齿轮是机械制图中的常见零件。其三维建模需先绘制平面齿形轮廓,再经面域、差集与拉伸等步骤生成实体。以下为中望CAD(ZWCAD)中的操作流程。

1. 打开 CAD,用直线工具绘制两条垂直相交的直线;以其交点为圆心,分别绘制半径 150、125、115、105、75、45、29 的圆;以半径 75 的圆与垂直直线的交点为圆心绘制半径 17.5 的小圆,并以两直线交点为阵列中心作环形阵列(数量 6),随后修剪去除半径 75 的辅助圆。
2. 以半径 150 的圆与水平线的左交点为第一点,画一条与水平线成 15° 的线;以两直线交点为阵列中心,将组成齿的三部分(两段线和一小段弧)阵列为 22 份,并修剪多余线条。

3. 绘制键槽:用偏移命令将垂直直线向左、右各偏移 10;将水平直线向上偏移 35;删除原垂直与水平直线,再次修剪得到键槽部分。

4. 以齿轮中心为圆心绘制一个半径 125 的圆;全选对象执行面域操作,将图形转换为 12 个面域。运用差集命令:用半径 150 的圆面域减去齿轮轮廓面域;用半径 105 的圆面域减去半径 45 的圆面域;再用半径 125 的圆面域减去剩余全部面域。使用拉伸命令,将键槽剩余部分拉伸为高 60、角度 0 的实体。

5. 将半径 105 圆面域减去半径 45 圆面域后的剩余部分拉伸为高 22.5、角度 0 的实体,并复制其在 Z 轴方向向上 37.5 处。

6. 再次用差集命令将高 60 的对象减去两个高 22.5 的对象;指定基面倒角距离,对其他曲面及齿轮毛坯部分执行倒角。

7. 将半径 150 圆修剪后得到的面域拉伸为高 60 的实体。

8. 再次执行差集,将倒角后的毛坯减去上述拉伸对象,得到最终的三维齿轮。

齿轮建模以齿形轮廓、键槽、轮毂的逐层面域与布尔运算为基础,再经拉伸与倒角形成完整实体,是机械零件三维造型的典型练习。