本科毕业论文---蜗杆蜗轮基于autocad的参数化三维建模外文翻译.doc

Parametric 3D Modeling of Worm and Worm Gear
蜗杆蜗轮基于AutoCAD的参数化三维建模
ANG Xue—ye，GUO Yong—kun
(1．College ofArchitecture and Civil Engineering，Dalian Nationalities University,Dalian 1 16600，China；2．School ofMechanical Engineering，Dalian University ofTechnology,Dalian 1 16023，China)
文摘：蜗杆蜗轮建模在发展环境AutoCAD的原则基础上，对普通圆柱蜗杆激励等绘制命令，可见AutoCAD是用于开发蜗杆毛坯和刀具实体模型的蜗杆与涡轮装置，是通过使用命令、移动、旋转和减速、拟生成切割运动齿轮的切削机器。Autolisp语言用于编程参数建模的蜗杆和齿轮的程序调用，自动得出蜗杆和蜗轮的图纸。当用户加载wlwg程序，输入模数和线程的数量、性质、与其它参数，操作简单和准确，加快产品设计过程的潜力和提高效率。
关键词：计算机辅助设计，参数化建模；蜗杆，蜗轮，生成；AutoCAD

1：引言
蜗杆齿轮传动用于传输运动和动力的驱动轴，也方是广泛应用于传输系统的机械装置，因此它更有很大的传动比，结构紧凑、可靠等等。
蜗轮和蜗杆的磨损在结构和形状上是十分复杂的，所以应用程序创建的常见的图形软件都是二位和三维的 。 CAD技术的发展在近些年是有一些成就的【1 - 31,主要基于Pro / E、UG和SolidWorks和其他专业软件】。其中autocad在图形设计师中是应用最广泛的设计软件， 用户可以利用AutoCAD创建参数开发新的绘图工具 ， 来获得二维或三维的图纸。这个论述可以实现三维建模方法基于蜗杆蜗轮的参数化设计，使用开发工具AutoCAD和Autolisp语言，实现参数化建模。
2 蜗杆建模的参数化设计
2.1 参数建模原理的蜗杆
圆柱蜗杆传动类似于螺旋齿轮传动，两者之间的轴线夹角是90度，他们之间的主要差异是螺旋角，蜗轮的螺旋角愈大，蜗杆直径越小。在圆柱表面上生产连续螺旋形的齿就是蜗杆，蜗杆的螺旋线与轴线的夹角叫做 蜗轮的螺旋角；但那个更大的直径；像一个螺旋齿轮图1是一个被描素为生成蜗杆与斜齿的插齿刀。
图（1）
图1蜗杆制造通过生成建模的方法介绍了蜗杆生产的工作原理，模拟齿插齿刀以生成蜗杆。因为建模工具简单、方便，所以一个螺丝架治疗器代替斜齿插齿刀的生成方法，是用与生成蜗杆齿廓的终于方法。
2.2参数建模原理的蜗轮蜗杆
螺杆齿条刀应该建立模型首先基于上述原则。
常用的是阿基米德蜗杆传动，蜗杆、直齿廓在轴向截面和一个相等的距离和齿厚齿间隙节圆见图2(a)。
主要参数和基本尺寸：
蜗杆驱动如下：主要参数：模块n1距，圆直径dl，压力角(a = 200)，系数h0= l，顶部间隙系数c0 = 0.2，直径，导程，蜗杆头数Z1，蜗轮齿距。
基本几何参数：附录h =h0×m；齿根高 hf=h+c0×m；整个深度hh = h+hf；轴向距p；螺旋角B；节圆直径d1 = mq；齿宽L。
齿条刀的齿形的设计根据齿廓的蜗杆轴部分治疗器齿廓和蜗杆齿廓在一个轴向截面的相似,唯一不同的是那治疗器附录高于蠕虫附录图2所示的(b),这是使用减少了过度的一部分来。蜗轮齿根确保顶隙的蜗轮传动。

图（2）蜗杆的参数和齿廓控制点
根据控制点图的单位模块齿廓(见图2(b))、处理函数是用来确定坐标对于每个控制点。 Autolisp的源代码如下：
(setq pO (1ist（）))
(setq pl (1ist(+(car pO)(- (/(pim)4(+ ht ga)))(cadr p o J))
(setq p2 (1ist((Gar pl)(+ t ga h h))(- (cadr pO) Ill)))
(setq p3( list(+(car p2) (+2(car p1)(carpO))))(cadr p2)))
(setq p4(List(car p3)(-(car p2)(cadr p1)))(cadr p0)))
(setq p5(1ist(+(car p4)(*(car p1) (cⅡp0)) (cadr pO)))

单位简介刀具轴向截面是”多段线”和多样概要文件，根据蜗杆齿宽创建“数组”，一个封闭的路径图就出来了，然后转化成一个地区使用一个 “地区”。根据基本参数和螺旋角作为路径图根据基本参数和螺旋角 ，通过扩展区域沿路径“挤出”,如图3所示：

图（3） 蜗刀的视图
蜗杆参数的建立是相对简单的， 在数据库中蜗杆的参数主要包含：模数m、顶隙系数c0
及蜗轮的分度圆半径、齿距L 画在地区与“多义线”和“地区”，“旋转”按钮用来获取蜗杆的实体与倒角,可用于建蜗杆库。
蜗杆可以用已做成的插件来完成，蜗杆与插刀的位置如 图4(a)所示，蜗轮节线和刀架节线是相切的。同时“减去”按键是用来调用数据，之后架消失，“复制”按钮是为了在每次切割前获取数据。
“旋转”命令用于旋转在固定轴旋转的蜗杆，而“移动”命令调用数据。由图（4）所示，道具转动n次，齿条移动距离dx=nm-dr／360。如图4(c)，是一个蜗轮图生成示例，系统可以重复“复制”、“旋转”、“移动”直到生成一个完蜗杆齿廓 ，生产 过程的代码

（Autolisp）如下：
（setq dt （ getreal “\n input worm generating precision”））
(eommand “copy”(cntnext)”” os os)
(entdel ( entnext))
(setq s (* pi m z1))
(setq t ] 0 ss 0)
(setq ds (/(* s dt ) 360.0 ))
( while ( <=] 360 )
( command “ copy ”( entlastr )”” os os )
(command “ move ” (entlast) “” os
( list (-(car os ) ss )( cadr 0s)))
(command “ucs” “ r ” “ win2 ” )
( if ( == xx “ - ”)
( command “ rotate” ( entnext ) “ ” os (-dt ) )
( command “ rotate” ( entnext ) “ ” os dt )
( command “ subtract” (entnext) “ ” ( entlast))
( setq t1 ( + t1 dt ) )
( setq ss ( + ss ds) )
( command 　“ucs”　”r ” “ win0” )
( while ( /= oo 999) )
( if (eq (entnext ) ( entlast ) )
( setq oo 999 )
( entdel ( entlast ) ) ) )
( command “ move ” ( entnext ) “ ” os (list (* --0.5 L) 0 ) )
( command “ zoom ” “ e ” ) )

3 .蜗轮的参数化设计

3.1蜗轮的参数化设计原则
涡轮的传动类型类似于圆柱齿轮的传动性质，蜗杆蜗轮啮合传动时只有一点接触。为了提高接触质量防止磨损、点蚀 ，在蜗杆的横像加工一个弧，使它们的接触面是轮齿的表面，然而，蜗杆与蜗轮之间仍然是点线接触。 参数化建模的蜗轮是基于范成法的原则，我们使用滚刀和毛培，利用齿轮传动比i=z2/z1=w1/w2的啮合原理生产齿轮。
3.2蜗轮参数化设计的实现
根据齿轮生成的原则方法，我们用滚刀切齿必须首先创建相同的生成方法，这里就不用详细说明。
一个蜗轮只可以由一把滚刀制成，图（5），滚刀节线是最初的蜗轮的分度圆相切的。“切除”命令被用来指示滚刀从毛培中切除多余的部分，以创蜗轮的连续切除来，“复制”命令的用途是：在每次切削开始重复蜗轮最原始的刀架位置。当毛培每旋转360度，“切除”“复制”命令就会重复一次。实现这些功能的Autolisp代码如下：
( setq dt2 ( getreal “ \ n input worm gear generating precision : ”) )
( command “ copy ” ( entnext ) “ ” os os )
( entdel ( entnext ) )
( setq weicen ( list 0 ( cadr q0 ) ) )
( setq ds ( * dt2 a_ r r2))
( setq dt1 ( / (* ds 360) s ) )
( setq t1 0 t2 0)
( while (<= t2 360 ) )
( command “ copy ” ( entlast ) “ ” os os)
( if ( = xx ” -”) )
( command “ rotate ” ( entlast ) “ ” os ( - t1 ) )
( command “ ” (entlast) “ ” os t1) )
( command “ cus ” “ r ” “win0 ” )
( command “ rotate ” ( entnext ) “ ” wlcen dt2 )
( command “ subtract ” ( entnext ) “ “(entlast) “ ”)
( setq t2 ( + t2 dt2 ))
( setq t1 ( + t1 dt1 ))

4 .程序检查
蜗杆的参数化设计装置包括一个主程序(wlwg.lisp，一个 AutoCAD的命令按钮)，就利用切除法制造我蜗杆和蜗轮过程中的 情况为例， 来解释它的用途。绘图员应该首先加载wlwg.lisp程序。

图(6)
“wlwg.Lisp ” 命令放在命令栏中才会开始自动绘制，但必须提供模数、蜗杆头数、蜗轮的齿数等基础参数。蜗轮会在机架结构轮廓完成后出现在屏幕上。在这一点上，需要提供蜗杆的直径（dt）精度，当输入蜗杆的相关角度后，蜗杆会出现在屏幕上。对于生产蜗轮装置的系统，完成蜗杆特殊性选择是可用的。当输入精确的蜗轮分度元半径后，整个过程会出现在屏幕上。如图（6）所示：
显然，蜗杆蜗轮的精确度越高，他们表面就越平滑，当让也就需要更多地时间和生产空间。因为工作量很大，领布尔计算是十分庞大的，此外，约束的布尔运算也是是严格,程序偶尔显示错误信息，如表面和备忘录不一致的关系， 不正确的建模会在结果中呈现出来。这些问题以解决通过使用不同的模数来解决 。
5.结论
目前，许多三维建模软件都是通过SolidWorks、UG、Pro/E和一些特殊的三维软件实现的，如果操作者对以上软件不熟希很完成对蜗杆、蜗轮的参数化设计的。作为一个被经常应用的软件，autocad 是最广泛最容易操作的。利用wlwg.isp程序，输入蜗杆、蜗轮的重要参数，它们的图像可以自动生成。其操作简单快捷，可以大大提高效率。

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