現在中國使用SolidWorks軟件的用戶越來越多，對于一些初學者，在齒輪的繪制過程中會遇到很多問題。本文筆者就是針對這一主題而寫，希望對那些還處于齒輪建模迷惑中的讀者有一些拋磚引玉的作用，提高設計者的軟件使用水平，開拓一條新的設計思路。閱讀本文前，讀者朋友應當先完成SolidWorks基本模塊的學習，或者是有一定的軟件使用經歷和基礎。

　　一、明確設計目的

　　齒輪在機械傳動設計中是重要的傳動零件，它有很多其他傳動機構無法比 擬的優點，如傳動效率高(一般在0.9以 上)，傳動平穩(斜齒輪尤為突出)，傳動力矩大，準確的瞬時傳動比，壽命 長，而且可以改變傳動方向等，這些優 點決定了齒輪在動力傳動和運動傳動中 占有不可動搖的地位。一般齒輪的齒廓 都是漸開線，那么如何在SolidWorks中繪 制漸開線呢?在開篇之前先請讀者思考 一個問題：為什么要繪制精確的“漸開 線”齒輪呢?是為了做運動模擬?出2D 的工程圖?到C N C里進行加工?還是作為CAE的分析模型呢?

　　當然，如果我們的目的不同，那么 我們的齒輪就有不同的繪制方法。請看 下面的詳細講解。

　　二、簡化齒輪的繪制

　　1.利用SolidWorks自帶插件

　　“Toolbox”生成齒輪

　　對于出圖和用于運動模擬的用戶，可以用簡化的“漸開線”齒輪代替，這樣不但可以大大簡化建模的時間，而且可以充分利用現有的計算機資源。在SolidWorks的Toolbox插件中就有齒輪模塊，下面就具體介紹一下這種方法。

　　(1)首先在插件中打開Toolbox插件，如圖1所示。點擊“確定”就可以在右邊的“任務窗格”設計庫中找到“Toolbox”了，如圖2所示。

　　(2 )目前雖然在“GB”中還沒有齒輪，但是可以用其他標準中的齒輪代替。下面就以“AnsiMetric”標準為例，介紹Toolbox中調用齒輪的方法。

　　在Toolbox的目錄中通過“AnsiMetric”→“動力傳動”→“齒輪”，在這里系統已經給出了常用的齒輪形式， 我們需要哪種形式的齒輪就可以生成哪種，如圓柱直齒輪，這里翻譯成了“正齒輪”。具體參數設置，如圖3所示。

　　(3)通過一系列的設置，我們就可以得到想要的齒輪了，如果還達不到自己的要求，就可以在現有的齒輪基礎上進行修改。如要孔板形式的齒輪，就可以用一個“旋轉切除”命令和一個“拉伸切除”命令完成。具體操作如圖4所示。接著再添加幾個孔，如圖5所示。

　　(4)這樣這個齒輪就差不多完成了，如果用戶齒輪有其他的形式，當然可以自己再做進一步的修改。修改完以后就可以保存了。注意這里建議用“另存為”，因為直接點擊保存，系統會自動保存到Toolbox配置的路徑中去，那就會添加不必要的麻煩。當然如果就想保存 到Toolbox的配置路徑，那么就直接保存 即可。Toolbox的配置路徑更改有很多方法，如可以在“選項”→“異型孔向導/Toolbox”→“配置”，也可以在菜單中找到，還可以在“設計窗格”→“設計庫”→“預覽里點擊右鍵”找到。打開以后就能進入Toolbox配置的歡迎界面，如圖6所示。

　　這里直接點擊“3.定義用戶設定”，就切換到了用戶設定界面，如圖7所示。這里可以直接選擇“生成 零件”，然后在“在此文件夾生成零件：”選擇保存的路徑，最后保存退出就可以了。

　　2.生成齒輪GB工程圖

　　有了上面的齒輪模型，我們就可以根據這個模型出GB的工程圖了，但是在SolidWorks的工程圖中，所有的模型都是按照真實的投影顯示，而GB中齒輪的畫法要求用簡化畫法(只畫出一個齒的齒廓，甚至一個齒也不畫)，那又如何實現?其實實現這一目的也很容易，在出工程圖的時候可以用不同的配置，這樣就能避開出圖與國標簡化的矛盾，具體操作如下。

　　(1)生成一個新配置。在剛才建立齒輪模型的基礎上生成新的配置，這個配置就是我們出工程圖時的真實投影實體。選擇已有的“完整齒輪”配置，用鍵盤的“Ctrl+C”和“Ctrl+V”來復制 一個配置，然后用鼠標緩慢雙擊配置名字，改成“簡化齒輪”。如圖8所示。

　　雙擊“簡化齒輪”配置，將其激活。然后切換到“設計樹”，找到輪齒陣列的 特征“TeethCuts”，選擇它，這樣在模型上就會顯示和它有關的數值，如圖9所示。

　　其中齒數“30”已經加入了方程式，雙擊“30”，打開尺寸編輯界面， 配置類型選為“此配置”，然后點擊“編輯方程式”，在打開的“編輯方程式”對話框里會看到一個文本形式的方程，記下它。然后關閉“編輯方程式” 對話框。在“方程式-齒輪”對話框中的表頭“方程式”中找到剛才的表達式， 如圖10所示。

　　拖動表頭“方程式”后面的豎線，查看完整的“方程式”。我們發現在圖10中的三個方程都指向一個數值，這里我們要將這三個方程都壓縮掉，把前面的“對勾”去掉，點擊“確定”，這樣就可以隨意修改了。用前面的方法點選TeethCuts特征，然后在繪圖區域點擊“30”，輸入“2”，確定后，這樣齒輪就成了只有兩個齒槽的齒輪(也就是一個齒)，再出工程圖就沒問題了。有的時候在這一步可能會有錯誤，其實是因為剛才我們旋轉切除的草圖有些線條未找到，可以進入其草圖，將找不到參考的約束刪除，然后添加新的約束。

　　(2)生成工程圖。點擊“從零件/ 裝配體制作工程圖”→“選擇圖紙模板” →“選擇需要的視圖”，如圖11 所示。

　　三、漸開線的畫法

　　繪制漸開線齒輪，首先要有一條漸開線。在SolidWorks中繪制漸開線的方法有很多，下面就以常用的漸開線的繪制 為例進行敘述。

　　1.曲面生成漸開線

　　曲面生成漸開線有很多中方法，如曲面掃描、曲面放樣等。這里只給大家介紹曲面放樣生成漸開線，因為對于初 學者這種方法比較容易理解。

　　(1)首先新建一個零件，用一個默認基準面進入草圖，在草圖中心繪制一個圓，并且標注尺寸，如圖12所示。注意：為了以后定位容易，可以將圓心和原點重合。

　　(2)保存后退出，然后用上面草圖的基準面再建立一張新的草圖，在上面繪制如圖13所示的圖形。中心線繪制水平直徑，實線繪制豎直線，并且標注尺寸，尺寸的大小可以假設，因為后面要鏈接到方程式。

　　(3)保存后退出，在設計樹的“注解”上點擊右鍵，選擇“顯示注解”和“顯示特征尺寸”。雙擊直線的尺寸“添加方程式”，在彈出的“添加方程式”界面中顯示了剛才直線尺寸的名字(D1@草圖2)，然后點擊圓的直徑尺寸(D1@草圖1)，輸入“*pi/2”，這樣這條線段的長度就與開始圓的一半保持一致了，如圖14和圖15所示。

　　(4)從生成草圖1和草圖2的基準面新建一個草圖，在這個草圖中繪制一個半徑與草圖1的圓一樣大的半圓，并且圓心重合，圓弧的兩點分別與圓的兩個點重合，如圖16所示。

　　(5)退出上面的草圖，然后還是在這個基準面上新建一個草圖，這次將一個點放在圖16中的點上(紅圈處的點)， 確定后退出草圖。

　　(6)這樣就繪制了4張草圖，通過這4張草圖就可以放樣出“漸開線”。點擊曲面工具中的曲面放樣 ，也可以到菜單中的“插入”→“曲面”→“放樣曲面”中找到。在“曲面”→“放樣”屬性下的輪廓中選擇草圖2和草圖4，在中心線參數中選擇草圖3，點擊綠色對勾確認，如圖17所示。

　　其中“中心線參數” 的作用是：從放樣的兩個輪廓(草圖2和草圖4)之間形成的中間輪廓都是“中心線參數”(草圖3)的法向。然后形成了漸開線，如圖18所示。

　　(7)下面簡單檢驗一下繪制的“漸開線”是否符合要求。用上面的基準面進入草圖，繪制一段與這個基圓同直徑的弧線，圓心重合，一端與“漸開線”的起點重合，另一端點繪制一條相切線，使圓弧與線始終相切，直線相切端的端點與切點重合。繪制好這些后再分別標出直線的長度和圓弧的弧長，將這兩個尺寸都變為“從動”，最后將直線的另一端與“漸開線”重合，拖動直線與漸開線的重合點，在不同位置觀察圓弧和直線的長度是否一致，如圖19所示。

　　現在基本上每個點都能夠達到弧長和直線長相等，但是如果將小數點的位數加長，就會發現幾乎沒有一個點是一樣的。這是因為在SolidWorks中的放樣線條都是用一段一段的短線逼近的，如果需要精度較高的漸開線就不能簡單地應用上面的方法。在下期的文章中將給大家介紹一個可以實現更精確的漸開線形成方法。