jpg按钮,回到上一个显示窗口,如图10-32所示。

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图10-32 回到三维显示窗口,显示出所有三维实体

41.单击“建模”工具栏中的“三维移动”978-7-111-42015-6-Part03-446.jpg按钮,将齿根圆锥体和轮齿三维实体移到一起,如图10-33所示。移动的基点为齿根圆锥体大端面的上象限点,第二点的轮齿三维实体中齿根圆弧的中点。

42.单击“建模”工具栏中的“三维阵列”978-7-111-42015-6-Part03-447.jpg按钮,将轮齿绕齿根圆锥体的轴线做环形阵列,阵列数量为30。

43.单击“建模”工具栏中的“并集”978-7-111-42015-6-Part03-448.jpg按钮,将阵列出来的轮齿三维实体和齿根圆锥体合并,如图10-34所示。

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图10-33 移动三维实体

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图10-34 三维阵列后合并实体

44.单击“建模”工具栏中的“三维移动”978-7-111-42015-6-Part03-451.jpg按钮,将两个端面圆锥体与合并后的三维实体移到一起,如图10-35所示。移动的基点为端点J1,第二点为最高轮齿(原始轮齿)的齿顶圆弧的中点。

45.单击“建模”工具栏中的“差集”978-7-111-42015-6-Part03-452.jpg按钮,将合并后的三维实体中与两个端面圆锥体做差集运算,得到齿轮三维实体,如图10-36所示。

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图10-35 移动三维实体

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图10-36 差集运算结果

46.利用“长方体”命令创建挖键槽的长方体,如图10-37所示。

命令:_box (单击“建模”工具栏中的978-7-111-42015-6-Part03-455.jpg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)]:@15,13.8,6↙ (输入相对角点的坐标,回车)

47.单击“建模”工具栏中的“三维移动”978-7-111-42015-6-Part03-456.jpg按钮,将长方体与齿轮三维实体移到一起,如图10-38所示。移动的基点为长方体的棱边ab的中点,第二点为齿轮可见端面上同心圆的圆心。

48.单击“建模”工具栏中的“差集”978-7-111-42015-6-Part03-457.jpg按钮,从齿轮三维实体中减去长方体,挖出键槽,得到圆锥齿轮三维实体,如图10-39所示。

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图10-37 创建长方体

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图10-38 移动长方体

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图10-39 挖出键槽

49.选择菜单“视图”→“视口”→“两个视口”选项,创建两个垂直视口。

50.单击“标准”工具栏中的“实时缩放”978-7-111-42015-6-Part03-461.jpg按钮,调整图形大小。

51.单击“标准”工具栏中的“实时平移”978-7-111-42015-6-Part03-462.jpg按钮,调整图形位置。

52.单击“动态观察器”工具栏中的“自由动态观察”978-7-111-42015-6-Part03-463.jpg按钮,调整观察方向。

53.设置渲染目标、创建并应用新材质、创建纯白色渲染视图。

54.分别单击“渲染”工具栏中的“渲染”978-7-111-42015-6-Part03-464.jpg按钮,对两个视口中的圆锥齿轮三维实体进行渲染,如图10-40所示。

55.单击“标准”工具栏中的“保存”978-7-111-42015-6-Part03-465.jpg按钮,保存创建的三维实体。

完成创建圆锥齿轮的三维实体。

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图10-40 渲染圆锥齿轮三维实体

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