用SolidWorks對齒輪進行參數化設計

摘 要：回顧人類歷史的發展，一共掀起過三次參數化的浪潮。它們分別為度量衡的確定，利用圖紙進行設計以及軟件工具的使用。相較于前兩次，這一次的變革略有不同，因為對于我們來說，它是充滿機遇的，它是值得挑戰的。

關鍵詞：Solidworks;參數化;三維設計軟件

一、設計理念

為大家所熟悉的以Auto-CAD為代表的二維設計軟件現階段還屬于非參數化設計（Non-parametric Design），而大部分三維軟件已經步入參數化設計（Parametric Design）的領域。基于SolidWorks有設計快、參數化、工程仿真三大特點，這使得SolidWorks成為領先的、主流的三維繪圖方案。

SolidWorks設計軟件具有自動生成精確的二維視圖的功能，其中還包括基本視圖、斜視圖、剖視圖、軸視圖等。它可以在二維視圖中顯示尺寸和技術要求，在設計過程中只需更改SolidWorks三維模型的任一尺寸，就會導致三維實體和所有二維視圖隨更改后的尺寸自動更新。它還可以繪畫零件模型，對零件進行工程仿真，進行應力分析，檢查零件的應力變化、位移變化與應變變化，并形成仿真報告。

二、設計方法（以下研究均為直齒圓柱齒輪）

本次設計的核心思想是把齒輪的全部要素通過轉換變成某一個函數的變量，通過改變函數或者是改變算法，得到不同的齒輪，即通過計算機技術和制圖軟件自動生成齒輪。通過多次實踐以及分析，現將設計歸納為如下步驟：

1.建立一個新的文件夾，設置齒輪基本參數

模數、齒數、壓力角、齒寬、齒輪齒頂高系數、齒頂隙數、變位系數、螺旋系數是普通的螺旋線齒輪的基本影響參數。根據“方程式對話框”中的提示步驟，逐一添加關于此類參數的方程式來對其進行定義。

2.以齒根圓為基，繪制出基本齒輪

在步驟1的基礎上，展開“方程式”文件夾，修改尺寸值，繪出基準圓;通過指令“Feature Manager”來修改名稱，并添加相關方程式。

3.得到基準曲線——漸開線

由齒數、分度圓直徑得已知參數結合工具欄指令繪出漸開線發生線;通過修改和菜單欄工具輔助設計，得出漸開線。

4.鏡像漸開線

以中心線為軸，對以上漸開線進行鏡像。

5.得出齒輪輪廓實體

繪出齒頂圓，編輯有關公式，并輸入設定值，便可得到所需齒輪;通過“拉伸”指令進行修改，得到所需深度。

6.陳列齒槽輪廓

通過“臨時軸”設定“圓周陣列”數量，得到所需齒輪。在此，通過改變輸入模數及齒數，結合“重建模型”命令，便可得到全新齒輪。

7.通過編輯后保存，得到圖紙

最終得到一個用Solidworks參數化之后的齒輪。

三、主要特點

采用SolidWorks軟件遵循的理念是自底向上、自頂向下。而參數化設計的特點是能將前后數據關聯起來。兩者匯總，用SolidWorks對齒輪進行參數設計后，可以更好地描述其基本特征，并且能達到全尺寸約束，全數據相關，同時還能通過尺寸驅動對齒輪進行設計和修改，給設計者帶來了極大的方便。

四、應用領域

國內該項技術還處于起步階段，現在主要應用于機械、航天、食品、交通、模具、電器、建筑等領域，近年來在景觀設計方面也有應用。而在國外，20世紀六七十年代中期就出現了該項技術的萌芽，在八十年代得到快速發展。而后經過30多年的發展，經過數百位科學家的完善，實現了從無到有、從簡單到復雜、從單一到混合的蛻變，并在實踐中取得廣泛應用，目前應用水平超過國內水平的40%。

五、前景預測

參數化設計在歐美國家早就是一個時尚的話題，并且在國內市場也陸陸續續出現。用軟件進行參數化設計的發展是必然的，就如同制圖軟件取代手繪，制圖軟件進行參數化設計必將占領中國市場。據調查顯示，Solidworks在全球發放使用許可接近30萬，分布在全球100多個國家。作為全球裝機量最大、操作最簡便的軟件之一，solidworks的參數化設計對人類發展的進步必將起到推進作用。

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