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渐开线圆柱齿轮基本齿廓的相关尺寸如下图所示:
- i8 s4 m! V6 ]& A1 Z& L( | 按上图可以绘制出单个齿形,然后对该齿形做圆周阵列就可以生成一个齿轮。/ l* }* I P* `* q+ M$ V
使用solid3000做齿轮时,首先使用“曲线”工具栏内的“方程曲线”功能,生成齿轮所需要的渐开线。具体步骤如下:! h. r9 A+ ^9 n N- S4 F
1、新建一个零件后,单击“曲线”工具栏内的“方程曲线”按钮,会弹出下图所示对话框,在这里创建自己的方程曲线,也可以直接调用已有方程。
5 F8 W$ C0 k: ~4 K O2、单击“调入方程”后,在之后的对话框内选择到“渐开线”(位于倒数第3个),单击确定就可以调用渐开线。, c1 S+ B1 I) u0 e9 {
3、确定后,可以看到方程曲线对话框内的参数列表会提供渐开线所需参数,可以通过鼠标单击直接进行修改。同时在绘图区可以看到一个坐标架及渐开线的预览效果。当做一个简单的直齿轮时,设定β值为0(可以看到软件使用a、b代替了符号α、β),比如我们先画一个m=4,z=22的直齿轮。
3 t; m; v. z$ {# z4、设置好参数后,单击确定就可以在绘图区得到一个渐开线。另外对于方程曲线的坐标系也是可以修改的,软件默认为世界坐标系,也可以事先使用“插入坐标系“命令创建一个坐标架,就可以使用任意坐标架来作为方程曲线的基准了。
- T8 a/ I$ W! N; P5、生成渐开线后,选择XY平面新建草图(即渐开线所在平面)。在草图内绘制齿轮的齿根圆或齿顶圆,以便在生成齿形时做拉伸或拉伸切除操作。
) [9 Y1 o3 I% N 根据z和m的值可以得到齿轮的基圆=22×4=88mm,齿顶圆=88+2×4=96mm,齿根圆=96-2×2.25×4=78mm。$ p( K# W/ v) d" O; }2 Y
我这里做一个齿根圆的草图并作拉伸操作。
! i- O" n* I; i/ s6、继续在XY平面内新建草图,绘制基圆、齿根圆、齿顶圆。再使用映射实体边功能将渐开线映射为草图线。如下图所示:5 s& e+ _- ?& _7 N3 I
7、因为渐开线为通过映射生成的样条线,solid3000在对其做标注时,无法拾取到渐开线和基圆的交点,所以可以先利用绘制点功能将该交点绘制出来,当绘制点时,系统可以捕捉到该交点,但生成后不会给草图点添加相关约束,所以还要给点手动的添加一个“固定”的约束使其完全约束。
9 J6 G) ~8 i$ A R 还有齿根圆角半径≈0.38m,可以根据需要先绘制一个和齿根圆相切并经过渐开线的端点的圆弧,在添加该圆弧尺寸时,可以适当的修改大小以满足光滑连接。& X+ R! }2 f# r3 j. C1 x, e
8、添加对称轴和点之间的距离约束,以固定对称轴位置,如下图:
( d7 M; ~# J3 D) _1 \8 S9、将一些多余的线条做删除操作,还有一些不能删除的草图线可以设置为辅助线,使其不参加实体造型,另外还需要删除映射草图线的“映射”约束,因为我们删除了该草图线的一部分草图,而系统对于这种样条线的映射还不是非常完善,也就是说,如果不删除该约束,那么在下回重建模型时,该草图线的端点位置会移动到渐开线的端点上,导致模型无法生成或变形。如果使用拉伸切除操作就不存在该问题。8 i. ~, h: D _8 X6 R. K0 Q
10、做拉伸特征时,最好选择“拉伸至某一面”,再选择圆柱体的另一面,这样做可以保证齿形和圆柱一样宽,即当修改圆柱高度时,轮齿也会跟着变高。最后做圆周阵列就可以完成一个直齿轮的绘制了。4 W5 @6 c" ~7 V0 I
11、使用拉伸切除做齿轮。
3 r5 ^8 X2 g* j( R4 H( X 使用拉伸切除做齿轮可以避免上面第9条说到的问题,在绘制草图时,可以不用剪切渐开线,而直接把两条渐开线的端点相连就可以进行拉伸切除操作了(不能直接使用直线连接,因为会和渐开线相交)。5 x C' |: G2 k2 H9 O. |
4 c( {( ~5 x0 v/ T2 X3 e+ Q12、做阵列时的预览效果如下,和拉伸其实是一样的,拉伸更直观一些。/ _! |- {! ]8 J: @5 D
13、斜齿轮绘制。9 i% |2 `, [, V o; t, g& F/ n, r
斜齿轮的绘制其实和直齿轮类似,但不能通过简单的拉伸来生成了。我们可以使用扫描功能来完成斜齿轮的绘制。
+ ~! D8 h3 C( d6 P 在扫描时,可以选择顶点控制来旋转齿形。+ p* m, u$ v% p
旋转角=k*2*L*sin(β)*180/(m*z* p)
9 h/ f' _& Z' U9 r) bL为轮齿高度,k为常数。齿轮左旋时,k=-1;齿轮右旋时,k=1。(该关系式非本人做,一直没搞明白旋转角和螺旋角的关系为啥这样 ,涉及到数学了,数学知识都还老师了:L ,希望有高人指点一下 )2 H: ` C9 } v& C$ V6 v/ D( j4 c
设β为8度,L=20mm。那么旋转角=3.2度。
# E! q7 V+ ^1 ~0 _' E5 |前面部分和直齿轮一直,在做草图时,还需要做一个直线段的草图作为扫描路径,如下图所示:( V: K% ~; Q$ X) @. l
14、同样对扫描特征做阵列后,可以完成斜齿轮的绘制。如下图:
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