使用CATIA绘制斜齿轮直齿轮的画法教程.docx

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使用CATIA绘制斜齿轮直齿轮的画法教程

斜齿轮〔直齿轮〕的制作方法

第一步：

设置catia，通过工具〔tools〕——基础结构〔options〕——显示〔relation〕，勾选“参数”和“关系”选项。

如图1-1和1-2所示：

〔英文版〕〔图1-2〕

〔中文版〕

〔图1-2〕

然后，单击“确定”。

第二步：

单击“开始”——形状——创成式外形设计，将会出现“新建零件”窗口，如图2-1，对自己的零件进行命名〔注：

零件名称只能是英文、下划线和数字，如：

xiechilun〕，单击“确定”，即进入工作界面。

〔图2-2〕

〔图2-1〕

第三步：

对齿轮的各项参数进行输入。

参考：

斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系，不涉及法向参数

齿数Z20整数

模数m4实数

压力角a20deg角度

齿顶圆半径  rk=r+m长度

分度圆半径  r=m*z/2长度

基圆半径  rb=r*cosa长度

齿根圆半径  rf=r-1.25*m长度

螺旋角    beta角度

齿厚     depth长度

单击界面中的“知识工程”中的“f（x）”,如图3-1所示，进入参数输入界面，如图3-2所示。

〔图3-1〕

输入参数具体步骤：

〔齿数〔整数〕、模数〔实数〕、压力角〔角度〕、齿厚〔长度〕螺旋角〔角度〕五个是需要数值的，其他值由公式计算。

下面以齿数z为例。

〕如图3-2

（1）选择参数类型，为整数；

（2）点击左侧“新类型参数”；〔必须先选择参数类型〕

（3）输入参数名称z；

（4）输入参数值20；

（5）同样方法输入模数和压力角；〔注意更改参数类型〕

〔图3-2〕

其他四个参数〔rk、rf、r和rb〕只需执行前三步即可，无需输入数值，可由稍后添加的公式得出；公式的编辑步骤〔以rk为例〕：

〔5〕单击右侧的“添加公式”或是双击参数rk，将会出现“公式编辑器”窗口，如图3-3所示，在黑色框内输入公式：

r+m。

单击“确定”，即完成对“rk”的公式的编辑，其值变为“44mm”。

其他三个参数的公式也如此。

最终应为图3-2所示。

〔图3-3〕

此时打开特征树的“关系”，将会发现四个公式，如图3-4所示。

〔图3-4〕

第四步：

建立一组X，Y,关于参数t的函数，方程为：

x=rb*sin（t*PI*1rad）-rb*t*PI*cos（t*PI*1rad）

y=（rb*cos（t*PI*1rad））+（（rb*t*PI）*sin（t*PI*1rad））

（1）单击“知识工程”中从左向右第四个图标右下角的三角，如图4-1所示，选中fog按钮，然后出现“法线曲线编辑器”窗口，将“发现曲线的名称”改为x（以便以后使用）,如图4-2所示，然后单击“确定”。

〔图4-1〕〔图4-2〕

（2）出现“规则编辑器”窗口，在右侧将参数类型改为“长度”，单击“新类型参数”，将“形式参数”改为“x”，再将参数类型改为“实数”，单击“新类型参数”，将“形式参数”改为“t”，在左边的编辑栏输入公式：

x=rb*sin（t*PI*1rad）-rb*t*PI*cos（t*PI*1rad），如图4-3所示。

然后单击“确定”。

同理，建立一个关于“y”的函数。

最终在特征树的“关系”中看到如图4-4所示。

〔图4-3〕

〔图4-4〕

第五步：

在xy平面画一个点，坐标为〔0，0〕，以此点为圆心在xy平面上建立齿根圆。

〔1〕建立“点”，单击图5-1，“1”处图标，出现“点定义”，将X,Y,Z坐标都设置为0，单击“确定”。

点创建完成。

〔2〕单击“圆命令”，如图5-1，“2”处所示。

〔图5-1〕

出现“圆定义”窗口，如图5-2所示，中心选择刚刚创建的点1，支持面选择XY平面，在“圆限制”中选择“全圆”。

〔图5-2〕

半径，右键选择“编辑公式”，在右侧的“全部的成员”中双击rf〔齿根圆〕，单击“确定”。

同理，建立齿顶圆〔rk〕和分度圆〔r〕。

如图5-3所示。

〔图5-3〕

第六步：

画齿廓，在xy平面上作点。

“点类型”选择“平面上”，平面选择XY平面，坐标H右键——编辑公式，

在中间的“参数的成员”中选取最后一个“Law”——双击右侧“Law的成员”中的“关系X”——单击左侧“词典”中的“法则曲线”——双击右侧“Law-Evaluate〔实数〕；实数”——在上面的框中括号中输入“”，单击“确定”〔要是出现其他窗口单击是即可〕；坐标V的建立方法同坐标H。

〔注意要选择“关系y”〕

然后再绘制几个点，比方选择t=0.1,，0.15，0.2,0.25,0.3,0.35,0.4时的几个点。

〔四个，五个都可以〕如图6-1所示。

〔图6-1〕

然后再用空间曲线连接各点：

（1）选择“样条线”，如图5-1，“3”处。

分别点选六个点连成一条空间曲线。

然后再将这个曲线向内侧延伸，单击“操作”工作条中的“外插延伸”命令，如图6-2所示，

〔图6-2〕

在“外插延伸定义”窗口中，“边界”选择最内侧的点，“外插延伸的”选择这条曲线，单击“确定”。

（2）单击图5-1，“2”处的右下角的三角，选择“圆角”命令，分别点选“”和圆1。

注意点选的位置，如图6-3所示，同时注意圆角的位置，假设果不是此图位置，请单击“下一个解法”，直至到此图所示。

〔图6-3〕

半径，可以使用默认的“1mm”，也可以右键——在框中输入“0.38*m”，这是直齿轮的经验公式。

（3）剪切。

单击图6-2中的第二个图标的右下角的三角，选择“修剪”命令，分别点选点选“外插延伸”和刚刚创建的圆角。

注意点选的位置，如图6-4所示，

〔图6-4〕

〔图6-5〕

（4）然后找到分度圆和外插延伸的交点。

单击“线框”工具条的“相交”命令，如图6-5所示，然后点选分度圆和外插延伸，确定得到交点。

（5）再创建一个平面，单击“线框”工具条的“平面”命令，“平面类型”选择“通过点和直线”，点选择刚刚创建的点，直线选择Z轴，确定。

（6）再创建一个平面，新平面与yz平面成一夹角，此次“平面类型”选择“与平面成一角度或垂直”，旋转轴选择Z轴，参考选择刚刚创建的平面；角度，右键——编辑公式——在框中输入公式“-360deg/4/z”，确定，再次确定，既得“平面2”。

（7）对称出齿轮另一侧。

单击“操作”工具条的第五个图标的右下角的三角，选择“对称”命令，在“对称定义”窗口的“元素”框内选取“剪切1”，“参考”选取“平面2”，确定即可。

（8）修剪出齿轮的形状。

单击“修剪”命令，将“模式”改为“段”，然后依次点选外插延伸曲线和它的对称出来的曲线，最后点选齿顶圆，点选位置如图6-6所示1、2、3，

〔图6-6〕

在单击“修剪”命令，修剪齿根圆，如图6-6所示4、5、6。

最后隐藏分度圆。

最终为如图6-7所示。

〔图6-7〕

第七步：

做出另一端面的轮廓线。

〔1〕使用平移工具，创建轮廓线。

“元素”选择“剪切3”或是齿轮轮廓，“方向”选择Z轴；距离，右键——输入公式“depth”〔就是齿厚〕，确定，再次确定；

〔2〕使用旋转工具〔与平移在一个里〕。

“元素”选择“平移1”，“轴线”选择Z轴；角度，右键——输入公式“”，确定。

如图7-1所示。

〔图7-1〕

第八步：

〔1〕创建齿根圆，方法如上，不再赘述。

〔2〕过圆心做一条直线。

点1选择圆心；点2，右键——创建点——在“点定义中的”“平面”选择YZ平面——坐标H选择“0”——坐标V右键——编辑公式——输入公式“depth”，确定，再次确定。

〔3〕使用扫描工具创建齿坯。

在“曲面”工具条中单击“扫掠”命令，在“扫掠曲面定义”窗口中的“轮廓”选择刚刚建立的齿根圆，“引导曲线”选择刚刚建立的直线，确定。

结果如图8-1所示。

〔图8-1〕

（4）使用多截面曲面生成齿轮轮廓。

在“曲面”工具条中单击“多截面曲面”命令，然后点选“剪切3”或是最初的齿轮轮廓——单击闭合点1——点选“旋转1”——单击闭合点2.注意两个闭合点的选择一定要在齿形曲面上位置相对应，如图8-2所示。

〔图8-2〕

第九步：

生成实体的齿轮

（1）进入零件设计模块。

开始——机械设计——零件设计。

（2）使用封闭曲面工具生成实体。

在“基于曲面特征”的工具条中选择“封闭曲面”的命令，然后选择“扫掠1”，确定。

同理，将单一的齿轮生成实体。

如图9-1所示。

〔图9-1〕

（3）使用环形矩阵生成剩余的齿轮齿。

在“特征变换”工具条中选择“环形矩阵”命令，在“定义圆形矩阵”中的“实例”右键——编辑公式——输入公式“z”；角度右键——编辑公式——输入公式“360deg/z”，确定；“参考元素”选择Z轴；“对象”选择“封闭曲面2”或是单一的齿轮齿〔其实这个地方使用默认也可以〕，确定。

如图9-2所示。

〔图9-2〕

现在斜齿轮就已经生成了，最后只需要修改相应的一些参数，就能够直接生成所需要的齿轮了。

只要把beta的值改为0deg就可以生成直齿圆柱齿轮了。