在 SOLIDWORKS 中使用草图块和放样设计锥齿轮

文章来源：SOLIDWORKS代理商-卓盛信息

最近，我遇到了一个场景，我必须设计一些定制尺寸的齿轮，并找到了一种创造性的方法来制作斜齿轮，我认为我应该分享。有一些方程式可以计算斜面的规格，例如齿轮的锥角、齿、面宽和锥距。我想使用SOLIDWORKS并进行尽可能简单的计算。第一步是获得我想要的齿轮比，在本例中，它是 20/40 或 1/2。

建立草图

首先，我用每个齿轮的节圆直径（20 毫米和 40 毫米）制作了两个正交草图。在顶部平面上绘制 40 毫米圆，在与右侧平面平行且与 40 毫米圆边缘相切的平面上绘制 20 毫米齿轮。20mm 圆的草图与大圆的中心具有垂直关系，并且圆的边缘相切。购买SOLIDWORKS

为了获得锥角，在前平面上创建了一个草图，用 3 条线创建了一个直角三角形。每个圆都有一条从中心点开始延伸的线，直到与另一条线相交。然后从该交点到两个节圆连接的位置创建第三条线。第三条线代表两个齿轮之间的啮合界面，智能尺寸工具可用于确定两个锥齿轮的锥角。下图显示了用于确定锥齿轮锥角的草图。20mm齿轮的锥角为26.57度，40mm齿轮的锥角为63.43度。

锥齿轮布局草图

方程一：使用齿轮比计算锥角

公式 1 根据两个啮合齿轮的齿数 (z) 计算锥齿轮的锥角 (δ)。当我们求解这个方程时，我们获得了与使用 SOLIDWORKS 测量的相同的值。

合并草图块

对于这个定制齿轮系，我为不同模数的齿轮制作了一系列草图块。我使用包含方程和关系的布局模型来构建任何齿轮，输入为齿数、模数和压力角。该模型中唯一的手动部分是将草图保存为草图块。我还使用设计表来快速创建我需要的所有配置，但我会将这个故事保存到另一个博客。用于这些锥齿轮的两个草图块是 20mm 和 40mm。SOLIDWORKS官网

对于锥齿轮，我使用全尺寸草图块和半尺寸草图块，并在两者之间放样以创建齿轮。我只需要计算出它们之间的距离才能达到锥角。为此，我有两种选择：三角学和手工计算，或者让SOLIDWORKS为我完成这项工作。我需要做的第一件事是选择一个值来缩放草图块，该值是块属性管理器中可接受的输入。为简单起见，我将选择系数 0.5，这意味着我的半径将是一半大小。

用于计算缩放草图块距离的草图

如上所示，垂直构造线是 20 毫米圆的半径，在 10 毫米处测量。我们想要找到垂直线长度一半处的水平距离。为此，我制作了一条与圆锥线和节圆中心线重合的垂直草图线。然后我使用方程式将其尺寸确定为垂直线长度的一半。这些信息足以完全定义该线并定位其水平位置。然后，我创建了一个参考尺寸来测量直角三角形邻边的长度。由于它们是相似的三角形，我可以只使用比率来确定新线的位置，但此方法捕获了设计意图，并且如果我决定更改我的负债比率，它将自动更新。正版SOLIDWORKS

放置在锥体线上以进行放样的草图块

Loft 打造的实体体

通过这条新线，我创建了一个平面来放置我的缩放草图块。正如您在上面的草图中看到的，每个齿轮的节圆完全位于圆锥线上。这是齿轮良好啮合的理想选择。然后使用这两个草图创建如上所示的放样特征。江苏SOLIDWORKS

锥齿轮的等距视图

齿轮啮合的特写

对 40mm 齿轮重复该过程，生成一对啮合锥齿轮，如上图所示。牙齿最初存在一些多体干涉，但 Indent 工具切除了必要的间隙，以确保平滑啮合。上图是使用Indent工具后的效果，可以看到添加了0.1mm的间隙，以确保齿轮在运行时不会卡滞。SOLIDWORKS价格

使用全局变量

这种创建锥齿轮的方法使我可以使用全局变量轻松获得任何传动比的布局。我所要做的就是更改表示节圆直径的全局变量，如下所示，然后自动化将我带到添加齿轮轮廓块的步骤。下图是各种齿轮比，显示了草图平面的重新定位和锥角的重新计算。

方程管理器显示用于自动化新设计的全局变量

水平间距 10mm、垂直间距 40mm 的布局

水平间距 18mm、垂直间距 12mm 的布局

水平间距 30mm、垂直间距 25mm 的布局

水平间距 50mm、垂直间距 43mm 的布局

一如以往，谢谢阅读，快乐阳光！——SOLIDWORKS代理商（SOLIDWORKS 2023）

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