齿轮系列化设计:SolidWorks2014入门到精通

本实例以如图9-114所示的直齿轮为例，介绍直齿轮的参数化设计方法。直齿轮的规格如表9-1所示。设计齿轮时，首先要建立一个圆柱作为齿轮的基体，然后绘制齿的轮廓草图，再拉伸凸台，最后利用圆周阵列特征完成齿轮的建模。完成建模后，建立方程式和对齿轮进行配置。

图9-114 直齿轮

表9-1 齿轮的规格

在绘制齿的轮廓草图时，需要掌握以下的渐开线齿轮的公式(己知齿数n和模数m):

齿轮的分度圆直径为：d=nm

齿轮的齿顶圆直径为：d_a=（n+2）m

齿轮的齿根圆直径为：d_f=（n-2.5）m

齿轮的基圆直径为：d₀=d×cos20°

以上计算齿轮的参数是假设齿轮是渐开线齿轮，其压力角为20°时所得到的公式，详细推导请读者参考机械原理的相关书籍。

——参见附带光盘中的“End/ch9/9.3.1.sldprt”文件。

——参见附带光盘中的AVI/ch9/9.3.1.avi

（1）新建一个零件文件，以上视基准面为草图基准面，绘制如图9-115所示的草图1。

图9-115 草图1

（2）单击特征工具栏中的“拉伸凸台/基体”，左侧弹出如图9-116所示的对话框，在“终止条件”中选择“给定深度”，然后在“深度”中输入5，单击“确定”生成拉伸凸台1。

（3）再以上视基准面为草图面，绘制草图。首先绘制如图9-117所示的3个圆，这3个圆从大到小依次为齿顶圆、分度圆和基圆。

图9-116 拉伸凸台1

图9-117 绘制圆

（4）绘制如图9-118所示的两条辅助线，其中一条和分度圆的交点为A。

图9-118 绘制辅助线

（5）如图9-119所示，以OA的中点1为圆心，以OA长的一半为半径绘制圆弧，使圆弧和基圆交于点B。

（6）如图9-120所示，以点B为圆心，AB为半径，绘制圆弧，使之分别和齿顶圆及齿根圆交于点C和点D，这条圆弧就是齿的轮廓线。

图9-119 绘制圆弧

图9-120 绘制齿的轮廓线

（7）如图9-121所示，绘制一条中心线，然后使用镜像实体命令，绘制另外一条齿的轮廓线，最后再绘制齿顶的圆弧和齿根的圆弧，完成齿的轮廓线。完成后，退出草图即可。

（8）单击特征工具栏中的“拉伸凸台/基体”，左侧弹出如图9-122所示的对话框，在“终止条件”中选择“成形到一面”，然后选择图中所示的面，单击“确定”生成拉伸凸台2。

图9-121 完成齿的轮廓线

图9-122 拉伸凸台2

（9）单击特征工具栏中的“圆周阵列”，弹出如图9-123所示的对话框，在“阵列轴”中选择图中所示的面，在“阵列数”中输入20，在“要阵列的特征”中选择“凸台拉伸2”，然后单击“确定”生成圆周阵列。此时已经建立了一个模数为1、齿数为20的齿轮的模型。

图9-123 圆周阵列

（10）单击菜单栏中的“工具”→“方程式”，弹出如图9-124所示的对话框，定义两个全局变量m和n。

图9-124 定义全局变量

（11）如图9-125所示，在方程式中选择草图2中齿顶圆直径尺寸作为方程式名称，在右边的方程式中输入“"m"^*（"n"+2）”，如图9-126所示。

（12）如图9-127所示，在方程式中选择草图2中分度圆直径尺寸作为方程式名称，在右边的方程式中输入“"m"^*"n"”，如图9-128所示。(www.xing528.com)

（13）如图9-129所示，在方程式中选择草图2中基圆直径尺寸作为方程式名称，在右边的方程式中输入“"D1@草图2"^*cos（20）”，如图9-130所示。

图9-125 选择方程式名称1

图9-126 输入方程式1

图9-127 选择方程式名称2

图9-128 输入方程式2

图9-129 选择方程式名称3

图9-130 输入方程式3

（14）如图9-131所示，在方程式中选择草图1中的齿根圆直径尺寸作为方程式名称，在右边的方程式中输入“"m"^*（"n"-2.5）”，如图9-132所示。

图9-131 选择方程式名称4

图9-132 输入方程式4

（15）如图9-133所示，在方程式中选择圆周阵列中的阵列数作为方程式名称，在右边的方程式中输入“"n"”，如图9-134所示。

图9-133 选择方程式名称5

图9-134 输入方程式5

（16）如图9-135所示，在方程式中选择草图2的角度尺寸27°作为方程式名称，在右边的方程式中输入“540/"n"”，如图9-136所示。

图9-135 选择方程式名称6

图9-136 输入方程式6

（17）如图9-137所示，在方程式中选择草图2的角度尺寸4.5°作为方程式名称，在右边的方程式中输入“90/"n"”，如图9-138所示。

图9-137 选择方程式名称7

图9-138 输入方程式7

（18）单击菜单栏中的“插入”→“表格”→“设计表”，左侧弹出如图9-139所示的对话框，在“源”中选择“自动生成”，然后单击“确定”插入系列零件设计表。

图9-139 系列零件设计表

（19）单击菜单栏中的“编辑”→“系列零件设计表格”→“在新窗口中编辑表格”，此时打开一个空白的表格，然后在表格中分别输入“$数值@n@方程式”和“$数值@m@方程式”，如图9-140所示。然后再在设计表中输入如图9-141所示的几种配置。输入配置后，保存并关闭表格。

图9-140 输入表格

图9-141 输入配置

（20）打开ConfigurationManager，可以看到，已经有12种配置，如图9-142所示。分别双击每种配置，确认是否有错误，确认无误后，保存文件即可。

图9-142 查看配置