CAD中渐开线齿轮三维造型的再探讨--《机电一体化》2013年10期
CAD中渐开线齿轮三维造型的再探讨
【摘要】：三维造型设计是实现产品设计、制造一体化的基础。文章对直齿圆柱齿轮的视图及空间结构进行了三维造型分析,并介绍了CAD中渐开线齿轮齿廓的详细画法。描述了CAD创建齿轮模型的思路与技巧。将齿轮分解为轮缘轮齿、辐板、轮毂三个部分,针对其三部分的二维视图逐一进行面域、差集、拉伸造型,最后按照三部分的相对位置进行并集组合,实现了整个齿轮完美的三维造型。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TP391.72【正文快照】：
0引官 用CAD方法开发产品时,产品设计模型的建立速度是决定开发效率的关键。如果该设计是从概念创意开始,则产品开发初期零件形状和尺寸有一定模糊性,要在装配验证、性能分析之后才能确定,这就希望零件模型具有易于修改的柔性;如果该设计是改型设计,则快速重用现有的设计数据
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【参考文献】
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京公网安备75号AutoCAD三维建模教程：齿轮的建模流程
AutoCAD三维建模教程：齿轮的建模流程,本例为AutoCAD三维建模实例教程，介绍运用CAD制作齿轮模型的流程，希望能给朋友们带来帮助~~
本文由 &zxf260926 原创，转载请保留此信息！在学习中遇到问题请到&&论坛CAD版块 发贴交流！写个小教程, AUTOCAD实例教程-齿轮, 前提是已会画二维图形,只讲从二维图形到三维图形的方法1 先看齿轮三维图2 绘制齿轮二维图, 齿轮参数 : 模数 M=4, 齿数 (Z 1 )=60,外径 (D 1 )=((Z 1 +2) × M)=248,分度园 (D 0 )=(Z 1 × M)=240,齿高 h =(2.25 × M)=9, 根径 (D2)=((D 1- 2h)=230,厚度 (B)=50 ,轴孔径 =40 .
　 3 打开齿轮二维图,删除主视图, 标注图层,剖面线图层及剖视图的下半部.将图另存为大齿轮三维图.
　 4 新建大齿轮图层.
　 5 大齿轮图层,用多段线画出剖面一半的封闭曲线.
　 6 关闭细实线图层,虚线图层.
　 7 将封闭曲线旋转,但ISOLINES=4,在命令行输入ISOLINES. 　 8 输入ISOLINES的新密度值509 再旋转封闭曲线.
　 10 镜像封闭曲线旋转体.
　 11 用并集将两个封闭曲线旋转体合并为齿轮胚.
　 12 将合并后的齿轮胚用体着色显示其三维图.
　 13 进入左视图,用轴线图层画半径为72.5的园.
　 14 用细实线图层画半径为20的园
　 15 拉伸该圆100,使其成为园柱体,进入左视图,将其移动至图示位置.
　 16 环形阵列4个园柱体.
　 17 用并集将环形阵列4个园柱体合并.
　 18 用差集将环形阵列合并的4个园柱体减除得到四个园孔.
　 19 将四个园孔用R2两面园角.园角一个园孔后的效果.
　 20 四孔园角后的效果如图.
　 21 用细实线图层画一8X8的矩形.
　 22 画一半径为20的园及一切线,用捕捉中点的方法将矩形移动至图示位置(中点对齐).拉伸100,,使其成为立方体.
　 23 用差集减出键槽孔.
　 24 齿形曲线(主要是渐开线)的画法有许多种,但目前以借助CAXA电子图板来画为最好,(此问题准备以后专题论述)特别是变位齿轮的齿形曲线.打开CAXA电子图板2005,设置如图:
　 25 设置如图:
　 26 得一齿形曲线.
　 27 将其另存为AUTOCAD2000图形.
28 打开AUTOCAD2006(AUTOCAD2000-AUTOCAD2007都可以)
　 29 打开设计中心,调入有关图层.(也可以自建有关图层).
　 30 画出齿根园.分度园.( 尺寸见齿轮参数).
　 31 将齿形曲线移动,旋转至图示位置.
　 32 删除齿根园.分度园.
　 33 带基点复制.
　 34 打开大齿轮,将齿形曲线粘贴入,调整位置如图.
　 35 将齿形曲线重画如图.
　 36 用多段线按齿形曲线重描.
　 37 拉伸齿形曲线,高度50.
　 38 环形阵列
　 39 环形阵列后.
　 40 用并集合并齿形与齿坯为齿轮.
　 41 体着色后. 完毕.
42 在AUTOCAD 2007中渲染,设置如图. 材质为铜.
43 试渲染.设置,图像信息如图.(图像一般都要在PHOSHOP中作进一步处理,以便得到更好的效果,一般都要用小尺寸试渲染.用大尺寸渲染,)
44 渲染.设置如图.
45 渲染.设置,图像信息如图.
46 在背景图层中用魔棒工具点击黑色部分,反选选出齿轮,复制,粘贴在新图层中.
47 调整亮度,对比度,使其更像铜.
48 为了美化图像,加入背景图像,复制齿轮,调整大小,移到镜中.完工.
来源:/n/0768.html
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作者：佚名
字体：[ ] 来源：互联网 时间：04-14 16:59:22
CAD三维实体模型怎么转二维视图？cad中经常绘制三维图形，但是如果想要二维的视图该怎么办呢？下面我们来看看cad三维视图转二维视图的图文教程，需要的朋友可以参考下
AutoCAD提供了三个命令、两种方法用于获取三维实体的二维视图。本例将介绍Solview命令和Soldraw命令配合使用的方法介绍Auto CAD获取三维实体模型的二维视图。
1、打开已有文件
打开需要获取二维视图的三维实体模型的文件，并选择显示模式为&二维线框&，用Layer命令加载&Hidden&虚线模型。
2、进入图纸空间
单击绘图窗口下方的选项卡&布局1&，进入图纸空间，如图。
3、用Solview命令建立多个浮动视口（建立俯视图视口）
向键入命令栏键入&solview&按【Enter】键
在输入选项【UCS（U)/正交（O)/辅助（A)/截面（S)】：用鼠标选择&UCS（U)&或者键入&U&后按【Enter】键。
在输入选项【命令（N)/世界（W)/？/当前（C）】&当前&：按【Enter】键
输入视图比例&1&：按【Enter】键
指定视图中心：（在图纸中指定俯视图视口的中心位置，利用滚轮缩放图形显示）
指定视图中心&指定视口&：按【Enter】键
指定视口的第一个角点：（指定俯视图视口的左下角）
指定视口的对角点：（指定俯视图视口的右下角点）
输入视图名：Top按【Enter】键。至此俯视图视口建立完成，如图
4、建立主视图视口
在输入选项【UCS（U)/正交（O)/辅助（A)/截面（S)】：用鼠标选择&正交（O)&或者键入&O&后按【Enter】键。（以已有视口为参照基准，建立新的显示正交投影的视口）
指定视口要投影的那一侧：（捕捉俯视图视口的下边框中点，如下图）
指定视图中心：（在俯视图上视口方指定一点）
指定视图中心&指定视口&：按【Enter】键
指定视口的第一个角点：（指定俯视图视口的左下角）
指定视口的对角点：（指定俯视图视口的右下角点）
输入视图名：Front按【Enter】键。至此主视图视口建立完成，如图。
5、建立左视图视口
在输入选项【UCS（U)/正交（O)/辅助（A)/截面（S)】：用鼠标选择&正交（O)&或者键入&O&后按【Enter】键。（以已有视口为参照基准，建立新的显示正交投影的视口）
指定视口要投影的那一侧：（捕捉俯视图视口的左边框中点）
指定视图中心：（在主视图视口右方指定一点）
指定视图中心&指定视口&：按【Enter】键
指定视口的第一个角点：（指定俯视图视口的左下角）
指定视口的对角点：（指定俯视图视口的右下角点）
输入视图名：Left按【Enter】键。至此左视图视口建立完成，如图。
6、建立西南轴测图视口
向键入命令栏键入&solview&按【Enter】键
在输入选项【UCS（U)/正交（O)/辅助（A)/截面（S)】：用鼠标选择&UCS（U)&或者键入&U&后按【Enter】键。
在输入选项【命令（N)/世界（W)/？/当前（C）】&当前&：用鼠标选择&世界（W)&或者键入&W&后按【Enter】键。
输入视图比例&1&：按【Enter】键
指定视图中心：（在俯视图视口右方指定一点，利用滚轮缩放图形显示）
指定视图中心&指定视口&：按【Enter】键
指定视口的第一个角点：（指定俯视图视口的左下角）
指定视口的对角点：（指定俯视图视口的右下角点）
输入视图名：Ios按【Enter】键。至此西南轴测图视口建立完成并将视口激活，西南轴测显示模型，如图
7、用Soldraw命令获取二维轮廓图
向键入命令栏键入Soldraw
选择对象：指定对角点将四个视口都选中
选择对象：按【Enter】键
四个视口中生成二维轮廓图，键下图。
8、新建二维轮廓图文件
将生成的四个二维轮廓图，复制到新的文件中，便于四个视图的排列和修改。同时注意西南轴测图的复制是应当注意，选取西南轴测图时要用到&视图&命令来选择其他执行正规复制粘贴即可。
将复制到新文件的是个视图按&长对正，宽相等，高平齐&的原则排列好，并在图层特性管理框中，将西南轴测图的图层&ios-HID&的可见性关闭。
自此整个操作完成，成功获取了三维实体模型的二维轮廓视图。
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最近更新的内容SolidWorks画渐开线齿轮的方法 - CAD之家
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SolidWorks画渐开线齿轮的方法
　　本文研究了用SolidWorks画渐开线齿轮的相关方法。
　　SolidWorks是面向产品级的机械设计工具，除了具有强大的零件建模、装配、生成工程图等功能外，还可对产品进行动画制作、辅助制造、有限元分析和数据管理等，因此广泛应用于汽车制造、工程机械、航空航天及国防工业等各个领域。
　　齿轮传动是现代机械中最常见的一种传动形式。渐开线齿廓的齿轮具有较好的传动性能，而且便于制造、安装和测量，所以渐开线齿廓曲线是应用最多的齿廓曲线。在参数化设计过程中为了保证齿轮建模的准确性，经常需要对渐开线齿廓曲线进行精确绘制。将SolidWorks应用于齿轮三维模型的建立是非常方便同时又很精确的方法。本文详细介绍了用描点法、参数法和利用插件法等三种在SolidWorks中进行齿轮建模的方法和技巧，具有很强的实用性。
　　1描点法齿轮建模
　　描点法是齿轮建模最基本的方法。利用Solidworks进行齿轮零件的建模时，最棘手的一步是绘制精确的齿廓曲线草图。Solidworks不像Pro/E那样能够通过程序控制直接生成渐开线。要绘制比较精确的渐开线齿廓曲线，首先需要建立合适的参数方程，计算曲线上若干点的坐标值，将这些点绘制出来。再用"插入曲线"的命令连接这些点，从而绘制出一条渐开线齿廓曲线。有了齿廓曲线草图，就可以通过拉伸、放样或扫描等命令来建立齿轮的三维模型了。
　　1.1渐开线齿廓曲线的数学模型
　　建立如图1所示的直角坐标系。设渐开线上任一点的坐标为(z，y，x)。渐开线的参数方程可表示为;
　　1.2描点绘制齿廓曲线
　　将基圆半径公式代入(1)式，并将φ值离散化。例如将φ在取值范围内均分为20等份，利用Matlab软件将φ初值设为0，终值设为φmax。通过Matlab计算可得到渐开线上21个型值点的坐标值，将其存为文本文件的格式。
　　在solidWorks中插入自由端点曲线，调用此渐开线上型值点的坐标文件，可生成齿轮轮廓的渐开线曲线。用上述方法生成一段模数m=2、齿数z=21的直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓，结果如图2所示。
　　渐开线具有"基圆内无渐开线"的特性，因此当基圆直径大于或小于齿根圆直径时齿廓曲线的情况是不一样的。计算临界时齿轮的齿数：
　　因此当齿轮齿数z≥42时，基圆直径小于齿根圆直径，齿轮齿廓曲线自齿根圆至齿顶圆均为渐开线;当齿轮齿数名&42时，基圆直径大于齿根圆直径，齿轮齿廓曲线自基圆开始直至齿顶圆为渐开线，基圆以内的齿廓曲线即齿根的过渡曲线部分不是渐开线，由加工齿轮时的刀具齿顶圆角切出。取过渡曲线圆角半径为：
　　ρf≈0.38m=0.76
　　作出齿根过渡曲线。接下来用齿槽中心角的角平分线镜像刚才得到的曲线，就得到标准直齿圆柱齿轮的一个齿槽的齿廓曲线，如图3所示。图中中心角的一半为：
　　1.3齿轮建模
　　用"拉伸"特征生成一个圆柱，其直径等于齿顶圆直径。用上面做出的齿槽的齿廓曲线草图在圆柱上应用"拉伸切除"特征切出一个齿槽，"阵列"特征即可得到标准直齿圆柱齿轮的三维模型，如图4所示。
　　也可对齿槽的齿廓曲线草图利用"放样"、"扫描"等特征生成斜齿轮、锥齿轮及蜗轮蜗杆。
　　由前面描点法的建模过程可以看出，首先要建立齿廓曲线的数学模型，求取曲线上点的坐标，然后根据坐标值描绘出齿廓曲线草图，最后通过S0lidworks的三维建模功能建立齿轮的三维模型。取的点越多，求得的齿廓曲线的精度就越高。这种建模方法是一个通用的方法，只要建立不同的参数方程就可以对各种不同齿廓形状的齿轮进行三维建模。但是从上文叙述的过程可以看出其过程比较繁琐。为此给出了另外两种方法：参数法和利用插件法进行齿轮建模。
　　2参数法齿轮建模
　　参数法是利用描点法中论述的相应齿廓曲线算法编写程序，建立一个通用的齿轮模版文件。在进行齿轮建模时调用相应的模版文件，通过修改相应参数，自动生成所需要的齿轮模型。
　　打开一个直齿圆柱齿轮的模版文件，如图5(a)所示，在"方程式"选项上点击右键。选"编辑方程式"弹出图5(b)所示的对话框。在该对话框内点击右侧第三个按钮"编辑所有"，修改齿轮的参数。修改完成后重建模型，就得到新的齿轮三维模型了。
　　该方法的难点在于模版文件的建立，不过，从Designmotor网站可以免费下载一些模版文件，如图6所示。从图中可以看出。用该方法不但可以创建直齿圆柱齿轮模型，也可以创建斜齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆等。但是如果要对一种新的齿轮机构建模，例如渐开线齿球齿轮，就必须先创建新的模版。
　　3插件法齿轮建模
　　利用插件法是一种非常方便的齿轮建模方法。SolidWorks应用领域广泛，提供了丰富的数据接口，目前市场上有很多成熟的第三方插件可供选用，其中功能强且易学易用的插件之一为GearTrax，打开后界面如图7所示。在GearTrax中选定齿轮参数后，点击右下角"绘制"，即可完成齿廓曲线绘制。之后在SolidWorks中通过拉伸、切除特征等一系列操作，最终可得到直齿圆柱齿轮的三维模型。
　　填写螺旋角8的值可绘制相应斜齿轮模型，点击其它选项卡可选择创建锥齿轮、蜗轮蜗杆等的三维模型。此外，该插件还支持创建链轮、同步带轮、V带轮、花键等三维模型。
　　4 结论
　　三种建模方法的特点是：
　　1)描点法是构建齿轮参数化模型通用的方法。它可以推广至各种不同齿廓曲线齿轮的建模。需要建立相应的齿廓曲线的数学模型，利用计算软件求得一系列离散点的坐标值，在三维造型软件中描点绘出齿廓曲线草图后，进行拉伸或切除等命令即可得到齿轮的三维模型。其过程较为繁琐。优点是只要建立精确的数学模型，多取些型值点就可以获得较高的曲线精度，从而提高三维模型的精度。
　　2)参数法需要有相应的模版文件。模版文件将描点法中的分析曲线、建立数学模型、计算型值点坐标等过程编写好程序，将程序内置，界面通常比较简单。对常用的标准齿轮建模，如直齿轮、锥齿轮和涡轮等。如果精度要求不是很高，用这种方法是很方便的。用户只需输入参数，就可以方便而迅速地建立需要的模型了。
　　3)利用插件法也是一种便捷的建模方法，但必须获得开发商授权。这三种在SolidWorks中建立渐开线齿轮三维模型的方法具有很强的实用性，实际使用时可根据情况灵活应用。对进一步进行齿轮有限元分析、齿轮啮合运动学和动力学分析等具有重要意义。提供本内容的用户
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