基于SolidWorks的蜗杆传动参数化建模

副标题#e#  0 引言
    常用的蜗杆传动有普通圆柱蜗杆传动、圆弧齿蜗杆传动及圆弧面蜗杆传动，用于传递空间交错轴的运动和动力，具有传动比大、传动平稳以及结构尺寸紧凑等优点，在各类机械设备的传动系统中广泛应用。蜗杆传动中的蜗杆蜗轮外形比较复杂，用手工方法进行三维建模，不仅过程繁琐、效率低，而且容易出错。本文以应用最为广泛的阿基米德螺旋线蜗杆传动为例，在SolidWorks环境下，用VB实现对蜗杆蜗轮的三维参数化建模，可以提高产品开发的效率和质量，为后续进行的有限元分析提供必要的条件。
    1 参数化建模的总体思路
    参数化设计是指参数化的尺寸不需用确定的数值表示，改变一个参数值将自动改变所有与它相关的尺寸，通过调整参数来修改和控制几何形状，自动实现产品的三维造型。参数化设计模型的形成过程见图1。首先对实际要解决的问题进行分析，根据实际问题确定关键的约束参数，这些约束参数必须能够唯一地确定一个造型；然后输入约束参数，并对参数进行有效性判定，并据此判定决定是否修改参数；最后，观察绘制的模型是否符合要求，如果符合则保存设计好的产品造型，否则进行参数的修改，重新进行绘制和判定。
    2 蜗杆蜗轮的三维参数化造型
    2．1 提取约束参数
    以应用最为广泛的阿基米德螺旋线蜗杆传动为例，分析约束参数的提取过程。根据用户的设计要求，结合蜗杆传动的关键尺寸约束，这里得到蜗杆蜗轮的主要参数有蜗轮齿数名。、蜗杆头数z、蜗轮模数m，、蜗杆直径系数q、蜗轮变位系数x。、中心距以a，这些是绘制蜗轮蜗杆时的常用参数，约束了这些变量，就确定了蜗杆蜗轮且是唯一的。
    

    2．2 蜗杆传动参数化建模的关键算法分析
    蜗杆传动参数化建模的算法设计关键是蜗轮渐开线齿廓的算法设计，在这个过程中要掌握蜗轮的设计原理，灵活应用VB程序设计方法，充分利用SolidWorks的API函数及宏录制功能进行设计。本文以阿基米德螺旋线蜗杆传动为例，详细论述蜗轮渐开线齿廓的算法分析与设计的方法。
    2．2．1 绘制蜗轮坯体
    在调用SolidWorks的API函数以前，视基准面为绘图平面，建立草图，用CreateCircle画蜗轮的齿根圆，齿根圆直径d由约束参数计算：
    

    2．2．2 绘制蜗轮渐开线齿形草图
    齿廓的生成主要有两种方法，一种是用直线段逼近的方法，另一种是先确定齿廓上的部分点，用曲线拟合的方法。直线段逼近法计算量比较大，曲线拟合算法简单同时在精度上也不比直线段逼近法差，所以选择曲线拟合的方法生成渐开线齿廓。利用直角坐标系下的渐开线方程生成不同角度杯对应的点，循环确定60个点：
    

    用样条曲线对这些点进行拟合连接，得到光滑的渐开线齿廓形状，再用镜像功能对称生成另一半渐开线齿廓，这样一个完整的草图就生成了

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