在傳統的三維產品造型設計中，產品實體模型是設計者利用固定的尺寸值得到的。零件的結構形狀不能靈活地改變，一旦零件尺寸發生改變，必須重新繪製其對應的幾何模型，這樣往往給設計工作帶來極大的不便。
引數化設計是一種使用引數快速構造和修改幾何模型的造型方法。利用引數化技術進行設計時，圖形的修改變得非常容易，使用者構造幾何模型時，可以集中於概念和整體設計，因此可以充分發揮設計人員的創造性，提高設計效率。
引數化建模是指在引數化造型過程中記錄建模過程和其中的變數以及使用者執行的cad功能操作。因此，引數化建模通過捕捉模型中的引數化關係記錄了設計過程，其本質就是設計過程的記錄和回放。這種記錄過程與次序有關（是順序化的），同時它利用一系列定義好的引數對模型進行順序計算。
引數化建模的優勢在於速度快，其缺點是使用者必須提供幾何元素的全部尺寸、位置資訊，即只有完全定義前一元素才能定義下乙個元素。
引數化的設計技術是一種面向產品製造全過程的描述資訊和資訊關係的產品數字建模方法，pro/e、i-deas、mdt、solidworks等都是在一定程度上以引數化、變數化、特徵設計為特點的新一代實體造型軟體產品。
齒輪減速器是廣泛應用於機械行業的機械裝置，其中包含多種通用零件，如齒輪、軸、軸承、螺紋緊韌體、潤滑裝置、密封元件等。本章主要以齒輪減速器作為研究物件，通過在solidworks環境下的引數化設計方法，實現減速器零件的引數化建模、虛擬裝配及工程圖設計等。
12.1 solidworks簡介
solidworks是一種智慧型的高階cad/cae/cam組合軟體，它集設計、加工、分析功能於一身，能方便地進行三維實體設計、加工製造以及動力學和熱力學的各項分析。它包括solidworks本身的cad模組、cam work的加工模組以及design work的分析模組等。solidworks的智慧型化程度高，引數化功能強，並且操作起來非常簡便，是最容易學習的高階繪圖分析軟體之一。
圖12-1是solidworks的標準工作介面。
圖 12-1 solidworks的標準工作介面
下面主要針對減速器三維零件的生成描述solidworks的建模過程。
12.1.1拉伸（凸出或切除）實體特徵
（1）建立新檔案
單擊「新建」圖示，系統即顯示如圖12-2所示的對話方塊。該對話方塊中有三個選項，分別為使用者提供新建零件、裝配體及工程圖等檔案。單擊「零件」圖示，並單擊「確定」按鈕完成設定，系統即建立新零件檔案。
圖 12-2 新建檔案對話方塊
（1） 開啟草圖模式繪製草圖
在特徵管理器設計樹中選擇「前視基準面」，單擊 「草圖繪製」圖示，進入草圖繪製模式。單擊草圖工具欄中的「圓」工具，以草圖原點為圓心繪製乙個圓。當滑鼠靠近座標原點時會自動捕捉到草圖原點。
圓的半徑可以先畫任意大小，然後單擊「智慧型尺寸」圖示，標註該圓直徑，並將該圓直徑改為34mm，如圖12-3所示。單擊完成圓的草圖繪製，最後單擊「退出草圖」 結束草圖1的繪製。
圖 12-3 圓的繪製
（2） 建立拉伸實體特徵
用滑鼠選擇草圖1，單擊特徵工具欄中的「特徵」，進入特徵建模模式，單擊「拉伸凸台/基體」工具，設定拉伸深度為7mm，單擊「確定」，如圖12-4所示，完成拉伸實體特徵。
圖 12-4 圓的拉伸特徵
（3） 建立孔特徵
單擊「拉伸切除」工具，系統提示需選擇一平面作為孔特徵的草圖基準面，根據實體特點遂選擇圓柱的前端面作為草圖基準面。以座標原點為圓心利用「圓」工具、「智慧型尺寸」工具，繪製一直徑為14mm的圓，單擊「退出草圖」結束草圖2的繪製。在「拉伸——切除屬性」對話方塊中設定拉伸切除深度為7mm，單擊「確定」完成孔特徵，如圖12-5所示。
圖 12-5 圓的拉伸切除特徵
（4） 倒角特徵
單擊「倒角」工具後，先選擇邊線1（前面孔的邊線）進行倒角，單擊「角度距離」模式，輸入距離等於1.5，角度等於45度，單擊「確定」完成孔的內倒角。同理重複上述操作，完成圓柱的外倒角c0.
5，如圖12-6所示。
圖 12-6 圓的倒角特徵
（5） 建立均布孔特徵
單擊「拉伸切除」工具，選擇圓柱的前端面作為草圖基準面。在孔上方畫一直徑為4mm的圓，並利用「智慧型尺寸」確定圓心到圓盤軸線的距離為12mm，單擊退出草圖模式。設定拉伸切除深度為7mm，完成小孔特徵，如圖12-7所示。
圖 12-7 挖切小孔
重複上述操作，單擊「拉伸切除」工具，選擇圓柱的前端面作為草圖基準面。畫一直徑為6mm的與小孔同心的圓。設定拉伸切除深度為3mm，完成階梯孔特徵，如圖12-8所示。
圖 12-8 階梯孔特徵
（6） 建立圓周陣列特徵
單擊「圓周陣列」工具，設定總角度為360度、實列數為3、等間距，選擇要陣列的特徵為「切除拉伸2」和「切除拉伸3」，如圖12-9所示。單擊檢視工具欄，在下拉列表中單擊「臨時軸」，使圓柱軸線顯示出來，選擇圓柱軸線為陣列基準軸，單擊 「確定」完成圓周陣列特徵。單擊「儲存」取檔名為「小圓蓋」。
圖 12-9 圓周陣列
12.1.2 旋轉實體與旋轉切除特徵
對於一些具有明顯迴轉中心的形體，例如花瓶、茶壺、燭台以及機械零件中的軸、盤、端蓋等迴轉實體，還可以採用旋轉實體模式來生成。尤其是一些形狀複雜的迴轉體，採用旋轉實體模式可以快速建模，下面以減速箱從動軸為例，說明旋轉實體與旋轉切除特徵的建立。
1. 旋轉實體特徵
（1）建立新檔案
單擊「新建」圖示，單擊「零件」圖示，單擊「確定」按鈕完成設定，系統建立新零件檔案。
（2） 開啟草圖模式繪製草圖
在特徵管理器設計樹中選擇「前視基準面」，單擊 「草圖繪製」圖示，進入草圖繪製模式。單擊「標準檢視」，選擇「正視於」工具，單擊草圖工具欄中的「中心線」工具，繪製一條過草圖原點的水平中心線，作為迴轉軸線。繪製草圖，尺寸如圖12-10所示，單擊退出草圖。
圖12-10從動軸的旋轉草圖
（3） 單擊「旋轉凸台/基體」，選擇中心線為旋轉軸，旋轉角度為360度，旋轉型別為單向，旋轉輪廓為草圖1，單擊 「確定」，完成軸的旋轉實體模型，如圖12-11所示。
（4） 倒角和倒圓
單擊「倒角」工具，選擇軸的兩端面進行倒角，設定角度距離模式，輸入距離等於2，角度等於45度，單擊確定完成倒角。
單擊「倒圓」工具，選擇圖示邊線進行倒圓，設定圓角半徑為1.5mm，單擊確定完成倒圓，如圖12-11所示。
倒角倒圓
圖12-11 軸的旋轉建模及倒角倒圓
2. 旋轉切除特徵
「旋轉切除」工具是與「旋轉凸台/基體」工具相對應的工具，它是基於草圖輪廓對已有的特徵進行切除操作。常可以用它來切出軸上的退刀槽，齒輪的輪輻等。下面通過對從動軸切退刀槽來舉例來說明，具體操作步驟如下：
（5） 切退刀槽
在特徵管理器設計樹中選擇「前視基準面」，單擊 「草圖繪製」圖示，進入草圖繪製模式。單擊「標準檢視」，選擇「正視於」工具，單擊草圖工具欄中的「中心線」工具，繪製一條過草圖原點的中心線；單擊草圖工具欄中的「矩形」工具，繪製乙個長為2，高為1.5的矩形，按住鍵，選擇四邊形的左上端點以及拉伸實體點，在「新增幾何關係」選項欄中選擇「重合」幾何關係，如圖12-12所示。
12-12旋轉切除特徵
單擊 「退出草圖」，單擊「旋轉切除」工具，設定旋轉切除角度為360度，單擊 「確定」，完成退刀槽特徵的繪製。
12.1.3鍵槽特徵
在軸類零件的不同軸段上往往還開有鍵槽，這裡提供乙個挖切鍵槽的思路：首先設立乙個與軸線平行的基準面，它與軸線的距離為須開鍵槽軸段的半徑，以此基準面為草圖基準面繪製鍵槽輪廓草圖，然後採用拉伸切除工具，切除深度為鍵槽的深度，單擊確定完成鍵槽特徵的建立。繼續上面從動軸建模的操作，具體步驟如下：
（6）在設計過程樹中選擇「前視基準面」，單擊參考幾何體工具欄中的「基準面」工具，新建乙個與前視基準面距離為16mm的基準面1。
（7）保持基準面1的選擇，單擊 「草圖繪製」工具，進行草圖的繪製。單擊草圖工具欄中的「中心線」工具，繪製一條過草圖原點的中心線；保持中心線的選擇，單擊下拉列表「工具」，單擊「草圖繪製工具」欄中的「動態映象實體」工具使中心線變為映象軸，然後單擊「直線」工具任意繪製一段水平直線，此時映象軸的另一端將出現與其相對應的直線段。單擊「智慧型尺寸」工具對兩直線段進行尺寸標註，給定距離為10mm，長度為12 mm，單擊「動態映象實體」工具結束映象操作，然後單擊草圖工具欄中的「切線弧」工具，以兩條直線的端點為起始點繪製出兩個相對應的切線半圓。
（8）再次單擊「智慧型尺寸」工具，注意鍵槽的定位尺寸是7mm，如圖12-13所示。
12-13 鍵槽草圖1
（9）結束草圖的繪製，單擊特徵工具欄中的「拉伸切除」工具，設定給定深度為鍵槽的深度5mm，單擊 「確定」，完成鍵槽1的繪製，如圖12-14所示。
（10）同理，重複上述步驟，完成右端麵鍵槽2的繪製，具體尺寸如圖12-15（基準面2與前視基準面距離為12mm）。單擊「儲存」取檔名為「從動軸」。
12-14 鍵槽特徵1
圖12-15 鍵槽特徵2
12.2 減速器建模例項
12.2.1齒輪繪製
在下面的練習中，將詳細講述齒輪的繪製過程，這裡先給出齒輪的各項引數：模數m=2、齒數z=55。通過這些引數，可以計算出：
分度圓直徑=110mm、齒頂圓直徑=114mm、齒根圓直徑=105mm。齒輪建模的操作步驟如下：
（1）單擊標準工具欄中的「新建」圖示，新建乙個零件檔案。
（2）在特徵管理器設計樹中選擇「前視基準面」，單擊 「草圖繪製」工具，進行草圖1的繪製。單擊草圖工具欄中的「圓」工具，以草圖原點為圓心分別繪製出分度圓、齒頂圓、齒根圓。選擇分度圓，單擊草圖工具欄中的「構造幾何關係」工具，使分度圓變為點劃線。
（3）單擊「中心線」工具，過草圖原點繪製一條垂直的對稱中心線。單擊 「點」工具，移動滑鼠指標到分度圓與中心線相交的位置，當推理指標捕捉到交點時，按下滑鼠左鍵確定點的位置。
（4）保持點的選擇，單擊草圖工具欄中的「圓周陣列」工具，在「排列」選項欄的「數量」文字框中輸入55×4=220，單擊 「確定」按鈕，結束圓周陣列的操作，此時，您將看到分度圓上出現一系列的點。需要指出的是：點的繪製對後面的實體造型沒有本質的作用，但是它為後面的操作提供了參照。
（5）單擊草圖工具欄中的「樣條曲線」工具，在點的引導下繪製如圖12-16 所示的曲線，注意曲線的端點分別在齒頂圓和齒根圓上。這裡我們把齒形漸開線的繪製簡化為簡單曲線的繪製，如果讀者有興趣的話，可以參考機械工程手冊中的齒輪漸開線繪製方法完成這一部分的操作。
第十二講三維實體的基本建立方法
1 掌握6種基本實體的繪製方法 2 掌握面域和邊界的建立方法，理解面域的布林運算及其意義 3 掌握通過拉伸 旋轉二維物件建立三維實體的方法 4 掌握通過簡單實體的布林運算建立複雜組合體的方法 5 了解與實體有關的系統變數 三維實體是具有質量 體積 重心 慣性矩等特徵的三維物件 建立方法1 直接利用系...
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