1、前言
   
    SolidWorks 是現(xiàn)代工程設(shè)計中最常用的三維設(shè)計軟件 ,目前在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。但是在計算機上直接實現(xiàn)曲線的精確繪制和精確的造型往往比較困難 ,因為它不提供精確繪制曲線的命令。以機械工程中最常用的漸開線齒輪為例 ,因為 SolidWorks中沒有繪制漸開線的命令 ,對于漸開線如果采用簡化畫法近似 ,然后再進行圓周陣列 ,這樣作出的漸開線齒輪的輪廓曲線不僅不精確 ,而且要作出不同模數(shù)m 、不同齒數(shù) z 、不同變位系數(shù) X 的各種齒輪的三維實體模型就變得更加困難,同時也浪費了設(shè)計者大量的時間和精力。
   
    本文提供了一種用 SolidWorks強大的繪圖功能、二次開發(fā)功能 ,在 SolidWorks中自動生成漸開線齒輪的精確輪廓曲線并將其引用到 SolidWorks 草圖中 ,就可以實現(xiàn) SolidWorks草圖上精確輪廓曲線的繪制。這一方法使建立各種漸開線齒輪的三維實體模型的過程變得方便、快捷 ,同時也提高了繪圖精確度。
   
    2、齒輪漸開線齒廓的生成
   
    齒輪漸開線齒廓的生成是根據(jù)范成法切削齒輪的原理 ,用 VC + +語言編制程序 ,并作為 SolidWorks 的插件加載并在 SolidWorks中運行 ,即可在計算機上畫出齒輪的精確齒廓曲線 ,和生成不同模數(shù) m 、不同齒數(shù) z 、不同變位系數(shù) X 的各種齒輪的三維實體模型。
   
    2. 1 　齒輪輪廓程序的生成
   
    2.1.1漸開線齒輪輪廓程序的生成過程
   
    齒輪的漸開線的直角坐標方程 :

    
    2.1.2　SolidWorks 提供了繪制曲線的命令
   
    通過自由點的樣條曲線:

    
    2.1.3用 VC + + MFC 建立對話框選擇齒輪的各個參數(shù)值
   
    其對話框如圖 1 所示。

    
    2.1.4 　計算出齒輪的一些相關(guān)的尺寸 ,分度圓直徑、齒頂圓和齒根圓直徑等;
   
    2.1.5 　根據(jù)漸開線的展成角求出了確定齒頂圓弧段、齒根圓弧段位置的角度 ;再根據(jù)前面計算的齒頂圓、齒根圓的基本尺寸 ,確定出兩段圓弧中的關(guān)鍵點 ,就可利用 SolidWorks中的圓弧命令畫出位于齒頂圓和齒根圓部位的齒輪廓線。
   
    2.1.6 　根據(jù)漸開線方程選擇不同的參數(shù)可求出漸開線部分的齒輪廓線 ,如圖 2 所示。

    
    2. 2 　漸開線源程序
   
    漸開線齒輪輪廓生成的部分程序如下:

    
    3 　在 SolidWorks 中建造模型
   
    3.1 　在 SolidWorks 中通過插件裝載齒輪輪廓曲線程序。按照選擇的齒輪類型、齒輪模數(shù) m 、齒數(shù) z 、變位系數(shù) X、壓力角α,即可自動生成需要的漸開線齒輪的輪廓曲線(單個齒圖 3 所示) 。

    
    3.2 　在基體特征上 ,通過拉伸切除操作切制單個輪齒 ,圖 3所示。
   
    3.3 　將拉伸 - 切除的特征做圓周陣列,生成完整的齒輪 ,并根據(jù)設(shè)計要求添加其他特征和圓角特征等等。
   
    圖 4 給出了 m = 3 z = 60的鑄造腹板結(jié)構(gòu)的標準齒輪。

    
    3.4 　按需要可進行系統(tǒng)裝配、動畫制作。
   
    4結(jié)論
   
    借助 SolidWorks 強大的繪圖功能、二次開發(fā)功能能很好地在計算機上實現(xiàn)方程曲線的精確繪制和精確造型。齒輪漸開線曲線的精確繪制 ,一直是人們關(guān)注的三維 CAD 設(shè)計的難點問題。該方法利用 VC + + 實現(xiàn)了變量化自動生成漸開線齒輪輪廓的二維曲線的精確繪制。也可用于其它任意方程曲線的精確繪制。該方法不但保證了造型的精確性 ,也是模型的建立和裝配、有限元分析和運動學分析、加工仿真的基礎(chǔ)。