SolidWorks在齿轮建模.doc

SolidWorks在齿轮建模中的应用心得 摘要：三维几何建模是齿轮有限元分析及齿轮机构虚拟仿真的基础，通常的CAD系统要通过编程才能实现齿轮三维模型的构建。为此提出一种基于三维造型软件SolidWorks和二维工程图软件CAXA的齿轮三维模型直接构建方法，该方法通过SolidWorks与CAXA相结合，只需通过普通常用命令即可制作出齿型较完美的常用齿轮三维模型，较方便地满足了齿轮有限元分析及虚拟仿真的要求。 关键词：齿轮 建模 SolidWorks CAXA 0 引言 不论是对单个齿轮进行有限元分析（CAE）还是对整个轮系进行以虚拟仿真（VE）为主的运动分析，齿轮三维几何模型是一个基础。由于CAE和VE等软件平台的几何建模功能相对较弱，不能直接或难以提供精确的零件模型，为此通常采用利用主流的CAD软件平台构建零件的三维模型，然后通过数据转换接口将其导入到CAE软件或虚拟环境（VE）中进行分析或仿真。 这一方法虽被广泛采用但并非没有缺点，主流的CAD软件平台一般并不直接提供齿轮的三维几何建模功能，为此本文提出一种精确构造齿轮的三维模型的方法。CAXA是绘制二维工程图的常用CAD软件，它自带的齿轮绘制功能可以绘制出完整的齿轮渐开线，经过实践后发现可以将其绘制的齿轮渐开线导入到SolidWorks三维平台中，而后可以制作出齿型较完美的常用齿轮三维模型。 1 直齿轮建模 1.1 圆柱直齿轮 圆柱直齿轮是结构最简单的齿轮，其建模过程也最为简单。在此构建的圆柱直齿轮齿数Z＝42，模数m＝2，首先启动CAXA软件使用齿轮绘制功能绘制出所需的一个齿廓曲线（如图1.1），然后将其保存为dwg文件。 然后在SolidWorks平台中打开刚才的dwg文件，此时如出现错误提示选择 图1.1 图1.2 “忽略”选项即可，在随后出现的对话框中选择左上角的“输入到零件”选项（如图1.2），然后点击“完成”即可打开CAXA绘制的齿廓曲线（如图1.3），此时齿廓曲线位于前视基准面上。 此时即可开始齿轮的正式建模，首先“拉伸”一个圆柱体，其中圆柱体的直径等于齿轮的齿根圆直径，宽度就是齿轮的齿厚，此处圆柱体的草图 图1.3 图1.4 与齿廓曲线同样在前视基准面上（如图1.4） 利用刚才导入的CAXA所绘制的齿廓曲线作为草图，使用“拉伸”命令即可构建出一个齿型，然后在齿型的两个端面加上齿端倒角（如图1.5）。 最后使用“圆周阵列”命令将得到的一个齿型和齿端倒角进行阵列（阵列数为齿数42），再使用“切除拉伸”命令制造出齿轮的花键槽，就完成了所需圆柱直齿轮的建模（如图1.6），得到的圆柱直齿轮其齿型渐开线较完美。 图1.5 图1.6 在此建模过程中其实也可通过CAXA将齿轮的42个齿型的齿廓曲线完全导入，然后直接拉伸而不需要进行圆周阵列就可完成圆柱直齿轮的建模，但是这种方法会导致齿廓曲线的草图过于复杂而不便于以后的草图编辑，所以在本文中都只是导入一个齿型的齿廓曲线来进行建模。 1.2 圆柱斜齿轮 圆柱斜齿轮的结构与圆柱直齿轮很相似，其建模过程也只比圆柱直齿轮稍微复杂一点而已。我们只需在圆柱直齿轮的基础上将其齿型的拉伸方向倾斜一个角度即可得到圆柱斜齿轮。在此构建的圆柱斜齿轮齿数和模数与上例中的圆柱直齿轮完全一样，其倾斜角为12°。 前几个步骤与圆柱直齿轮建模过程完全一样，通过CAXA导入一个齿型的齿廓曲线，然后拉伸圆柱体（如图1.1-1.4）。接下来开始进行齿型的倾斜拉伸，首先在圆柱体的另一个端面建立一个草图，通过“转换为实体” 图1.7 图1.8 命令将刚才导入的位于前视基准面的齿廓曲线“复制”到圆柱体的另一个端面上，然后再通过草图的旋转命令将此齿廓曲线在圆柱体上旋转12°，这个角度就是齿型拉伸方向的倾斜角度，也就是圆柱斜齿轮的倾斜角。此时得到的两个草图分别位于齿轮的两个端面，两个草图的外形完全相同只是双方之间有一个角度的错位（如图1.7、1.8）。 利用得到的两个草图进行“放样”操作即可构建出一个斜齿型，然后在齿型的两个端面加上齿端倒角（如图1.9）。 最后使用“圆周阵列”命令将得到的一个齿型和齿端倒角进行阵列（阵列数为齿数42），再使用切除拉伸命令制造出齿轮的花键槽，就完成了所需圆柱斜齿轮的建模（如图1.10），得到的圆柱斜齿轮其齿型渐开线较完美。 图1.9 图1.10 2 锥齿轮建模 2.1直齿锥齿轮 锥齿轮是比较