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        基于AutoLISP語言平臺(tái)的蝸桿蝸輪的范式建模

        2012-09-06 04:53:06張艷奎
        關(guān)鍵詞:齒頂蝸輪蝸桿

        齊 穎,張艷奎

        (通化師范學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院,吉林通化 134002)

        AutoCAD是美國(guó)Autodesk公司開發(fā)的通用計(jì)算機(jī)輔助繪圖設(shè)計(jì)工具.AutoLISP是一種對(duì)AutoCAD進(jìn)行定制、二次開發(fā)的非結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言,它嵌套與CAD內(nèi)部,是LISP語言與AutoCAD有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物[1].AutoLISP語言產(chǎn)生于50年末期,是一種擅于處理串行文字人工智能的計(jì)算機(jī)語言.

        1 蝸桿蝸輪介紹

        蝸桿蝸輪是空間交叉兩軸間的轉(zhuǎn)動(dòng),即用來傳遞空間交錯(cuò)的兩軸間的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩.蝸桿是一個(gè)有模數(shù)的螺桿,其建模與圓柱螺紋建模相似.蝸桿根據(jù)傳動(dòng)分類如表1所示[2].本文主要以圓柱狀、阿基米德加工位置蝸桿建模為主.

        蝸輪是直接與蝸桿嚙合而成的.

        表1 蝸桿傳動(dòng)分類表

        表2 蝸桿蝸輪的幾何參數(shù)分析

        2 蝸桿蝸輪幾何參數(shù)分析

        蝸桿蝸輪的幾何結(jié)構(gòu)構(gòu)成復(fù)雜,不同部分的幾何參數(shù)項(xiàng)及取值也大相徑庭.如表2所示.

        3 蝸桿蝸輪建模實(shí)現(xiàn)

        3.1 蝸桿建模方法分析

        蝸桿建模類似于螺紋建模方法,只是軸剖面的齒截面不同,蝸桿截面是等腰梯形,標(biāo)準(zhǔn)壓力角20°.按照一定的幾何關(guān)系,創(chuàng)建圓柱和齒條.旋轉(zhuǎn)圓柱同時(shí)復(fù)制并移動(dòng)齒條,以圓柱減去齒條為據(jù)求差.反復(fù)循環(huán)切割出蝸桿,即阿基米德加工位置蝸桿建模方法.

        3.2 蝸桿建模程序說明

        第一步,在AutoLISP環(huán)境中,指定蝸桿基點(diǎn),交互輸入?yún)?shù)和結(jié)構(gòu)尺寸.

        第二步,創(chuàng)建蝸桿齒頂圓柱.計(jì)算蝸桿的頂圓半徑,設(shè)置圖層、創(chuàng)建蝸桿齒頂圓柱.部分程序如下:

        第三步,變換坐標(biāo)系創(chuàng)建齒條.計(jì)算點(diǎn)的坐標(biāo),繪制梯形截面,繪制齒條拉伸的路徑直線;最后拉伸出三棱柱制作成齒條.部分程序如下:

        第四步,切割蝸桿螺桿.反復(fù)循環(huán)的復(fù)制并移動(dòng)齒條,求差并切割螺桿;旋轉(zhuǎn)被切割的初步螺桿后,同上操作直至切割完成整個(gè)螺桿.

        第五步,刪除參考的齒條,創(chuàng)建兩端支撐軸頸圓柱面,完成蝸桿模型.

        3.3 蝸輪建模方法分析

        首先創(chuàng)建一個(gè)齒頂為1.2倍模數(shù)的蝸桿、一個(gè)圓柱;其次在圓柱上切出內(nèi)環(huán)面圓,根據(jù)嚙合關(guān)系,以蝸桿切割蝸輪;最后反復(fù)循環(huán)切割直至完成整個(gè)蝸輪.

        3.4 蝸輪建模程序說明

        第一步,在AutoLISP環(huán)境中,交互方式輸入模數(shù)、螺桿特性系數(shù)、蝸桿螺旋長(zhǎng)度、蝸輪齒數(shù)、蝸輪外援半徑、蝸輪寬度、蝸輪包角;輸入輪輻厚度、蝸輪軸頸、輪轂端面半徑、輪緣端面半徑等參數(shù).

        第二步,計(jì)算蝸桿刀具分圓半徑、頂圓半徑、蝸輪分圓半直徑等尺寸.

        第三步,創(chuàng)建蝸桿圓柱、齒條截面,拉伸齒條并切割出蝸桿穿件.

        第四步,完成初步蝸輪模型.確定蝸輪中心點(diǎn),變換坐標(biāo)系,創(chuàng)建圓柱(外圓半徑和蝸輪寬度).確定蝸輪齒頂圓弧和包角錐面尺寸,創(chuàng)建兩面錐.

        第五步,切割蝸輪.確定蝸輪減去蝸桿差值,反復(fù)循環(huán)操作直至蝸輪輪齒完成.部分程序如下:

        第六步,切割蝸輪輪轂、輪緣、輪輻結(jié)構(gòu).部分程序如下:

        第七步,切割蝸輪的軸孔.創(chuàng)建以蝸輪軸孔半徑和輪轂長(zhǎng)度為尺度的圓柱,確定蝸輪的差集.刪除蝸桿原始模型,完成蝸輪的全部建模.

        4 結(jié)論

        基于AutoLISP語言平臺(tái)的蝸桿蝸輪的范式建模,與以往的機(jī)械工程蝸桿蝸輪建模方法比較,提高了工作效率和質(zhì)量.蝸桿蝸輪建模程序中對(duì)于齒數(shù)數(shù)量較大情況,應(yīng)適當(dāng)減少齒的切割次數(shù)和齒的面片組成數(shù)量,以達(dá)到更好的蝸桿蝸輪建模效果.

        :

        [1]劉喜平.基于AutolISP的AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2011(4).

        [2]朱孝錄.機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].電子工業(yè)出版社出版,2007.

        [3]高貴生.AutoCAD繪圖與三維建模實(shí)例[M].人民郵電出版社,2003.

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