SolidWorks渐开线齿轮的绘制方法
现在中国使用solidworks软件的用户越来越多，对于一些初学者，在齿轮的绘制过程中会遇到很多问题。本文笔者就是针对这一主题而写，希望对那些还处于齿轮建模迷惑中的读者有一些抛砖引玉的作用，提高设计者的软件使用水平，开拓一条新的设计思路。阅读本文前，读者朋友应当先完成solidworks基本模块的学习，或者是有一定的软件使用经历和基础。一、明确设计目的
齿轮在机械传动设计中是重要的传动零件，它有很多其他传动机构无法比 拟的优点，如传动效率高（一般在0.9以 上），传动平稳（斜齿轮尤为突出），传动力矩大，准确的瞬时传动比，寿命 长，而且可以改变传动方向等，这些优 点决定了齿轮在动力传动和运动传动中 占有不可动摇的地位。一般齿轮的齿廓 都是渐开线，那么如何在solidworks中绘 制渐开线呢?在开篇之前先请读者思考 一个问题：为什么要绘制的“渐开 线”齿轮呢?是为了做运动模拟?出2d 的工程图?到c n c里进行加工?还是作为cae的分析模型呢?
当然，如果我们的目的不同，那么 我们的齿轮就有不同的绘制方法。请看 下面的详细讲解。
二、简化齿轮的绘制
1.利用solidworks自带插件
“toolbox”生成齿轮
对于出图和用于运动模拟的用户，可以用简化的“渐开线”齿轮代替，这样不但可以大大简化建模的时间，而且可以充分利用现有的计算机资源。在solidworks的toolbox插件中就有齿轮模块，下面就具体介绍一下这种方法。
（1）首先在插件中打开toolbox插件，如图1所示。点击“确定”就可以在右边的“任务窗格”设计库中找到“toolbox”了，如图2所示。
（2 ）目前虽然在“gb”中还没有齿轮，但是可以用其他标准中的齿轮代替。下面就以“ansimetric”标准为例，介绍toolbox中调用齿轮的方法。
在toolbox的目录中通过“ansimetric”→“动力传动”→“齿轮”，在这里系统已经给出了常用的齿轮形式， 我们需要哪种形式的齿轮就可以生成哪种，如圆柱直齿轮，这里翻译成了“正齿轮”。具体参数设置，如图3所示。
（3）通过一系列的设置，我们就可以得到想要的齿轮了，如果还达不到自己的要求，就可以在现有的齿轮基础上进行修改。如要孔板形式的齿轮，就可以用一个“旋转切除”命令和一个“拉伸切除”命令完成。具体操作如图4所示。接着再添加几个孔，如图5所示。
（4）这样这个齿轮就差不多完成了，如果用户齿轮有其他的形式，当然可以自己再做进一步的修改。修改完以后就可以保存了。注意这里建议用“另存为”，因为直接点击保存，系统会自动保存到toolbox配置的路径中去，那就会添加不必要的麻烦。当然如果就想保存 到toolbox的配置路径，那么就直接保存 即可。toolbox的配置路径更改有很多方法，如可以在“选项”→“异型孔向导/toolbox”→“配置”，也可以在菜单中找到，还可以在“设计窗格”→“设计库”→“预览里点击右键”找到。打开以后就能进入toolbox配置的欢迎界面。
这里直接点击“3.定义用户设定”，就切换到了用户设定界面。这里可以直接选择“生成 零件”，然后在“在此文件夹生成零件：”选择保存的路径，zui后保存退出就可以了。
2.生成齿轮gb工程图
有了上面的齿轮模型，我们就可以根据这个模型出gb的工程图了，但是在solidworks的工程图中，所有的模型都是按照真实的投影显示，而gb中齿轮的画法要求用简化画法（只画出一个齿的齿廓，甚至一个齿也不画），那又如何实现?其实实现这一目的也很容易，在出工程图的时候可以用不同的配置，这样就能避开出图与国标简化的矛盾，具体操作如下。
（1）生成一个新配置。在刚才建立齿轮模型的基础上生成新的配置，这个配置就是我们出工程图时的真实投影实体。选择已有的“完整齿轮”配置，用键盘的“ctrl+c”和“ctrl+v”来复制 一个配置，然后用鼠标缓慢双击配置名字，改成“简化齿轮”。
双击“简化齿轮”配置，将其激活。然后切换到“设计树”，找到轮齿阵列的 特征“teethcuts”，选择它，这样在模型上就会显示和它有关的数值。其中齿数“30”已经加入了方程式，双击“30”，打开尺寸编辑界面， 配置类型选为“此配置”，然后点击“编辑方程式”，在打开的“编辑方程式”对话框里会看到一个文本形式的方程，记下它。然后关闭“编辑方程式” 对话框。在“方程式-齿轮”对话框中的表头“方程式”中找到刚才的表达式。
拖动表头“方程式”后面的竖线，查看完整的“方程式”。我们发现在三个方程都指向一个数值，这里我们要将这三个方程都压缩掉，把前面的“对勾”去掉，点击“确定”，这样就可以随意修改了。用前面的方法点选teethcuts特征，然后在绘图区域点击“30”，输入“2”，确定后，这样齿轮就成了只有两个齿槽的齿轮（也就是一个齿），再出工程图就没问题了。有的时候在这一步可能会有错误，其实是因为刚才我们旋转切除的草图有些线条未找到，可以进入其草图，将找不到参考的约束删除，然后添加新的约束。
（2）生成工程图。点击“从零件/ 装配体制作工程图”→“选择图纸模板” →“选择需要的视图”。
三、渐开线的画法
绘制渐开线齿轮，首先要有一条渐开线。在solidworks中绘制渐开线的方法有很多，下面就以常用的渐开线的绘制为例进行叙述。
1.曲面生成渐开线
曲面生成渐开线有很多中方法，如曲面扫描、曲面放样等。这里只给大家介绍曲面放样生成渐开线，因为对于初 学者这种方法比较容易理解。
（1）首先新建一个零件，用一个默认基准面进入草图，在草图中心绘制一个圆，并且标注尺寸，如图12所示。注意：为了以后定位容易，可以将圆心和原点重合。
（2）保存后退出，然后用上面草图的基准面再建立一张新的草图，在上面绘制的图形。中心线绘制水平直径，实线绘制竖直线，并且标注尺寸，尺寸的大小可以假设，因为后面要链接到方程式。
（3）保存后退出，在设计树的“注解”上点击右键，选择“显示注解”和“显示特征尺寸”。双击直线的尺寸“添加方程式”，在弹出的“添加方程式”界面中显示了刚才直线尺寸的名字（d1@草图2），然后点击圆的直径尺寸（d1@草图1），输入“*pi/2”，这样这条线段的长度就与开始圆的一半保持一致了。
（4）从生成草图1和草图2的基准面新建一个草图，在这个草图中绘制一个半径与草图1的圆一样大的半圆，并且圆心重合，圆弧的两点分别与圆的两个点重合。
（5）退出上面的草图，然后还是在这个基准面上新建一个草图，这次将一个点放在点上（红圈处的点）， 确定后退出草图。
（6）这样就绘制了4张草图，通过这4张草图就可以放样出“渐开线”。点击曲面工具中的曲面放样 ，也可以到菜单中的“插入”→“曲面”→“放样曲面”中找到。在“曲面”→“放样”属性下的轮廓中选择草图2和草图4，在中心线参数中选择草图3，点击绿色对勾确认。其中“中心线参数” 的作用是：从放样的两个轮廓（草图2和草图4）之间形成的中间轮廓都是“中心线参数”（草图3）的法向。然后形成了渐开线。
（7）下面简单检验一下绘制的“渐开线”是否符合要求。用上面的基准面进入草图，绘制一段与这个基圆同直径的弧线，圆心重合，一端与“渐开线”的起点重合，另一端点绘制一条相切线，使圆弧与线始终相切，直线相切端的端点与切点重合。绘制好这些后再分别标出直线的长度和圆弧的弧长，将这两个尺寸都变为“从动”，zui后将直线的另一端与“渐开线”重合，拖动直线与渐开线的重合点，在不同位置观察圆弧和直线的长度是否一致。
现在基本上每个点都能够达到弧长和直线长相等，但是如果将小数点的位数加长，就会发现几乎没有一个点是一样的。这是因为在solidworks中的放样线条都是用一段一段的短线逼近的，如果需要精度较高的渐开线就不能简单地应用上面的方法。在下期的文章中将给大家介绍一个可以实现更的渐开线形成方法。
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当然，如果我们的目的不同，那么 我们的齿轮就有不同的绘制方法。请看 下面的详细讲解。
二、简化齿轮的绘制
1.利用solidworks自带插件
“toolbox”生成齿轮
对于出图和用于运动模拟的用户，可以用简化的“渐开线”齿轮代替，这样不但可以大大简化建模的时间，而且可以充分利用现有的计算机资源。在solidworks的toolbox插件中就有齿轮模块，下面就具体介绍一下这种方法。
（1）首先在插件中打开toolbox插件，如图1所示。点击“确定”就可以在右边的“任务窗格”设计库中找到“toolbox”了，如图2所示。
（2 ）目前虽然在“gb”中还没有齿轮，但是可以用其他标准中的齿轮代替。下面就以“ansimetric”标准为例，介绍toolbox中调用齿轮的方法。
在toolbox的目录中通过“ansimetric”→“动力传动”→“齿轮”，在这里系统已经给出了常用的齿轮形式， 我们需要哪种形式的齿轮就可以生成哪种，如圆柱直齿轮，这里翻译成了“正齿轮”。具体参数设置，如图3所示。
（3）通过一系列的设置，我们就可以得到想要的齿轮了，如果还达不到自己的要求，就可以在现有的齿轮基础上进行修改。如要孔板形式的齿轮，就可以用一个“旋转切除”命令和一个“拉伸切除”命令完成。具体操作如图4所示。接着再添加几个孔，如图5所示。
（4）这样这个齿轮就差不多完成了，如果用户齿轮有其他的形式，当然可以自己再做进一步的修改。修改完以后就可以保存了。注意这里建议用“另存为”，因为直接点击保存，系统会自动保存到toolbox配置的路径中去，那就会添加不必要的麻烦。当然如果就想保存 到toolbox的配置路径，那么就直接保存 即可。toolbox的配置路径更改有很多方法，如可以在“选项”→“异型孔向导/toolbox”→“配置”，也可以在菜单中找到，还可以在“设计窗格”→“设计库”→“预览里点击右键”找到。打开以后就能进入toolbox配置的欢迎界面。
这里直接点击“3.定义用户设定”，就切换到了用户设定界面。这里可以直接选择“生成 零件”，然后在“在此文件夹生成零件：”选择保存的路径，zui后保存退出就可以了。
2.生成齿轮gb工程图
有了上面的齿轮模型，我们就可以根据这个模型出gb的工程图了，但是在solidworks的工程图中，所有的模型都是按照真实的投影显示，而gb中齿轮的画法要求用简化画法（只画出一个齿的齿廓，甚至一个齿也不画），那又如何实现?其实实现这一目的也很容易，在出工程图的时候可以用不同的配置，这样就能避开出图与国标简化的矛盾，具体操作如下。
（1）生成一个新配置。在刚才建立齿轮模型的基础上生成新的配置，这个配置就是我们出工程图时的真实投影实体。选择已有的“完整齿轮”配置，用键盘的“ctrl+c”和“ctrl+v”来复制 一个配置，然后用鼠标缓慢双击配置名字，改成“简化齿轮”。
双击“简化齿轮”配置，将其激活。然后切换到“设计树”，找到轮齿阵列的 特征“teethcuts”，选择它，这样在模型上就会显示和它有关的数值。其中齿数“30”已经加入了方程式，双击“30”，打开尺寸编辑界面， 配置类型选为“此配置”，然后点击“编辑方程式”，在打开的“编辑方程式”对话框里会看到一个文本形式的方程，记下它。然后关闭“编辑方程式” 对话框。在“方程式-齿轮”对话框中的表头“方程式”中找到刚才的表达式。
拖动表头“方程式”后面的竖线，查看完整的“方程式”。我们发现在三个方程都指向一个数值，这里我们要将这三个方程都压缩掉，把前面的“对勾”去掉，点击“确定”，这样就可以随意修改了。用前面的方法点选teethcuts特征，然后在绘图区域点击“30”，输入“2”，确定后，这样齿轮就成了只有两个齿槽的齿轮（也就是一个齿），再出工程图就没问题了。有的时候在这一步可能会有错误，其实是因为刚才我们旋转切除的草图有些线条未找到，可以进入其草图，将找不到参考的约束删除，然后添加新的约束。
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三、渐开线的画法
绘制渐开线齿轮，首先要有一条渐开线。在solidworks中绘制渐开线的方法有很多，下面就以常用的渐开线的绘制为例进行叙述。
1.曲面生成渐开线
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（4）从生成草图1和草图2的基准面新建一个草图，在这个草图中绘制一个半径与草图1的圆一样大的半圆，并且圆心重合，圆弧的两点分别与圆的两个点重合。
（5）退出上面的草图，然后还是在这个基准面上新建一个草图，这次将一个点放在点上（红圈处的点）， 确定后退出草图。
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现在基本上每个点都能够达到弧长和直线长相等，但是如果将小数点的位数加长，就会发现几乎没有一个点是一样的。这是因为在solidworks中的放样线条都是用一段一段的短线逼近的，如果需要精度较高的渐开线就不能简单地应用上面的方法。在下期的文章中将给大家介绍一个可以实现更的渐开线形成方法。
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