设计实例：参数化齿轮优化方案

实例概述：

本实例介绍了一个由参数、关系控制的齿轮模型。设计过程是先创建参数及关系，然后利用这些参数创建出齿轮模型。用户可以通过修改参数值来改变齿轮的形状。这是一种典型的系列化产品的设计方法，它使产品的更新换代更加快捷、方便。齿轮模型及特征树如图27.1所示。

图27.1 齿轮模型和特征树

Step1.新建模型文件。选择下拉菜单命令，系统弹出“新建”对话框，在类型列表中选择，单击按钮。在系统弹出的“新建零件”对话框中输入零件名称cy_gear，并选中复选项，单击按钮，进入“零件设计”工作台。

Step2.选择下拉菜单命令，进入“创成式外形件设计”工作台。

Step3.定义参数。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出图27.2所示的“公式：cy_gear”对话框。

（2）在按钮右侧的下拉列表中选择选项，然后单击按钮，在文本框中输入“齿轮模数m”，将值设置为4，单击按钮。

（3）在右侧的下拉列表中选择选项，然后单击按钮。在文本框中输入“齿轮齿数z”，将齿轮齿数值设置为30，单击按钮。

图27.2 “公式：cy_gear”对话框

（4）在后的下拉列表中选择选项，然后单击按钮，在文本框中输入“齿轮厚度b”，将值设置为20，单击按钮。

（5）在右侧的下拉列表中选择选项，然后单击按钮。在文本框中输入“齿轮压力角a”，将值设置为20，单击按钮。

（6）在后的下拉列表中选择选项，然后单击按钮，在文本框中输入“齿轮分度圆直径”。单击按钮，在系统弹出的公式编辑器中将设定为，单击按钮，完成对齿轮分度圆直径的设置。

（7）单击按钮，在文本框中输入“齿根圆直径”，单击按钮，在系统弹出的公式编辑器中将设定为，单击按钮，完成对齿根圆直径的设置。

（8）单击按钮，在文本框中输入“齿顶圆直径”，单击按钮，在系统弹出的公式编辑器中将设定为，单击按钮，完成对齿顶圆直径的设置。

（9）单击按钮，在文本框中输入“基圆直径”，单击按钮，在系统弹出的公式编辑器中将设定为，单击按钮，完成基圆直径的设置。

（10）单击“知识”工具栏中按钮后的，在系统弹出的工具栏中单击按钮，系统弹出“法则曲线编辑器”对话框。在文本框中输入“齿廓曲线x”并单击按钮，系统弹出图27.3所示的“规则编辑器”对话框。在右侧的下拉列表中选择选项并单击按钮，在上侧的文本框中输入t；在右侧的下拉列表中选择选项并单击按钮，在上侧的文本框中输入x；在“规则编辑器”左上方的空白区域输入图27.3所示的规则，单击按钮，系统弹出“警告”对话框。单击按钮，完成规则的创建。

图27.3 “规则编辑器”对话框

（11）单击“知识”工具栏中按钮后的，在系统弹出的工具栏中单击按钮，系统弹出“法则曲线编辑器”对话框。在文本框中输入“齿廓曲线y”并单击按钮，返回到“规则编辑器”对话框。在右侧的下拉列表中选择选项并单击按钮，在上侧的文本框中输入t；在右侧的下拉列表中选择选项并单击按钮，在上侧的文本框中输入y；在“规则编辑器”左上方的空白区域输入。单击按钮，完成规则的创建。

Step4.创建图27.4所示的草图1。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令（或单击工具栏的“草图”按钮）。

（2）定义草图平面。选取“xy平面”为草图平面，系统自动进入草绘工作台。

（3）绘制草图。绘制图27.5所示的草图1并标注尺寸。

（4）添加尺寸约束关系。右击标注的尺寸，选择命令，系统弹出“公式编辑器”对话框，将设置为“基圆直径”。单击“公式编辑器”对话框中的按钮，完成尺寸的设置。

说明：设置方法为在公式编辑器的下拉列表中双击选项。

（5）单击“工作台”工具栏中的按钮，完成草图1的创建。

Step5.创建图27.6所示的草图2。

（1）选择下拉菜单命令（或单击工具栏的“草图”按钮）。

（2）选取“xy平面”为草图平面，系统自动进入草图工作台。绘制图27.7所示的草图2并标注尺寸。右击标注的尺寸，选择命令，在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为“齿顶圆直径”。单击“公式编辑器”对话框中的按钮，完成尺寸的设置。

（3）单击“工作台”工具栏中的按钮，完成草图2的创建

图27.4 草图1（建模环境）

图27.5 草图1（草绘环境）

图27.6 草图2（建模环境）

Step6.创建图27.8所示的草图3。

（1）选择下拉菜单命令（或单击工具栏的“草图”按钮）。

（2）选取“xy平面”为草图平面，系统自动进入草图工作台。绘制图27.9所示的草图3并标注尺寸。右击内侧的圆的尺寸，选择命令，在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为“齿根圆直径”。单击按钮，完成尺寸的设置。右击外侧的圆的尺寸，选择命令，在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为“齿轮分度圆直径”。单击按钮，完成尺寸的设置。

（3）单击“工作台”工具栏中的按钮，完成草图3的创建。

图27.7 草图2（草绘环境）

图27.8 草图3（建模环境）

图27.9 草图3（草绘环境）

Step7.创建图27.10所示的点1。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“点定义”对话框。

（2）定义点类型。在“点定义”对话框中的下拉列表中选择选项。选取“xy平面”为该点的放置平面。

（3）定义点的放置位置。

①在“点定义”对话框的文本框中右击，在系统弹出的下拉选项中选择命令，此时系统弹出“公式编辑器”对话框。将“公式编辑器”对话框的设置为，单击按钮。此时系统弹出图27.11所示的“自动更新？”对话框，单击按钮。

说明：设置方法为：在公式编辑器的下的列表中选择选项，在下的列表中选择选项，在下的列表中双击选项；在下的列表中选择选项，在下的列表中双击选项；此时文本框中显示的是，然后在括号内输入数字0，设置便可完成。

图27.10 点1

图27.11 “自动更新？”对话框

②在“点定义”对话框的文本框中右击选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为，单击按钮。系统弹出“自动更新？”对话框，单击按钮。

（4）单击“点定义”对话框中的按钮，完成点1的创建。

Step8.创建图27.12所示的点2。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“点定义”对话框。

（2）在“点定义”对话框的下拉列表中选择选项，选取“xy平面”为该点的放置平面。

（3）定义点的放置位置。

①在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为，单击按钮，系统弹出“自动更新？”对话框，单击按钮。

②在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为，单击按钮，系统弹出“自动更新？”对话框，单击按钮。

（4）单击“点定义”对话框中的按钮，完成点2的创建。

Step9.创建图27.12所示的点3。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“点定义”对话框。

（2）在“点定义”对话框的下拉列表中选择选项，选取“xy平面”为该点的放置平面。

（3）定义点的放置位置。

①在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令，在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为

。

②在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为

。

（4）单击“点定义”对话框中的按钮，完成点3的创建。

Step10.创建图27.12所示的点4。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“点定义”对话框。

（2）在“点定义”对话框的下拉列表中选择选项，选取“xy平面”为该点的放置平面。

（3）定义点的放置位置。

①在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为

。

②在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为

。

（4）单击“点定义”对话框中的按钮，完成点4的创建。

Step11.创建图27.12所示的点5。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“点定义”对话框。

（2）在“点定义”对话框中的下拉列表中选择选项，选取“xy平面”为该点的放置平面。

（3）定义点的放置位置。

①在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为

。

②在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为

。

（4）单击“点定义”对话框中的按钮，完成点5的创建。

Step12.创建图27.12所示的点6。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“点定义”对话框。

（2）在“点定义”对话框的下拉列表中选择选项，选取“xy平面”为该点的放置平面。

（3）定义点的放置位置。

①在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为

。

②在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为

。

（4）单击“点定义”对话框中的按钮，完成点6的创建。

Step13.创建图27.12所示的点7。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“点定义”对话框。

（2）在“点定义”对话框的下拉列表中选择选项，选取“xy平面”为该点的放置平面。

（3）定义点的放置位置。

①在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为

。

②在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为

。

（4）单击“点定义”对话框中的按钮，完成点7的创建。

Step14.创建图27.12所示的点8。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“点定义”对话框。

（2）在“点定义”对话框中的下拉列表中选择选项，选取“xy平面”为该点的放置平面。

（3）定义点的放置位置。

①在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为

。(www.xing528.com)

②在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为

。

（4）单击“点定义”对话框中的按钮，完成点8的创建。

Step15.创建图27.12所示的点9。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“点定义”对话框。

（2）在“点定义”对话框中的下拉列表中选择选项，选取“xy平面”为该点的放置平面。

（3）定义点的放置位置。

①在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为

。

②在“点定义”对话框的文本框中右击，选择命令。在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为

。

（4）单击“点定义”对话框中的按钮，完成点9的创建。

图27.12点2、点3、点4、点5、点6、点7、点8、点9

Step16.创建图27.13所示的样条线1。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“样条线定义”对话框。

（2）定义样条线的通过点。依次选取点1、点2、点3、点4、点5、点6、点7、点8和点9为样条线的通过点。

（3）单击按钮，完成样条线1的创建。

图27.13 样条线1

Step17.创建图27.14所示的拉伸1。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“拉伸曲面定义”对话框。

（2）选择拉伸轮廓。选取Step16创建的样条线1为拉伸轮廓。

（3）定义拉伸方向。选取“xy平面”，系统会以“xy平面”的法线方向作为拉伸方向。

（4）定义拉伸类型。在“拉伸曲面定义”对话框区域的下拉列表中选择选项。

（5）确定拉伸高度。在“拉伸曲面定义”对话框区域的文本框中右击，选择选项，在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为，单击按钮。

（6）单击“拉伸曲面定义”对话框的按钮，完成曲面的拉伸。

图27.14 拉伸1

Step18.创建图27.15b所示的外插1。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“外插延伸定义”对话框。

（2）定义外插延伸的边界。选取图27.15a所示的曲线为外插延伸的边界。

（3）定义外插延伸的对象。选取图27.15a所示的曲面为外插延伸的对象。

（4）定义外插延伸类型。在“外插延伸定义”对话框区域的下拉列表中选择选项，将长度值设定为20。

图27.15 外插1

（5）单击按钮，完成外插1的创建。

Step19创建图27.16所示的相交1。

图27.16 相交1

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“相交定义”对话框。

（2）定义相交的第一元素。选取“yz平面”为相交的第一元素。

（3）定义相交的第二元素。选取“zx平面”为相交的第二元素。

（4）单击按钮，完成相交1的创建。

Step20.创建图27.17所示的平面1。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令（或单击“线框”工具栏中的“平面”按钮），系统弹出“平面定义”对话框。

（2）定义平面类型。在“平面定义”对话框的下拉列表中选择选项。

（3）定义通过点。选取图27.17所示的点（点7）为平面的通过点。

（4）定义通过直线。选取图27.17所示的直线（相交1）为平面的通过直线。

（5）单击按钮，完成平面1的创建。

图27.17 平面1

Step21.创建图27.18所示的对称1。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令（或单击工具栏的“对称”按钮），系统弹出“对称定义”对话框。

（2）选取对称元素。选择图27.18所示的曲面为对称元素。

（3）选取参考平面。选取图27.18所示的平面1为参考平面。

（4）单击按钮，完成对称图形的创建。

图27.18 对称1

Step22.创建图27.19所示的拉伸2。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“拉伸曲面定义”对话框。

（2）选取最小的圆为拉伸轮廓。选取图27.19所示的直线为拉伸方向，并单击按钮。在“拉伸曲面定义”对话框区域的下拉列表中选择选项。

（3）在区域的文本框中右击，选择选项，在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为。

（4）单击“拉伸曲面定义”对话框的按钮，完成拉伸2的创建。

Step23.创建图27.20所示的拉伸3。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“拉伸曲面定义”对话框。

（2）选取草图2为拉伸轮廓。采用系统默认的拉伸方向。在“拉伸曲面定义”对话框区域的下拉列表中选择选项。

（3）在区域的文本框中右击，选择选项，在系统弹出的“公式编辑器”对话框中将设置为。

（4）单击“拉伸曲面定义”对话框的按钮，完成拉伸3的创建。

图27.19 拉伸2

图27.20 拉伸3

Step24.创建图27.21b所示修剪1。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“修剪定义”对话框。

（2）定义修剪类型。在“修剪定义”对话框的下拉列表中选择选项。

（3）定义修剪元素。选取图27.21a所示的曲面1和曲面2为修剪元素。

（4）调整至图27.21所示的保留曲面后单击按钮，完成曲面的修剪操作。

图27.21 修剪1

Step25.创建图27.22b所示的修剪2。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“修剪定义”对话框。

（2）在“修剪定义”对话框的下拉列表中选择选项。选取图27.22a所示的曲面1和曲面2为修剪元素。

（3）单击按钮，完成曲面的修剪操作。

图27.22 修剪2

Step26.创建图27.23所示的圆形阵列1。

（1）选择命令。选择下拉菜单命令，然后选取修剪2，系统弹出“定义圆形阵列”对话框。

（2）定义阵列参数。单击选项卡，在下拉列表中选择选项，在文本框中右击，在系统弹出的下拉选项中选择选项，此时系统弹出“公式编辑器”对话框；将设置为。选取图27.24所示的直线为参考元素。

（3）单击“定义圆形阵列”对话框的按钮，完成圆形阵列1的创建。

图27.23 圆形阵列1

图27.24 选取阵列对象和参考元素

Step27.创建图27.25b所示的修剪3。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“修剪定义”对话框。

（2）在“修剪定义”对话框的下拉列表中选择选项。选取圆形阵列1和拉伸2为修剪元素。

图27.25 修剪3

（3）单击按钮，完成曲面的修剪操作。

Step28.创建图27.26所示的修剪4。

（1）选择下拉菜单命令，系统弹出“修剪定义”对话框。

（2）在“修剪定义”对话框的下拉列表中选择选项。选取修剪2和修剪3为修剪元素。

（3）单击按钮，完成曲面的修剪操作。

图27.26 修剪4

Step29.创建图27.27所示的封闭曲面1。

（1）切换工作台。选择下拉菜单命令，此时系统进入“零件设计”工作台。

（2）选择命令。选择下拉菜单命令，此时系统弹出“定义封闭曲面”对话框。

（3）定义关闭对象。选取修剪4为要关闭的对象。

（4）单击按钮，完成封闭曲面1创建。

Step30.检验零件模型是否完全参数化。

（1）更改齿轮模数。在特征树中双击“齿轮模数m”，系统弹出“编辑参数”对话框，将齿轮模数更改为3.5，然后单击按钮，观察模型是否发生变化。

（2）更改齿轮齿数。在特征树中双击“齿轮齿数z”，系统弹出“编辑参数”对话框，将齿轮齿数更改为20，然后单击按钮，观察模型是否发生变化。

图27.27 封闭曲面1

（3）更改齿轮厚度。在特征树中双击“齿轮厚度b”，在系统弹出的“编辑参数”对话框中将齿轮厚度更改为50，然后单击按钮，观察模型是否发生变化。

Step31.保存文件。选择下拉菜单命令，完成零件模型的保存。