15.6 齿条

  要求创建齿形可参数化的齿条，参见参见图3-198和3-125.IPT。
        

 ◆创建基础设计数据
  齿条的基础设计数据如下：长度、宽度、高度、齿条模数。
  其中，随着长度的变化，具体的齿数也应当跟随变化，不需要输入具体齿数，也能确保布满整根齿条；齿形的全部参数，仅依靠一个“模数”就可以完全确定。所有的参数应当能够方便地输入 和修改，造成一种完全的、用简单的几个充要设计数据就能驱动全部模型的结果。

  这种要求很典型，在 Inventor中也能顺利地实现：开始新零件。打开“参数”功能，创建图3-199所示的“用户参数”，建立有关齿条需要控制的原始参数。
       

 ◆创建齿条基础模型
  草图直接引用原始参数中的“总长”、“宽度”和“高度”。 在创建齿条总长度的驱动尺寸时，点击尺寸值编辑框右侧的黑三角、之后在菜单中选定“列表参数”；接着，Inventor将弹出已设置的设计变量，选定“总长”。
  拉伸草图成实体，拉伸距离如上述过程，引用已有设计变量“厚度”。

 ◆创建齿沟草图
  齿条的齿沟形状，在齿轮设计规则中已经具体规定了，我们就按照这些规定做就行了。
  在齿条侧面上新建草图，先绘制基础轮廓（参见图3-200左），之后作出齿根圆角，半径尺寸设置为表达式“模数*0.15”。
   

  注意：在“二维圆角”界面中的黑三角，不能使用“列表参数”功能，可能是 者忘了写了。但是可以用键入变量名的方式进行表达式引用。

  做齿条节线，用构造线创建，标好全部尺寸。将草图与齿条基础模型之间，用几何约束实现正 确的关系，参见图3-201。
          

 ◆创建齿沟特征

  拉伸-切削出齿沟。阵列齿沟特征形成全长度的齿沟。阵列参数参见图3-202。
         
  其中参数设置是：

  按“间距”阵列；相邻间距为齿条节 距表达式“模数*3.14159265”；阵列数量 为表达式“总长/(模数*3)”。这里没有使 用真实节距，是为了确保阵列的数量相对 于齿条长度“只多不少”。

 ◆验证

  打开设计参数表，改变“用户参数”中的某个或某几个原始设计参数，确认后将自动更新模型， 所有结构都能够正确关联改变。

        15.7 刻度

  在零件上刻度，是并不少见的需求，例如3-126.IPT和图3-203。
             

  其中，刻度线不必按实际情况造型，反正也就是个表达而已。
  根据加工方法，可能有尖刀刻划、腐蚀等工艺方法，我们就把它做成矩形槽子，参见其中的“短刻度”特征和草图。之后将这条槽子阵列成100条，完成基础刻度造型。

  长条的刻度，是在短刻度基础上的延伸，参见“加长刻度”特征 和草图。文字草图目前还不能阵列，只好一个一个地做出。参见图3-204，用刻度线的槽底座草图，用构造线控制文字的位置和角度，拉伸成刻字。
          
   至于较长的文字行（1/100mm）,应当用“凸雕”特征创建，参见图3-205。
             
   对于这样的圆锥面上的刻度，用贴图的方法很难完成；对于平面上的刻度，可以设 法创建一个图像文件，绘制出刻度，贴在面 上。但是这种贴图在工程图中很难处理。只 有“着色”的视图才能看到贴图，但这样至少是不符合GB工程图要求。

      15.8 类螺旋结构

  例如图3-206和3-127.IPT，这是一种并不少见的零件结构，它还不是Inventor概念上的螺旋扫掠所能完成的，所以这里称之为“类螺旋”。对于在Inventor中建立这类模型，会有几种方法， 但是应当只有一种方法是最为接近真实的结果。我们需要分析可能的方法，找到最佳的解决方案。
     

 ◆几何构成需求分析

  这类结构的共性是：法截面呈矩形或梯形，与基础圆柱之间有过渡圆角，外圆柱有公差；其路 径是盘绕在圆柱或圆锥表面上，螺距多是变化的，变化的规则清晰。

 ◆螺旋扫掠的可能性分析

  用螺旋扫掠造型，因为没有提供对应的参数设置而不可能。因为Inventor的螺旋扫掠仅能在极 简单的参数下自动创建路径。而这些可能的参数不足以对应目前的建模需要。

   结论是：不能完成。

 ◆凸雕的可能性分析

  参见 3-128.IPT，这是一个用凸雕机制完成的结果。从粗略的结果看还不错，但其中有两点还是有些问题：（参见图3-207）
     

  首先，法截面轮廓不是矩形，而是两侧向心的结果，这是凸雕缠绕到圆柱面之后，其本身机制 造成的限制所致；其次，我们需要在凸雕的草图中，既控制路径、又控制截面，从结构层次上看不 能各自独立控制，也不太好。

  前面介绍过，凸雕的几何构成原理是：“基础是草图轮廓和现有特征，按要求向特征表面投影， 做出凸雕样特征”。这是粗略的描述。若局限于“缠绕到圆柱面或者圆锥面”的凸雕特征，条件是：

 ◆原始基础是具有单个的圆锥或圆柱表面的实体；

 ◆凸雕草图，要在与圆锥或圆柱体相切的面上创建才反映实形；

 ◆特征参数要使“缠绕到面”有效，并选定这个圆锥面或者圆柱面；

 ◆将以与回转轴线垂直的素线形成结果，特征侧面向心收缩；

 ◆结果轮廓不能有“重叠”现象。

  这样，Inventor将把草图当成“展开”的表达，并将这个展开表达“卷曲贴附”在指定的圆柱 或者圆锥面上，于是得到了结果特征在所指曲面上的边界；之后按要求凸起或凹入，例如3-129.IPT。

  再如3-130.IPT中红色的凹陷，草图是20x20mm的正方形，形成凸雕特征之后，轴向尺寸仍旧 是20mm；而圆周向尺寸，在圆柱面上的弧长也是20mm。这就是“卷曲贴附”的结果。至于凹陷底部， 则是“向心收缩”的结果，每条侧面棱线都指向圆柱轴线。

  可见，用凸雕还是不很合适。

 ◆扫掠的可能性分析

  参见 3-131.IPT，这是用扫掠完成的结果。我们终于可以将路径创建与截面创建各自独立进行了，而且法截面图形也是正确的了。

  其中几个技术要点是：

 ◆绘制展开状态下路径的草图，然后利用三维草图的创建功能投影并缠绕在圆柱表面。这是 我们前边曾经用过的方法，不需要重新说明了。

 ◆截面草图要基于路径的法面创建，并注意与法截面中的圆柱中心的关系。

 ◆关键的一点，是要在扫掠时使用内圆柱面作为引导面，这将完全做到扫掠得结果构成符合 我们的原始构思，参见图3-208。
     

 ◆外圆柱面需要最后来切割成形。
  可见，这种方法无论从几何构成、可控性、关联性还是表达设计思维的直接性上看，都是目前最合适的方法了。

       15.9 另一个例子:圆柱上的导槽

  这是在直径40mm，长50mm的圆柱上的导槽设计。机构是一个圆柱销在8mm导槽中定位，拉动 圆柱轴向移动20mm，完成快速接近；之后转过45°完成预夹紧；最后在转角60°范围内最后夹紧。 夹紧角8°，各段交界处用R15过渡。参见图3-209。
        

  这种设计很常见，一般来说不会依靠模型完成制造，而是由另外的途径提取路径数据投入制造。 所以将路径能单独创建，则很有利于后期的处理。

  这种构思的表达，同样适合于使用前一个题目的模式，过程如下：

  以XY面和原点为基础创建草图，创建圆柱；在XY面上做草图，投影端面，作为槽子路径的展 开；其中：变量“L_1d”是用户参数，这是在1°转角下圆柱展开长度的值。

  之后作出过渡圆角，完成路径草图；在圆柱端面作草图，完成槽子轮廓；扫掠-切削，引导面为 外圆柱面；切削出槽子尾部的半圆柱，完成。

  结果参见 3-132.IPT。可见，这是很简洁的、直观的过程，与设计构思充分一致。结果也能顺 利实现参数修改和模型跟随。许多小型的这类凸轮设计，从简化工艺和凸轮槽内外圈运行速度差不 大的角度考虑，都是在槽子法截面中将两侧做成平行。