CAD在齿轮三维造型中的应用

　　0 引言

　　齿轮是现代化机械中一种常见的重要基础零件，是机械传动中广泛应用的传动零件。齿轮的种类很多，其中直齿圆柱齿轮应用最为广泛，它属于轮盘类零件，这类零件的主体一般为回转体，或其他平板型。厚度方向的尺寸比其他两个方向的尺寸小，其上常有凸台、凹坑、螺孔、销孔、轮辐等局部结构。

　　直齿圆柱齿轮的结构主要由端面、外圆、内孔等组成，其直径尺寸大于零件的轴向尺寸，两端面的平行度及外圆与内圆之间有同轴度要求，并在外圆上分布有轮齿。在绘制齿轮零件图时，齿廓按国标规定是不绘制的，只绘制齿顶圆、分度圆和齿根圆。图1所示的就是一齿轮的零件图。

　　图1 齿轮零件图

　　在机械设计前，首先须画出齿轮立体圆，以便直接观察齿轮的实际设计效果，使齿轮形状及尺寸一目了然。CAD软件不仅具有很强的二维编辑功能，还具备基本的三维造型功能，如能灵活运用三维绘图与编辑命令，使用CAD可以很方便地创建零件的三维模型，本文通过对图1齿轮立体模型的绘制，给读者展现了应用CAD绘制齿轮类零件三维模型的思路和方法。

　　1 形体分析

　　在创建齿轮模型之前，必须在平面视图的基础上添加齿廓的图形。一般可先画出齿廓的形状，再执行修改→阵列→环形阵列→设置项目总数(项目总数为34、填充角度为360°、阵列中心点为圆心)，如图2所示。根据齿轮平面视图进行形体分析，将齿轮整体按拉伸厚度的不同分为三部分：中间轴孔、辐板部分、轮齿部分，使每部分都变为简单体，如图3所示。

　　图2 带齿廓的齿轮平面视图

　　图3 齿轮的形体分析

　　2 平面图形变为面域

　　图3中每部分都是组合的平面图形，因此必须将其变为面域才能拉伸。

　　(1)将各部分变为面域

　　进入下拉菜单，选择绘图→面域→平面图形→回车，这样就创建了2个面域。用同样的方法可将图3b变为8个面域，图3c变为2个面域。

　　(2)面域差集运算

　　分三次执行下拉菜单，选择修改→实体编辑→差集→选择外线框→回车→选择内线框→回车，即图3中的内部圆孔被减去。如不做面域差集运算，拉伸后没有内部的孔，此时直接在实体中执行差集运算也可以。

　　3 拉伸实体

　　由形体分析可知，齿轮中各部分的厚度不同，因此必须分三次执行下拉菜单，即选择绘图→实体→拉伸→选择拉伸对象(分别选中间轴孔、辐板部分、轮齿部分的平面图形)→回车→指定拉伸高度(分别是50、14、42)→指定拉伸角度(三部分都是0°)→回车。
(本文不涉密)
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