本实例介绍一个渐开线直齿圆柱齿轮的设计方法及设计步骤。该齿轮的模数m为2.5，齿数z为125，齿宽为80，压力角α=20°。完成的该渐开线直齿圆柱齿轮如图7-1所示。

图7-1 渐开线直齿圆柱齿轮

在该实例中，重点学习设置尺寸关系、由渐开线方程创建曲线、设置基本参数等知识。

下面介绍该渐开线直齿圆柱齿轮的建模方法及步骤。

步骤1：新建零件文件。

（1）在“快速访问”工具栏中单击“新建”按钮，弹出“新建”对话框。

（2）在“类型”选项组中选择“零件”单选按钮，在“子类型”选项组中选择“实体”单选按钮；在“名称”文本框中输入“TSM_7_1”；取消勾选“使用默认模板”复选框，不使用默认模板，单击“确定”按钮。

（3）弹出“新文件选项”对话框，在“模板”选项组中选择mmns_part_solid选项。单击“确定”按钮，进入零件设计模式。

步骤2：定义参数。

（1）在功能区的“模型”选项卡中单击“模型意图”→“参数”按钮，此时系统弹出“参数”对话框。

（2）单击4次“添加”按钮，从而增加4个参数。

（3）分别修改新参数名称和相应的数值，如图7-2所示。新参数分别为m、Z、WIDTH和PA，其中m为模数，Z为齿数，WIDTH为齿宽，PA为压力角，其值分别为2.5、125、80和20。

图7-2 定义新参数

（4）在“参数”对话框中单击“确定”按钮，完成用户自定义参数的建立。

步骤3：创建旋转特征。

（1）单击“旋转”按钮，打开“旋转”选项卡。

（2）在“旋转”选项卡中指定要创建的模型特征为（实体）。

（3）选择FRONT基准平面作为草绘平面，进入内部草绘器中。

（4）单击“基准”组中的“中心线（几何）”按钮，绘制一条水平的几何中心线作为旋转轴，接着单击“草绘”组中的“中心线”按钮绘制一条竖直的中心线。然后单击“草绘”组中的“线链”按钮，草绘图7-3所示的旋转截面。

图7-3 绘制草图

说明：绘制的第一条中心线将作为旋转轴。

（5）在功能区中切换至“工具”选项卡，接着从“模型意图”组中单击“关系”按钮，弹出“关系”对话框。此时草绘截面的各尺寸以变量符号显示，在对话框中输入关系式为：

sd1=WIDTH

sd8=0.25*WIDTH

sd6=m*Z+2*m

输入完成后的“关系”对话框如图7-4所示。

图7-4 设置关系式

（6）在“关系”对话框上单击“确定”按钮。

（7）在功能区中重新切换回“草绘”选项卡，单击“确定”按钮，完成草绘并退出草绘模式。

（8）接受默认的旋转角度为“360°”。

（9）在“旋转”选项卡中单击“完成”按钮，完成的旋转特征如图7-5所示。

步骤4：建立键槽结构。

（1）单击“拉伸”按钮，打开“拉伸”选项卡。

（2）在“拉伸”选项卡中指定要创建的模型特征为（实体），单击“去除材料”按钮。

（3）打开“拉伸”选项卡的“放置”下滑面板，单击“定义”按钮，弹出“草绘”对话框。

（4）选择RIGHT基准平面作为草绘平面，以TOP基准平面作为“左”方向参考，单击“草绘”按钮，进入草绘模式。

（5）绘制图7-6所示的剖面，单击“确定”按钮。

图7-5 创建的旋转特征

图7-6 绘制草图

（6）打开“选项”下滑面板，从“侧1”和“侧2”下拉列表框中均选择“（穿透）”选项，如图7-7所示。

（7）单击“拉伸”选项卡中的“完成”按钮，得到的键槽结构如图7-8所示。

图7-7 选择深度选项

图7-8 创建键槽结构

步骤5：在腹板上创建均布孔。

（1）单击“拉伸”按钮，打开“拉伸”选项卡。

（2）指定要创建的模型特征为（实体），单击“去除材料”按钮。

（3）打开“拉伸”选项卡的“放置”下滑面板，单击“定义”按钮，弹出“草绘”对话框。

（4）在“草绘”对话框中单击“使用先前的”按钮，进入草绘模式。

（5）绘制图7-9所示的剖面，单击“确定”按钮。

（6）单击“拉伸”选项卡中的“选项”按钮，打开“选项”下滑面板，从“侧1”和“侧2”下拉列表框中均选择“（穿透）”选项。

（7）单击“拉伸”选项卡中的“完成”按钮，创建的均布孔如图7-10所示。

图7-9 绘制剖面

图7-10 创建均布孔

步骤6：草绘曲线。

（1）单击“草绘”按钮，弹出“草绘”对话框。

（2）选择RIGHT基准平面为草绘平面，接受默认的草绘方向参考（如以TOP基准平面为“左”方向参考），单击“草绘”按钮。

（3）分别绘制4个圆，如图7-11所示。

图7-11 绘制圆

（4）在功能区中切换至“工具”选项卡，从“模型意图”组中单击“关系”按钮，打开“关系”对话框（窗口）。此时草绘截面的各尺寸以变量符号显示，在该对话框（窗口）中输入如下关系式：

sd0=m*（Z+2）

sd1=m*Z

sd2=m*Z*cos（PA）

sd3=m*Z-2.5*m

DB=sd2

完成后的“关系”对话框（窗口）如图7-12所示。在“关系”对话框（窗口）中单击“确定”按钮。

图7-12 定义关系式

（5）在功能区中切换到“草绘”选项卡，然后单击“确定”按钮。

步骤7：创建渐开线。

（1）在功能区的“模型”选项卡中打开“基准”组溢出列表，接着单击“曲线”旁的小三角按钮，如图7-13所示，然后选择“来自方程的曲线”命令。

图7-13 打开“曲线”级联列表并选择所需的曲线命令

此时，功能区出现“曲线：从方程”选项卡，如图7-14所示。

图7-14 “曲线：从方程”选项卡

（2）在图形窗口或模型树中选择PRT_CSYS_DEF坐标系，接着从图7-15所示的下拉列表框中选择“笛卡儿”坐标系类型选项。

（3）在“曲线：从方程”选项卡中单击“方程”按钮，弹出一个“方程”编辑窗口，在其文本框中输入下列函数方程：

输入关系式后的“方程”编辑窗口如图7-16所示。

图7-15 选择“笛卡儿”选项

图7-16 “方程”编辑窗口

（4）在“方程”编辑窗口中单击“执行/校验关系并按关系创建新参数”按钮，弹出图7-17所示的“校验关系”对话框，从中单击“确定”按钮。

（5）“方程”编辑窗口中单击“确定”按钮。

（6）在“曲线：从方程”选项卡中单击“完成”按钮，创建图7-18所示的渐开线。(www.daowen.com)

图7-17 “校验关系”对话框

图7-18 完成一条渐开线

步骤8：创建基准点。

（1）单击“基准点”按钮，打开“基准点”对话框。

（2）选择渐开线，按住＜Ctrl＞键的同时选择分度圆曲线，如图7-19所示，在它们的交点处产生一个基准点PNT0。

图7-19 创建基准点

（3）在“基准点”对话框中单击“确定”按钮。

步骤9：创建通过基准点PNT0与圆柱轴线的参考平面。

（1）单击“基准平面”按钮，打开“基准平面”对话框。

（2）选择圆柱轴线A_1，按＜Ctrl＞键的同时选择基准点PNT0，如图7-20所示。

图7-20 创建基准平面DTM1

（3）在“基准平面”对话框中单击“确定”按钮，创建基准平面DTM1。

步骤10：创建基准平面M_DTM。

（1）单击“基准平面”按钮，打开“基准平面”对话框。

（2）选择DTM1基准平面，按住＜Ctrl＞键的同时选择圆柱轴线A_1，接着在“基准平面”对话框的“旋转”框中输入“-360/（4*Z）”，如图7-21所示，按＜Enter＞键，系统自动计算该关系式。

（3）切换到“属性”选项卡，在“名称”文本框中输入“M_DTM”，如图7-22所示。

（4）单击“基准平面”对话框中的“确定”按钮。

图7-21 输入旋转角度

图7-22 设置基准平面的名称

步骤11：镜像渐开线。

（1）选择渐开线，单击“镜像”按钮，打开“镜像”选项卡。

（2）选择M_DTM基准平面作为镜像平面。

（3）单击“镜像”选项卡中的“完成”按钮，由镜像操作而产生的渐开线如图7-23所示。

图7-23 镜像结果

步骤12：创建倒角特征。

（1）单击“倒角”按钮，打开“边倒角”选项卡。

（2）在“边倒角”选项卡中选择边倒角标注形式为“45×D”，在“D”尺寸框中输入“1.5”，即设置当前倒角集的尺寸为“C2”（即2×45°）。

（3）按住＜Ctrl＞键的同时选择图7-24所示的2条轮廓边。

图7-24 倒角

（4）单击“边倒角”选项卡中的“完成”按钮。

步骤13：以拉伸的方式切出第一个齿槽。

（1）单击“拉伸”按钮，打开“拉伸”选项卡。

（2）在“拉伸”选项卡中指定要创建的模型特征为（实体），并单击“去除材料”按钮。

（3）打开“放置”下滑面板，单击“定义”按钮，出现“草绘”对话框。

（4）选择RIGHT基准平面作为草绘平面，其他默认（如以TOP基准平面为“左”方向参考），然后单击“草绘”按钮，进入内部草绘模式。

（5）草绘图7-25所示的图形，注意选择齿根圆来与渐开线构成该开放图形。单击“确定”按钮。

图7-25 草绘图形

（6）在“拉伸”选项卡中打开“选项”下滑面板，从“侧1”和“侧2”下拉列表框中均选择“（穿透）”选项。

（7）单击“拉伸”选项卡中的“完成”按钮，如果此时弹出图7-26所示的“重新生成失败”对话框，这是由于这一特征是用那些明显小于其他部分的尺寸而定义的（如果剖面草图绘制正确的话），单击“确定”按钮，先创建失败的特征。

可以通过将零件精度更改为较小的值来排除此特征故障，其方法是在功能区的“文件”选项卡中选择“准备”→“模型属性”命令，打开“模型属性”对话框，接着单击“精度”项对应的“更改”选项，弹出“精度”对话框，从中将相对精度更改为“0.0005”，如图7-27所示，然后单击“重新生成”按钮，关闭“模型属性”对话框。

图7-26 “重新生成失败”对话框

图7-27 “精度”对话框

排除故障后成功生成的一个齿槽如图7-28所示。

步骤14：建立曲线图层并隐藏该图层

（1）在功能区“视图”选项卡的“可见性”组中单击“层”按钮，从而使导航区切换至层树显示模式。

（2）在层树的上方单击“层”按钮，从下拉菜单中选择“新建层”命令。

（3）在弹出的“层属性”对话框中输入名称为“Curve”，选择模型中的所有曲线（包括渐开线等）作为Curve图层的项目。

（4）在“层属性”对话框中单击“确定”按钮。

（5）在层树上右击Curve图层，从出现的快捷菜单中选择“隐藏”命令。

（6）在“图形”工具栏中单击“重画”按钮。

（7）在功能区“视图”选项卡的“可见性”组中单击“层”按钮，使导航区返回到特征模型树的显示状态。此时，模型如图7-29所示。

图7-28 建立的第1个键槽

图7-29 隐藏曲线层

步骤15：阵列齿槽。

（1）选择创建的第一个齿槽，从功能区“模型”选项卡的“编辑”组中单击“阵列”按钮，打开“阵列”选项卡。

（2）从“阵列”选项卡的下拉列表框中选择“轴”选项，接着在零件模型中选择齿轮零件的中心特征轴（圆柱轴线）A_1。

（3）在“阵列”选项卡中，设置阵列成员数为“125”，角度增量为“360/Z”。当输入角度增量为“360/Z”并按＜Enter＞键时，系统会弹出图7-30所示的对话栏来询问是否增加该特征关系，单击“是”按钮。

图7-30 确定添加特征关系

（4）单击“完成”按钮，阵列齿槽的效果如图7-31所示。

步骤16：创建拔模特征。

（1）单击“拔模”按钮，打开“拔模”选项卡。

（2）结合＜Ctrl＞键选择图7-32所示的零件面。

图7-31 生成所有齿槽

图7-32 选择要拔模的零件面

（3）在“拔模”选项卡中单击“拔模枢轴”收集器，将其激活，接着选择图7-33a所示的零件面定义拔模枢轴。

（4）在“拔模”选项卡的拔模角度尺寸框中输入“-atan（1/15）”，并按＜Enter＞键，确认后系统自动计算该函数的值为3.8，此时如图7-33b所示。

图7-33 指定拔模枢轴与拔模角度

a）指定拔模枢轴 b）设置拔模角度

（5）单击“完成”按钮。

步骤17：继续创建拔模特征。

将齿轮翻转到腹板的另一面。以与步骤16同样的方法创建所需要的相同拔模角度的拔模特征。

步骤18：创建倒角特征。

（1）单击“倒角”按钮，打开“边倒角”选项卡。

（2）在“边倒角”选项卡中选择边倒角标注形式为“D×D”，在“D”尺寸框中输入“1.5”。

（3）按住＜Ctrl＞键的同时选择图7-34a所示的轮廓边。

（4）单击“倒角”选项卡中的“完成”按钮，完成的渐开线直齿圆柱大齿轮如图7-34b所示。

图7-34 创建倒角特征

a）选择多条边参考 b）完成边倒角特征后的模型效果