TI蜗杆传动模型的参数化建模
机械设计基础课件10-02蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算
观察结构
10.2 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算
参数：模数m和压力角α ： α =20°，轴向模数ma
蜗杆传动
10.2 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算
蜗杆传动
参数：蜗杆标准直径d1: ：蜗杆标准直径d1:为了保证蜗杆与蜗轮正确啮合，蜗轮通常用与蜗杆形 状和尺寸完全相同的滚刀加工，区别在于蜗轮滚刀有刃槽，且外径比蜗杆稍大，以便切出蜗杆 传动的顶隙。也就是说，切削蜗轮的滚刀不仅与蜗杆模数和压力角一样，而且其头数和分度圆 直径还必须与蜗杆的头数和分度圆直径一样，即同一模数蜗轮将需要有许多把直径和头数不同 滚刀。
10.2 蜗杆传动杆传动的基本参数和几何尺寸计算
蜗杆传动
中平面：垂直蜗轮轴线并包含相啮合蜗杆轴线并的平面称中平面。在中平面上，蜗杆与蜗轮的 啮合相当于齿条和齿轮啮合。阿基米德蜗杆传动中间平面上的齿廓为直线，夹角为2 α =40°， 蜗轮在中平面上齿廓为渐开线，压力角等于20°。
蜗杆传动的正确啮合条件为
ma1 mt2 m a1 t2
10.2 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算
啮合条件 ：
蜗杆传动
10.2 蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算
蜗杆传动
参数：蜗杆头数z1 和蜗轮齿数z2：蜗杆头数愈多， 角愈大，传动效率高；蜗杆头数少，升角λ也 小，则传动效率低，自锁性好。一般自锁蜗杆头数取 z1 =1。常用蜗杆头数z1 =1、2、4， 过多， 制造高精度蜗杆和蜗轮滚刀有困难。 蜗轮齿数 z2 =i z1 。 为了避免根切， 不应少于26，但也不宜大于60～80
tan z1 pa1 z1m z1m z1
d1
d1
d1
q
q d1 z1
m tan
q为蜗杆分度圆直径与模数的比值，称为蜗杆直径系数。
涡轮蜗杆参数化建模
涡轮蜗杆的参数化建模主要考虑蜗轮、蜗杆和传动比等参数。
以阿基米德圆柱蜗杆为例，建模原理是将蜗杆的螺旋齿廓绕阿基米德螺旋线进行扫描切除。
具体的步骤包括：以齿顶圆为轮廓拉伸基体得到蜗杆胚体，拉伸长度即为蜗杆长度L。
建立阿基米德螺旋线。
螺旋线的基圆是蜗杆的分度圆，其高度为蜗杆的长度，螺距为蜗杆的导程，且导程P1=z1Px。
以图1所示数学模型建立蜗杆切除齿廓。
以该切除齿廓为轮廓，阿基米德螺旋线为引导曲线，扫描切除得到蜗杆三维模型。
如果是多头蜗杆，则需进行圆周阵列。
以上内容仅供参考，如果需要更多信息，建议到知识分享平台查询或请教专业人士。
PROE_蜗轮蜗杆的参数化建模
蜗轮蜗杆的创建蜗杆的创建：在PRO/E 中使用参数化创建蜗杆，具体操作步骤如下：1.创建新的零件文件：File/New →【输入零件名称:wogan,取消Use default template 的选中记号，然后单击OK 按钮】→【选择公制单位mmns_part_solid后单击ＯＫ按钮】→【基准坐标系ＰＲＴ＿ＣＳＹＳ＿ＤＥＦ及基准面RIGHT、TOP、FRONT显示在画面上】2.参数的输入Tools/Program…/Edit Design→【打开记事本，在INPUT和END INPUT 之间以及RELATION和END RELATION 之间添加输入参数如下，然后存盘，并退出记事本】INPUTM NUMBER ;模数Z1 NUMBER ;蜗杆头数Z2 NUMBER ;蜗轮齿数DIA1 NUMBER ;蜗杆分度圆直径（标准系列值）LEFT YES_NO ;旋向，YES表示左旋，否则为右旋END INPUTRELATIONSDIA2=M*Z2 ;蜗轮分度圆直径L=(11+0.06*Z2)*M ；蜗杆有效螺旋线长度END RELATIONS→【信息窗口出现“Do you want to incorporate your changes into the model：【YES】”，选择YES，以便输入参数值】→【Enter→Select All,根据信息窗口提示，各参数赋初值如下】M = 2.5Z1 = 1Z2 = 30DIA1 = 28旋向暂不输入，后期处理。
各参数的建立和赋值结束。
3.生成螺旋体Insert/Helical Swee.Protrusion…→【出现“螺旋扫描”对话框，接受属性子菜单中各默认选项，包括Constant(等导程)、ThruAxis(截面通过旋转轴线)、Right Handed(右旋) →Done】→【进入扫描廓型创建画面，绘制图7-2所示直线（尺寸如图），并绘制回转轴线】→【Tools/Relations→显示参数符号如图7-3所示，并出现Relationship对话框】→【在对话框内输入：sd3=L;sd4=L/2;sd1=DIA1/2→OK】→【单击图标，进入导程设定→在导程设定窗口输入导程值M*PI*Z1→点击图标】→【进入截面绘制画面，绘制图7-4所示截面图形（尺寸如图）】→【Tools/Relations→显示参数符号如图7-5所示，并出现Relations对话框】→【在对话框内输入：sd61=1.25*M;sd62=M;sd63=M*PI/2-2*M*tan(20) →OK】→【单击图标→OK，生成螺旋体如图所示，】4.导程参数化上述造型过程中，各参数除导程外均已实现参数化，下面对导程实施参数化。
PROE-蜗轮蜗杆的参数化建模
PROE-蜗轮蜗杆的参数化建模蜗轮蜗杆的创建蜗杆的创建：在PRO/E 中使用参数化创建蜗杆，具体操作步骤如下：1.创建新的零件文件：File/New →【输入零件名称:wogan,取消Use default template 的选中记号，然后单击OK按钮】→【选择公制单位mmns_part_solid后单击ＯＫ按钮】→【基准坐标系ＰＲＴ＿ＣＳＹＳ＿ＤＥＦ及基准面RIGHT、TOP、FRONT显示在画面上】2.参数的输入Tools/Program…/Edit Design→【打开记事本，在INPUT和END INPUT 之间以及RELATION和END RELATION 之间添加输入参数如下，然后存盘，并退出记事本】INPUTMNUMBER;模数Z1NUMBER;蜗杆头数Z2NUMBER;蜗轮齿数DIA1NUMBER;蜗杆分度圆直径（标准系列值）LEFTYES_NO;旋向，YES表示左旋，否则为右旋END INPUTRELATIONSDIA2=M*Z2 ;蜗轮分度圆直径L=(11+0.06*Z2)*M ；蜗杆有效螺旋线长度END RELATIONS→【信息窗口出现“Do you want to incorporate your changes into the model：【YES】”，选择YES，以便输入参数值】→【Enter→Select All,根据信息窗口提示，各参数赋初值如下】M = 2.5 Z1 = 1Z2 = 30DIA1 = 28旋向暂不输入，后期处理。
各参数的建立和赋值结束。
3.生成螺旋体Insert/Helical Swee.Protrusion…→【出现“螺旋扫描”对话框，接受属性子菜单中各默认选项，包括Constant(等导程)、ThruAxis(截面通过旋转轴线)、Right Handed(右旋) →Done】→【进入扫描廓型创建画面，绘制图7-2所示直线（尺寸如图），并绘制回转轴线】→【Tools/Relations→显示参数符号如图7-3所示，并出现Relationship对话框】sd3=L;sd4=L/2;sd1=DIA1/2→OK】→【单击图标，进入导程设定→在导程设定窗口输入导程值M*PI*Z1→点击图标】形（尺寸如图）】→【Tools/Relations→显示参数符号如图7-5所示，并出现Relations对话框】→【在对话框内输入：sd61=1.25*M;sd62=M;sd63=M*PI/2-2*M*tan(2 0) →OK】→【单击图标→OK，生成螺旋体如图所示，】4.导程参数化上述造型过程中，各参数除导程外均已实现参数化，下面对导程实施参数化。
涡轮蜗杆参数化建模
涡轮蜗杆参数化建模涡轮蜗杆是一种常见的动力传动机构，可以将液压力和速度转化为机械工作。
在工业生产和机械制造中，涡轮蜗杆广泛应用于泵、风机、压缩机等设备中，具有高效率、大扭矩和稳定性等优点。
本文将以涡轮蜗杆参数化建模为主题，探讨其工作原理、参数化建模过程以及在实际应用中的优势。
涡轮蜗杆是由蜗杆和蜗轮组成的，蜗杆是一种螺旋形状的旋转轴，蜗轮则是与蜗杆啮合的齿轮。
涡轮蜗杆的工作原理是通过蜗杆的旋转，带动蜗轮的转动，从而产生机械工作。
涡轮蜗杆的核心是蜗杆的螺旋形状，蜗杆的螺旋程度决定了涡轮蜗杆的传动比和效率。
因此，涡轮蜗杆的参数化建模是非常重要的。
涡轮蜗杆的参数化建模过程主要包括以下几个步骤：首先，确定涡轮蜗杆的基本参数，如蜗杆的直径、蜗杆的螺距、蜗轮的齿数等。
这些参数决定了涡轮蜗杆的几何形状和传动比。
其次，根据涡轮蜗杆的工作要求和实际应用场景，确定涡轮蜗杆的材料和加工工艺。
不同的材料和加工工艺会影响涡轮蜗杆的强度和寿命。
最后，利用参数化建模软件，将上述参数输入到软件中，进行参数化建模。
参数化建模软件可以根据输入的参数生成涡轮蜗杆的三维模型，并进行模拟分析和优化设计。
涡轮蜗杆的参数化建模具有许多优势。
首先，参数化建模可以实现涡轮蜗杆的快速设计和优化。
通过调整参数，可以快速生成不同规格的涡轮蜗杆模型，并进行性能分析和比较，从而选择最佳设计方案。
其次，参数化建模可以提高设计的精确度和一致性。
通过建立参数化模型，可以减少设计误差和重复工作，提高设计效率。
此外，参数化建模还可以方便后续工艺分析和生产操作，为实际制造提供参考。
在实际应用中，涡轮蜗杆参数化建模可以广泛应用于各个行业。
例如，在泵类设备中，通过参数化建模可以实现涡轮蜗杆与叶轮的匹配，提高泵的效率和性能。
在风机类设备中，通过参数化建模可以优化涡轮蜗杆的螺旋角度和齿轮齿形，提高风机的风量和压力。
在压缩机类设备中，通过参数化建模可以优化涡轮蜗杆的齿数和啮合角度，提高压缩机的压力比和效率。
PROE-蜗轮蜗杆的参数化建模
蜗轮蜗杆的创建蜗杆的创建：在PRO/E 中使用参数化创建蜗杆，具体操作步骤如下：1.创建新的零件文件：→【输入零件名称:wogan,取消Use default template 的选中记号，然后单击OK按钮】→【选择公制单位mmns_part_solid后单击ＯＫ按钮】→【基准坐标系ＰＲＴ＿ＣＳＹＳ＿ＤＥＦ及基准面RIGHT、TOP、FRONT显示在画面上】2.参数的输入Tools/Program…/Edit Design→【打开记事本，在INPUT和END INPUT 之间以及RELATION和END RELATION 之间添加输入参数如下，然后存盘，并退出记事本】INPUTM NUMBER ;模数Z1 NUMBER ;蜗杆头数Z2 NUMBER ;蜗轮齿数DIA1 NUMBER ;蜗杆分度圆直径（标准系列值）LEFT YES_NO ;旋向，YES表示左旋，否则为右旋END INPUTRELATIONSDIA2=M*Z2 ;蜗轮分度圆直径L=(11+0.06*Z2)*M ；蜗杆有效螺旋线长度END RELATIONS→【信息窗口出现“Do you want to incorporate your changes into the model：【YES】”，选择YES，以便输入参数值】→【Enter→Select All,根据信息窗口提示，各参数赋初值如下】M = 2.5Z1 = 1Z2 = 30DIA1 = 28旋向暂不输入，后期处理。
各参数的建立和赋值结束。
3.生成螺旋体Insert/Helical Swee.Protrusion…→【出现“螺旋扫描”对话框，接受属性子菜单中各默认选项，包括Constant(等导程)、ThruAxis(截面通过旋转轴线)、Right Handed(右旋) →Done】→【进入扫描廓型创建画面，绘制图7-2所示直线（尺寸如图），并绘制回转轴线】→【Tools/Relations→显示参数符号如图7-3所示，并出现Relationship对话框】→【在对话框内输入：sd3=L;sd4=L/2;sd1=DIA1/2→OK】→【单击图标，进入导程设定→在导程设定窗口输入导程值M*PI*Z1→点击图标】→【进入截面绘制画面，绘制图7-4所示截面图形（尺寸如图）】→【Tools/Relations→显示参数符号如图7-5所示，并出现Relations对话框】→【在对话框内输入：sd61=1.25*M;sd62=M;sd63=M*PI/2-2*M*tan(20) →OK】→【单击图标→OK，生成螺旋体如图所示，】4.导程参数化上述造型过程中，各参数除导程外均已实现参数化，下面对导程实施参数化。
PROE蜗轮蜗杆的参数化建模
PROE蜗轮蜗杆的参数化建模蜗轮蜗杆传动是一种常用的传动方式，在机械系统中有广泛的应用。
蜗轮蜗杆传动具有传递大扭矩的特点，能够将输入轴的高速运动转化为输出轴的低速高扭矩运动。
为了实现对蜗轮蜗杆传动的参数化建模，需要考虑蜗轮、蜗杆和传动比等参数。
首先，我们需要确定蜗杆的基础参数。
蜗杆是一种螺旋行星轮，具有螺旋齿。
蜗杆的主要参数包括螺旋角、导程、齿宽等。
螺旋角是蜗杆轴线上的螺旋线与轴线的夹角，导程是螺旋线的一个周期所对应的轴向长度。
齿宽是蜗杆螺旋线上的齿顶宽度。
这些参数的大小会直接影响蜗杆传动的传动效率和承载能力。
其次，我们需要确定蜗轮的基础参数。
蜗轮是与蜗杆啮合的齿轮，在蜗轮蜗杆传动中起到传递力矩和转速的作用。
蜗轮的主要参数包括齿数、模数、压力角等。
齿数是蜗轮上的齿的数量，模数是齿轮齿条上一个齿的尺寸。
压力角是齿轮齿条齿廓的斜率。
这些参数决定了蜗轮的几何形状和传动性能。
最后，我们需要确定蜗轮蜗杆传动的传动比。
传动比是指输入轴转速与输出轴转速之间的比值。
在蜗轮蜗杆传动中，传动比与蜗杆的导程和蜗轮的齿数之间有直接的关系。
传动比越大，输出轴的转速越低，扭矩越大。
传动比的选择需要考虑到机械系统的要求和设计要素。
了解了蜗轮、蜗杆和传动比等参数后，我们可以进行蜗轮蜗杆传动的参数化建模。
首先，确定蜗杆和蜗轮的基本参数，根据设计要求和传动比确定具体数值。
然后，根据蜗杆和蜗轮的参数，计算出蜗杆周速度、蜗轮周速度和传动比。
根据计算结果，可以进一步确定蜗轮蜗杆传动的传动效率、承载能力和传动精度。
在参数化建模的过程中，可以利用现代计算机辅助设计软件，通过数学模型和三维图形表示等方法，对蜗轮蜗杆传动进行仿真和分析。
通过仿真和分析，可以对蜗轮蜗杆传动的性能进行优化和改进。
通过参数化建模，可以实现对蜗轮蜗杆传动的快速设计和优化，提高传动效率和工作性能。
通过以上建模过程，可以实现对蜗轮蜗杆传动参数化建模。
这种建模方法可以提高设计效率，优化设计结果，满足机械系统对传动性能要求。
基于UG和ADAMS的TI蜗杆传动建模与动力学仿真
２１ ０ ３年 ４月
组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
Ｍ ｏ ｌ ｒ Ｍ ａ ｈｉ ｏ ｄｕ ａ ｃ ｎｅ Ｔｏ ｌ＆ Ａｕｔ ｍ ａ ｉ ａ ｕｆ ｃｕｒｎｇ Ｔｅ ｈ ｑ ｏ ｔｃ Ｍ ｎ ａ ｔ ｉ ｃ ｎｉ ｕｅ
ＮＯ ４ ． Ａｐ ．２ ３ ｒ ０１
，
ｋ 和 Ｓ ＝［ ， ｋ】 ］ ０ ； ，ｐ 为空 间固定坐 标 系 ， 。 ＝ Ｓ（ 川
［ ｉ， ， 是 与 蜗 杆 齿 面 相 固 连 的 动 坐 标 系 ， ０ ； 后］
Ｓ ） ０ ； ， ，： 是 与 蜗 轮 齿 面 相 固 连 的 动 坐 标 ： ＝【 ｉ １
Ｃ ｉａ ｈｎ ）
Ａｂｓｒ ｃ ：Ａ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｏ ｔａ ｔ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈｅ ｃ ｍｐｌｘ ｔ ｆＴ１ ｗｏ ｍ ｒ ｎｓ ｉｓｏ ｏｉ ｄｅｉ ｇ，ｂ ｓｎ ｈ ｅ — ｉ ｅ — ｅ ｉｙ ｏ ｒ ｔａ ｍ ｓｉ ｎ ｓ ｌｄ ｍｏ ｌｎ ｙ ｕ ｉ ｇ ｔ ｒ ｅ ｄ ｍ ｎ ｓｏｎ ｌｍ ｏ ｅｉ ｇ ｓ ｆｗ ａｅ ｏ ｈ ｉ ａ ｄ ｌ ｏ ｔ ｒ ｆｔ ｅ ＵＧ ， ｃ ｎ ｏｍｂ ｎ ｄ ｗ ｉ ｈ ｑ ａｉ ｎ ｆ Ｔ１ ｗｏ ｍ ｏ ｔ ｕ ｆ ｃ ｎ ｒ ｉ ｅ ｔ ｔ ｅ ｅ ｕ ｔｏ ｓ ｏ ｒ ｔ ｏ ｈ ｓ ｒａ ｅ ａ ｄ ｗｏ ｍ ｈ ｇ ａ ｒ ｎ ｉ ｏ ｕ ｖ ｅ ｒｔａ ｓｔ ｎ ｃ ｒ ｅ，ｔ ｏ ｉ ｏｄ ｌｏ ｒ ｎ ｒ ｅ ｒｉ ｓａ ｌｓ ｅ ． Ｉ ｐ ｒｅ ｈ ｈ ｅ — ｉ ｅ — ｉ ｈｅ ｓ ｌ ｍ ｄ ｅ ｆｗｏ ｍ ａ ｄ ｗｏ ｍ ｇ ａ ｓｅ ｔｂ ｉｈ ｄ ｍ ｏ ｔ ｄ ｔ ｅ ｔ ｒ ｅ ｄ ｍ ｎ ｓｏｎ ｌｍ ｏ ｅ ｎ ｏ ｔ ｅ ｉｔ ａ ｒ ｄ ｃ ｉ ｉ ａ ｄ ｌｉ ｔ ｈ ｖ ｒｕ ｌ ｐ ｏ ｕ ｔ ｓｍｕｌｔｏ ｓ ｆｗａ ｅ ＡＤ ＡＭ Ｓ ｎ ｉ ａｉ ｎ ｏ ｔ ｒ ａ ｄ ｓｍｕｌｔｄ ｉ ， ａ ｄ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ａｅ ｔ ｎ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｃ ｖ ｏ ａｉ ｎ ｌｓ ｅ ｄｓｏ ｏ ｍ ｅ ｒａ ｅ ｈｎｇ ｆ ｒ ｅ ｉ ｎ ｌｚ ｄ． ｕｒ ｅ ｏｆｒ ｔｔｏ ａ ｐ ｅ ｆｗ ｒ ｇ ａ ｎｄ ｍ ｓ ｉ ｏ ｃ ｓ ａ ａｙ ｅ
基于虚拟加工的TI蜗杆传动参数化设计与运动分析
转 ，展成加 工而成的 渐开面包 络环面 ，在 空间上呈 一种复杂 的曲面 。分 析了蜗杆 的加工特 点 和形 成原理 ，在Ｐ ｏ Ｅ ｒ ／ Ｗｉ ｆｒ ２ Ｏ ｌｉ ｄ ｅ ．的环境 下 ，依据零件与装 配的全相关特性及参数化设 计
理论 ， 拟实际加 工过程中刀具与蜗杆坯料之间的相对运动 ，虚拟加 工出蜗杆 ，实现 Ｔ蜗杆 的 模 ｌ 精确建模 ，并 对生成 的蜗轮蜗杆进行了装配与运动仿真分析 。
汤兆平。 ，孙剑萍
Ｔ ＡＮＧ ａ — ｉ ｇ。 ＳＵＮ Ｊ ａ — ｉ ｇ Ｚｈ ｏ ｐ ｎ ． ｉ ｎ ｐｎ
（ ． 东交通 大学 机 电工程学院 ，南 昌 ３ ０ １ ： ２ 华东交通大学 轨道交通学院 ，南 昌 ３ ０ １ ） １华 ３０３ ． ３ ０ ３ 摘 要 ：Ｔｌ 蜗杆是 以与渐开 线齿轮形 状相似 的蜗杆 刀具和蜗杆 毛坯 ，分 别绕 自身轴线 以一定传 动比旋
第３卷 ２ 第５ 期 ２ １ — ［３ ０ ５ ０ ８１
、 ｌ
地研 究Ｔ 蜗杆传 动 的啮 合性 能提供 了依据 。 Ｉ
訇 化
所要 求的蜗 杆 刀具如 图３ 示 。 所
２ 建立相关参数
由 以上 思 路 可 知 ，Ｔ 蜗 杆 传 动 参数 化 设 计 与 Ｉ 运 动 分 析 ， 需 要 建 立 蜗 杆 刀 具 、 蜗 轮 、蜗 杆 零 件 ， 蜗 杆 刀 具 与 蜗 杆 装 配 及 蜗 轮 与蜗 杆 装 配 文
平面 及 螺旋 线 ，设 计 平 面 参 数 及 螺 旋 线 方程 随旋 向变化 。 建 好 蜗 杆 刀具 参 数 化 模 型 之 后 ， 可通 过 改变 参 数 ，得 到 蜗 轮 模 型 ， 两 者其 它参 数 相 同 ， 只是
模具CAD第10章蜗轮蜗杆传动的建模与仿真
农业机械
在农业机械领域，蜗轮蜗杆传 动广泛应用于拖拉机、收割机 等农业装备。
医疗器械
在医疗器械领域，由于蜗轮蜗 杆传动的平稳性和无噪音特点
，常用于医疗设备中。
蜗轮蜗杆传动的历史与发展
01
02
03
起源
蜗轮蜗杆传动起源于古代， 被用于水车、磨盘等简单 机械中。
发展历程
随着工业技术的发展，蜗 轮蜗杆传动不断得到改进 和完善，材料、工艺和设 计等方面都得到了提升。
应力分析
应力分析可以揭示蜗轮蜗杆在受力过 程中的最大应力区域，以及各部分的 应力分布情况。
应变分析
应变分析可以反映蜗轮蜗杆在受力过 程中的应变情况，判断其是否发生过 大的应变或屈服。
疲劳寿命预测
根据仿真结果，结合疲劳寿命预测算 法，可以预测蜗轮蜗杆的疲劳寿命， 为优化设计和改进提供依据。
仿真结果的应用
参数化建模
提高建模效率
通过修改参数快速生成多个设计方案 。
方便修改
只需修改参数即可实现对模型形状和 尺寸的调整，无需重新建模。
参数化建模
01
便于标准化管理：可以实现系列化产品的参数化管理。
02
参数化建模的局限性
03
对参数的管理和维护要求较高，需要建立完善的参数管理体 系。
参数化建模
对于复杂模型，参数化建模可能存在 精度问题。
未来趋势
随着技术的不断进步和应 用需求的多样化，蜗轮蜗 杆传动将继续向高效、紧 凑、智能化的方向发展。
02 蜗轮蜗杆传动的基本原理
蜗轮蜗杆传动的几何关系
蜗轮和蜗杆的齿面接触线
蜗轮和蜗杆的齿形角
蜗轮和蜗杆的齿面接触线是实现转动 的必要条件，它是一条平面曲线，形 状类似于椭圆。
机械制图 第二节蜗杆传动的基本参数
蜗杆头数z1取
1-4,自锁时取z1=1； 蜗轮齿数z2取27-
80。
二、几何尺寸计算
1、蜗杆分度圆直径 hf 2=40
ha
d1 取标准值
2、齿顶圆圆直径 df1
d1 da1
da1 d1 2m
3、蜗杆齿根圆直径
Px1=πmx1
d f 1 d1 2.4m
4、蜗杆分度圆上的导程角γ
tg z1 px1 z1m
d1
d1
d1
mz1
tg
px1 ： 轴向齿距；
d1
s z1 px1
z1 ： 蜗杆头数；
d1 ： 分度圆直径； ： 分度圆导程角； s ： 导程。
d1
圆柱蜗杆模数m和分度圆直径d1的搭配值
d1
mz1
tg
当模数一定时,取不同的z1和，会得到不
同的蜗杆直径d1 。
制造蜗轮的滚刀的参数与蜗杆参数一样， 制造一种分度圆的蜗轮，就要有一把切制蜗轮 的滚刀。
d1
d1
蜗杆螺旋部分长度L
z1 1或2
z1 3或4
L (12 0.1z2 )m L (13 0.1z2 )m
L
5、蜗轮分度圆直径
d2m
7、蜗轮齿顶圆直径
de2 (z2 3)m
8、蜗轮齿根圆直径
d f 2 (z2 2.4)m
15、齿宽角 2 45 ~ 130
(
2 rf rg
三、蜗杆传动的正确啮合条件
蜗杆的轴向齿 距和蜗轮的分度圆 上的齿距相等。
px1 pt 2 p mx1 mt 2
x1 t 2 20
两轴间交错角∑等于90°，所以蜗杆的
PROE_蜗轮蜗杆的参数化建模
PROE_蜗轮蜗杆的参数化建模蜗轮蜗杆是一种常见的传动机构，常用于工业机械设备中。
在进行参数化建模时，首先需要确定蜗轮蜗杆的几何形状，并根据其几何参数进行建模。
蜗轮蜗杆的几何形状可以通过以下几个参数进行描述：1.蜗杆的螺旋角：蜗杆是一种螺旋线形状的圆柱体，螺旋角是指螺旋线与轴线的夹角。
可以通过设置螺旋角大小来改变蜗杆的高低程度。
2.蜗杆的螺距：螺距是指螺旋线在轴线上的走过的距离与螺旋线的圈数之比。
可以通过设置螺距来改变螺旋线的紧密程度。
3.蜗杆的螺纹方向：蜗杆的螺纹可以是向上螺旋或向下螺旋。
蜗轮的传动性质与蜗杆螺纹方向有关，需要根据实际需求来确定。
4.蜗轮的齿数：蜗轮是一种圆盘形状，上面有一定数量的齿。
蜗轮的齿数决定了每转一圈蜗杆，蜗轮旋转的角度。
在进行参数化建模时，可以通过以上几个参数来描述蜗轮蜗杆的几何形状。
可以使用计算机辅助设计软件，比如SolidWorks等，来进行建模。
首先，可以通过设置螺旋角和螺距来创建蜗杆的螺旋线。
选择绘制螺旋线命令，根据设定的参数来创建螺旋线的起点、结束点和升高程度。
根据螺杆的螺旋角和螺距可以确定其几何形状。
然后，可以通过创建蜗轮的圆盘形状，并设置其齿数。
选择绘制圆盘命令，根据设定的齿数来创建蜗轮的圆盘形状。
根据蜗轮的齿数可以确定每转一圈蜗杆，蜗轮旋转的角度。
最后，通过将蜗杆和蜗轮进行组装，将蜗杆的螺旋线与蜗轮的齿相匹配，完成蜗轮蜗杆的参数化建模。
除了以上几个基本参数，还可以根据实际需求添加其他参数，比如蜗轮蜗杆的尺寸、材料等。
通过参数化建模，可以方便地调整蜗轮蜗杆的几何形状，从而满足不同的传动要求。
TI蜗杆传动机构虚拟样机的设计与结构模态分析的开题报告
TI蜗杆传动机构虚拟样机的设计与结构模态分析的开题报告一、研究背景传动机构是机械系统的重要组成部分，对于机械系统的运转精度、稳定性和寿命有着重要的影响。
传统的传动机构模型设计需要大量的时间和成本，而虚拟样机的出现，可以有效解决这个问题。
本课题将研究以TI蜗杆传动机构为例的虚拟样机设计与结构模态分析。
二、研究目的和内容本研究旨在设计一种基于虚拟样机的TI蜗杆传动机构的结构，并对其进行模态分析，探究其结构的动态特性和振动响应。
具体内容包括：1.建立TI蜗杆传动机构的虚拟样机模型；2.对虚拟样机结构进行建模和控制策略编制，使其能够进行结构振动激励；3.对虚拟样机进行结构动态仿真，提取虚拟样机的结构模态参数；4.对TI蜗杆传动机构的结构模型进行模态分析，探究其动态特性。
三、研究方法1.建立虚拟样机的模型：采用SolidWorks软件绘制模型，模型中包括定子、转子、轴承、齿轮等部件。
2.建立虚拟样机的仿真模型和控制策略编制：采用ANSYS软件进行结构动态分析，并对仿真模型进行控制策略编制，使其能够进行结构振动激励。
3.对虚拟样机进行结构动态仿真：采用ANSYS软件进行虚拟样机的结构动态仿真，并提取其结构模态参数。
4.进行TI蜗杆传动机构的结构模态分析：采用ANSYS软件对TI蜗杆传动机构的结构模型进行模态分析，探究其动态特性。
四、研究意义1.本研究为传统机械系统的传动机构设计提供了全新的方法和技术手段，提高了传动机构系统设计的效率和精度；2.本研究对于机械工程专业的学生和工程师具有很高的实践意义，可提高学生的工程实践能力和工程师的设计水平。
五、预期成果1.建立了TI蜗杆传动机构的虚拟样机模型；2.编制了虚拟样机的仿真模型和控制策略；3.提取了虚拟样机的结构模态参数；4.实现了TI蜗杆传动机构的结构模态分析。
蜗杆的三维参数化建模
蜗杆的三维参数化建模下面通过创建具体实例来说明利用Pro/E软件设计阿基米德蜗杆类零件的方法与一般过程。
1.新建文件（1）执行[新建]菜单命令，打开[新建]对话框。
在[名称]文本框输入文件名“wogan”，单击取消[使用缺省模板]复选框的缺省选中状态，保持该对话框中其他缺省设置不变，单击[确定]按钮。
（2）在打开的[新文件选项]对话框中单击选取“mmns-part-solid”选项，单击[确定]按钮，进入零件环境。
2.创建参数（1）打开[参数]对话框。
单击[参数]对话框中的[添加新参数]按钮，输入蜗杆的模数，参数名称取为“M”，保持缺省的“实数”类型不变，将“值”数值为“4”。
输入蜗杆头数“Z”，将“值”数值为“1”。
输入齿形角“ALPHA”，将“值”数值为“20”。
输入蜗杆直径系数“Q”，将“值”数值为“10”。
输入顶隙“C*”，将“值”数值为“0.25”。
输入齿顶高“HA*”，将“值”数值为“1”。
输入基圆导程角“ ”，将“值”数值为“11.309”。
如图2-1图2-1（2）单击[参数]对话框中的[确定]按钮，关闭[参数]对话框。
3.创建关系式(1)依次执行[工具]| [关系]菜单命令，打开[关系]对话框，在[关系]文本框做输入下面的关系式，按“Enter"键换行。
蜗杆分度圆直径：d=m*q=4*10=40mm蜗杆齿顶圆直径：da=d+2*ha=40+2*m=48mm蜗杆齿根圆直径：df=d1-2*hf=40-2*1.2*m=30.4mm蜗杆齿顶高系数：ha*=m蜗杆齿根高系数：hf*=1.2m蜗杆齿高：h=1/2*(da-df)蜗杆齿宽：b=0.75*da蜗杆轴向齿距：pa=m*π=3.14*4=12.566mm螺距：s=d1*π*tg(11.309)=25.132mm(2)输入完成后，单击[关系]对话框中的[确定]按钮，完成关系式的创建。
4.创建圆柱蜗杆坯料（1）单击按钮，激活操控板。
蜗轮参数化设计(creo2.0)
蜗轮参数化设计(c r e o2.0)蜗杆参数化设计工具,参数q 10 蜗杆直径m 2 模数z1 4 蜗杆头数 z2 40 蜗轮齿数 l 40 蜗杆长度x2 0 蜗轮变位系数alpha 20 齿形角gamma 0 蜗杆分度圆导程角ha1 0 蜗杆齿顶高hf1 0 蜗杆齿根高 hf2 0 蜗轮齿根高 s 0 蜗杆导程 tx 0la 0alpha_t 0 蜗杆轴向压力角工具,关系gamma=atan(z1/q)ha1=mhf1=*mhf2=*ms=pi*z1*mtx=ceil(l/s)la=tx*m*z1*pialpha_t=atan(tan(alpha)/cos(gamma))1.建立基准平面DTM1:选TOP 平面往下偏距，编辑关系d0=(m*z2-m*q)/2 2.建立基准轴Ａ１: FRONT 平面与TOP 的相交。
3.建立基准轴Ａ２: RIGHT 平面与DTM1的相交。
4. 建立直角坐标系CS0: x 垂直与top 平面向上，y 垂直与front 平面向外，z 垂直与right 平面向右,系统自动在原默契认坐标处满足所指定的方向生成坐标系CS0 (隐藏原默认参考坐标可以看到)5. 建立直角坐标系CS1: x 垂直与DTM1平面向上,y 垂直与right 平面向右,z 垂直与front 平面向里。
6.建立直角坐标系CS2，参照为CS1，相对Z轴旋转角度负50度（前视图看逆时针方向旋转）,隐藏坐标CS1,对刚才任意的角度,添加关系: D3=360/(4*Z2)+180*TAN(ALPHA_T)/PI-ALPHA_T7.建立螺旋线，圆柱坐标系,参考坐标为CS0,方程如下：r=m*q/2theta=-t*tx*360 (这里用负号表示螺旋线为右旋)z=-t*la8. 草绘曲线，草绘平面为front,朝内, Rhght基准面为右参照,,轴A_2为草绘参照。
画四个同心圆，圆心在A2轴线上，从内到外标注,假设尺寸代号为d13,d14,d15,d16, 并建立关系d15=M*Z2d13=D15*COS(ALPHA_T)d14=*Md16=D15+2*M9.建立蜗杆基圆渐开线，笛卡尔坐标系为CS2，方程为：r=m*z2*cos(alpha_t)/2theta=t*60x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180z=0完成后如图1所示：10将上面的渐开线沿RIGHT 平面镜向。
蜗轮参数方程式驱动建模
蜗轮方程式参数驱动建模第一步：绘图前先输入下列关系式：【工具】→【方程式】→【添加】，输入【m=3.5'模数】，确定。
跟着点【编辑所有】输入以下的方程式：（复制→粘贴）q=9 '蜗杆直径系数z1=1 '蜗杆头数（齿数）z2=30 '蜗轮齿数c=0.2 '径向间隙系数ha=1 '齿顶高系数x=0 '变位系数（只能取x=±0.5或x=±1）点确定。
（以后改动这几个参数就可以重新生成新的零件）第二步：画出蜗杆分度圆草图（标注尺寸时添加各方程式【m*q'蜗杆分度圆直径】），其中心离原点为中心距（添加方程式【(q+z2+2*x) *m/2'中心距】）。
再用同个基准面画出蜗轮旋转主体截面图如图所示，标注尺寸时添加各方程式：【m*(z2+2*(ha+x)+2) '蜗轮外圆直径】、【m*q/2-m'蜗轮喉面半径（齿顶圆弧半径）】（同蜗杆分度圆同心）、【arcsin(蜗轮宽度（这个自己输入）/(m*(q+2*ha-0.5)) '蜗轮齿冠（外圆）包角)。
旋转出蜗轮圈如图第三步：用蜗杆分度圆直径作螺旋线基准圆。
【插入】→【曲线】→【螺旋线】。
双击螺旋线，双击螺距20，添加方程式【PI*m'螺距（即蜗杆轴节（蜗轮周节））】第四步：以螺旋线起头为中心画出蜗杆齿形截面图（要倒过来）：分别标注添加方程式分度圆齿厚【PI*m/2'分度圆齿厚螺距/2】（要先画出两个点来标注）、【(ha+x)*m'蜗轮齿顶高】、【(ha+c-x)*m'蜗轮齿根高】。
以这草图和螺旋线扫描切除出齿形。
再圆形阵列Z2个齿。
最后蜗轮圈如下：本模型所用的方程式：（’这个符号是用来加备注的，跟方程式一起输入方便知道是什么）"m"=3.5'模数"q"=9 '蜗杆直径系数"z1"=1 '蜗杆头数（齿数）"z2"=30 '蜗轮齿数"c"=0.2 '径向间隙系数"ha"=1 '齿顶高系数"x"=0 '变位系数（只能取x=±0.5或x=±1）"D1@草图1" = ("q"+"z2"+2*"x") *"m"/2'中心距"D2@草图1" = "m"*"q"'蜗杆分度圆直径"D1@草图2" = "m"*("z2"+2*("ha"+"x")+2) '蜗轮外圆直径"D2@草图2" = "m"*"q"/2-"m"'蜗轮喉面半径（齿顶圆弧半径）"D4@草图2" = "D3@草图2"/3"D5@草图2" = "m"*("z2"-4*("ha"+"c"-"x")) '蜗轮齿根圆直径-2*蜗轮齿根高"D6@草图2" = "m"*("z2"-6*("ha"+"c"-"x")) '蜗轮齿根圆直径-4*蜗杆齿根高"D10@草图2" = arcsin(("D3@草图2")/("m"*("q"+2*"ha"-0.5))) '蜗轮齿冠（外圆）包角"D4@螺旋线/涡状线1" = PI*"m"'螺距（即蜗杆轴节（蜗轮周节））"D2@草图3" = PI*"m"/2'分度圆齿厚螺距/2"D3@草图3" = ("ha"+"x")*"m"'蜗轮齿顶高"D4@草图3" = ("ha"+"c"-"x")*"m"'蜗轮齿根高"D1@阵列(圆周)1" = "z2" '蜗轮齿数。
基于数值分析方法的TI蜗杆三维造型
ｏ ｔ ｍ ｔ ｄｌｏ １ｗ ｒ ， ｈｃ ｒｖ ｅｐａｔａ ｕｄ ｆ ｒ ｉ ｌｅｖｌ ｅ １ｗ ｒ￣ ｆａｍａｈ ａｉｍ ｅｆ ｒ ｏｍ ｗ ｉ ｐｏｉ ｓ ｒｃ ｌ ｉ ｏ ｎ ｅ ｎｅ ｐｄＴ ｏｍ ｅ ｃ ｏ Ｔ ｈ ｄ ｉ ｇ ｅ ｓｇ ｏ ｃ
Ｋｅ ｒ ：Ｔ１ ｗｏ ｌ Ｈｏ ｇ ａｓ ｙ ｗｏ ｄｓ ｒｎ： ｕｒ ｌ ｓ ｗｏｒ ；Ｉ ｏ ｕｔ ｌｘ ｇ ａ ｍ ｎｖ ｌ ｅ ｈｅｉ ｅ ｒ；Ｔｈ ｅ ｒ ｅ—ｄ ｍ ｅ ｓｏ ｌｍｏ ｌ ｉ ｎ ｉ ｎａ ｄｅ
基 于数值 分析 方法的 Ｔ 蜗杆 三维造 型 呋 Ｉ
梁邦龙 徐 辅仁 徐增 豪 吴 小莲 卜 杰 （ 海理 工大学 机 械工 程学 院 。 海 ２０ ９ ） 文 上 上 ００ ３
Ｔｈ ｅ － ｉ ｎ ｉｎ ｌ ｒ ｅ—ｄｍｅ ｓｏ ａ ｄ ｌ ｇ ｆ ｒ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｍｅ ｉａ ｎ ｌｓｓ ｍｅ ｈ ｄ ｍｏ ｅｉ ｏ ｗｏ ｍ ａ ｅ ｎ ｍｕ ｎ Ｔ１ ｒ ｌ ａｙ ｉ ｔ ｏ ｃ ａ
ＬＡ Ｇ Ｂ ｎ ｏ ｇ Ｕ Ｆ Ｉ Ｎ ａ ｇ—ｌ ，Ｘ ｕ—ｒ ，Ｘ ｅ ｇ ａ ，ＷＵ Ｘ ａ ｌ ｎ Ｕ Ｗｅ ｊ ｎ ｅ ｎ Ｕ Ｚ ｎ —ｈ ｏ ｉ ｏ— ｉ ，Ｂ ｎ－ ｉ ａ ｅ
（ ｏｌｇ ｆ ｅ ｈｎｃｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｕ ｉｅｓｙｏ ｈ ｎｈ ｉｏ ｃ ｎ ｅ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈ ｎ ｈｉ ０ ０ ３ Ｃ ｉ ） Ｃ ｌ ｅｏ ｃ ａｉａ Ｅ ｇ ｅｉ ， ｎｖ ｒ ｔ ｆ ａ ｇａ ｆｒ ｉ ｃ ｄＴ ｃ ｎｌ ｙ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ９ ， ｈｎ ｅ Ｍ ｎ ｎ ｉ Ｓ Ｓｅ ａ ｏ ａ
中阐分 类号 ：
文 献标 识码 ： Ａ
为了更加清楚地 的看到这种传动类 型的啮合情况 ，在定性 软件上 ， 用直接造型和间接造型两种方法模拟出 ， 蜗杆齿形和 ｒ Ｉ
蜗轮蜗杆传动SolidWorks参数化建模_米广杰
［1］邓泽民，陈庆合． 职业教育课程设计［M］． 北京： 中国铁道出版社，
序的编写，知道数据库应该如何管理，这样有利于开发学生的思维，锻炼学
2006． 146 － 169．
生分析和解决问 题 的能力，提升学生 的 学 习 兴 趣，实 现 职 业 能 力 培 养 的
［2］肖衍，龙娟．“计算机网络”课程研究性学习的改革与实践［J］． 职
2007． 67 － 94．
( 上接第 129 页) 软件的二次开发，这些 OLE 对象涵盖了全部的 SolidWorks
4 结论
的 OLE 对象属性的设置和对 OLE 对象方法的调用，就可以在用户自己开
为了检验蜗杆蜗轮的三 维 建 模 是 否 正 确，应 将 其 进 行 装 配，并 进 行 干
发的系统中 实 现与 SolidWorks 相同的功能。SolidWorks 中的常 用 对 象 有 涉检验。对于装配好的蜗轮蜗杆，既可以在 SolidWorks 中直接进行分析，也
蜗轮齿数 z2 、蜗杆头数 z1 、模数 m、蜗杆直径系数 q、蜗轮变位系数 x2 、
供了必要的条件。
中心距 a，这些是绘制蜗轮蜗杆时的常用参数，约束了这些变量，蜗杆蜗轮
2 参数化建模的总体思路
就确定好了且是唯一的。
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
3． 2 蜗杆传动参数化建模的关键算法分析
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
采用Automation GATEWAY实现蜗杆的参数化建模
1建立参数列表及关系利用proe来进行蜗杆的建模时首先按照需要进行蜗杆的初步设计定义基本参数普通的圆柱蜗杆传动的主要参数有模数m压力角a蜗杆外径da长度l蜗杆内径df及蜗杆的直径系数q等
采用 Ａ ｔ ｔ ｎＧ Ｔ ＷＡ ｕ ｍａｏ Ａ Ｅ Ｙ实现蜗杆 的参数化建Ａ ｔ ａ ｏ Ａ Ｅ Ｙ实 现 蜗 杆 的参 数化 建模 ｕｏ ｔ ｎＧ Ｔ ＷＡ ｍ ｉ
想 要 的产 品 ， 大 的提 高 了生 产 效 率 ， 操 作 简 单 、 开发工具 ＰｏＴ Ｏ ＫＴ相 比， 大 且 ｒ Ｏ ＬＩ ／ 具有简单易用的优点 。
便捷。
应 用 Ａ ｔｍ ｔ ｎＧ Ｔ ＷＡ ｕｏ ａｉ Ａ Ｅ Ｙ可 以 自动 实 现 Ｐｏ Ｅ任 ｏ ｒ／
蜗杆传动用 以传递空间交错的两轴之间的运动 务 ， 创建用户界面 ， 完全实现 自动设计任务 ； 应用 Ａ — ｕ ｏ ａｏ Ａ Ｅ Ｙ， ｉ ｃｉ Ｘ的应用 ｖ 和转矩 ， 在机械传动 中运用广泛 。由于其 轮齿是连 ｔｍ ｔｎＧ Ｔ ＷＡ 可 以把 任何 支 持 Ａ ｔｅ 续不断的螺旋齿 ， 传动平稳 ， 振动 、 冲击 和噪声均很 程 序和 Ｐｏ Ｅ建立 直接 联 系 。 ｒ／ 小； 能以单级传动获得较大 的传动 比， 结构紧凑。因 利用此接 口程序 可 以完成 如下 的工作 ： 通过一 此， Ｖ 在 Ｂ环境 下 ， Ａ ｔｍ ｔ ｎＧ Ｔ ＷＡ 为基 础 ， 个 Ｖｓａ Ｂ ｓ 应用程序 自动化 ＰｏＥ Ｇ Ｎ Ｅ 以 ｕｏ ａｏ Ａ Ｅ Ｙ ｉ ｉ ｌ ａｉ ｕ ｃ ｒ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ的一 ／ 开展 ＰｏＥ的二次开发工作 ， ｒ ／ 实现蜗杆的参数化设计 系列 动作 ； 用 Ｉｔ ｎｔ ｘｌ ｅ 来 配 置 ＰｏＥ Ｇ— 使 ｎ ｒｅ Ｅ ｐ ｒ ｅ ｏｒ ｒ ＮＩ ／ 具有 非 常重要 的现 实 意义 。 ＮＥ Ｅ Ｒ的模型 ； Ｅ ｃｌ 从 ｘｅ 数据 表 中直接 发送 数 据到
蜗杆传动参数化CAD设计
蜗杆传动参数化CAD设计蒋大傻逼摘要在机械传动中蜗杆传动是重要组成部分，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。
蜗杆传动中的蜗杆计算过程比较复杂，用手工方法进行计算，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标准蜗杆传动，轴交角90度为例，用Matlab实现对蜗杆蜗轮的参数化设计，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。
蜗杆的起源十分久远。
从古至今它都朝着方便快捷、高效率、高精度方向不断发展。
蜗杆传动之所以应用得如此广泛，与其具备高效率、工作可靠、能取得精确的传动比等优点是密不可分的。
但在一般的蜗杆传动参数的设计过程中，人们需要查阅蜗杆传动设计类专业的书，来设计中间参数和设计方法等。
其中，查阅很多图表并不方便，并且在设计过程中，一些数据的计算会很麻烦。
在这个复杂的计算过程中，人的疲劳等因素也会导致计算出错，从而得出误差较大的结果。
再次修改比较繁琐，这就使设计费时且效率低。
为了解决这些麻烦，人们需要更加方便的工作方法，这便是本次研究题目的主要内容。
我此次设计所运用的工具主要是Matlab2013b版本，并运用Matlab工具对标准蜗杆传动的参数。
开发出来的设计系统根据输入的已知参数，再结合从电脑上的设计页面中选取一些中间参数，我们一步一步地进行设计，最后终于得出相应蜗杆传动的设计参数。
我初次接触Matlab软件，毕业设计课题的内容是在边学习软件边完成。
如有不妥之处，敬请批评指正！关键词：蜗杆传动；参数化设计；Matlab2013bAbstractWorm drive is an important part of the mechanical drive ,Commonly used ordinary cylindrical worm worm drive gear, arc tooth worm gear and worm drive circular surface for transmitting space staggered axis motion and power, with transmission ratio, smooth transmission and Compact size, etc. In the transmission of various types of machinery and equipment widely used. The worm drive worm calculation process is complex, calculated using the manual method, the process is not only cumbersome, inefficient and error-prone. In this paper, the most widely used standard worm drive, axis angle of 90 degrees, for example, using Matlab to achieve the worm parametric design, can improve the efficiency and quality of product development, to provide the necessary conditions for the subsequent conduct of the finite element analysis.Worm has a very long history. Its goals have been convenient, high efficiency and high precision from ancient times. The development of worm’s direction owes to its high efficiency, reliable operation, and precise gear ratio and so on. However, in the general design process of geared parameters, we need to find professional books about worm to consult intermediate parameters and design methods. But it is not very convenient to look up some charts. And the design process exists matters in calculating. In this complicated calculating process, there may be errors because of one’s strain, which would cause serious results. Modifying again is tedious, very time-consuming and inefficient. To address these problems, there must be some easier methods, which is the primary object of this study. The exploitation tools mainly are Matlab2013b version. We use Matlab2013b to design for Standard Worm Drive. Combining the design system that bases on the known input parameter and some intermediate parameters decided step by step from our design page on the computer, we can draw the appropriate worm design parameters in the end.I know about Matlab2013b software for the first time. My graduation project is finished during studying the software. If there was anything wrong, please give me some suggestion!Keywords: worm; Parametric Design; Matlab2013b目录毕业设计任务书 (1)一、简述 (2)1.1 蜗杆传动的国内外研究内容 (2)1.2 课题的意义 (2)1.3 开发工具的选择 (3)二、蜗杆传动设计理论 (4)2.1标准蜗杆的基本参数的查阅与记录 (4)2.2蜗杆传动的变位 (7)2.3蜗杆传动的几何尺寸 (8)2.4蜗杆传动的失效形式、材料和结构 (9)2.5蜗杆传动的受力分析、效率 (11)2.6蜗杆传动的承载能力计算 (16)三、用Matlab开发蜗杆传动参数化过程 (21)3.1编程语言简介 (21)3.2蜗杆设计系统开发的过程及主界面 (21)3.3蜗杆传动参数化开发过程 (22)总结 (24)致谢 (26)参考文献 (27)附录程序代码 (28)长江师范学院毕业设计任务书注：本表一式四份，两份用于装订完整文本，两份装入学生资料袋。
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２ 参数化模型的建立
２．１蜗杆的参数化模型
２．１．Ｉ蜗杆齿瑟点的形成
，
按照一定的蜗杆齿耐精度的要求，根据上面蜗杆的数学模型，使用Ｍａｔｌａｂ语言进行编程，计算得到蜗杆
齿蹶接触结上的一系列点的坐标僚：，把坐标值保存为Ｐｒｏ／ｅ可以读取的文件．ｉｂｌ。
２。ｌ。２蜗秆齿面线的形成
在Ｐｒｏ／ｅ中一次选择Ｉｎｓｅｎ—ｃｕｒｖｅ一‰ｍ ｆｉｌｅ，选择坐标系输人生成的．ｉｂｌ文件，生成一系列接触线如图
ＵＬｃｏｓ（＂ｒ一警１）一ＶＬｓｉｎ《彳一９）＝ＷＬ
ＵＲｅｏｓ（＂ｔ’÷警１）一Ｖｎｓｉｎ（＂ｒ’一９）＝ＷＲ
‘右侧２
吼＝～
左侧
．
屹＝妒ｌ（芦一ｏ＂ｏ—ｆ）＋屯
…。 Ｕ。＝一，２
％＝尹２ｌ（弘一民一ｒ’）＋巧２秘
毗２ｐｌｒｂ／ｉ２ｔ—ａｌ＂ｂ
．，
上述数学方程的建立参考文献［１］
豫２ｐｌ％／毛ｌ—ａｒｊ
命令剪切已生成的蜗什齿面，就得到了所要求的蜗杆齿面，如图２所示。 ２．１．４蜗杆端面及内外环面的形成‘
运爰ｅｘｔｅｎｄ等命令建立蜗抒翡霾、蜗耔终环瑟，运爝ｌｃｏｍｂ、８１等命令建立蜗杆内黪藏，至此就完成了构
成蜗矸所需要的面。如网３所示
２．１．５蜗杆实体的形成 使用Ｖ８命令将已生成的匠构成实体。构成的实体如图４所永
11.张立娟 基于I-DEAS的渐开线斜齿轮三维造型技术研究[期刊论文]-机械研究与应用 2005(01)
12.刘鹏飞 TI蜗杆传动的有限元建模 2006
本文链接：/Periodical_hblgxyxb200802006.aspx 授权使用：陕西理工学院(sxlgxy)，授权号：10bf8433-feed-454c-af3a-9ea600f10378
万方数据
河ｊ艺理王大学学报（自然科学版）
第３０卷
善＝ｒｔｍｎ（ｈ） Ｙ＝ｒｂｅｏｓ（砷）
：＝ｋＢ
２．３．３渐开线斜齿轮的生成 在全局垒掾系下使蔫ｅｘｔｒｕｄｅ命令建立齿轮的齿瑟，使用ｖａ命令垒戒齿轮模鳖，使用ｖｓｂｖ命令挖出安装
孔。齿轮的模测如图ｌＯ所示
Ｂ
／
圆柱丽展开螺旋线形状
蚕９齿轮露棱藤装开图
２．１．６蜗杆齿根圆的形成
姐蜗杆的齿根圆是内蜗轮齿顶包络形成的。由于二者相对运动比较复杂，致使蜗杆齿根曲线的方程很 难求得。本文简纯为瑟弧线。生成嚣弧落，使用ｄｉｖｉｄｅ命令对蜗拇进行势切，生痰蜗抒鳇造型魏蹋５所示
２．２坐标变换 在全局坐标系下完成上述ＴＩ蜗杆的模型，然后利用三点确定坐标系的命令建立局部柱坐标系１２和局
【１０】ＳｈｕｒｅｎＷａｎｇ。‰ｈ ｃｏｎｔａｃｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｔｏｒｏｉｄＭｉｎｖｏｌｕｔｅＷＯＩＴｌｌｍａｔｉｎｇｗｉｔｈｉｎｖｏｌｕｔｅ ｈｅｌｉｃａｌ ｇｅａｒ［Ｊ】．Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄＭａｃｈｉｎｅＴｈｅｏｒｙ，２００２．（３７）：
６８５－２９１
【１１］张立婿．蒸予Ｉ—ＤＥＡＳ的灏开线斜齿轮三维造型技术研究［Ｊ】．机械研究与应用，２００５，１８（Ｉ）：９１－９３． 【１２】麓鹃飞。曩绥轷传费豹露黻元建篌【Ｄ】。唐氆：簿ｊ￡穗麓大学，２００６
图４蜗＾下的实体
二‘／ 廿
＜ —心
’搀
。
ｙ＼＼一
＼｜ ．／一
图８齿轮加工示意图‘２３
石＝ｒｂｓｌｎｕ—ｒｂＵＣＯＳＵ
，，。ｒｂＣＯＳＵ＋ｒｂｕｓｉｎｕ
在满足ＦＥＡ工程分析的精度要求‘８１即线上关键点的数量ｎ／＞２００，利用上述方程在ＡＮＳＹＳ中生成２００ 个点的坐标，利用ＡＮＳＹＳ中的Ｂ——Ｓｐｌｉｎｅｓ命令生成渐开线 ２．３．２齿根过渡曲线及螺旋线的生成
第３０卷第２期 ２００８年５月
河北理工大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖ０１．３０ Ｎｏ．２ Ｍａｙ．２００８
文章编号：１６７４－０２６２（２００８）０２－００１９－０４
ＴＩ蜗杆传动模型的参数化建模
河北理工大学学报（自然科学版） JOURNAL OF HEBEI POLYTECHNIC UNIVERSITY（NATURAL SCIENCE EDITION） 2008，30(2) 0次
参考文献(12条)
1.刘洪斌 基于渐开结齿轮形修磨轮包络蜗杆传动理论研究及精加工TI蜗杆的新方法 2001
2.李常义.潘存云.姚齐水 基于ANSYS的渐开线圆柱齿轮参数化几何造型技术研究[期刊论文]-机电工程 2004(09) 3.王薇.刘洪斌 存在加工误时TI蜗杆传动一次包络啮合方程[期刊论文]-天津师范大学学报 2003(04) 4.孙月海.段路茜.王树人 边界条件和螺旋角对TI蜗杆传动啮合性能的影响[期刊论文]-天津大学学报 2004(10)
王丽，刘鹏飞，黄永强
（河北理工大学机械工程学院，河北唐山０６３００９）
关键词：ｒ１１蜗杆建模；参数化设计；ＡＮＳＹＳ 摘要：阐述了利用Ｍａｔｌａｂ、Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ、ＡＮＳＹＳ三种软件相结合的方法建模，在ＡＮＳＹＳ中采 用ＡＰＤＬ实现模型的参数化设计。 中图分类号：ＴＨ １３２．４１ 文献标识码：Ａ
Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＩ Ｗｏｒｍ
ＷＡＮＧ ｌｉ，ＬＩＵ ｐｅｎｇ—ｆｅｉ，ＨＵＡＮＧ Ｙｏｎｇ—ｑｉａｎｇ （ＣｏＢｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｎｇｓｈａｎ Ｈｅｂｅｉ ０６３００９，Ｃｈｉｎａ）
０ 引言
ＴＩ（Ｔｏｒｉｏｉｄａｌ Ｉｎｖｏｌｕｔｅ）蜗杆传动全称渐开螺旋面包络环面蜗杆传动，是一种很有发展潜力的传动副。它 传动速比大、结构紧凑．用途广泛。目前对，Ｉ’Ｉ蜗杆的研究大都停留在理论上，国内外众多学者对－１１蜗杆传 动的研究主要集中在理论分析、实验研究和加工工艺等方面，存在着对．１１蜗杆的制造、安装误差没有进行综 合考虑和完全参数化设计等问题。而有效的参数化建模是分析ｒ１１蜗杆承载能力、误差和修形的重要前提。 鉴于，Ｉ－Ｉ蜗杆的发展情况和ＡＮＳＹＳ软件的强大的分析功能，本文在前人的基础上总结、摸索，１１蜗杆传动模 型的建模方法：一、将Ｍａｔｌａｂ、Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ、ＡＮＳＹＳ三大软件有机的结合使用。二、建模时充分使用参数化设 计语言（Ａｎｓｙｓ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）即ＡＰＤＬｏ
１ 分析特征，建立数学模型
由传动零件的设计学知识可知，ＴＩ蜗杆的基本特征参数列表如下 表１ ＴＩ蜗杆传动的参数
使用上面的基本特征参数，通过有关设计学中的计算公式，使模型其余部分的尺寸与特征参数相关联，
建立数学模型：确定，ｒＩ蜗杆的齿廓左右侧渐开线方程如下
ｒ：”－－－－Ｘ，吐ｉ＋），。ｄ
，？ｋｘ，ｎｉ＋，，。尼，
ＡＮＳＹＳ．ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｏｆ ｍｏｄｅｌ ｂｙ ＡＰＤＬ ｉｎ ＡＮＳＹＳ．
万方数据
TI蜗杆传动模型的参数化建模
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
王丽， 刘鹏飞， 黄永强， WANG li， LIU peng-fei， HUANG Yong-qiang 河北理工大学,机械工程学院,河北,唐山,063009
ｌ所示。保存文俘为．ｉｇｅｓ格式，以备ＡＮＳＹＳ调用。
圈１蜗杆齿面接触线的模型 ２．１。３娲轷齿霆豹形成
图２蜗杆齿丽的模型
在ＡＮＳＹＳ中导入齿面曲线的．ｉｇｅｓ文件：在ｆｉｌｅ菜单中选择．ｉｍｐｏｒｔ，在选择格式为ｉｇｅｓ，就得到一系列曲
线。通过ＡＮＫＩＮ命令，把这些曲线连接起来就可以形成蜗杆的齿面，然后建立距全局坐标系原点为中心距 鑫的局部坐标系，在局部坐标系中透过ｅｘｔｅｄ等念令建立蜗杆齿瑛潮面、齿掇魏瑟和蜗抒端面，在运用ｄｉｖｉｄｅ
（１）用齿轮形工具加工齿轮，是刀具的加工节线与齿轮的加工节线与齿轮的加工节圆相切作纯滚动。
建立如图６的坐标系，不考虑变位则生成延伸渐开线等距曲线形式的过渡曲线，曲线方程‘卜９１为
并＝ｒｓｉｎｑ，一（南＋ｒＩ，）ｃｏｓ（ｄ’一砂） Ｓｌｎ乜
，，＝ｒｃｏｓｎｌＩｂ一（÷与＋ｒｐ）ｓｉｎ（口’一砂）
（２）如图９所示螺旋线在展开图中是一条斜线，空师】螺旋线方程‘１０’１１１；
部篱卡坐标系１３，使用坐标变换搬麓蜗秆的模型移蓟褥部簦卡尔坐标系１３，然后再全弱坐标系下建立激嚣 线斜齿轮的模型。
万方数据
图３蜗仟蝶旋体冈
图５蜗杆的模型 ２．３渐开线斜齿轮的形成 ２．３．１渐开线的生成
刀 节线ｙ
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图７过渡曲线生成原理图‘２１ 渐开线的曲线方程为‘３。１
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5.刘宗辅 渐开线斜齿轮包络蜗杆副在滚齿机上的应用 6.朱景梓 渐开线齿轮包络弧面蜗杆副的实验研究 1983(01) 7.刘宗辅 渐开线斜齿包络蜗杆分度副的研制 1995(05)
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9.范佳 三环减速器有限元分析[学位论文] 2006 10.Shuren Wang Tooth contact analysis of toroidal involute worm mating with involute helical gear 2002(37)
蒯薯瑞芝ｊ篙－…Ｃｒｏ）。）蒯ｈ［ｘ．ｎ。＝…ｒ，ｃ０６ｓｉｓ（ｎ／．ｔ（弘－ｔ训ｒ０）＋ｒ…ｕｔｔｓｉｎ（嘶ｇ－Ｏ弧＇ｏ））
渐开线斜齿轮的左右侧齿面方程如下
ｆｒ：’’＝茗ｌＬｉｌ＋），ｌＬ，ｌ＋：ｌＬ后１
ｆｒ？’＝茗Ｉ￡ｉｌ＋），１√ｌ＋ｚｌＲｋＩ
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