基于visual lisp 的蜗杆传动承载能力的分析计算

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1、基于Visuallisp的蜗杆传动承载能力的分析计算姚慧1，曹岩1，王柏盛2（1．西安工业大学机电工程学院西安710032；2．西安秦华天然气有限公司西安710075）摘要：针对蜗杆传动设计中承载能力的分析计算问题，本文在AutoCAD环境下，应用VisualLisp进行二次开发实现普通蜗杆传动承载能力分析计算的辅助设计系统，由DCL对话框实现交互式用户界面，Visuallisp程序驱动对话框完成设计计算功能。该系统可实现普通蜗杆传动的模数、齿数等基本参数、蜗轮齿面接触强度和齿根弯曲强度等分析计算，并得到蜗杆蜗轮的结构尺

2、寸数据报表，为后面的参数化绘图提供接口数据。关键词：蜗杆传动；承载能力；Visuallisp；二次开发；中图号：TP391.72文献标识码：A蜗杆是机械产品中重要的传动件，主要用于交错轴间传递运动和动力，通常交错角为90度，可实现较大传动比，且传动工作较平稳，噪声低，结构紧凑，可以自锁，常常用于减速装置。目前普通圆柱蜗杆传动承载能力的计算主要依靠查阅设计手册进行手工计算，其中包括大量的参数计算和校核计算，不仅费时、费力而且容易出错，另一方面，蜗杆传动的计算机辅助设计系统较少，尤其是专门针对蜗杆承载能力计算的CAD系统几乎

3、没有，因此，为了提高蜗杆传动设计的效率，缩短产品的开发周期，提高设计人员在创造性设计时间的投入，提高市场竞争力，本文在AutoCAD2004环境下，应用VisualLisp程序开发实现了一种具有人机交互界面的蜗杆传动承载能力计算的计算机辅助设计系统，使一些常用的或常规设计计算工作程序化，标准化，规范化，为智能CAD系统的开发奠定基础，提高用户的CAD应用水平。1系统功能结构在蜗杆传动过程中，由于蜗杆与蜗轮齿面间滑动速度较大，蜗杆传动的失效形式主要是蜗轮齿面的点蚀、磨损和胶合，有时也出现蜗轮轮齿齿根折断，因此，设计时要进行

4、必要的齿面接触强度和齿根弯曲强度的验算，而本文系统正是以这两方面的校核计算为主开发的，其功能结构如下图1所示。主要功能模块［1］有：技术条件输入、齿面接触强度设计计算、齿面接触强度校核和齿根弯曲强度校核四部分，有些主功能模块又包含了低一级的子功能模块，子功能模块主要用来实现计算参数的选取。图1系统功能结构Fig.1Structureofsystemfunction针对上述四种功能模块，本文系统中应用AutoCAD的DCL对话框实现人机交互界面，9DCL对话框是一种边界固定的窗口，可以方便而直观的实现数据和信息的输入、选择

5、和传递。本文在实现DCL对话框用户界面时，涉及的关键问题是，用户界面中主功能对话框界面与子功能对话框界面的嵌套层次的安排，以有序的实现主功能和子功能，并且使用户能够更加方便地输入、传递数据，同时满足系统工作流程的需要。蜗杆传动的承载能力计算的主要信息都尽可能的安排在主对话框界面，包含上述四种功能模块，如下图2所示，界面内容的安排在满足蜗杆传动设计和校核流程要求的同时，也使的工作流程有较强的系统性。此外根据不同阶段的计算要求，又有不同的子对话框界面对应子功能模块，例如，在齿面接触强度校核功能模块中，包括弹性系数、使用系数等

6、子对话框，实现用户选取弹性系数、使用系数等。图2系统界面Fig.2Interfaceofsystem2.系统工作流程在蜗杆传动的设计中，进行承载能力的计算是非常关键的部分，包括齿面接触强度和齿根弯曲强度的核算，它们的合格与否直接决定着蜗杆的传动能力和工作寿命。通常，对闭式传动一般按齿面接触强度设计，初步确定基本模数和蜗杆分度圆直径等基本参数，然后分别对蜗轮齿面接触强度和齿根弯曲强度进行校核，若校核满足强度要求，输出校核的结果和蜗杆蜗轮基本几何尺寸参数报表，为下一步的参数化绘图做准备，否则，返回重新进行设计计算，直到满足设

7、计要求，因此，本系统的工作流程如下图3所示，9图3系统工作流程图Fig.3Flowchartofsystem3.各功能模块的实现对于蜗杆传动的设计，从设计条件输入，强度校核到最终数据输出，不同的功能模块对于计算数据的输入、选择、计算、输出采用不同的方式实现。3.1技术条件输入模块技术条件输入模块是用来实现设计条件的输入，为下一步设计计算与校核提供设计依据，包括：输入功率、传动比、使用寿命和工况条件等［2］。这些基本条件在技术条件输入模块中采用DCL对话框的编辑框控件实现，该模块界面及部分代码分别如下图4和图5所示所示。编

8、辑框控件可以满足不同用户针对不同设计要求，输入不同设计条件数据。图4技术条件输入模块界面Fig.4Interfaceoftechnicalconditioninputmodule9图5技术条件输入模块程序代码Fig.5Codeoftechnicalconditioninputmodule3.2齿面接触强度设计计算模块