2.5 常用机械零件三维设计
广泛应用于机械行业的机械装置中包含多种零件，其主要结构类型包括轴类、盘类、轮类、箱体类、标准件类等。本节主要研究常用机械零件的建模思路及其建模过程。
2.5.1 标准件设计
在各种机器上，经常用到螺纹紧固件、键、销和滚动轴承等标准件。通常用软件自带的标准件库进行标准件造型，如SolidWorks自带的零件库Toolbox，包括各类标准零件库，需要使用某零件时，只要将该零件从Toolbox库中拖放到设计环境即可，具体使用方法见本书第7章。另外，市面上有很多根据国家标准做成的标准件库，成熟的产品有法恩特、机械设计手册软件版中的标准件插件等。对一些简单的零件，也可以参照其加工工艺，手工完成建模。
1．标准件手工建模思路
常用的螺纹紧固件有螺栓、双头螺柱、螺母、垫圈等。这类零件的结构、形式、尺寸和技术要求都已列入有关的国家标准，并由专门的工厂组织生产。螺栓螺母的造型过程相近，一般都是先用拉伸特征完成基体造型并添加倒角，然后，再用扫描切除特征添加螺纹。
销主要用于零件间的联接或定位。常用的销有圆柱销、圆锥销、开口销等。常用的销建模流程为：首先绘制横断面的草图轮廓，然后利用拉伸工具生成基本特征，最后添加倒角特征。
键用来联接轴与安装在轴上的齿轮、带轮等传动零件，起传递转矩的作用。键的种类很多，常用的有普通平键、半圆键和钩头楔键等。如图2-57所示普通平键的建模流程为：首先绘制键的草图轮廓，然后利用拉伸工具即可完成造型。
图2-57 普通平键
2．键的设计操作过程
1）生成新的零件文档
单击标准工具栏上的“新建”
按钮，弹出“新建SolidWorks文件”对话框。单击“零件”，然后单击“确定”按钮，新零件窗口出现。
（2）绘制直槽口
选择前视基准面。如图2-58所示，在CommandManager中，单击“草图”工具栏中的“槽口”
按钮，选择“直槽口”
在绘图区单击并沿水平移动指针，再次单击后上下移动，最后单击完成直槽口的绘制。
图2-58 绘制直槽口命令
（3）添加定位几何关系和尺寸
按〈Ctrl〉键并单击选中直槽口中心线和坐标原点，添加“中点几何关系”；单击“智能尺寸”
按钮。单击半圆，移动指针单击放置该尺寸，将半径设置为18mm。分别单击两圆，并标注圆心距为104mm，如图2-59所示。
图2-59 直槽口草图
4）拉伸基体特征
在CommandManager的“特征”工具栏中单击“拉伸凸台/基体”
按钮，如图2-60所示，在“拉伸”对话框中设
为20mm并单击“确定”
按钮，则生成键零件模型。
图2-60 拉伸生成平键
2.5.2 轴类零件设计
在机械机构中，轴类零件起传递动力和支承的作用，分为轴、花键轴、齿轮轴等。轴的结构多采用阶梯形，一般在轴上都有键槽。当轴上装配的齿轮较小时，可以将小齿轮与轴设计在一起，构成齿轮轴，当轴上装配的齿轮的尺寸较大时，应做成装配结构，分别设计齿轮和轴。当轴传递的扭矩较大时，常常将轴设计成花键轴。
1．基本流程
在对一般的轴类零件进行实体造型时，可以体现“加工仿真”思想并确定其建模过程为：拉伸凸台获得棒料→反侧拉伸切除获得各个部位→拉伸切除获得键槽→倒角和圆角完成轴模型，具体见表2-7。
表2-7 轴类零件主要加工过程及其仿真
2．操作步骤
其造型过程如下。
1）生成新的零件文档
单击标准工具栏上的“新建”
按钮，弹出“新建SolidWorks文件”对话框。单击“零件”，然后单击“确定”按钮，新零件窗口出现。
（2）下料
选择右视基准面，单击“草图”工具栏中的“草图绘制”→“圆”
按钮，单击捕捉坐标原点，移动指针并单击完成圆的绘制。在CommandManager的“草图”工具栏中单击“智能尺寸”
按钮，单击圆弧线标注直径为45mm。在CommandManager的“特征”工具栏中单击“拉伸凸台/基体”
按钮，在“拉伸”对话框中设
为长度128mm，单击“确定”按钮创建完成下料，如图2-61所示。
图2-61 下料
（3）车右轴颈
选择棒料特征的右端面，单击草图工具栏中的“草图绘制”→“圆”
按钮，将指针移到草图原点，指针变为
时，单击并移动指针，再次单击即完成圆的绘制。单击“智能尺寸”
按钮将圆的直径设置为35mm，单击“确定”按钮。在CommandManager的“特征”工具栏中单击“拉伸切除”
按钮，如图2-62所示，在“拉伸”对话框中设
为23mm，并选中“反侧切除”复选框，最后单击“确定”按钮。
图2-62 车右轴颈
4）车齿轮座
选择棒料特征的左端面，单击“草图”工具栏中的“草图绘制”→“圆”
按钮，将指针移到草图原点，指针变为
时，单击并移动指针，再次单击即完成圆的绘制。单击“智能尺寸”
按钮将圆的直径设置为40mm，单击“确定”按钮。在CommandManager的“特征”工具栏中单击“拉伸切除”
按钮，如图2-63所示，在“拉伸”对话框中设
为74mm，选中“反侧切除”复选框并单击“确定”按钮。
图2-63 车齿轮座
5）车左轴颈
选择棒料特征的左端面，单击草图工具栏中的“草图绘制”→“圆”
按钮，将指针移到草图原点，指针变为
时，单击并移动指针，再次单击即完成圆的绘制。单击“智能尺寸”
按钮将圆的直径设置为35mm，单击“确定”按钮。在CommandManager的特征工具栏中单击“拉伸切除”
按钮，如图2-64所示，在“拉伸”对话框中设拉伸方式为“到离指定面的距离”，单击选中轴肩左侧面，设“距离
为51mm，选中“反侧切除”复选框并单击“确定”按钮。
图2-64 车左轴颈
6）铣键槽
选择前视基准面，选择“视图定向”
“正视于”
单击“草图”工具栏上的“直槽口”
按钮，绘制键槽草图。给槽口中心线和草图原点添加“重合”关系，并单击“智能尺寸”
按钮为其添加定位尺寸：槽距轴肩3mm，定形尺寸：槽长45mm和槽宽12mm。在标注圆弧之间的距离时，在“尺寸”对话框中单击“引线”选择圆弧条件为“最大”，如图2-65所示。再单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”
按钮，在图2-66所示的“拉伸”对话框中设拉伸起点为等距15.5mm（即35.5-40/2=15.5），拉伸方式为“完全贯穿”，单击“确定”按钮。
图2-65 键槽草图
图2-66 铣键槽
7）车倒角
在特征工具栏中单击“倒角”
按钮，选择倒角边线，在图2-67所示的“倒角”对话框中设
为2mm，设为45°并单击“确定”按钮。完成阶梯轴建模，如图2-68所示。
图2-67 倒角对话框
图2-68 轴模型
2.5.3 螺旋弹簧类零件设计
螺旋弹簧常用于机械中的平衡机构，在汽车、机床、电器等工业生产中广泛应用。螺旋弹簧是用弹簧钢丝绕制成的螺旋状弹簧，弹簧钢丝的断面有圆形和矩形等，以圆形断面最为常用。螺旋弹簧类型较多，按外形可分为普通圆柱螺旋弹簧和变径螺旋弹簧。圆柱形螺旋弹簧结构简单、制造方便、应用最广，可作压缩弹簧、拉伸弹簧和扭转弹簧；变径螺旋弹簧有圆锥螺旋弹簧、蜗卷螺旋弹簧和中凹形螺旋弹簧等。下面说明SolidWorks中分别采用沿螺旋线扫描方法和绕直线扭转扫描方法完成圆柱压缩螺旋弹簧建模的过程。
1．沿螺旋线扫描方法
如图2-69所示，螺旋弹簧是由簧条圆绕一条螺旋线扫描而成的。其造型过程为：先绘制两个草图（螺旋线和簧条圆），然后将簧条圆沿螺旋线扫描创建弹簧基体，最后利用拉伸切除特征创建支承圈。
图2-69 弹簧建模流程
a)螺旋线和簧条圆 b)扫描弹簧基本特征 c)端面磨平
（1）生成新的零件文档
单击标准工具栏中的“新建”
按钮，弹出“新建SolidWorks文件”对话框。单击“零件”，再单击“确定”按钮，新零件窗口出现。
2）绘制螺旋线
1）绘制螺旋线基圆。选择上视基准面，单击“草图”工具栏中的
再单击“圆”
按钮，捕捉草图原点，移动指针并单击完成圆的绘制。单击草图工具栏上的“智能尺寸”
按钮，选择圆，移动指针单击放置该直径尺寸的位置，将直径设置为弹簧中径220mm，单击“确定”按钮。
2）插入螺旋线。选择“插入”→“曲线”→“螺旋线/涡状线”命令，在如图2-70所示的“螺旋线”对话框中，设定“定义方式”为“螺距和圈数”，“参数”为“可变螺距”，并输入底部支承圈、工作圈和顶部支承圈得螺距和圈数，单击“确定”按钮。
图2-70 螺旋线设置
3）绘制簧条圆
选择右视基准面，单击草图工具栏上的“圆”
按钮。将指针移到螺旋线起点捕捉该点，单击并移动指针，再次单击即完成圆的绘制。单击“智能尺寸”
按钮，将圆直径设置为50mm，单击“确定”按钮。
4）扫描弹簧基体
在CommandManager草图工具栏中单击退出草图。在CommandManager“特征”工具栏单击“扫描”
按钮，单击簧条圆选择轮廓和单击螺旋线选择路径，在如图2-71所示的“扫描”对话框中单击“确定”按钮完成弹簧造型。
图2-71 扫描弹簧基体
5）磨削支撑圈
选择右视基准面，单击“草图”工具栏中的“边角矩形”
按钮，在图形区中单击两点完成矩形绘制。按〈Ctrl〉键并选中矩形底边和原点，添加“中点”几何关系，按〈Ctrl〉键并选中矩形左边和条圆，添加“相切”几何关系，单击“智能尺寸”。
按钮，选择矩形左边，移动指针单击弹簧放置该尺寸的位置，将长度设为弹簧自由高256mm，单击“确定”按钮，完成草图绘制。
在CommandManager“特征”工具栏中单击“拉伸切除”
按钮，如图2-72所示，设“方向1”和“方向2”均设为“完全贯穿”，并选中“反侧切除”，单击“确定”按钮完成弹簧造型。
图2-72 磨削支撑圈
2.绕直线扭转扫描方法l
参照弹簧卷制工艺过程，如图2-73所示，弹簧是由簧条圆绕3条首尾相连的直线扭转而成的，基本思路是“先滚子→后卷簧→再磨圈”，其造型过程为：先在3个草图中绘制3条首尾相连的直线（滚子中心线），再绘制簧条圆，然后利用扫描特征中的“沿路径扭转”命令依次创建弹簧基体（下支撑圈→工作圈→上支撑圈），最后利用反侧拉伸切除特征磨平支承圈。
图2-73 弹簧建模流程
1）生成新的零件文档
单击“标准”工具栏中的“新建”
按钮，弹出“新建SolidWorks文件”对话框。单击“零件”，然后单击“确定”按钮，新零件窗口出现。
（2）绘制滚子中心线
1）下支撑圈滚子中心线。在左侧的设计树中选择前视基准面，在CommandManager中，单击
和
进入草图绘制环境。如图2-74a所示，单击“草图”绘制工具上的“直线”
按钮，在绘图区捕捉草图原点，并移动鼠标绘制竖直直线。单击“智能尺寸”
按钮，标注直线高为13mm（簧条半径），单击“确定”按钮。在草图工具栏中单击
退出草图。
图2-74 绘制中心线
2）上支撑圈滚子中心线。在前视基准面上前一条直线上方绘制竖直直线。按〈Ctrl> 键，单击两条直线，如图2-74b所示，添加“共线”和“相等关系”。单击“智能尺寸”
按钮，标注两直线端点距离为弹簧自由高260mm，单击“确定”按钮。在“草图”工具栏中单击
退出草图。
3）工作圈滚子中心线。如图2-74c所示，在前视基准面上绘制上面两条直线首尾相连的连线。在“草图”工具栏中单击
退出草图。
3）卷下支撑圈
1）绘制簧条圆。在特征树中选择前视基准面，单击“草图”工具栏中的“圆”
按钮，在绘图区滚子中心线右侧，单击并移动指针，再次单击即完成簧条圆的绘制。单击“直线”
按钮，捕捉草图原点，向下绘制竖直直线，并设为构造线。按〈Ctrl〉键，单击草图原点和簧条圆圆心，添加“水平”关系；单击“智能尺寸”
按钮，单击簧条圆和构造线，并将鼠标移动到构造线左侧然后单击标注对称尺寸为弹簧中径220mm，完成簧条圆定位。再单击簧条圆，标注其直径为26mm，如图2-75所示。在“草图”工具栏中单击
退出草图。
图2-75 绘制簧条圆
2）扫描下支撑圈。在CommandManager的“特征”工具栏中单击“扫描”
按钮，如图2-76所示，单击簧条圆草图作为扫描轮廓，单击下支撑圈滚子中心线草图作为扫描路径，在选项卡中设“方向/扭转控制”为“沿路径扭转”；“定义方式”为“旋转0.75”（即旋转0.75圈），单击“确定”按钮。
图2-76 绕制支撑圈
4）卷工作圈
1）绘制簧条圆。选下支撑圈上端的平面作为草图平面，单击“草图”工具栏中的
进入草图环境，在单击“转换实体引用”
按钮，将边线投影成簧条圆。单击“草图”工具
退出草图。
2）扫描工作圈。在CommandManager的“特征”工具栏中单击“扫描”
按钮，如图2-77所示，单击簧条圆草图作为扫描轮廓，单击工作圈滚子中心线草图作为扫描路径，在选项卡中设“方向/扭转控制”为“沿路径扭转”；“定义方式”为“旋转2.9”（即旋转2.9圈），单击
改变旋向，单击“确定”按钮。
图2-77 绕工作圈
5）卷上支撑圈
1）绘制簧条圆。选工作圈上端的平面作为草图平面，单击“草图”工具栏中的
进入草图环境，在单击“转换实体引用”
按钮，将边线投影成簧条圆。单击“草图”工具
退出草图。
2）扫描工作圈。在CommandManager的特征工具栏中单击“扫描
按钮，如图2-78。所示，单击簧条圆草图作为扫描轮廓，单击上支撑圈滚子中心线草图作为扫描路径，在选项卡中设“方向/扭转控制”为“沿路径扭转”；“定义方式”为“旋转0.75”（即旋转0.75圈），单击“确定”按钮。
图2-78 绕支撑圈
6）磨支撑圈
1）绘制磨簧矩形。选下支撑圈端面作为草图平面，单击
选择
如图2-79所示，在“草图”工具栏中单击
插入新草图，单击“矩形”
按钮，在绘图区单击，然后移动指针来生成矩形。按〈Ctrl〉键，单击草图原点和矩形下边线，添加“中点”关系；单击矩形右边线和下支撑圈圆线，添加“相切”关系；单击打开特征树中“扫描3”，右击上支撑圈滚子中心线草图，单击“显示
按钮使草图显示，单击矩形上边线和支撑圈滚子中心线的上端点，添加“中点”关系，如图2-80所示。
图2-79 显示草图
图2-80 磨圈草图
2）反侧切除磨圈。在CommandManager“特征”工具栏中单击“拉伸切除”
按钮，如图2-81所示，设“方向1”为“完全贯穿”，并选中“反侧切除”复选框，“方向2”也为“完全贯穿”，单击“确定”按钮完成磨圈。
图2-81 磨圈
（7）看多变
在特征树中右击“注解”，选择“显示特征尺寸”，在绘图区中修改簧条直径、弹簧中径和有效圈数等驱动尺寸观察模型变化，体会牵一发动全身的特点。对比两种弹簧建模方法，体会加工仿真的优势。
2.5.4 盘类零件设计
盘类零件通常是指机械机构中盖、环、套类零件，如分度盘、分定价环、垫圈、垫片、轴套、薄壁套。
1．基本流程
如图2-82所示，齿轮减速器轴承端盖的造型过程为：先用拉伸凸台生成盖板，再用拉伸凸台特征生成定位筒形成轴承基本形体。然后使用拉伸切除命令打孔，使用阵列特征得到零件的其他孔特征。最后生成圆角和倒角特征。
图2-82 盘类零件建模流程
2．操作步骤
1）生成新的零件文档
单击标准工具栏上的“新建
按钮，弹出“新建SolidWorks文件”对话框。单击“零件”，然后单击“确定”按钮，新零件窗口出现。
（2）建盖板
1）绘板面。在特征树中选择右视基准面，单击草图工具栏上的“圆”
按钮，在绘图区捕捉草图原点，单击并移动指针，再次单击即完成圆的绘制。单击“智能尺寸”
按钮，设直径为240mm。
2）拉盖板。在CommandManager的“特征”工具栏中单击“拉伸凸台/基体”
按钮，在“拉伸”对话框中设
为长度10mm，单击“确定”按钮。
3）建支筒
1）绘内边。在特征树中选择右视基准面，单击“草图”工具栏上的“圆”
按钮，在绘图区捕捉草图原点，单击并移动指针，再次单击即完成圆的绘制。单击“智能尺寸”
按钮，直径为140mm。
2）拉支筒。在CommandManager的“特征”工具栏中单击“拉伸凸台/基体”
按钮，如图2-83所示，设定“给定深度”
为30mm，选中“薄壁特征”复选框，壁厚设为10mm，单击“确定”按钮。
图2-83 建支筒
4）钻螺栓孔
选择端盖前面，单击草图工具栏上的“圆”
按钮，捕捉草图原点，绘制螺栓孔定位圆，选中“作为构造线”复选框，单击“智能尺寸”
按钮，标注其直径为200mm。单击“草图”工具栏上的“圆”
按钮，捕捉定位圆上侧的定位原点，绘制螺栓孔圆，单击“智能尺寸”
按钮，标注其直径为25mm。如图2-84所示，在特征工具栏中单击“拉伸切除”
按钮，在“拉伸”对话框中设
为“完全贯穿”，单击“确定”按钮。
图2-84 钻螺栓孔
5）圆周阵列螺栓孔
选择“插入”→“阵列/镜像”→“圆周阵列”命令，如图2-85所示，选圆柱面为阵列方向，阵列角度为360°，阵列数目为4，并选中“等间距”，单击“确定”按钮。
图2-85 阵列参数设置
6）倒角
在CommandManager的“特征”工具栏中单击“倒角”
按钮，选择倒角边线，在图2-86所示的“倒角”对话框中设
为2mm，再设
为45°并单击“确定”按钮，完成端盖造型。
图2-86 倒角设置
2.5.5 齿轮类零件设计
在机械机构中，常常用齿轮把一个轴的转动传递给另一根轴。齿轮的种类很多，根据其传动情况可分为：用于两平行轴的机构传递圆柱齿轮、用于两相交轴的机构传递锥齿轮及用于两交叉轴的机构传递蜗轮蜗杆。
在SolidWorks中可以采用直接造型法或由toolbox、geartrix、fntgear、rfswapi等插件生成。常见的圆柱齿轮分为直齿轮和斜齿轮两种，下面以直齿轮为例说明圆柱齿轮的设计方法。
1．直接造型法基本流程
设计直齿轮时，要先确定模数和齿数，其他各部分尺寸都可由模数和齿数计算出来。已知齿轮模数为10，齿数为47，齿轮宽度为140mm。计算得到分度圆φ460mm，齿顶圆φ480mm，齿根圆φ435mm。如图2-87所示，圆柱齿轮的直接造型过程为：拉伸形成齿轮的基体特征；拉伸切除轴孔和键槽；拉伸切除辐板及辐板孔多余材料；根据齿轮的齿数和模数计算所的齿轮零件相关尺寸，绘制齿槽草图后拉伸切除齿槽；对单个齿槽进行圆周阵列，得到整个齿轮的齿形特征。
图2-87 直接造型法基本流程
a)拉轮坯 b)切前辐板 c)切后辐板 d)挖孔槽 e)插齿槽 f)阵列齿槽
2．齿轮直接法建模步骤
1）生成新的零件文档
单击标准工具栏上的“新建”
按钮，弹出“新建SolidWorks文件”对话框。单击零件，然后单击“确定”按钮，新零件窗口出现。
（2）拉轮坯
选择前视基准面，单击“草图”工具栏上的“圆”
按钮，捕捉草图原点，单击并移动指针，再次单击即完成圆的绘制。单击草图工具栏上的“智能尺寸”
按钮，标注圆直径尺寸为φ480mm，单击“确定”按钮。
在特征工具栏中单击“拉伸凸台/基体”
按钮，在“拉伸”对话框中设拉伸方向为“两侧对称”，设
为140mm，单击“确定”按钮（使用两侧对称方式，便于以后装配时以前视面作为中面设配合）。在特征树中单击“拉伸1”使其高亮显示后，再单击，并重命名为“拉轮坯”。
（3）切辐板
1）切前辐板。选择齿轮前面，利用草图绘制工具绘制辐板草图，利用“智能尺寸”
标注内圆φ200mm，外圆φ400mm，如图2-88所示。在CommandManager的“特征”工具栏中单击“拉伸切除”
按钮，在“拉伸”对话框中设
为“给定深度”设置
为30mm，单击“确定”按钮。将特征树中的名称改为“切前辐板”。
图2-88 辐板草图
2）切后辐板。选择齿轮后面，单击
和
进入草图绘制环境后，单击“草图”工具栏上的“转换实体引用”
在前辐板面上，选择内外圆线，单击“确定”按钮将两者投影到齿轮后面上，在CommandManager的“特征”工具栏中单击“拉伸切除
按钮在“拉伸”对话框中设
为“给定深度”，设置
为30mm，单击“确定”按钮。将特征树中的名称改为“切后辐板”。
（4）挖孔槽
1）绘草图。选择齿轮侧面为草图平面。利用草图绘制工具绘制轴孔和键槽草图轮廓，利用“智能尺寸”
按钮标注相关尺寸，如图2-89所示。
图2-89 轴孔和键槽草
2）切孔槽。在CommandManager的“特征”工具栏中单击“拉伸切除”
按钮，在“拉伸”对话框中设
为“完全贯穿”，单击“确定”按钮。将特征树中的名称改为“挖孔槽”。
5）插齿槽
1）绘制齿根圆。选择齿轮前面，单击“视图定向”
中的正视于
转换视向后，单击“草图”工具栏上的“圆”
捕捉草图原点并单击，然后移动指针，再次单击即完成圆的绘制。单击草图工具栏上的“智能尺寸”
按钮。选择圆，移动指针单击放置该直径尺寸，将尺寸数值设为齿根圆φ435mm。
2）绘制分度圆。重复以上操作，完成φ460mm的分度圆的绘制，单击选中分度圆线，在“圆”属性对话框的“选项”中选中“作为构造线”，单击“确定”按钮。
3）绘制齿顶圆。选中齿轮毛坯外轮廓线，单击草图工具栏中的“转换实体引用”
按钮，完成齿顶圆绘制，单击选中齿顶圆线，在“圆”属性对话框的“选项”中选中“作为构造线”，单击“确定按钮。
4）绘制齿形中心线。单击“草图”工具栏中的“中心线”
按钮，将指针移到草图原点处捕捉原点并单击，然后沿垂直方向移动指针到齿顶圆外侧时再次单击，自动添加“竖直”几何关系，单击“确定”按钮，如图2-90所示。
图2-90 齿轮三圆与中心线
5）绘制齿槽右侧线。单击“草图”工具栏中的“样条曲线”
按钮，将指针移到齿顶圆处捕捉到交点后指针变为
再单击，将指针移到分度圆处捕捉到交点后指针变为
单击，将指针移到齿根圆处捕捉到交点后指针变为
单击，单击“草图”工具栏上的“样条曲线”
按钮完成样条曲线绘制。单击“草图”工具栏上的“智能尺寸”
按钮，用“局部放大工具”
放大齿形绘制区。分别将中心线和样条曲线与齿顶圆、分度圆和齿根圆的交点对称距离标注为25mm、15mm和9mm，如图2-91所示，单击“确定”按钮。
图2-91 齿廓曲线
6）镜像齿槽左侧线。单击“草图”工具栏中的“镜像实体”
按钮，如图2-92所示，在图形区单击样条曲线，在“镜像”对话框中单击“镜像点”下拉列表，在图形区单击中心线，单击“确定”按钮。
图2-92 镜像草图
7）裁多余。单击“剪裁”
按钮，剪裁掉多余草图的部分得到齿槽轮廓，如图2-93所示。
图2-93 齿槽轮廓草图
8）拉伸齿特征。在CommandManager的“特征”工具栏中单击“拉伸切除”
按钮，在“拉伸”对话框中设
为“完全贯穿”，单击“确定”按钮。将特征树中的名称改为“插齿槽”。
6）阵列齿特征
1）插入基准轴。选择“插入”→“参考几何体”→“基准轴”命令，选基体圆柱面，单击“确定”按钮，如图2-94所示。
图2-94 插入基准轴
2）阵列齿特征。选择“插入”→“阵列/镜像”→“圆周阵列”命令。选“基准轴1”和“插齿槽-切除”，如图2-95所示，在“参数”中设阵列角度参数
为360；阵列数目
为47，并选中“等间距”复选框，单击“确定”按钮。完成轮齿阵列造型，如图2-96所示。
图2-95 齿阵列
图2-96 轮齿阵列模型
2.5.6 箱体零件设计
减速器箱体是用以支持和固定轴系零件，是保证传动件啮合精度、良好润滑及轴系可靠密封的重要零件，其质量占减速器总质量的30%～50%，因此，必须重视箱体的结构设计。减速器箱体可以是铸造件，也可以是焊接件，进行批量生产时，通常使用铸造件。
1．基本流程
箱体结构零件比较复杂，一般的造型原则是“先面后孔，基准先行；先主后次，先加后减，先粗后细。一级圆柱齿轮减速器的箱体和机盖，除部分孔特征外，其结构为对称结构。为减少在创建机座模型中的工作量，应先建立对称结构的对称特征，而后使用镜像复制命令获得另外的特征。减速器的箱体建模过程如表2-8所示。
表2-8 减速器的箱体建模过程
2．操作步骤
(1)启动SolidWorks
按钮按钮“新建SolidWorks文件”对话框弹㈩后，甲击“零件”，然后甲，击“确定”按钮，新零件窗口㈩现。
(2)生成齿轮腔
1)拉伸基体。在打开的设计树中选择“卜视”为草图绘制平面。单，击“草图”工具栏-卜的“矩形”
按钮，绘制矩形。按<Ctrl>键，右击矩形右边线，选择快捷菜单中的“选择中点”，单击草图原点，添加“水平”关系。单击丁具栏中的“智能尺寸”
按钮，标注尺寸，如图2-97所示。单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”
按钮，在“拉伸”对话框中设置拉伸终止条件为“给定深度”，深度值为300mm，单击“确定”按钮，生成齿轮腔基体。
图2-97 矩形轮廓
2)倒圆角。在“特征”工具栏中单击“圆角”
按钮，选择齿轮腔基体的4条竖线，如图2-98所示，在“圆角”对话框中设圆角半径为40mm，并单击“确定”按钮。
图2-98 圆角绘制
3）抽壳体。单击“特征”工具栏中的“抽壳”
按钮，系统弹出“抽壳”对话框，如图2-99所示。在“厚度”输入框中输入抽壳的厚度值：20mm，单击上表面为抽空面保持其他选项为系统默认值不变，单击“确定”按钮，生成下箱体的腔体。
图2-99 箱体基体抽壳
3）生成装配凸缘
选择齿轮腔上端面为草图绘制平面，单击“草图”工具栏中的“等距实体”
按钮，如图2-100所示，在“等距实体”对话框中设等距为60mm，单击“确定”按钮。单击“草图”工具栏上的“转换实体引用”
按钮，如图2-101所示，单击齿轮腔内腔底面，单击“确定”按钮。
图2-100 等距装配凸缘外边
图2-101 “转换实体引用”装配凸缘内边
单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”
按钮，系统弹出“拉伸”对话框，如图2-102所示，设置终止条件为“给定深度”，向下深度值为20mm，单击“确定”按钮。
图2-102 拉伸装配凸缘
4）创建安装底座
单击“旋转视图
按钮，选择前面所完成的箱体底面为草图绘制平面，单击“视图定向”
按钮，选择“正视于”
使绘图平面转为正视方向。
单击“草图”工具栏上的“矩形”
按钮，绘制矩形。按〈Ctrl〉键，右击矩形右边线，选择快捷菜单中的“选择中点”，单击草图原点，添加“水平”关系。按〈Ctrl〉键，矩形左右边线与箱体底面对应左右边线分别添加“共线”关系。单击工具栏中的“智能尺寸”
按钮，标注矩形宽度为400mm，如图2-103所示。
图2-103 下箱体底座草图
单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”
按钮，在“拉伸”对话框中设置拉伸终止条件为“给定深度”，向上深度值：20mm，单击“确定”按钮，生成安装底座，如图2-104所示。在特征树中单击该特征，再单击并更名为底座。
图2-104 下箱体底座基体拉伸
（5）生成轴承孔加强凸缘
选择下箱体装配凸缘上表面为草图绘制平面，单击“视图定向”
按钮，选择“正视于”
使绘图平面转为正视方向。
单击“草图”工具栏中的“转换实体引用”
按钮，选中箱体底座上面和装配凸缘上表面前面边线单击“确定”按钮，将其转换为草图线，如图2-105所示。单击“草图”工具栏中的“剪裁实体”
按钮，剪裁掉多余部分，如图2-106所示。
图2-105 面和边线选择
图2-106 加强凸缘草图
单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”
按钮，在“拉伸”对话框中设置终止条件为“给定深度”，选择拉伸方向为向下拉伸，深度值为90mm，单击“确定”按钮，完成轴承孔加强凸缘的创建，如图2-107所示。
图2-107 加强凸缘
6）创建轴承孔凸台单击“旋转视图”
按钮，选择下箱体壳体内侧前面为草图绘制平面，单击“视图定向”
按钮，选择“正视于”
使绘图平面转为正视方向。
选中箱体上轮廓线，单击“草图”工具栏中的“转换实体引用”
按钮，绘制一条与轮廓线重合的直线。单击“草图”工具栏中的“圆”
按钮，分别绘制两个圆。按〈Ctrl>键，并单击右圆圆心和坐标原点，在“几何关系”对话框中的“添加几何关系”选择区中单击“竖直”
添加两点的几何关系为在同一条垂直线上。重复上述操作，分别将两圆圆心与直线的几何关系设为“重合”。在“草图”工具栏中单击“剪裁实体”
按钮，剪裁掉多余部分，按图2-108所示标注尺寸。
图2-108 轴承孔草图凸台
单击“视图定向”
按钮，选择“等轴测”
显示等轴测图。单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”
按钮，系统弹出“拉伸”对话框，设置终止条件为“给定深度”，选择“拉伸方向”为向外拉伸并在“深度”输入框中输入100mm，单击“确定”按钮，完成下箱体轴承安装孔凸台的创建，如图2-109所示。
图2-109 轴承孔凸台
7）创建轴承孔凸台加强筋
选择“右视”为草图绘制平面，单击“视图定向”
按钮，选择“正视于”
命令，使绘图平面转为正视方向。单击“草图”工具栏中的“直线”
按钮，如图2-110所示，捕捉凸台圆最下面的点和底座上面边线绘制竖直直线。
图2-110 筋特征设置
单击“特征”工具栏中的“筋”
按钮，弹出“筋”对话框，设“厚度”为“两侧”
输入厚度值20mm，如图2-111所示。单击“确定”按钮，形成最终的筋特征。
图2-111 筋特征1
选择“插入”→“参考几何体”→“基准面”命令，系统弹出“基准面”对话框，如图2-112所示。选“右视基准面”为第一参考，关系为“平行”；选“左圆圆心”为第二参考，关系为“重合”，单击“确定”按钮完成基准面创建。
图2-112 插入基准面
选择新创建的“基准面1”为加强筋草图绘制平面，单击“视图定向”
按钮，选择“正视于”
使绘图平面转为正视方向。选中前面所建筋的外边线，单击“草图”工具栏中的“转换实体引用”
完成筋草图线的转换。
单击“特征”工具栏中的“筋”
按钮，在弹出的“筋”对话框中设“厚度”为“两侧”
输入厚度值20mm，并选中“反转材料边”复选框，单击“确定”按钮，完成小圆下的加强筋创建，如图2-113所示。
图2-113 筋特征2
8）创建轴承安装孔
选择轴承安装凸缘外表面为草图绘制平面，单击“视图定向”
按钮，选择“正视于”
使绘图平面转为正视方向。
单击“草图”工具栏中的“圆”
按钮，分别以轴承安装凸缘的圆心为圆心画圆φ160mm和φ200mm，单击“确定”按钮，如图2-114所示。单击“等轴测”
按钮显示等轴测图。
图2-114 轴承安装孔草图
单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”，在“拉伸切除”对话框中设置切除方式为“成形到下一个面”，单击“确定”按钮，完成实体拉伸切除的创建。拉伸切除后的下箱体如图2-115所示。
图2-115 轴承安装孔拉伸切除
9）创建端盖安装孔
选择下箱体轴承安装孔凸台外表面为草图绘制平面，单击“视图定向”
按钮，选择“正视于”
使绘图平面转为正视方向，下面完成如图2-116所示的草图。
图2-116 端盖安装孔草图
单击“草图”工具栏中的“圆”
按钮，分别以两个轴承安装孔凸缘的圆心为圆心画圆φ240mm和φ200mm。在弹出的“圆”对话框中，选择“作为构造线”复选框，
单击“草图”工具栏中的“中心线”
按钮，绘制一条过大轴承安装孔圆心的垂直中心线。过大轴承安装孔绘制另一条中心线与垂直中心线成45°，并与φ240mm的圆重合。
单击“草图”工具栏中的“圆”
按钮，绘制端盖安装孔并标注φ20mm。
单击“草图”工具栏中的
按钮并选择“添加几何关系”
将安装孔圆心与45°中心线端点的几何关系设为“合并”。
单击“镜像实体”
按钮，在图形区中单击安装孔，在“镜像”对话框中单击“镜像点”下的空框，再在图形区中单击垂直中心线，单击“确定按钮，完成安装孔镜像。
重复上述操作，完成小圆的安装孔草图绘制。
单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”
按钮，在“拉伸切除”对话框中设切除方式为“给定深度”，在“深度”文本框中输入20mm。单击“确定”按钮，完成端盖安装孔创建，如图2-117所示。
图2-117 端盖安装孔切除
10）生成上箱盖装配孔
选择下箱体装配凸缘上表面为草图绘制平面，单击“视图定向
按钮，选择“正视于”
按钮，使绘图平面转为正视方向。
如图2-118所示，单击“草图”工具栏中的“中心线”
按钮，绘制箱体中心线和两轴承孔轴线。单击“草图”工具栏中的“圆”
按钮，在草图绘制平面上绘制左下角的圆，标注其关于相应中心线的对称尺寸280mm和320mm，及其直径40mm。
图2-118 上箱盖装配孔草图
单击“草图”工具栏中的“圆”
按钮，在草图绘制平面上绘制最左侧的圆，标注其关于箱体中心线的对称尺寸140mm和距草图原点的距离550mm，按住〈Ctrl〉键，单击此圆与φ40mm的圆，添加“相等”关系。
单击“草图”工具栏中的“镜像实体”
按钮，在图形区中单击左侧的圆，在“镜像”对话框中单击“镜像点”下的空框，再在图形区中单击左轴承孔轴线，单击“确定”按钮完成中间圆镜像。重复上述步骤镜像右下角的圆。
单击“草图”工具栏中的“圆”
按钮，在草图绘制平面上绘制最右侧的圆，按住Ctrl〉键，单击该圆与φ40mm的圆，添加“相等”关系；再单击该圆圆心与最左侧圆圆心，添加“水平”关系。标注其与最左侧圆的距离860mm。单击“视图定向”
按钮，选择“等轴测”
显示等轴测图。
单击特征工具栏中的“拉伸切除”
按钮，在“拉伸切除”对话框中设置切除方式为“成形到下一个面”，单击“确定”按钮，完成实体拉伸切除的创建，如图2-119所示。
图2-119 上箱盖装配孔切除
（11）创建箱体底座安装孔
选择“插入”→“特征”→“孔”→“向导”命令，系统弹出“孔规格”对话框，如图2-120所示。在该对话框的“类型”选项卡中设“标准”为GB，“类型”为“六角头螺栓C级”，“大小”为M30。
图2-120 钻孔
在“位置”选项卡中单击“3D草图”按钮，在安装座上面单击定位，并标注孔距离前边线45mm，右边线60mm。单击“确定”按钮完成一个底座安装孔的创建。
选择“插入”→“阵列/镜像”→“线性阵列”命令，弹出“线性阵列”对话框，如图2-121所示。在图形区中选择底板长边作为第一阵列方向，间距为650mm，数量为2，要阵列的特征为“孔1”，单击“确定”按钮完成实体特征的创建。
图2-121 阵列孔特征
（12）镜像特征
选择“插入”→“阵列/镜像”→“镜像”命令，弹出“镜像”对话框，如图2-122所示，在特征树中选择“前视”为镜像基准面，单击特征树中的“底座”特征之后的第一个特征，然后，按住〈Shift〉键，单击特征树中的最后一个特征从而选中要镜像的全部特征，单击“确定”按钮，完成实体镜像特征的创建，如图2-123所示。
图2-122 “镜像”对话框
图2-123 箱体镜像模型
13）创建下箱体底座槽
选择下箱体侧面为草图绘制平面，单击“视图定向”
按钮，选择“正视于”
使绘图平面转为正视方向。
单击“草图”工具栏中的“矩形”
按钮，绘制切除特征的矩形轮廓。按住Ctrl〉键，单击草图原点和矩形下边线，添加“中点”关系。标注其尺寸为180mm×10mm，如图2-124所示。
图2-124 底槽草图
单击“视图定向”
按钮，选择“等轴测”
显示等轴测图。
单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”，在“拉伸切除”对话框中设置切除方式为“完全贯穿”，单击“确定”按钮，完成实体拉伸切除的创建，拉伸切除后的下箱体底座实体如图2-125所示。
图2-125 底槽特征拉伸
14）创建泄油孔
选择下箱体侧面为草图绘制平面，单击“视图定向”
按钮，选择“正视于”
使绘图平面转为正视方向。
单击“草图”工具栏中的“圆”
按钮，绘制泄油孔凸台的草图，按住〈Ctrl〉键，单击草图原点和圆心，添加“竖直”关系。标注圆心与草图原点的距离为90mm，圆为φ80mm，如图2-126所示。
图2-126 泄油孔凸台草图
单击“特征”工具栏中的“拉伸凸台/基体”
按钮，弹出“拉伸”对话框，设置拉伸类型为“给定深度”，选择拉伸方向为“向外拉伸”，并在输入框中输入凸台厚度值为10mm，单击“拔模”按钮，设置拔模角度为18°，单击“确定”按钮，完成箱盖安装孔凸台的创建，如图2-127所示。
图2-127 泄油孔凸台拉伸
选择泄油孔凸台上表面为泄油孔的草图绘制平面，单击“视图定向”
按钮，选择“正视于”
使绘图平面转为正视方向。单击“草图”工具栏中的“圆
按钮，以泄油孔凸台中心为圆心绘制泄油孔的草图轮廓，并标注φ30mm。单击“特征”工具栏中的“拉伸切除”
按钮，弹出“拉伸”对话框，设置拉伸类型为“成形到下一面”，图形区高亮显示“拉伸切除”的方向，如图2-128所示。单击“确定”按钮，完成泄油孔的创建，如图2-129所示。
图2-128 泄油孔创建
图2-129 下箱体实体