基于Pro/E关系式的蜗轮参数化设计

周忠勇

（温州技师学院，浙江 温州 325003）

基于Pro/E关系式的蜗轮参数化设计

周忠勇

（温州技师学院，浙江 温州 325003）

Pro/E把所有的功能模块建立在统一的数据结构上，提供了所有工程项目之间的全关联，真正实现了CAD/CAE/CAM的有机集成。由于蜗轮齿面外形复杂，利用Pro/E的强大功能，能运用关系式方程建立精确的渐开线，可以保证齿形的准确性。同时Pro/E的自动更新功能，为以后的参数化修改和优化提供了方便，使并行工程成为可能。

蜗轮；Pro/E；参数化设计

0 引言

蜗轮的曲面属于复杂曲面造型，基于Pro/E的参数化设计能准确生成所需的轮廓线。Pro/E软件是一中大型的CAD/CAE/CAM软件，它以强大的基于特征的参数化设计功能而著称，它的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。

1 精确参数化建模的思路

以参数化的蜗轮截面形状尺寸绘制截面，以渐开线方程创建轨迹，通过Pro/E的“Variable Section Sweep/ cut”功能，对蜗轮毛坯切除一槽，再对该槽阵列，生成蜗轮齿。

蜗轮的关系式是实现参数化设计的难点。首先要建立渐开线方程，其次，通过关系式创建镜像平面。

2 造型原理

2.1蜗轮加工成型过程

在用蜗轮滚刀加工蜗轮时，需要确定刀具和毛坯的中心距、刀具主轴和毛坯主轴的传动比以及轴角。蜗轮滚刀在加工蜗轮时，蜗轮滚刀一边以一定的转速绕着自己的轴线旋转，一边做直线的进给运动；同时蜗轮毛坯也以一定的转速绕着自己的轴线旋转，从而实现加工。

2.2渐开线的数学模型

建立如图1所示的直角坐标系。设渐开线上任一点的坐标为（z，y，x）。渐开线的参数方程可表示为：

式中：rb—渐开线基圆半径；φ—渐开线发生线在基圆上的滚动角。

3 参数化建模的步骤

3.1建立相关参数

利用Pro/E提供的参数（Parameters）与关系（Rela-tions）功能，依据蜗轮参数之间的关系，将蜗轮的模数、齿数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数等参数设置，如表1所示。

图1　渐开线的直角坐标系Fig.1 Involute of a cartesian coordinate system

图3　蜗轮坯体及其草绘截面Fig.3 Worm body and sketch section

图2　渐开线的形成图Fig.2 Involute forming map

表1　参数设置表Tab.1 Parameter setting table

3.2创建渐开线

在Pro/E［设置坐标类型］菜单中选择笛卡尔坐标，创建一基准曲线，在记事本中输入方程：

3.3创建蜗轮坯体

蜗轮坯体是以TOP面为草绘平面，同时接受默认的草绘参照平面和方向，绕中心线旋转360°，如图3所示。

3.4切除蜗轮齿

用“Variable Section Sweep/cut”命令，选取渐开线为扫描轨迹，草绘扫描截面，如图4所示。进行可变截面扫描，切除蜗轮槽。

图4　绘制扫描截面Fig.4 Draw scanning section

3.5阵列蜗轮齿

蜗轮有多个蜗轮齿，可将刚完成的蜗轮齿以蜗轮轴线为轴阵列中心进行轴阵列，周向阵列数为40，周向填充角度“360”。如图5所示。

图5　切除一齿的蜗轮（右）及齿阵列后的蜗轮（左）

3.6参数程序设计

通过Pro/E Wildfire5.0内嵌的program模块，利用程序来设计全尺寸驱动零件，可以有效地解决相似零件的系列化设计问题。生成的program文件是一个记录文件，记录着模型的成型步骤和成型条件等信息，大部分内容由pro/E自动生成，用户可以根据设计意图对program文件进行编辑。

4 结束语

在Pro/E环境中，利用参数化设计原理，介绍了蜗轮的三维建模方法。该方法将繁琐的建模过程转化为参数化的设计，同时在三维建模过程中，只要设计者改变相应的参数即可改变模型的形状与大小，最后设计出符合用户满意的实体模型。参数化设计使得模型的建立变得更加方便，缩短了建模时间与开发周期，提高了设计质量与效率，快速满足市场的需求。

［1］齐会萍.螺纹冷滚压理论与工艺参数研究［D］.太原科技大学学报，2007，6.

［2］肖黎明.Pro/ENGINEER零件设计完全解析［M］.中国铁道出版社，2010.

［3］林清安.完全精通Pro/ENGINEER入门教程与手机实例［M］.电子工业出版社，2010.

The Parametric Function Design of Worm Gear Based on Pro/E Relationship

ZHOU Zhong-Yong
（Technician College，Wenzhou，Wenzhou Zhejiang 325003，China）

The Pro/Engineer makes all the functional modules on a unified data structure，and provides the full association among all projects. So it truly realized CAD/CAE/CAM integration of organic.For the complex of worm tooth surface shape，with powerful function of the Pro/E，relationship equations can be used to establish the precise involute to guarantee the accuracy of profile.Meanwhile the Pro/E's automatic update function facilitates the parameters for future modification and optimization，and makes concurrent engineering possible.

worm gear；Pro/E；parametric function design

TP391

A

10.3969/j.issn.1002-6673.2015.02.022

1002-6673（2015）02-069-02

2014-12-01

周忠勇（1979-），男，浙江温州人，助理讲师，二级实习指导教师。研究方向：普车、数控车加工技术。