solidworks教程

（齿轮的画法不采用本文所述，而是直接调用标准件中的齿轮进行编辑）第十二章参数化三维造型系统Solidworks简介在传统的机械产品三维造型设计中，产品实体模型是设计者利用固定的尺寸值得到的。零件的结构形状不能灵活地改变，一旦零件尺寸发生改变，必须重新绘制其对应的几何模型，这样往往给设计工作带来极大的不便。参数化设计是一种使用参数快速构造和修改几何模型的造型方法。利用参数化技术进行设计时，图形的修改变得非常容易，用户构造几何模型时，可以集中于概念和整体设计，因此可以充分发挥设计人员的创造性，提高设计效率。参数化建模是指在参数化造型过程中记录建模过程和其中的变量以及用户执行的CAD功能操作。因此，参数化建模通过捕捉模型中的参数化关系记录了设计过程，其本质就是设计过程的记录和回放。这种记录过程与次序有关（是顺序化的），同时它利用一系列定义好的参数对模型进行顺序计算。参数化建模的优势在于速度快，其缺点是用户必须提供几何元素的全部尺寸、位置信息，即只有完全定义前一元素才能定义下一个元素。参数化的设计技术是一种面向产品制造全过程的描述信息和信息关系的产品数字建模方法，Pro/E、I-DEAS、MDT、Solidworks等都是在一定程度上以参数化、变量化、特征设计为特点的新一代实体造型软件产品。齿轮减速器是广泛应用于机械行业的机械装置，其中包含多种通用零件，如齿轮、轴、轴承、螺纹紧固件、润滑装置、密封元件等。本章以常用齿轮减速器作为研究对象，通过在Solidworks环境下的参数化设计方法，实现减速器零件的参数化建模、虚拟装配及工程图设计等。12.1Solidworks简介Solidworks是一种智能型的高级CAD/CAE/CAM组合软件，它集设计、加工、分析功能于一身，能方便地进行三维实体设计、加工制造以及动力学和热力学的各项分析。它包括Solidworks本身的CAD模块、CAMWork的加工模块以及Designwork的分析模块等。Solidworks的智能化程度高，参数化功能强，并且操作起来非常简便，是最容易学习的高级绘图分析软件之一。附图12-1是Solidworks的标准工作界面。图12-1Solidworks的标准工作界面下面针对减速器三维零件描述Solidworks的建模过程。12.1.1拉伸（凸出或切除）实体特征（1）建立新文件单击“新建”图标，系统即显示如图12-2所示的对话框。该对话框中有三个选项，分别为用户提供新建零件、装配体及工程图等文件。单击【零件】图标，并单击【确定】按钮完成设置，系统即建立新零件文件。图12-2新建文件对话框（1）打开草图模式绘制草图在特征管理器设计树中选择“前视基准面”，单击“草图绘制”图标，进入草图绘制模式。单击草图工具栏中的“圆”工具，以草图原点为圆心绘制一个圆。当鼠标靠近坐标原点时会自动捕捉到草图原点，如图12-3所示。圆的半径可以先画任意大小，然后单击“智能尺寸”图标，标注该圆直径，接着特征管理器设计树工具栏下拉菜单单击该尺寸，将该圆直径改为34mm，单击完成圆的草图绘制，最后单击“退出草图”结束草图1的绘制。图12-3圆的绘制（2）创建拉伸实体特征单击特征工具栏中的“特征”，进入特征建模模式，单击“拉伸凸台/基体”工具，设置拉伸深度为7mm，单击“确定”，如图12-4所示，完成拉伸实体特征。图12-4圆的拉伸特征（3）创建孔特征单击“拉伸切除”工具，系统提示需选择一平面作为孔特征的草图基准面，根据实体特点遂选择圆柱的前端面作为草图基准面。以坐标原点为圆心利用“圆”工具、“智能尺寸”工具，绘制一直径为14mm的圆，单击“退出草图”结束草图2的绘制。在“拉伸——切除属性”对话框中设置拉伸切除深度为7mm，单击“确定”完成孔特征，如图12-5所示。草图原点图12-5圆的拉伸切除特征（4）倒角特征单击“倒角”工具后，先选择边线1（前面孔的边线）进行倒角，单击“角度距离”模式，输入距离等于1.5，角度等于45度，单击“确定”完成孔的内倒角。同理重复上述操作，完成圆柱的外倒角c0.5，如图12-6所示。图12-6圆的倒角特征（5）创建均布孔特征单击“拉伸切除”工具，选择圆柱的前端面作为草图基准面。在孔上方画一直径为4mm的圆，并利用“智能尺寸”确定圆心到圆盘轴线的距离为12mm，单击退出草图模式。设置拉伸切除深度为7mm，完成小孔特征，如图12-7所示。图12-7挖切小孔重复上述操作，单击“拉伸切除”工具，选择圆柱的前端面作为草图基准面。画一直径为6mm的与小孔同心的圆。设置拉伸切除深度为3mm，完成阶梯孔特征，如图12-8所示。图12-8阶梯孔特征（6）创建圆周阵列特征单击“圆周阵列”工具，设置总角度为360度、实列数为3、等间距，选择要阵列的特征为“切除拉伸2”和“切除拉伸3”，如图12-9所示。单击视图工具栏，在下拉菜单中单击“临时轴”，使圆柱轴线显示出来，选择圆柱轴线为阵列基准轴，单击“确定”完成圆周阵列特征。单击“保存”取文件名为“小圆盖”。图12-9圆周阵列12.1.2旋转实体特征对于机械零件中的一些轴、盘、端盖等回转体，还可以采用旋转实体模式来生成。尤其是一些形状复杂的端盖，采用旋转实体模式可以快速建模，下面举例说明。（1）建立新文件单击“新建”图标，单击【零件】图标，单击【确定】按钮完成设置，系统建立新零件文件。（２）打开草图模式绘制草图在特征管理器设计树中选择“前视基准面”，单击“草图绘制”图标，进入草图绘制模式。单击“标准视图”，选择“正视于”工具，单击草图工具栏中的“中心线”工具，绘制一条过草图原点的水平中心线，作为回转轴线。绘制草图，尺寸如图12-10所示，单击退出草图模式。图12-10旋转特征草图图12-11端盖的旋转特征单击“旋转凸台/基体”，单击视图工具栏，在下拉菜单中单击“临时轴”，使端盖轴线显示出来，选择端盖轴线为旋转轴，旋转角度为360度，旋转类型为单向，旋转轮廓为“草图1”，单击“确定”完成端盖的旋转实体模型，如图12-11所示。（３）倒角和倒圆单击“倒角”工具，选择边线进行倒角，设置“角度距离”模式，输入距离等于1，角度等于45度，单击确定完成倒角。单击“倒圆”工具，选择边线进行倒圆，设置圆角半径为2mm，单击确定完成倒圆，如图12-11所示。如果在零件草图中绘制了倒角和圆角，那么就不用在实体中进行倒角和倒圆了。单击“保存”取文件名为“大透盖”。12.1.3旋转切除特征“旋转切除”工具是与“旋转凸台/基体”工具相对应的工具，它是基于草图轮廓对已有的特征进行切除操作。常可以用它来切出轴上的退刀槽，齿轮的轮辐等。下面通过对一个从动轴建模举例来说明，具体操作步骤如下：（1）建立新文件单击“新建”图标，单击【零件】图标，单击【确定】按钮完成设置，系统建立新零件文件。（２）打开草图模式绘制草图在特征管理器设计树中选择“前视基准面”，单击“草图绘制”图标，进入草图绘制模式。单击“标准视图”，选择“正视于”工具，单击草图工倒圆具栏中的“中心线”工具，绘制一条过草图原点的水平中心线，作为回转轴线。绘制草图，尺寸如图12-12所示，单击退出草图。图12-12从动轴的旋转草图（３）单击“旋转凸台/基体”，选择中心线为旋转轴，旋转角度为360度，旋转类型为单向，旋转轮廓为草图1，单击“确定”，完成轴的旋转实体模型，如图12-13所示。（４）倒角和倒圆单击“倒角”工具，选择轴的两端面进行倒角，设置角度距离模式，输入距离等于2，角度等于45度，单击确定完成倒角。单击“倒圆”工具，选择图示边线进行倒圆，设置圆角半径为1.5mm，单击确定完成倒圆，如图12-13所示。图12-13轴的旋转建模及倒角倒圆（５）切退刀槽在特征管理器设计树中选择“前视基准面”，单击“草图绘制”图标，进入草图绘制模式。单击“标准视图”，选择“正视于”工具，单击草图工具栏中的“中心线”工具，绘制一条过草图原点的中心线；单击草图工具栏中的“矩形”工具，绘制一个长为2，高为1.5的矩形，按住Ctrl键，选择四边形的左上端点以及拉伸实体点，在“添加几何关系”选项栏中选择“重合”几何关系，如图12-14左图所示。12-14旋转切除特征单击“退出草图”，单击“旋转切除”工具，设置旋转切除角度为360度，单击“确定”，完成退刀槽特征的绘制。12.1.4键槽特征在轴类零件的不同轴段上往往还开有键槽，这里提供一个挖切键槽的思路：首先设立一个与轴线平行的基准面，它与轴线的距离为须开键槽轴段的半径，以此基准面为草图基准面绘制键槽轮廓草图，然后采用拉伸切除工具，切除深度为键槽的深度，单击确定完成键槽特征的建立。继续上面从动轴建模的操作，具体步骤如下：（6）在设计过程树中选择“前视基准面”，单击参考几何体工具栏中的“基准面”工具，新建一个与前视基准面距离为16mm的基准面1。（7）保持基准面1的选择，单击“草图绘制”工具，进行草图的绘制。单击草图工具栏中的“中心线”工具，绘制一条过草图原点的中心线；保持中心线的选择，单击下拉菜单“工具”，单击“草图绘制工具”栏中的“动态镜像实体”工具使中心线变为镜像轴，然后单击“直线”工具任意绘制一段水平直线，此时镜像轴的另一端将出现与其相对应的直线段。单击“智能尺寸”工具对两直线段进行尺寸标注，给定距离为10mm，长度为12mm，单击“动态镜像实体”工具结束镜像操作，然后单击草图工具栏中的“切线弧”工具，以两条直线的端点为起始点绘制出两个相对应的切线半圆。（8）再次单击“智能尺寸”工具，注意键槽的定位尺寸是7mm，如图12-15所示。重合12-15键槽草图1（9）结束草图的绘制，单击特征工具栏中的“拉伸切除”工具，设置给定深度为键槽的深度5mm，单击“确定”，完成键槽1的绘制，如图12-16所示。（10）同理，重复上述步骤，完成右端面键槽2的绘制，具体尺寸如图12-17（基准面2与前视基准面距离为12mm）。单击“保存”取文件名为“从动轴”。12-16键槽特征1图12-17键槽特征212.2减速器建模实例12.2.1齿轮绘制在下面的练习中，将详细讲述齿轮的绘制过程，这里先给出齿轮的各项参数：模数m=2、齿数z=55。通过这些参数，可以计算出：分度圆直径=110mm、齿顶圆直径=114mm、齿根圆直径=105mm。齿轮的建模的操作步骤如下：（1）单击标准工具栏中的“新建”图标，新建一个零件文件。（2）在特征管理器设计树中选择“前视基准面”，单击“草图绘制”工具，进行草图1的绘制。单击草图工具栏中的“圆”工具，以草图原点为圆心分别绘制出分度圆、齿顶圆、齿根圆。选择分度圆，单击草图工具栏中的“构造几何关系”工具，使分度圆变为点划线。（3）单击“中心线”工具，过草图原点绘制一条垂直的对称中心线。单击“点”工具，移动鼠标指针到分度圆与中心线相交的位置，当推理指针捕捉到交点时，按下鼠标左键确定点的位置。（4）保持点的选择，单击草图工具栏中的“圆周阵列”工具，在“排列”选项栏的“数量”文本框中输入55×4=220，单击“确定”按钮，结束圆周阵列的操作，此时，您将看到分度圆上出现一系列的点。需要指出的是：点的绘制对后面的实体造型没有本质的作用，但是它为后面的操作提供了参照。（5）单击草图工具栏中的“样条曲线”工具，在点的引导下绘制如图12-18所示的曲线，注意曲线的端点分别在齿顶圆和齿根圆上。这里我们把齿形渐开线的绘制简化为简单曲线的绘制，如果读者有兴趣的话，可以参考机械工程手册中的齿轮渐开线绘制方法完成这一部分的操作。（6）按住Ctrl键，选择曲线与垂直中心线，单击草图工具栏中的“镜像实体”工具完成曲线的镜像复制操作，如图12-18所示。接着，单击“裁剪实体”工具，选择“裁剪到最近端”选项，剪裁齿顶圆，如图12-19所示：图12-18绘制及镜像样条曲线图12-19裁剪齿顶圆（7）单击草图工具栏中的“分割实体”工具，选择齿根圆进行分割，如图12-20（a）所示。（8）单击特征工具栏中的“拉伸凸台/基体”工具，设置拉伸深度为26mm，单击“所选轮廓”选项框，并在图形区域中选取齿根圆的轮廓