使用CATIA繪制斜齒輪(直齒輪)的畫法教程

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斜齒輪（直齒輪）的制作方法 第一步： 設(shè)置catia，通過工具（tools）——基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（options）——顯示（relation），勾選“參數(shù)”和“關(guān)系”選項(xiàng)。如圖1-1和1-2所示：（英文版） （圖1-2） （中文版） （圖1-2） 然后，單擊“確定”。 第二步： 單擊“開始”——形狀——?jiǎng)?chuàng)成式外形設(shè)計(jì)，將會(huì)出現(xiàn)“新建零件”窗口，如圖2-1，對(duì)自己的零件進(jìn)行命名（注：零件名稱只能是英文、下劃線和數(shù)字，如：xiechilun），單擊“確定”，即進(jìn)入工作界面。 （圖2-2） （圖2-1） 第三步： 對(duì)齒輪的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行輸入。 參考： 斜齒圓柱齒輪中有如下參數(shù)及參數(shù)關(guān)系，不涉及法向參數(shù) 齒數(shù) Z 20 整數(shù) 模數(shù) m 4 實(shí)數(shù) 壓力角 a 20deg 角度 齒頂圓半徑rk = r+m 長度 分度圓半徑r = m*z/2 長度 基圓半徑 rb = r*cosa 長度 齒根圓半徑rf = r-1.25*m 長度 螺旋角beta 角度 齒厚depth 長度 單擊界面中的“知識(shí)工程”中的“f(x)”,如圖3-1所示，進(jìn)入?yún)?shù)輸入界面，如圖3-2所示。 （圖3-1） 輸入?yún)?shù)具體步驟：（齒數(shù)（整數(shù)）、模數(shù)（實(shí)數(shù)）、壓力角（角度）、齒厚（長度）螺旋角（角度）五個(gè)是需要數(shù)值的，其他值由公式計(jì)算。下面以齒數(shù)z為例。）如圖3-2 （1） 選擇參數(shù)類型，為整數(shù)； （2） 點(diǎn)擊左側(cè)“新類型參數(shù)”；（必須先選擇參數(shù)類型） （3） 輸入?yún)?shù)名稱z； （4） 輸入?yún)?shù)值20； （5） 同樣方法輸入模數(shù)和壓力角；（注意更改參數(shù)類型） （圖3-2） 其他四個(gè)參數(shù)（rk、rf、r和rb）只需執(zhí)行前三步即可，無需輸入數(shù)值，可由稍后添加的公式得出；公式的編輯步驟（以rk為例）： （5）單擊右側(cè)的“添加公式” 或是 雙擊參數(shù)rk，將會(huì)出現(xiàn)“公式編輯器”窗口，如圖3-3所示，在黑色框內(nèi)輸入公式：r+m。單擊“確定”，即完成對(duì)“rk”的公式的編輯，其值變?yōu)椤?4mm”。其他三個(gè)參數(shù)的公式也如此。最終應(yīng)為圖3-2所示。 （圖3-3） 此時(shí)打開特征樹的“關(guān)系”，將會(huì)發(fā)現(xiàn)四個(gè)公式，如圖3-4所示。 （圖3-4） 第四步： 建立一組X，Y,關(guān)于參數(shù)t的函數(shù)，方程為： x=rb*sin(t*PI*1rad)-rb*t*PI*cos(t*PI*1rad) y=(rb*cos(t*PI*1rad))+((rb*t*PI)*sin(t*PI*1rad)) （1） 單擊“知識(shí)工程”中從左向右第四個(gè)圖標(biāo)右下角的三角，如圖4-1所示，選中fog按鈕，然后出現(xiàn)“法線曲線 編輯器”窗口，將“發(fā)現(xiàn)曲線 的名稱”改為x(以便以后使用),如圖4-2所示，然后單擊“確定”。 （圖4-1） （圖4-2） （2） 出現(xiàn)“規(guī)則編輯器”窗口，在右側(cè)將參數(shù)類型改為“長度”，單擊“新類型參數(shù)”，將“形式參數(shù)”改為“x”，再將參數(shù)類型改為“實(shí)數(shù)”，單擊“新類型參數(shù)”，將“形式參數(shù)”改為“t”，在左邊的編輯欄輸入公式：x=rb*sin(t*PI*1rad)-rb*t*PI*cos(t*PI*1rad)，如圖4-3所示。然后單擊“確定”。同理，建立一個(gè)關(guān)于“y”的函數(shù)。最終在特征樹的“關(guān)系”中看到如圖4-4所示。 （圖4-3） （圖4-4） 第五步： 在xy平面畫一個(gè)點(diǎn)，坐標(biāo)為（0，0），以此點(diǎn)為圓心在xy平面上建立齒根圓。 （1）建立“點(diǎn)”，單擊圖5-1，“1”處圖標(biāo)，出現(xiàn)“點(diǎn)定義”，將X,Y,Z坐標(biāo)都設(shè)置為0，單擊“確定”。點(diǎn)創(chuàng)建完成。 （2）單擊“圓命令”，如圖5-1，“2”處所示。 （圖5-1） 出現(xiàn)“圓定義”窗口，如圖5-2所示，中心選擇剛才創(chuàng)建的點(diǎn)1，支持面選擇XY平面，在“圓限制”中選擇“全圓”。 （圖5-2） 半徑，右鍵選擇“編輯公式”，在右側(cè)的“全部 的成員”中雙擊rf（齒根圓），單擊“確定”。同理，建立齒頂圓（rk）和分度圓（r）。如圖5-3所示。 （圖5-3） 第六步： 畫齒廓，在xy平面上作點(diǎn)。 “點(diǎn)類型”選擇“平面上”，平面選擇XY平面，坐標(biāo)H右鍵——編輯公式， 在中間的“參數(shù) 的成員”中選取最后一個(gè)“Law”——雙擊右側(cè)“Law 的成員”中的“關(guān)系X”——單擊左側(cè)“詞典”中的“法則曲線”——雙擊右側(cè)“Law-Evaluate（實(shí)數(shù)）；實(shí)數(shù)”——在上面的框中括號(hào)中輸入“0.1”，單擊“確定”（要是出現(xiàn)其他窗口單擊是即可）；坐標(biāo)V的建立方法同坐標(biāo)H。（注意要選擇“關(guān)系y”） 然后再繪制幾個(gè)點(diǎn)，比如選擇t=0.1,，0.15，0.2,0.25,0.3,0.35,0.4時(shí)的幾個(gè)點(diǎn)。（四個(gè)，五個(gè)都可以）如圖6-1所示。 （圖6-1） 然后再用空間曲線連接各點(diǎn)： （1） 選擇“樣條線”，如圖5-1，“3”處。分別點(diǎn)選六個(gè)點(diǎn)連成一條空間曲線。 然后再將這個(gè)曲線向內(nèi)側(cè)延伸，單擊“操作”工作條中的“外插延伸”命令，如圖6-2所示， （圖6-2） 在“外插延伸定義”窗口中，“邊界”選擇最內(nèi)側(cè)的點(diǎn)，“外插延伸的”選擇這條曲線，單擊“確定”。 （2） 單擊圖5-1，“2”處的右下角的三角，選擇“圓角”命令，分別點(diǎn)選“外插延伸.1”和圓1。注意點(diǎn)選的位置，如圖6-3所示，同時(shí)注意圓角的位置，若果不是此圖位置，請(qǐng)單擊“下一個(gè)解法”，直至到此圖所示。 （圖6-3） 半徑，可以使用默認(rèn)的“1mm”，也可以右鍵——在框中輸入“0.38*m”，這是直齒輪的經(jīng)驗(yàn)公式。 （3） 剪切。單擊圖6-2中的第二個(gè)圖標(biāo)的右下角的三角，選擇“修剪”命令，分別點(diǎn)選點(diǎn)選“外插延伸”和剛剛創(chuàng)建的圓角。注意點(diǎn)選的位置，如圖6-4所示， （圖6-4）（圖6-5） （4） 然后找到分度圓和外插延伸的交點(diǎn)。單擊“線框”工具條的“相交”命令，如圖6-5所示，然后點(diǎn)選分度圓和外插延伸，確定得到交點(diǎn)。 （5） 再創(chuàng)建一個(gè)平面，單擊“線框”工具條的“平面”命令，“平面類型”選擇“通過點(diǎn)和直線”，點(diǎn)選擇剛才創(chuàng)建的點(diǎn)，直線選擇Z軸，確定。 （6） 再創(chuàng)建一個(gè)平面，新平面與yz平面成一夾角，此次“平面類型”選擇“與平面成一角度或垂直”，旋轉(zhuǎn)軸選擇Z軸，參考選擇剛才創(chuàng)建的平面；角度，右鍵——編輯公式——在框中輸入公式“-360deg/4/z” ，確定，再次確定，既得“平面2”。 （7） 對(duì)稱出齒輪另一側(cè)。單擊“操作”工具條的第五個(gè)圖標(biāo)的右下角的三角，選擇“對(duì)稱”命令，在“對(duì)稱定義”窗口的“元素”框內(nèi)選取“剪切1”，“參考”選取“平面2”，確定即可。 （8） 修剪出齒輪的形狀。單擊“修剪”命令，將“模式”改為“段”，然后依次點(diǎn)選外插延伸曲線和它的對(duì)稱出來的曲線，最后點(diǎn)選齒頂圓，點(diǎn)選位置如圖6-6所示1、2、3， （圖6-6） 在單擊“修剪”命令，修剪齒根圓，如圖6-6所示4、5、6。最后隱藏分度圓。最終為如圖6-7所示。 （圖6-7） 第七步： 做出另一端面的輪廓線。 （1）使用平移工具，創(chuàng)建輪廓線?！霸亍边x擇“剪切3”或是齒輪輪廓，“方向”選擇Z軸；距離，右鍵——輸入公式“depth”（就是齒厚），確定，再次確定； （2）使用旋轉(zhuǎn)工具（與平移在一個(gè)里）?！霸亍边x擇“平移1”，“軸線”選擇Z軸；角度，右鍵——輸入公式“depth*tan(beta)/rk*57.3deg”，確定。如圖7-1所示。 （圖7-1） 第八步： （1）創(chuàng)建齒根圓，方法如上，不再贅述。 （2）過圓心做一條直線。點(diǎn)1選擇圓心；點(diǎn)2，右鍵——?jiǎng)?chuàng)建點(diǎn)——在“點(diǎn)定義中的”“平面”選擇YZ平面——坐標(biāo)H選擇“0”——坐標(biāo)V右鍵——編輯公式——輸入公式“depth”，確定，再次確定。 （3）使用掃描工具創(chuàng)建齒坯。在“曲面”工具條中單擊“掃掠”命令，在“掃掠曲面定義”窗口中的“輪廓”選擇剛才建立的齒根圓，“引導(dǎo)曲線”選擇剛才建立的直線，確定。結(jié)果如圖8-1所示。 （圖8-1） （4） 使用多截面曲面生成齒輪輪廓。在“曲面”工具條中單擊“多截面曲面”命令，然后點(diǎn)選“剪切3”或是最初的齒輪輪廓——單擊閉合點(diǎn)1——點(diǎn)選“旋轉(zhuǎn)1”——單擊閉合點(diǎn)2.注意兩個(gè)閉合點(diǎn)的選擇一定要在齒形曲面上位置相對(duì)應(yīng)，如圖8-2所示。 （圖8-2） 第九步： 生成實(shí)體的齒輪 （1） 進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模塊。開始——機(jī)械設(shè)計(jì)——零件設(shè)計(jì)。 （2） 使用封閉曲面工具生成實(shí)體。在“基于曲面特征”的工具條中選擇“封閉曲面”的命令，然后選擇“掃掠1”，確定。同理，將單一的齒輪生成實(shí)體。如圖9-1所示。 （圖9-1） （3） 使用環(huán)形矩陣生成剩余的齒輪齒。在“特征變換”工具條中選擇“環(huán)形矩陣”命令，在“定義圓形矩陣”中的“實(shí)例”右鍵——編輯公式——輸入公式“z”；角度右鍵——編輯公式——輸入公式“360deg/z”，確定；“參考元素”選擇Z軸；“對(duì)象”選擇“封閉曲面2”或是單一的齒輪齒（其實(shí)這個(gè)地方使用默認(rèn)也可以），確定。如圖9-2所示。 （圖9-2） 現(xiàn)在斜齒輪就已經(jīng)生成了，最后只需要修改相應(yīng)的一些參數(shù)，就能夠直接生成所需要的齒輪了。只要把beta的值改為0deg就可以生成直齒圓柱齒輪了。