副標題#e# 0 引言
常用的蝸桿傳動有普通圓柱蝸桿傳動、圓弧齒蝸桿傳動及圓弧面蝸桿傳動,用于傳遞空間交錯軸的運動和動力,具有傳動比大、傳動平穩以及結構尺寸緊湊等優點,在各類機械設備的傳動系統中廣泛應用。蝸桿傳動中的蝸桿蝸輪外形比較復雜,用手工方法進行三維建模,不僅過程繁瑣、效率低,而且容易出錯。本文以應用最為廣泛的阿基米德螺旋線蝸桿傳動為例,在SolidWorks環境下,用VB實現對蝸桿蝸輪的三維參數化建模,可以提高產品開發的效率和質量,為后續進行的有限元分析提供必要的條件。
1 參數化建模的總體思路
參數化設計是指參數化的尺寸不需用確定的數值表示,改變一個參數值將自動改變所有與它相關的尺寸,通過調整參數來修改和控制幾何形狀,自動實現產品的三維造型。參數化設計模型的形成過程見圖1。首先對實際要解決的問題進行分析,根據實際問題確定關鍵的約束參數,這些約束參數必須能夠唯一地確定一個造型;然后輸入約束參數,并對參數進行有效性判定,并據此判定決定是否修改參數;最后,觀察繪制的模型是否符合要求,如果符合則保存設計好的產品造型,否則進行參數的修改,重新進行繪制和判定。
2 蝸桿蝸輪的三維參數化造型
2.1 提取約束參數
以應用最為廣泛的阿基米德螺旋線蝸桿傳動為例,分析約束參數的提取過程。根據用戶的設計要求,結合蝸桿傳動的關鍵尺寸約束,這里得到蝸桿蝸輪的主要參數有蝸輪齒數名。、蝸桿頭數z、蝸輪模數m,、蝸桿直徑系數q、蝸輪變位系數x。、中心距以a,這些是繪制蝸輪蝸桿時的常用參數,約束了這些變量,就確定了蝸桿蝸輪且是唯一的。
2.2 蝸桿傳動參數化建模的關鍵算法分析
蝸桿傳動參數化建模的算法設計關鍵是蝸輪漸開線齒廓的算法設計,在這個過程中要掌握蝸輪的設計原理,靈活應用VB程序設計方法,充分利用SolidWorks的API函數及宏錄制功能進行設計。本文以阿基米德螺旋線蝸桿傳動為例,詳細論述蝸輪漸開線齒廓的算法分析與設計的方法。
2.2.1 繪制蝸輪坯體
在調用SolidWorks的API函數以前,視基準面為繪圖平面,建立草圖,用CreateCircle畫蝸輪的齒根圓,齒根圓直徑d由約束參數計算:
2.2.2 繪制蝸輪漸開線齒形草圖
齒廓的生成主要有兩種方法,一種是用直線段逼近的方法,另一種是先確定齒廓上的部分點,用曲線擬合的方法。直線段逼近法計算量比較大,曲線擬合算法簡單同時在精度上也不比直線段逼近法差,所以選擇曲線擬合的方法生成漸開線齒廓。利用直角坐標系下的漸開線方程生成不同角度杯對應的點,循環確定60個點:
常用的蝸桿傳動有普通圓柱蝸桿傳動、圓弧齒蝸桿傳動及圓弧面蝸桿傳動,用于傳遞空間交錯軸的運動和動力,具有傳動比大、傳動平穩以及結構尺寸緊湊等優點,在各類機械設備的傳動系統中廣泛應用。蝸桿傳動中的蝸桿蝸輪外形比較復雜,用手工方法進行三維建模,不僅過程繁瑣、效率低,而且容易出錯。本文以應用最為廣泛的阿基米德螺旋線蝸桿傳動為例,在SolidWorks環境下,用VB實現對蝸桿蝸輪的三維參數化建模,可以提高產品開發的效率和質量,為后續進行的有限元分析提供必要的條件。
1 參數化建模的總體思路
參數化設計是指參數化的尺寸不需用確定的數值表示,改變一個參數值將自動改變所有與它相關的尺寸,通過調整參數來修改和控制幾何形狀,自動實現產品的三維造型。參數化設計模型的形成過程見圖1。首先對實際要解決的問題進行分析,根據實際問題確定關鍵的約束參數,這些約束參數必須能夠唯一地確定一個造型;然后輸入約束參數,并對參數進行有效性判定,并據此判定決定是否修改參數;最后,觀察繪制的模型是否符合要求,如果符合則保存設計好的產品造型,否則進行參數的修改,重新進行繪制和判定。
2 蝸桿蝸輪的三維參數化造型
2.1 提取約束參數
以應用最為廣泛的阿基米德螺旋線蝸桿傳動為例,分析約束參數的提取過程。根據用戶的設計要求,結合蝸桿傳動的關鍵尺寸約束,這里得到蝸桿蝸輪的主要參數有蝸輪齒數名。、蝸桿頭數z、蝸輪模數m,、蝸桿直徑系數q、蝸輪變位系數x。、中心距以a,這些是繪制蝸輪蝸桿時的常用參數,約束了這些變量,就確定了蝸桿蝸輪且是唯一的。
2.2 蝸桿傳動參數化建模的關鍵算法分析
蝸桿傳動參數化建模的算法設計關鍵是蝸輪漸開線齒廓的算法設計,在這個過程中要掌握蝸輪的設計原理,靈活應用VB程序設計方法,充分利用SolidWorks的API函數及宏錄制功能進行設計。本文以阿基米德螺旋線蝸桿傳動為例,詳細論述蝸輪漸開線齒廓的算法分析與設計的方法。
2.2.1 繪制蝸輪坯體
在調用SolidWorks的API函數以前,視基準面為繪圖平面,建立草圖,用CreateCircle畫蝸輪的齒根圓,齒根圓直徑d由約束參數計算:
2.2.2 繪制蝸輪漸開線齒形草圖
齒廓的生成主要有兩種方法,一種是用直線段逼近的方法,另一種是先確定齒廓上的部分點,用曲線擬合的方法。直線段逼近法計算量比較大,曲線擬合算法簡單同時在精度上也不比直線段逼近法差,所以選擇曲線擬合的方法生成漸開線齒廓。利用直角坐標系下的漸開線方程生成不同角度杯對應的點,循環確定60個點:
用樣條曲線對這些點進行擬合連接,得到光滑的漸開線齒廓形狀,再用鏡像功能對稱生成另一半漸開線齒廓,這樣一個完整的草圖就生成了
投稿或有疑問請聯系:MSN:kangta868@hotmail.com QQ:1090219530
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