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1、- 1 - 参数化柱形直齿轮的建模参数化柱形直齿轮的建模 建模分析：建模分析： （1）输入参数、关系式，创建齿轮基本圆 （2）创建渐开线 （3）创建第一个轮齿 （4）阵列轮齿 柱形直齿轮的建模过程 1. 输入基本参数和关系式 柱形直齿轮的建模过程 1. 输入基本参数和关系式 （1）单击，在新建对话框中输入文件名“gear”，然后单击。 （2）在主菜单上单击“工具”“参数”，系统弹出“参数”对话框，如图1所示。 图 1 “参数”对话框 （3）在“参数”对话框内单击按钮，可以看到“参数”对话框增加了一行，依次输 入新参数的名称、值、和说明等。 需要输入的参数如表 1 所示。 注意： 表1中未填的参
2、数值 （暂时写为0） ， 表示是由系统通过关系式将自动生成的尺寸， 用户无需指定。 表 1 齿轮参数设置 名称值说明名称值说明 z25齿数ha0齿顶高 m3模数hf0齿根高 angle20压力角da0齿顶圆直径 hax1齿顶高系数d0分度圆直径 cx0.25顶隙系数db0基圆直径 b20齿轮宽度df0齿根圆直径 x0变位系数 - 2 - 完成后的参数对话框如图 2 所示。 图 2 完成后的“参数”对话框 （4）在主菜单上依次单击“工具”“关系”，系统弹出“关系”对话框，如图3所示。 图 3 “关系”对话框 （5）在“关系”对话框内输入齿轮的分度圆直径关系、基圆直径关系、齿根圆直径关 系和齿顶圆
3、直径关系。由这些关系式，系统便会自动生成表1所示的未指定参数的值。输入 的关系式如下： /*齿轮基本关系式 ha=(hax+x)*m hf=(hax+cx-x)*m da=m*(z+2) - 3 - d=m*z db=d*cos(angle) df=m*(z-2.5) 完成后的“关系”对话框，如图4所示。 图 4 完成后的“关系”对话框 点击“再生”按钮，再进入“参数”对话框后，发现数据已经更新，如图5所示。 图 5 更新后的“参数”对话框 2. 创建齿轮基本圆2. 创建齿轮基本圆 （1）在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框。 - 4 - （2）选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“R
4、IGHT”面作为参考平面，参考方向为向 “右”，如图6所示。单击【草绘】进入草绘环境。 图 6 “草绘”对话框 （3）在绘图区以系统提供的原点为圆心，由内向外绘制四个任意大小的圆，并且标注 圆的直径尺寸，如图7所示。在工具栏内单击按钮，完成草图的绘制。 图 7 草图的绘制 （4）用关系式驱动圆的大小。在模型中右键单击刚刚创建的草图，在弹出的快捷菜单 中单击选取“编辑”，点击“信息”“切换尺寸”，以参数显示尺寸如图8所示。 （5）在主菜单上依次单击“工具”“关系”，系统弹出关系对话框，如图9所示。 （6）在“关系”对话框中输入尺寸关系如下： /*齿轮基本圆关系式 d3=da d2=d d1=db
5、 d0=df - 5 - 图 8 参数显示的尺寸 其中d0、d1、d2、d3为圆的直径尺寸代号，注意尺寸代号视具体情况会有所有同。da、 db、df、d为用户自定义的参数，即为齿顶圆直径、基圆直径、齿根圆直径、分度圆直径。 通过该关系式创建的圆即为分度圆。 图 9 “关系”对话框 （7）尺寸关系输入后，点击“再生”按钮，四个直径就已经修改完成了。 3. 创建渐开线3. 创建渐开线 （1）依次在主菜单上单击“插入”“模型基准”“曲线”，或者在工具栏上单击 按钮，系统弹出“曲线选项”菜单管理器，如图10所示。 - 6 - 图 10 “曲线选项”菜单图 11 “得到坐标系”菜单 （2）在“曲线选项”
6、菜单管理器上依次单击“从方程”“完成”，弹出“得到坐标 系”菜单管理器，如图11所示。 （3）在绘图区单击选取系统坐标系为曲线的坐标系，弹出“设置坐标类 型”菜单管理器，如图12所示。 图 12 设置坐标系类型”菜单管理器 （4）在“设置坐标类型”菜单管理器中单击“笛卡尔”，系统弹出一个记事本窗口。 （5）在弹出的记事本窗口中输入曲线的方程，方程如下： theta=45*t r=db/2 x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*pi*theta/180 y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*pi*theta/180 z=0 输入方程后如图13所示。 图 13
7、从方程建立曲线的方程 - 7 - （6）保存数据，退出记事本，完成后的曲线如图14所示。 图 14 完成后的渐开线 4. 镜像渐开线4. 镜像渐开线 （1） 在工具栏内单击按钮， 或者依次在主菜单上单击 “插入” “模型基准” “点” “点”，系统弹出“基准点”对话框，如图15所示。 图 15 “基准点”对话框 （2）单击分度圆曲线作为参照，按住Ctrl键，单击渐开线作为参照，如图16所示。在 “基准点”对话框内单击【确定】，完成基准点“PNT0”的创建。 - 8 - 图 16 选取参照线 （3）在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上单击“插入”“模型基准” “轴”，系统弹出“基准轴”对话框，
8、如图17所示。 （4）在绘图区单击选取“TOP”面作为参考平面，按住Ctrl键，单击选取“RIGHT”面 作为参考，在“基准轴”对话框内单击【确定】，完成轴“A_1”的创建，如图18所示。 图 17 “基准轴”对话框 图 18 “基准轴”创建完成 - 9 - （5） 在工具栏内单击按钮， 或者依次在主菜单上单击 “插入” “模型基准” “平 面”，系统弹出“基准平面”对话框。 （6）在绘图区单击选取“A_1”轴作为参照，按住Ctrl键，继续单击基准点“PNT0”作 为参照，如图19所示，点击确定完成基准面“DTM1”的创建。 图 19 “基准面”创建 （7）继续在工具栏内单击按钮，或者依次在主
9、菜单上单击“插入”“模型基准” “平面”，系统弹出“基准平面”对话框，在绘图区单击选取刚刚创建的“DTM1”面作为 参考平面，按住Ctrl键选取“A-1”轴作为参考。在偏距文本框内输入旋转角度为“360/4/z （如果方向不对改为-360/4/z）”，如图20所示，系统提示是否要添加特征关系，如图21 所示，单击【是】。 图 20 “基准面”对话框图 21 添加特征关系 （8）在“基准平面”对话框内单击【确定】，完成基准平面的创建。 （9）将关系式添加到“关系”对话框。在绘图区右键单击刚刚创建的基准平面“DTM2” ， 在弹出的快捷菜单上单击“编辑”。 （10）在主菜单上单击“工具”“关系”，
10、系统弹出“关系”对话框。此时系统显示 “DTM1”面和“DTM2”面间的夹角尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关 系”对话框中，输入的关系式为： /*镜像平面旋转角度 $d6=-360/z/4 完成后的“关系”对话框如图22所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系 式，其中“$”是关系式存在负号时使用。 - 10 - 图 22 添加关系式完成 （11）在绘图区单击渐开线特征，然后在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单上 单击“编辑”“镜像”。系统弹出“镜像”特征定义操控面板，如图23所示。 图 23 “镜像”特征定义面板 （12）在绘图区单击选取刚刚创建的“DTM2”平面作
11、为镜像平面，在“镜像”特征定义 操控面板内单击按钮，完成渐开线的镜像。完成后的曲线如图24所示。 图 24 完成后的镜像渐开线 - 11 - 5. 创建齿根圆5. 创建齿根圆 （1）在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单内单击“插入”“拉伸”，弹出 “拉伸”定义操控面板，在面板内单击“放置”“定义”，弹出“草绘”定义对话框。 （2）选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面，参考方向为向 “顶”，如图25所示。单击【草绘】进入草绘环境。 图 25 “草绘”对话框 （3）在工具栏内单击按钮，在绘图区单击选取齿根圆曲线，如图26所示。在工具栏 内单击按钮，完成草图的绘制。 图
12、 26 选取齿根圆曲线 （4）在“拉伸”特征定义操控面板内单击选取“实体”按钮、“拉伸到指定深度”按 钮，在拉伸深度文本框内输入深度值为b，如图27所示。回车后系统提示是否添加特征关系， 单击“是”。 图 27 “拉伸”定义面板 - 12 - （5）拉伸深度自动调整到用户设置的参数b的值，在“拉伸”特征定义操控面板内单击 按钮，完成齿根圆的创建，完成后的齿根圆如图28所示。 图 28 完成后的齿根圆 （6）将关系式添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击齿根圆特征，在弹出的快 捷菜单中单击“编辑”。 （7）在主菜单上单击“工具”“关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示 齿根圆厚度尺寸代号
13、。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入的 关系式为： /*齿根圆宽度关系式 d7=b 完成后的“关系”对话框如图29所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系 式。 图 29 “关系”对话框 - 13 - 6. 创建齿轮6. 创建齿轮 （1）在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”定义对话框。 （2）选择“FRONT”面作为草绘平面，选取“RIGHT”面作为参考平面，参考方向为向 “顶”，如图30所示。单击【草绘】进入草绘环境。 （3）以已经创建的渐开线为基础，在工具栏内单击按钮，系统弹出“类型”单选框， 如图31所示，单击选取“环”，绘制如图32所示的二维草图，在工具
14、栏内单击按钮，完 成草图的绘制。 图 30 “草绘”对话框图 31 “类型”单选框 图 32 绘制二维草图 （4）在“拉伸”特征定义操控面板内单击选取“实体”按钮、“拉伸到指定深度”按 钮，在拉伸深度文本框内输入深度值为b，如图33所示。回车后系统提示是否添加特征关系， 单击“是”。 图 33 “拉伸”定义面板 - 14 - （5）拉伸深度自动调整到用户设置的参数b的值，在“拉伸”特征定义操控面板内单击 按钮，完成第一个齿的创建，完成后的齿如图34所示。 图 34 完成后的一个齿 （6）将关系式添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击齿特征，在弹出的快捷菜 单中单击“编辑”。 （7）在主菜单上
15、单击“工具”“关系”，系统弹出“关系”对话框。此时系统显示 齿厚度尺寸代号。单击该尺寸代号，尺寸代号将自动显示在“关系”对话框中，输入的关系 式为： /*齿宽度关系式 d8=b （8）将圆角尺寸添加到“关系”对话框，在模型树中右键单击刚刚草绘的截面，在弹 出的快捷菜单中单击“编辑”。在主菜单上单击“工具”“关系”，系统弹出“关系”对 话框。 此时系统显示截面圆角的尺寸代号。 单击该尺寸代号， 尺寸代号将自动显示在 “关系” 对话框中，输入的关系式为： /*截面圆角半径关系式 if hax=1 d9=0.38*m endif if hax1 d9=0.46*m endif 完成后的“关系”对话框
16、如图35所示，在“关系”对话框内单击【确定】完成添加关系 式。 - 15 - 图 35 “关系”对话框 7. 阵列轮齿7. 阵列轮齿 （1）在主菜单上单击“编辑”“特征操作”，系统弹出“特征操作”对话框，如图 36所示。 图 36 “特征操作”对话框 （2）点击【复制】，弹出“复制特征”对话框，点击【移动】后，点击【完成】，如 图37所示，之后弹出“选取特征”对话框，如图38所示。 图 37 “复制特征”对话框图 38 “选取特征”对话框 - 16 - （3）点击【选取】后，选择刚绘好的齿轮，点击【完成】，弹出“移动特征”对话框。 （4）选择【旋转】，弹出“一般选取方向”对话框，选择【曲线/边/轴】，选择轴为 “A_1”，方向为正向，点击【确定】，如图39所示。 图 39 “移动特征”对话框 （5）弹出“输入旋转角度”对话框，输入“360/z”，如图40所示，点击，点击【完 成移动】。 图 40 “输入旋转角度”对话框 （6）弹出“组可变尺寸”对话框，点击【完成】，如图41所示。 图 41 “组可变尺寸”对话框 （7）最后再点击【确
