本实例以一个相对复杂一点的渐开线直齿圆柱齿轮为例，说明如何建立满足一定使用要求的齿轮通用参数化模型。该齿轮的三维模型如图11-73所示。

图11-73 渐开线直齿圆柱小齿轮的三维模型

该通用参数化模型适用于齿数小于41的渐开线直齿圆柱齿轮（其压力角为20°）。以后在使用该通用的参数化齿轮模型时，只需输入齿轮的相关参数，如模数、齿数等，便可以生成新的直齿圆柱齿轮。对于在某些情况下，即输入的齿轮参数导致基圆直径只比齿根圆直径略大一些时，可能会导致模型生成失败，这时，可以重新定义齿廓剖面，包括更新绘图参考和修改齿根的圆角半径，从而有效地解决模型再生错误的情况。

下面介绍具体的操作步骤。

步骤1：新建零件文件。

（1）在“快速访问”在工具栏上单击“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_11_4”；并清除“使用默认模板”复选框，不使用默认模板，然后单击“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）在功能区中切换至“工具”选项卡，从“模型意图”组中单击“参数”按钮，此时系统弹出“参数”对话框。

（2）单击7次“添加”按钮，从而增加7个参数。

（3）分别修改新参数名称、对应的初始值以及说明信息，如图11-74所示。

图11-74 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）在功能区中切换至“模型”选项卡，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，进入内部草绘模式。

（4）草绘图11-75所示的旋转截面，其中水平的中心线将作为旋转轴线。

（5）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。此时草绘截面的各尺寸以变量符号显示，如图11-76所示。

图11-75 绘制草图

图11-76 显示尺寸变量符号

在“关系”对话框的文本框中输入以下关系式：

Sd0=M*Z+2*（HAX+X）*M /*等于齿顶圆直径

Sd1=B /*等于齿轮宽度

在“关系”对话框中单击“确定”按钮。

（6）返回到功能区的“草绘”选项卡，单击“确定”按钮，完成草绘并退出草绘模式。

（7）接受默认的旋转角度为“360°”。

（8）在“旋转”选项卡中单击“完成”按钮，创建一个圆柱体。

步骤4：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，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11-77所示（不必修改各圆的直径值，它们将会由关系式驱动）。

（4）在功能区中打开“工具”选项卡，单击“模型意图”组中的“关系”按钮，打开“关系”对话框。此时草绘截面的各尺寸以变量符号显示，如图11-78所示。

图11-77 绘制4个圆

图11-78 显示尺寸符号

在“关系”对话框中输入以下关系式：

HA=（HAX+X）*M

HF=（HAX+CX-X）*M

D=M*Z

DA=D+2*HA

DB=D*COS（ALPHA）

DF=D-2*HF

sd0=DA

sd1=D

sd2=DB

sd3=DF

在“关系”对话框中单击“确定”按钮。

（5）切换到功能区的“草绘”选项卡，单击“确定”按钮。

步骤5：创建渐开线。

（1）在功能区的“模型”选项卡中打开“基准”组的溢出列表，接着展开“曲线”级联列表，从中选择“来自方程的曲线”命令，系统弹出“曲线：从方程”选项卡。

（2）在模型树中选择PRT_CSYS_DEF基准坐标系，接着从“曲线：从方程”选项卡的“坐标类型”下拉列表框中选择“笛卡儿”选项。

（3）在“曲线：从方程”选项卡中单击“方程”按钮，系统弹出“方程”编辑窗口，在该编辑窗口的文本框中输入下列函数方程：

r=DB/2 /*r为基圆半径

theta=t*45 /*设置渐开线展角为0～45°

x=0

z=r*sin（theta）-r*（theta*pi/180）*cos（theta）

y=r*cos（theta）+r*（theta*pi/180）*sin（theta）

（4）在“方程”编辑窗口中单击“确定”按钮。

（5）在“曲线：从方程”选项卡中单击“完成”按钮，完成创建图11-79所示的渐开线。

步骤6：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＞键选择分度圆曲线，在它们的交点处产生一个基准点PNT0，如图11-80所示。

图11-79 创建一条渐开线

图11-80 创建基准点

（3）在“基准点”对话框中单击“确定”按钮。

步骤7：创建既通过基准点PNT0又通过圆柱轴线的参考平面。

（1）单击“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。

（3）在“基准平面”对话框中单击“确定”按钮，创建了基准平面DTM1。

步骤8：创建基准平面M_DTM。

（1）单击“平面”按钮，打开“基准平面”对话框。

（2）确保选择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）”，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”。

（4）单击“基准平面”对话框的“确定”按钮，创建的M_DTM基准平面如图11-81所示（RIGHT视角）。

图11-81 创建D_DTM基准平面

步骤9：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。

步骤10：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，以TOP基准平面为“左”方向参考，单击“草绘”按钮，进入内部草绘器中。

（5）草绘图11-82所示的图形，注意选择齿根圆来与渐开线构成该开放图形。

图11-82 绘制草图(www.daowen.com)

（6）从功能区中切换至“工具”选项卡，单击“模型意图”组中的“关系”按钮，打开“关系”对话框。在对话框中输入下列关系式（见图11-83）：

IFHAX＜1

sd0=0.46*M

ENDIF

IFHAX＞=1

sd0=0.38*M

ENDIF

单击“关系”对话框的“确定”按钮。

（7）返回到功能区的“草绘”选项卡，单击“确定”按钮。

图11-83 输入关系式

（8）在“拉伸”选项卡中单击“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。

（9）单击“拉伸”选项卡中的“完成”按钮，创建的第一个齿槽如图11-84所示。

步骤11：建立曲线图层并隐藏该图层。

（1）在功能区中切换至“视图”选项卡，从“可见性”组中单击“层”按钮。

（2）在层树的上方单击“层”按钮，从其下拉菜单中选择“新建层”命令。

（3）在弹出的“层属性”对话框上输入名称为“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）在层树上右击刚创建的CURVE图层，从出现的快捷菜单中选择“隐藏”命令，如图11-85所示。可以再次右击CURVE图层，从出现的快捷菜单中选择“保存状况”命令。

图11-84 完成第一个齿槽

图11-85 隐藏曲线层

（6）在“图形”工具栏中单击“重画”按钮。

（7）从功能区“视图”选项卡的“可见性”组中单击“层”按钮，返回到特征模型树的显示状态。此时可以切换至功能区的“模型”选项卡。

步骤12：阵列齿槽。

（1）选择刚创建的第一个齿槽，单击“阵列”按钮，打开“阵列”选项卡。

（2）从“阵列”选项卡中的“阵列类型”列表框中选择“轴”选项，接着在零件模型中选择齿轮零件的圆柱轴线A_1。

（3）在“阵列”选项卡中，设置方向1的阵列成员数为“20”，其角度增量为“360/Z”。当输入角度增量为“360/Z”并按＜Enter＞键时，系统会弹出图11-86所示的对话栏来询问是否增加该特征关系，单击“是”按钮。

（4）单击“完成”按钮，阵列齿槽的效果如图11-87所示。

图11-86 系统询问

图11-87 阵列结果

步骤13：设置阵列参数的关系式。

（1）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。

（2）在模型树上单击阵列特征和M_DTM基准平面，然后根据模型中显示的尺寸变量符号，在“关系”对话框的文本框中输入以下关系式：

p17=Z /*第一方向的阵列成员数

p18=1 /*第二方向的阵列成员数

d14=360/Z /*第一方向上的相邻阵列成员间的角度增量

d10=360/（4*Z） /*M_DTM基准平面与DTM1基准平面之间的角度

输入关系式的“关系”对话框如图11-88所示。

（3）校验成功后，单击“关系”对话框中的“确定”按钮。

步骤14：编辑程序。

（1）在功能区的“工具”选项卡中，选择“模型意图”→“程序”命令，弹出一个菜单管理器。

图11-88 输入关系式

（2）在菜单管理器的“程序”菜单中，选择“编辑设计”选项，弹出用于编辑程序的系统编辑器（记事本编辑器）。

（3）在INPUT和END INPUT之间输入如下简单的程序语句：

MNUMBER

"请输入齿轮的模数："

ZNUMBER

"请输入齿轮的齿数："

HAXNUMBER

"请输入齿顶高系数："

CXNUMBER

"请输入齿隙系数："

XNUMBER

"请输入齿轮的变位系数："

BNUMBER

"请输入齿轮的宽度："

此时记事本编辑器如图11-89所示。

图11-89 编辑程序

（4）在记事本编辑器中，从“文件”下拉菜单中选择“保存”命令，接着再从“文件”下拉菜单中选择“退出”命令。

（5）系统弹出图11-90所示的“确认”对话框，单击“是”按钮。

（6）在菜单管理器的“得到输入”菜单中选择“输入”选项，如图11-91所示。

（7）在菜单管理器的“INPUT SEL”菜单中选择“全选”选项，如图11-92所示；然后选择“完成选择”选项。

图11-90 “确认”对话框

图11-91 菜单管理器（1）

图11-92 菜单管理器（2）

（8）输入齿轮的模数为“1.5”，如图11-93所示，单击“接受”按钮。

图11-93 输入模数

（9）输入齿轮的齿数为“21”，如图11-94所示，单击“接受”按钮。

图11-94 输入齿数

（10）默认的齿顶高系数为“1”，如图11-95所示，直接单击“接受”按钮，接受其默认值。

图11-95 接受默认的齿顶高系数

（11）默认的齿隙系数为“0.25”，如图11-96所示，直接单击“接受”按钮，接受其默认值。

图11-96 接受默认的齿隙系数

（12）默认的变位系数为“0”，如图11-97所示，直接单击“接受”按钮，接受其默认值。

图11-97 接受默认的变位系数

（13）输入齿轮的宽度为“18”，如图11-98所示，单击“接受”按钮。

图11-98 输入齿轮的宽度

此时，系统自动再生模型，形成一个新的小齿轮。

步骤15：保存文件。

特别说明：以后每次打开该零件文件时，如果要产生新的渐开线圆柱直齿小齿轮，则单击“重新生成”按钮，将弹出“得到输入”菜单。在“得到输入”菜单中，选择“输入”选项，接着出现INPUTSEL菜单，从中指定要重新定义的参数，输入新值即可。