基于Solidworks的圆柱直齿轮零件的参数化设计

【摘 要】本文以SolidWorks为开发平台上建立三维圆柱直齿轮参数化模型。先利用渐开线齿形的画法画出齿轮模型曲线，并基于SolidWorks做出了直齿圆柱齿轮的实体模型。通过改变参数可以实现圆柱直齿轮的模型曲线发生变化，从而达到参数化设计的效果 。该方法扩充了SolidWorks在齿轮方面的应用，提高了齿轮的设计效率，对工程的理论分析和实际设计有重大的意义。

【关键词】SolidWorks 直齿圆柱齿轮 参数化

一、设计的主要内容及技术指标和技术路线

1、设计的主要内容

设计的技术路线 ；圆柱直齿轮实体造型系统 ；系统运行窗体的创建和应用 ；程序的调试及运行结果 。

2、设计的技术路线

系统界面模块；结构参数计算模块 ；齿形计算与形成模块；圆柱直齿轮实体生成模块。

二、 圆柱直齿轮实体造型系统

1、系统界面模块

该模块的作用是采集圆柱直齿轮实体造型所需的具体参数。具体参数如表1所示。

2、结构参数的选定

根据界面输入的齿数、模数等参数，通过齿轮传动中的公式，可计算出圆柱直齿轮的结构参数。

3、 录制宏文件

使用VB编译的EXE、DLL文件，目前Solidworks还不能直接支持这些文件作为插件使用，如果要在Solidworks中直接调用通过VB编译的可执行程序，可以使用Solidworks“宏”操作来进行。利用“宏”在Solidworks界面中添加指定的应用程序后，就好像Solidworks调用了自身的功能一样，利用类似的方法，可以在Solidworks添加任何可执行的文件。下面利用“自定义属性”程序来说明一下步骤。

（1）建立“宏”文件

1选择菜单“工具宏操作录制”。

2停止录制，并保存宏文件。给定文件名称，如：Cpbom.swp。

3选择菜单“工具宏操作编辑” ，保存并退出宏编辑，返回到Solidworks环境。

（2）指定“宏”操作

1选择菜单“工具自定义宏”，在“工具栏”对话框中单击“宏”标签。

2在“自定义”对话框中单击“命令”标签，从“类别”列表框中选择“宏”，将所定义的宏的图标按钮拖到相应的工具栏中。

3单击“确定”按钮，完成宏定义和工具栏定义。

（3）宏文件

运用宏编辑对齿轮参数化设计过程从草图绘制成型到三维实体建模全部录制成一个宏文件，保存格式为“.swp“，以便以后进行程序的编译 。

2、齿形计算与形成模块

按照结构参数计算模块输出的参数，生成圆柱齿轮的一个齿的单边轮廓线，然后，可在基圆上镜像出轮齿另一侧的齿廓曲线。再利用So1idWorks的的圆周阵列（Circular Pattern）命令，将齿形轮廓圆周阵列，形成完整的圆柱直齿轮的端面截形。

（1）画四个圆弧：齿顶圆弧、分度圆弧、齿根圆弧、基圆圆弧

（2）分度圆自圆心O，按分齿，做出1～2个齿的对称线，

（3）画齿形，即得半边齿形轮廓。

（4）利用solidworks的工具镜像得出轮齿另一侧的齿廓曲线，完成单个齿的齿型结构。

3、圆柱直齿轮实体生成模块

该模块是整个系统的核心。用凸台/基体拉伸（Boss/Base-Extrude）命令，拉伸长度由输入的齿轮宽度参数决定。再利用So1idWorks的拉伸、拔模、切除拉倒角、倒圆等命令最后生成一个完整的圆柱直齿轮实体。

三、VB运行窗体的创建和应用

1、VB和Solidworks的接口技术

用VB编程对Solidworks进行二次开发。要将VB和SolidWorks连接起来，先创建SolidWorks和VB用户界面窗口。如图2所示启动运行SolidWorks时，就可以在VB的环境下通过输入的不同的齿轮参数，得到尺寸不同的齿轮三维实体和相应的变量表。

2、宏文件的编译和应用程序的生成

在前面我们已经通过Solidworks设计出圆柱直齿轮基体，并把齿轮基体生成的全过程经过宏记录转变成宏文件，把宏文件和齿形生成程序结合。即把齿轮建模的全过程记录为宏文件，找出宏文件中与模型生成有关的关键函数。确定关键函数中的关键常数，弄清楚关键常数的变化对实体模型的影响。把关键常数用变量替换，这样就完成了齿轮参数化程序的建立。

四、程序调试及运行结果

函数中的关键常数，弄清楚关键常数的变化对实体模型的影响。把关键常数用变量替换，这样就完成了齿轮参数化程序的建立。

1、程序的调试

运行程序在SolidWorks中，单击[工具]/[宏]/[运行]，选择*.swp出现程序运行界面。通过在VB窗口填写圆柱直齿轮参数后，单击[生成]按钮，发现错误代码，经过调试发现系统默认的part语句类型出现错误，原因是程序中的part为完全定义造成运行错误，经过重新定义Part As object ‘对象型变量，重新逐句调试，更改变量类型。实现程序的调试。

2、程序运行

调试好程序以后，将以上编译好的程序放入参数输入对话框的齿轮造型模块中，把设定的参数输入到用户界面窗口中，运行设计窗口点击‘生成’键。

结束语

（1）建立了VB界面窗口连接Solidworks应用程序，进入Solidworks设计环境；从VB设计窗口中直接输入参数，可直接运行参数化造型设计程序，得到所需的三维圆柱直齿轮实体。

（2）通过本次设计我也发现了自己在知识上的不足，在画图时Solidworks运用不够熟练，由于画图步骤不够简练，使用宏录制出的程序。而在运用VB时，也出现了相同的问题，输入不同的参数后，由于程序复杂运行的非常慢。在往后的学习中，要不断的熟悉Solideworks和VB语言多做一些实例，不断反复的运用，这样才能够运用起来得心应手。

参考文献

[1]李澄，吴天生.机械制图[M]北京：高等教育出版社

[2]曹岩.solidworks机械设计实例精解[M]机械工业出版社

[3]陈立德.机械设计基础[M]北京：高等教育出版社

[4]成风文.基于SolidWorks的机械零件参数化设计[J]现代制造工程报