基于SolidWorks的渐开线齿轮参数化建模与装配

    作为广泛应用的主流三维CAD软件，凭借其优异的性能、简明的界面和易操作性深受工程设计人员的喜爱。渐开线齿轮作为常用机械传动机构，其精确的三维模型对后期运动仿真及有限元分析有着重要作用。但渐开线齿轮设计计算及三维建模过程复杂且具有重复性。本文利用方便的二次开发环境，应用VB6.0进行渐开线圆柱齿轮参数化建模的二次开发。

1 利用VB进行二次开发的原理及思路

    提供了几百个API函数，这些API函数是的OLE或COM接口，用户可以使用VBC++Delphi等高级语言对进行二次开发，建立适合用户需要的、专用的功能模块。

    在二次开发的过程中，利用其本身提供的宏录制功能记录齿轮三维建模过程并生成宏文件，利用自带的VBA编辑器简化整理宏文件代码，将各函数中相关常数替换为变量，并按逻辑条件关系分为若干过程。可以大幅简少所需编写的程序量，进而缩短开发时间。由于宏录制采用VBA环境，只需要少量编译就可以转化为可被VB调用的程序代码，且VB规则简单、操作直观，因此采用VB作为二次开发工具更为方便快捷。

2 渐开线圆柱齿轮的绘制

    2.1 齿轮齿廓的绘制

    分度圆半径：

    齿顶圆半径：

    式中t为渐开线展角与压力角之和。

    2.2 齿轮参数化建模

    以往绘制齿廓渐开线，常采用圆弧拟合、逐点曲线或导入第三方软件生成的渐开线等方法。本文采用本身提供的简便且精确的绘制方法——方程式驱动的曲线。可定义“显性”或“参数性”方程式，生成精确的曲线图形。

    齿轮三维建模核心代码如下：

    列出参数性方程绘制渐开线，然后绘制齿根圆弧、齿顶圆弧及过渡曲线拟合圆弧，与齿根圆弧及渐开线分别重合并相切。镜像渐开线及过渡曲线，剪除多余线段，得到闭合的齿槽轮廓。再以齿顶圆拉伸成为齿轮基体，根据先前绘制的齿槽草图作拉伸切除（直齿）或沿螺旋线扫描切除（斜齿），按齿数圆周阵列切除特征即得到三维齿轮模型。对于大齿轮，另加入一段代码绘制其内孔、轮辐及减重孔，其各项数据也可通过输入界面键入。

    2.3 齿轮自动化装配

    自动装配过程：打开需装配零件并插入装配体，然后添加配合，两轮齿宽中心对齐，按中心距设定两轮距离，两轮各自旋转一定角度使轮齿准确啮合，最后为两轮建立齿轮配合。