基于Pro/E軟件的蝸桿參數(shù)化設(shè)計

淮 妮，張小粉

（咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電工程系，陜西 咸陽 712000）

0 引言

Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation）的重要產(chǎn)品，簡稱Pro/E。Pro/E問世至今，一直是參數(shù)化建模領(lǐng)域的領(lǐng)先者，也是最早進(jìn)入中國的三維設(shè)計軟件，兼有參數(shù)化建模和直接建模功能［1］。

所謂參數(shù)化設(shè)計是通過改動零件模型的一部分或幾部分尺寸，或者修改已經(jīng)定義好的參數(shù)，使模型可自動完成相關(guān)部分的改動，達(dá)到通過更改參數(shù)的方法來簡單、快捷地修改設(shè)計的目的［2］。Pro/E軟件常用“Program”參數(shù)化設(shè)計方法建立基本參數(shù)，配合相關(guān)公式的使用來創(chuàng)建參數(shù)化模型，通過變更參數(shù)的數(shù)值來變更模型的形狀和大小。

1 設(shè)計思路

蝸桿三維造型的關(guān)鍵是蝸桿齒廓的造型，本文的設(shè)計方法是：創(chuàng)建蝸桿參數(shù)關(guān)系，利用方程創(chuàng)建蝸桿漸開線，應(yīng)用掃描混合特征創(chuàng)建蝸桿齒廓，采用旋轉(zhuǎn)特征創(chuàng)建切口，最后生成蝸桿三維模型［3］。

2 參數(shù)化設(shè)計過程

2.1 創(chuàng)建參數(shù)關(guān)系

（1）添加蝸桿尺寸參數(shù)。利用“工具”→“參數(shù)”命令，依次添加蝸桿設(shè)計的18個參數(shù)，如圖1所示。

（2）添加蝸桿尺寸關(guān)系。應(yīng)用“工具”→“關(guān)系”命令，添加關(guān)系式：

2.2 創(chuàng)建蝸桿基本特征

2.2.1 創(chuàng)建蝸桿設(shè)計基準(zhǔn)

（1）創(chuàng)建基準(zhǔn)平面DTM1。添加關(guān)系：

（2）創(chuàng)建基準(zhǔn)軸A＿1，A＿2。利用基準(zhǔn)軸工具，創(chuàng)建TOP和TRONT基準(zhǔn)平面及RIGHT和DTM1基準(zhǔn)平面的交線作為基準(zhǔn)軸線A＿1，A＿2。

圖1 蝸桿基本參數(shù)

（3）創(chuàng)建坐標(biāo)系CS0，CS1，CS2。利用坐標(biāo)系工具，選取TOP，TRONT，RIGHT作為參照，生成CS0坐標(biāo)系。同樣利用坐標(biāo)系工具，選取DTM1，TRONT，RIGHT作為參照，生成CS1坐標(biāo)系。選取上一步創(chuàng)建的CS1坐標(biāo)系作為參照，在“偏移類型”中選擇“笛卡爾”，設(shè)置參數(shù)X0，Y0，Z－4.35，生成CS2坐標(biāo)系。建立CS0和CS1夾角關(guān)系式：

2.2.2 創(chuàng)建蝸桿掃描軌跡

應(yīng)用基準(zhǔn)曲線工具，選取CS0坐標(biāo)系，輸入如下方程生成螺旋線：

2.2.3 創(chuàng)建蝸桿基本圓

創(chuàng)建4個同心圓作為蝸桿設(shè)計基本圓，建立關(guān)系式：

2.3 創(chuàng)建蝸桿漸開線

（1）應(yīng)用基準(zhǔn)曲線工具，選取CS2坐標(biāo)系，創(chuàng)建漸開線，其方程如下：

（2）鏡像并創(chuàng)建另一側(cè)基本圓和漸開線如圖2所示，添加關(guān)系：

圖2 蝸桿漸開線

2.4 創(chuàng)建蝸桿主體

（1）利用拉伸工具創(chuàng)建蝸桿設(shè)計主體，并添加關(guān)系式：

（2）創(chuàng)建蝸桿掃描混合特征：利用“掃描混合”命令，選取前面創(chuàng)建的螺旋曲線作為原始掃描軌跡，草繪齒廓曲線。創(chuàng)建蝸桿掃描混合特征如圖3所示。

2.5 創(chuàng)建蝸桿切口特征

應(yīng)用旋轉(zhuǎn)工具，切出材料，并添加關(guān)系式：

最后對蝸桿進(jìn)行其他的修飾，生成最終的蝸桿三維模型，如圖4所示。

圖3 蝸桿掃描混合

圖4 蝸桿最終三維模型

3 參數(shù)化程序的運行

單擊主菜單中的“工具”→“參數(shù)”命令，修改設(shè)計參數(shù)：m（模數(shù)）值、z2（齒數(shù)）值、z1（頭數(shù)）值。最后應(yīng)用再生模型工具，可生成新的蝸桿三維模型。

4 結(jié)論

蝸輪蝸桿機構(gòu)是典型的機械傳動機構(gòu)，利用Pro/E軟件參數(shù)化功能對蝸桿設(shè)計后，只需修改現(xiàn)有模型的設(shè)計參數(shù)就可以自動生成新的蝸桿三維模型，避免了重復(fù)設(shè)計，使設(shè)計變得簡單、快捷，是一種很有效的提高設(shè)計效率的方法［4］。

［1］林清安.Pro/Engineer零件設(shè)計［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2001.

［2］曹巖.Pro/ENGINEER Wildfire產(chǎn)品設(shè)計實例精解［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2005.

［3］黃愷.Pro/E參數(shù)化設(shè)計高級應(yīng)用教程［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［4］趙建榮，姚濤.基于Pro/Engineer的蝸桿三維建模及參數(shù)化設(shè)計［J］.機械管理開發(fā)，2010，25（3）：174-175.