副標(biāo)題#e#    0 引言
   
    在CAD／CAM系統(tǒng)中，實(shí)體模型可表示實(shí)體的幾何特性和物理特性，可為NC編程、有限元分析、虛擬裝配等工程應(yīng)用提供所需要的各種信息，同時(shí)參數(shù)化建模或參數(shù)化設(shè)計(jì)是虛擬設(shè)計(jì)的一個(gè)發(fā)展方向，因此精確的三維實(shí)體造型是進(jìn)行以上研究的基礎(chǔ)，對(duì)探討機(jī)械產(chǎn)品零部件的參數(shù)化虛擬造型具有十分重要的意義。
   
    蝸桿傳動(dòng)用于傳遞空間垂直交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于它具有傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、無噪聲、沖擊振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床、冶金、礦山及起重設(shè)備等的傳動(dòng)系統(tǒng)中。但由于蝸桿傳動(dòng)中蝸輪、蝸桿的形狀較為復(fù)雜，應(yīng)用低檔CAD系統(tǒng)進(jìn)行造型具有一定的難度，目前對(duì)蝸桿傳動(dòng)的蝸輪三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)的研究較為少見。為此，本文運(yùn)用逆向虛擬造型設(shè)計(jì)的方法，在SolidWorks軟件環(huán)境下，應(yīng)用Visual Basic 6．0開發(fā)了蝸桿傳動(dòng)三維實(shí)體參數(shù)化虛擬造型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。應(yīng)用該系統(tǒng)對(duì)蝸桿、蝸輪進(jìn)行三維實(shí)體造型，它可為傳動(dòng)的虛擬設(shè)計(jì)提供精確的實(shí)體模型。
   
    1 圓柱蝸桿傳動(dòng)三維實(shí)體造型
   
    1．1 圓柱蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何計(jì)算分析
   
    本文以圓柱蝸桿傳動(dòng)中最常用的阿基米德蝸桿傳動(dòng)的蝸輪三維造型為例進(jìn)行討論。如圖1所示，普通圓柱蝸桿傳動(dòng)在主剖面(中間平面)上，蝸桿齒廓為直線，蝸輪齒廓曲線為漸開線，蝸桿與蝸輪的嚙合關(guān)系相當(dāng)于直齒齒條與漸開線齒輪的嚙合關(guān)系。故在設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)時(shí)，均取主剖面上的參數(shù)(如模數(shù)、壓力角等)和尺寸(如齒頂圓、分度圓等)為基準(zhǔn)，并沿用齒輪傳動(dòng)的計(jì)算關(guān)系；蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)，在中間平面上，蝸桿的軸面模數(shù)、壓力角應(yīng)與蝸輪的端面模數(shù)、壓力角相等，并把中間平面上的模數(shù)和壓力角同時(shí)規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)值。在進(jìn)行圓柱蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要確定的主要參數(shù)包括模數(shù)m、壓力角a、蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2以及蝸桿直徑系數(shù)q等。圓柱蝸桿傳動(dòng)的基本幾何尺寸見圖2。
   

    1．2蝸輪的基本齒廓
   
    蝸輪齒形生成是蝸輪三維實(shí)體造型的關(guān)鍵和核心。對(duì)于普通圓柱蝸桿傳動(dòng)，在其中間平面上，蝸輪基本齒廓與漸開線齒輪輪齒的基本齒廓基本相同，只是頂隙C=0.2 m，齒根圓角半徑pf=0．3 m，為此可建立與漸開線齒輪相同的齒廓曲線方程。很多文獻(xiàn)已對(duì)漸開線齒輪的齒廓曲線方程進(jìn)行了推導(dǎo)，此處不再贅述。為了實(shí)現(xiàn)蝸輪三維實(shí)體的精確造型，需先根據(jù)齒廓曲線方程對(duì)齒形曲線進(jìn)行求解，并在中間平面上生成，然后以中間平面為起點(diǎn)，選擇"凸臺(tái)．掃描"命令，沿螺旋線分別向左、右掃描生成蝸輪的一個(gè)輪齒。
   
    1．3蝸輪三維實(shí)體造型步驟
   
    基于上述分析，可確定出在圓柱蝸桿傳動(dòng)中蝸輪三維實(shí)體造型的主要步驟如下：
   
    (1)在前視面上通過坐標(biāo)原點(diǎn)按照計(jì)算確定蝸桿傳動(dòng)中心距a、蝸輪寬度B、蝸輪齒頂圓弧半徑R：，繪制草圖和通過坐標(biāo)原點(diǎn)繪制中心線，寬度B對(duì)稱于坐標(biāo)原點(diǎn)。
    (2)選擇凸臺(tái)旋轉(zhuǎn)命令旋轉(zhuǎn)得到蝸輪坯實(shí)體。
    (3)選擇前視面通過原齒頂圓弧半徑R：的圓心繪制蝸桿的分度圓直徑d．。由蝸桿螺旋線升角等于入、蝸桿的分度圓直徑d。，按照t=пd1tgλ計(jì)算螺距t，選擇插入螺旋線／渦狀線，設(shè)置定義方式為螺距和圈數(shù)，螺距輸人計(jì)算螺距t、圈數(shù)輸入0．25，角度設(shè)置為2700。
    (4)選擇右視面由程序調(diào)入蝸輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m、壓力角a、齒數(shù)z2、齒頂高系數(shù)ha*計(jì)算繪制的蝸輪主剖面齒形，并使齒形分度圓上的對(duì)稱點(diǎn)與右視面上的螺旋線起始點(diǎn)重合。
    (5)選擇凸臺(tái)-掃描命令，以形成蝸輪的左半部分齒形。
    (6)重復(fù)步驟3在螺旋線對(duì)話框中設(shè)置方向?yàn)?反向"、"逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)"，其它同步驟3。
    (7)重復(fù)步驟4形成蝸輪的右半部分齒形。
    (8)選擇實(shí)體圓周陣列命令，以蝸輪齒數(shù)為陣列，生成全部輪齒。
    (9)切除蝸輪寬度兩端面以外的齒形。
    (10)選擇前視面通過原齒頂圓弧半徑R：的圓心、以(R2+m*c)為半徑繪制蝸輪的齒根圓弧的圓，通過圓的圓心對(duì)稱繪制包角21線相交于圓弧，如圖2所示。
    (11)選擇旋轉(zhuǎn)切除命令切去多余齒形和得到蝸輪端面倒角，完成蝸輪齒圈部分的實(shí)體造型。