solidwork渐开线解析Word格式.docx
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个完整的齿轮实体。
本文就本文就基于SolidWorks平台的渐开线齿轮建模的方法做一详细说明并通过齿轮的运动仿真对初学者有抛砖引玉的作用。
第一章SolidWorks平台渐开线齿轮方法分类
一、利用其他专业软件输入法（如CAXA）；
二、利用SolidWorks中自带插件Toolbox插件绘制；
三、利用方程式驱动曲线绘制渐开线进而绘制；
四、利用程序法参数化绘制；
第二章几种SolidWorks平台渐开线齿轮绘制方法的详细介绍
一、其他专业软件输入法（如CAXA）
对于其他软件绘制完标准齿轮齿廓模型后作为草图直接导入SolidWorks中，再对导入的草图在SolidWorks平台中进行相关的特征操作即可得到希望的齿轮模型。
由于此种方法较为简单在这里不做冗述。
二、利用SolidWorks中自带插件Toolbox插件绘制
1.首先在SolidWorks下拉菜单中选取工具——插件——勾选Toolbox选项，即可出现如图2.1的相关选项；
（a）（b）
图1.1
2.虽然现在GB选项中还没有齿轮，但可以利用其他标准中的齿轮代替。
其实其他标准的齿轮与国标中的齿轮差距不大，只要稍加修改就能得到想要的国标齿轮，下面就以ISO标准中的齿轮调用为例介绍
逐一点击设计库——Toolbox——ISO——动力传动——齿轮就可以得到图2.1（b）所示的基本库。
现在选取正齿轮（国标中的圆柱直齿轮）为例，将会得到如图2.2所示对话框。
对话框中相关的参数与国标中相对应分别为：
模块——模数；
齿数——齿数；
压力角——压力角；
面宽——齿轮厚度；
标称轴直径——轴径；
键槽——键槽；
类型为齿轮的几种结构形式。
通过一系列相关参数的设置便可以得到希望图1.2
的渐开线圆柱直齿轮。
如果没有希望的结构类型，也可以在SolidWorks平台中通过一系列特征操作对齿轮进行编辑从而得到希望的结构形式。
其他渐开线齿轮（如斜齿轮、伞齿轮等基本方法类似）。
二、利用方程式驱动曲线绘制渐开线进而绘制齿轮模型
1.下面就以一个m=3，齿数z=50，齿轮厚度为30的直齿齿轮为例介绍方程式驱动曲线绘制渐开线进而绘制齿轮模型；
2.根据渐开线齿轮的一些基本特性关联首先确定该渐开线直齿轮的几个基圆等基本尺寸：
分度圆直径D=mz=150；
基圆直径Db=Dcos20°
；
齿根圆直径Df=m（z-2.5）=142.5；
齿顶圆直径Da=m（z+2）=156；
为精确绘制渐开线直齿齿轮，基圆直径以方程式标注得到如图2.1所示的与直齿圆柱齿轮相关的各圆：
图2.1
3.用SolidWorks草图中样条曲线栏中的方程式驱动的曲线绘制渐开线，如图2.2；
选择参数性；
图2.2
渐开线相关方程式为：
Xt=Rb（tsint+cost）;
Yt=Rb（sint-tcost）;
在此，Rb为基圆半径，在SolidWorks中输入方程式时带入相应的值，需要注意的是在输入过程中需要将角度转换为弧度。
根据要求在SolidWorks中输入相关方程式，即可得到如图2.3所示的渐开线：
图2.3
通过圆心绘制一条中心线与绘制的渐开线相交，通过中心线镜像渐开线得到如图2.4所示两相交渐开线。
图2.4
通过剪裁草图得到图2.5所示：
图2.5
根据直齿轮分度圆弦齿厚计算公式=zmsin（90°
/z），可得分度圆弦齿厚度为=50x3xsin（90°
/50）。
如图2.6所示输入
图2.6
通过尺寸与几何关系将图2.6中齿廓草图完全定义并在齿廓草图根部与基圆之间绘基圆与渐开线相切的圆角如图2.7所示：
图2.7
最后通过SolidWorks软件中的拉伸命令即可得到所需尺寸齿轮的单齿实体模型如图2.8
图2.8
最后通过圆周阵列得到一个完整的渐开线直齿圆柱齿轮如图2.9
图2.9
四、利用程序法参数化绘制
SolidWorks的设计数据均可以通过API接口修改，SolidWorks提供的接口有OLE和COM两种，为用户提供了强大的二次开发功能。
具有相关接口的软件（如VisualC++,VisualBasic等）均可对SolidWorks进行二次开发。
用户可以通过这些软件在SolidWorks中定制专用于制作齿轮的插件。
并且SolidWorks还内置了宏命令编辑器，使得SolidWorks的二次开发更加简易。
在对SolidWorks二次开发制作齿轮的插件现目前已经开始商业化，如GearTrax就是专门针对齿轮等常用零部件参数化设计而开发的一款插件。
使用者仅须对齿轮的基本参数进行设置即可获得相应的模型。
第二章SolidWorks为平台的齿轮运动仿真
一、齿轮仿真装配体的建立
二、齿轮运动仿真
在SolidWorks中齿轮的运动仿真需要通过装配体来完成，在建立装配体时第一个零件的位置非常重要，在插入第一个零件时SolidWorks默认为该零件为固定。
本文就以一个主动小齿轮同时将运动分配给三个从动齿轮为例来介绍基于SolidWorks平台的齿轮传动仿真。
齿轮的相关参数为主动齿轮：
m=2；
z=30；
从动轮：
z=47。
首先需要建立相关的零件，在这里就不再冗述。
主要零件有箱体、主动轴（轴1）、主动齿轮、从动轴（轴2）、从动齿轮以及建、挡圈等标准件如图2.1所示
图2.1
再建立完成相关的零部件之后需要开始组装相应的装配体，文件——新建——装配体得到如图2.2所示对话框。
在软件中依次插入箱体——主动轴——主动齿轮——从动轴——从动齿轮——键、挡圈等标准件。
在SolidWorks中装配体内的零件除第一个零件默认为固定以外其他零件的所有自由度均没有被约束。
我们需要通过配合的几何关系将需要约束的自由度约束。
在本文的运动仿真中齿轮需要随轴旋转，那么除了轴旋转的自由度之外其余的自由度均需要通过配合将其约束。
最后建成如图2.3所示的装配体模型。
图2.2
在完成装配体模型的建立后即可对齿轮运动的仿真，在SolidWorks中可以直接利用控制相关齿轮转速的方式进行仿真。
在此我们假定主动轮的转速为200r/min，则从动轮转速为200*（30/47）r/min。
在SolidWorks运动算例中首先对主动齿轮添加一个旋转马达如图2.4图2.4
在模型中由于主动齿轮是由主动轴通过键传动的，所以在零部件旋转方向选项卡中选取主动轴的边线软件即默认为主动轴旋转方向为右旋，在运动选项卡中选择等速速度框内输入200RPM，相对于零一零部件而运动选项卡中选取箱体为参照后确定。
按主动轮的选取方式依次确定从动轮的旋向与转速。
注意在从动轮的旋转方向的选择上应与主动轮匹配。
图2.5为其中一个从动轮的选取方式。
将所有齿轮的选项与转速定义完成后在SolidWorks运动算例对话框中选择动画——计算运动算例——从头播放即可获得本模型的齿轮配合的一个运动仿真。
如图2.6
图2.6
在SolidWorks中做运动仿真的方式有很多，本文就再以软件中自带的机械配合——齿轮配合的几何关系对齿轮的仿真做一简单说明。
在齿轮零件绘制的时候将齿轮的分度圆以草图的方式表达在零件之中。
因为在SolidWorks的齿轮配合中配合关系的选取为两个相切的圆弧，而根据齿轮的特性，齿轮配合中分度圆是相切的顾将齿轮的分度圆以草图的方式表达出来。
如图2.6。
在配合中选取机械配合——齿轮配合——要配合的实体中选择相切的两个齿轮的分度圆如图2.7
图2.6
图2.7
再依次给其他两个从动轮相同的齿轮配合关系。
然后新建运动算例给主动轮插入一个旋转马达，并确定相应的旋向与转速，在确定后旋转马达驱动主动轮以200RPM的转速旋转，从动轮与主动轮以标准的齿轮配合的关系旋转。
图2.8
参考文献：
《基于渐开线齿轮展成法的参数化精确建模》李玉龙合肥工业大学；
《机械设计手册》（第五版）闻邦椿主编2010年1月
《基于SolidWorks的齿轮参数化设计及实现》张继德邵定宏陆金桂2007.10
分度圆直径D=mz=1*30=30；
齿根圆直径Df=m（z-2.5）=27.5；
齿顶圆直径Da=m（z+2）=32；
分度圆弦齿厚度=30*1*sin（90°
/30）
15*cos（pi/9）*（t*sin（t）+cos（t））
15*cos（pi/9）*（sin（t）-t*cos（t））
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