基于ug／openapi的蜗杆传动参数化系统开发

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1、基于UG/OPENAPI的蜗杆传动参数化系统开发第32卷第3期基于UG/OPENAPI的蜗杆传动参数化系统开发文章编1004—2539（2008）03—0025—04基于UG/OPENAPI的蜗杆传动参数化系统开发（合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009）周卿赵韩吴振华张建国摘要介绍了利用UG/OPENAPI开发蜗轮蜗杆参数化系统的方法.以VC为编程语言，实现了蜗轮齿面接触强度，齿根弯曲强度设计计算和校核，并建立以蜗轮蜗杆材料,特征参数为中心的数据库系统.本文以开发阿基米徳蜗杆参数化系统为例,探讨了UG/O

2、PENAPI三维参数化建模的关键技术.关键词蜗轮蜗杆强度设计数据库系统UG/OPENAPI引言目前用于三维建模的软件很多，如SolidEdge,UG,Pro/E,Solidwork等•其中Unigraphics（简称UG）是美国UGS公司推出的一款先进的集CAD/CAE/CAM于体的三维工程软件，其实现了设计优化技术与基于产品和过程的知识工程的组合,使用户能够数字化地创建和获取三维产品.蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动机构•由于蜗轮蜗杆传动具有传动比大，传动平稳，结构紧凑等优点，所以在工程应用屮十分的

3、广泛.UG作为通用三维CAD/CAM系统在功能上能完全满足机械产品的设计要求,但是在系统操作的人性化和易用性方面并非完全尽人意.为此木文以UG软件为平台，研究了使用UG/OPENAPI来创建参数直接驱动蜗轮蜗杆三维实体建模的程序•所开发的设计系统功能齐全，可以方便的查阅图表，尤其是系统的计算功能和参数化绘图模块，使用户在设计蜗轮蜗杆传动时既育观叉陕捷,大大提高了设计效率.由于阿基米德蜗杆传动较为常见，故本文将以此为例进行介绍.1建立数学模型1.1蜗杆数学模型的建立截面线的建立:阿基米德蜗杆螺旋面的形成与螺纹的形成原理相同

4、，由一梯形截面绕螺旋线扫描得到.在UG/NX的MOdel.ing状态下，蜗杆的齿槽截面，如图1所示.螺旋线的数学方程【lj建立图1蜗杆齿槽截面(qxm/z)xcos(360x凡xt)Y=(qxm/2)xsin(360x凡xt)二凡xp/x,孔Xlxt式中,m为模数,q为蜗杆直径系数，凡为蜗杆螺纹圈数,为蜗杆头数.1.2蜗轮数学模型的建立对于蜗轮而言，端面齿廓曲线为渐开线.在UG/NX的Modeling状态下，为了生成渐开线，需要建立渐开线的参数方程.设参数方程的参数为t(O

5、mxZ2xCOSO/0=90xt］TTxdbx1{xdbxcosO+xsinO厶1Yt=一xdbxsinO一sxcosO:0式中,d6为基圆直径m为模数,2为蜗轮齿数,a为蜗杆的压力角.蜗轮分度圆螺旋线参数方程的建立0=90xt=a一0.5xbxcos0Y=一0.5xbxtxtan=0.5xbxt式中,b为齿宽，为分度圆螺旋角,a为蜗轮蜗杆之间的中心距.2系统开发的关键技术对于绘制蜗杆螺旋线，蜗轮齿廓曲线，蜗轮分度圆螺旋线，本文所采用的是样条曲线拟合法_3_3,即首先根据相关公式计算出曲线上若干个点在工作坐标系下的三维坐

6、标，然后绘制通过以上点的样条曲线，利用样条曲线来代替该曲线.在拟合过程中，拟合点越多，样条曲线就越逼近真实曲线.2.1蜗杆螺旋线的生成根据蜗杆螺旋线公式，采用样条曲线拟合法:从t0开始，参数f(O

7、点以上，即可充分满足拟合精度耍求.但需要注意的是,由于在拟合渐开线前，工作坐标系已经发生了旋转，所以必须将这些在绝对坐标系下的点转换到新的工作坐标系下•具体实现方法如下⑴根据渐开线方程,在基圆和齿顶圆之间，从基圆开始半径每增加0.25ram就计算一个点的三维坐标，一直到半径大于等于齿顶圆半径为止.在本文中为了使齿廓曲线封闭，在齿顶圆以外，额外地计算了一个点.(2)从基圆上的点开始，每计算出三个点就用一条弧线连起来，这样将会获得一系列的弧线段并将所获得的所有弧线拟合成一条样条曲线.(3)为了获得另一侧的齿廓曲线，从分度圆和

8、渐开线的交点发出一条通过原点的直线•由于在分度圆上一个齿的包角为180~/z2,将直线绕垂直于齿廓曲线所在的面的一个轴旋转复制90〜/z,,然后以此直线作为镜像直线，来建立另一侧的渐开线.(4)为了实现实体减的操作，必须将两条渐开线封闭.在靠近齿顶端，用一条直线将两条渐开线的端点连接起来;而靠近齿根圆端，由于慕圆内的