1、CAD 在齿轮三维造型中的应用文章对直齿圆柱齿轮的视图及空间结构进行了分析，针对齿轮的二维视图进行了三维造型，描述了 CAD 创建齿轮模型的思路与技巧，即将齿轮结构分解为三部分，使其作图简单直观，最后将其组合，实现了完整齿轮的外形设计。0 引言齿轮是现代化机械中一种常见的重要基础零件，是机械传动中广泛应用的传动零件。齿轮的种类很多，其中直齿圆柱齿轮应用最为广泛，它属于轮盘类零件，这类零件的主体一般为回转体，或其他平板型。厚度方向的尺寸比其他两个方向的尺寸小，其上常有凸台、凹坑、螺孔、销孔、轮辐等局部结构。直齿圆柱齿轮的结构主要由端面、外圆、内孔等组成，其直径尺寸大于零件的轴向尺寸，两端面的平行
2、度及外圆与内圆之间有同轴度要求，并在外圆上分布有轮齿。在绘制齿轮零件图时，齿廓按国标规定是不绘制的，只绘制齿顶圆、分度圆和齿根圆。图1所示的就是一齿轮的零件图。点击图片查看大图图1 齿轮零件图在机械设计前，首先须画出齿轮立体圆，以便直接观察齿轮的实际设计效果，使齿轮形状及尺寸一目了然。CAD 软件不仅具有很强的二维编辑功能，还具备基本的三维造型功能，如能灵活运用三维绘图与编辑命令，使用 CAD 可以很方便地创建零件的三维模型，本文通过对图1齿轮立体模型的绘制，给读者展现了应用 CAD 绘制齿轮类零件三维模型的思路和方法。1 形体分析在创建齿轮模型之前，必须在平面视图的基础上添加齿廓的图形。一般
3、可先画出齿廓的形状，再执行修改阵列环形阵列设置项目总数（项目总数为34、填充角度为360、阵列中心点为圆心） ，如图2所示。根据齿轮平面视图进行形体分析，将齿轮整体按拉伸厚度的不同分为三部分：中间轴孔、辐板部分、轮齿部分，使每部分都变为简单体，如图3所示。点击图片查看大图图2 带齿廓的齿轮平面视图点击图片查看大图图3 齿轮的形体分析2 平面图形变为面域图3中每部分都是组合的平面图形，因此必须将其变为面域才能拉伸。(1)将各部分变为面域进入下拉菜单，选择绘图面域平面图形回车，这样就创建了2个面域。用同样的方法可将图3b 变为8个面域，图3c 变为2个面域。(2)面域差集运算分三次执行下拉菜单，选
4、择修改实体编辑差集选择外线框回车选择内线框回车，即图3中的内部圆孔被减去。如不做面域差集运算，拉伸后没有内部的孔，此时直接在实体中执行差集运算也可以。3 拉伸实体由形体分析可知，齿轮中各部分的厚度不同，因此必须分三次执行下拉菜单，即选择绘图实体拉伸选择拉伸对象(分别选中间轴孔、辐板部分、轮齿部分的平面图形)回车指定拉伸高度(分别是50、14、42)指定拉伸角度(三部分都是0)回车。4 三维观察进入下拉菜单，选择视图三维视图西南等轴测；再进入下拉菜单，选择视图消隐。显示消隐后的立体效果如图4所示。点击图片查看大图图4 拉伸后的实体5 合成齿轮模型根据图1所示 齿轮零件图的结构及尺寸，执行移动命
5、令，将以上三部分合并在一起，使其成为一整体。(1)捕捉中间轴孔底面圆心，将其移动到辐板的底面圆心上，并用移动命令将中间轴孔下移18mm，再将轮齿底面的圆心移动到中间轴孔底面圆心上，然后将轮齿部分上移4mm。(2)进入下拉菜单，选择修改实体编辑并集选择三部分立体模型回车，如此即将三部分合为一体。(3)进入下拉菜单，选择视图消隐，如图5所示。点击图片查看大图图5 合成齿轮消隐图(4)进入下拉菜单，选择视图着色体着色，如图6所示。点击图片查看大图图6 合成齿轮着色图在齿轮的合成过程中，要随时利用定点的位置来定位，在以上三部分的移动过程中，利用系统提供的对象捕捉功能捕捉图形对象上的某些特征点，如底面的
6、圆心，从而快速、准确地定位。对象捕捉的设置方法是，在下拉菜单中选择工具草图设置在对象捕捉选项卡下启用对象捕捉在对象捕捉模式对话框中选中相应复选框（端点、圆心、中点、交点等） 。利用对象捕捉功能能增强绘图的准确性，从而提高绘图速度。6 结语在齿轮三维造型中，如不分解为三部分，直接在图2带齿廓的齿轮平面图中进行面域及拉伸也可实现齿轮的建模，读者可在实践中摸索。在三维造型时要针对具体的结构进行形体分析，各部分按尺寸拉伸后合成时，要准确定位并做适当的移动。形体分析时要明确各部分之间的相对位置，思路要清晰，要有机械制图的投影知识，对 CAD 的绘图与编辑功能也要有一定的掌握。通过对齿轮三维模型的创建，不难看出运用 CAD 创建三维模型是一件十分轻松与简单的事情。随着计算机三维技术的发展，三维建模在设计中的应用将会越来越广泛。
