基于solidworks平面二包环面蜗杆参数化建模

2012-12-22肖启明朱鹏飞廖绍超廖学海

重庆三峡学院学报 2012年3期

肖启明朱鹏飞廖绍超廖学海

（重庆三峡学院机械工程学院，重庆 404100）

1 引言

平面二包环面蜗杆相对于普通的圆柱蜗杆在加工工艺、加工精度等方面都要复杂得多，但它具有多齿啮合、承载能力大、效率高和良好的瞬时特性等优点.通过对蜗杆进行三维实体建模，为蜗杆的设计以及相关的力学计算提供了几何模型.

平面二包环面蜗杆的曲面复杂，运用传统的建模方式又难以达到简单、高效的目的.相关文献[1]对蜗杆的螺旋曲线轨迹进行了理论推导.Solidworks可以利用这四条螺旋线的参数方程生成这四条螺旋线，再用扫描命令形成的实体对蜗杆胚体进行切除，生成蜗杆三维实体模型.但是螺旋线的计算需要花费大量的时间，不利于该技术的推广使用.本文通过利用Visual Basic和solidworks联合编程，建立平面二包环面蜗杆的参数化软件.利用实例验证软件的正确性，证明该方法正确可靠.该方法简化了复杂的建模过程，提高了蜗杆的设计效率，有利于该类蜗杆的推广使用.

2 参数化建模理论基础

参数化建模就是在一般的优化技术的基础之上，通过将模型参数化，通过简单地改变模型中的参数值就能够建立和分析新的模型.本文中用户可以运用Visual Basic编程语言编制好的平面二包环面蜗杆界面，输入蜗杆的基本参数，程序就能计算出蜗杆的几何尺寸和蜗杆的螺旋线公式，再调用solidworks对蜗杆的三维实体进行参数化建模.

2.1 建模流程

平面二包环面蜗杆建模过程大致可以分为以下三个步骤：

（1）旋转基体形成蜗杆胚体

（2）利用蜗杆螺旋线参数方程生成螺旋线

（3）引用四条蜗杆螺旋线对蜗杆胚体切除，点击控件直接生成蜗杆三维实体

2.2 平面二包环面蜗杆螺旋线公式

图1中填充部分为蜗杆除去材料后的轴线剖面图，1、2、3、4四个端点分别为齿形的四个端点即蜗杆四条螺旋线.现在使蜗杆齿顶圆弧绕x轴旋转，同时1、2、3、4形成的填充部分相对于y-z平面移动，为保证四条曲线的起点、终点在同一平面内，引入相位角的变化.根据参考文献[1]同时结合solidworks对系统参数的要求，对螺旋线方程进行进一步推导变化，得到如下的螺旋线方程：

其中：j=1,2,3,4；t大于二倍的蜗杆包围蜗轮的工作半角.

图1

3 平面二包环面蜗杆参数化建模过程

3.1 Solidworks API函数介绍

solidworks中为了方便用户对其进行二次开发，提供了几百个API函数，这些API是solidworks的OLE或COM接口，用户可以使用高级语言对其进行二次开发，建立用户需要的专用功能模块.API中的函数可以被Visual Basic、C/C++、VBA等程序调用，很大程度上加强了 solidworks的功能扩展.Solidworks的API函数，可以完成零件的造型、修改；零件特征的建立、修改、删除等控制；零件的装配信息；零件工程图纸中的各项信息等.

3.2 Visual Basic调用solidworks

Visual Basic是在Windows操作系统下一种常用的编程语言，通过Visual Basic可以建立良好的用户界面和数据库查询、读取等功能，同时solidworks所提供的API函数，可以用Visual Basic对其进行二次开发.本文就是通过在 Visual Basic中直接引用 solidworks的宏命令实现 Visual Basic调用solidworks的功能.以下对部分代码给予介绍解释：

3.2.1 SoldWorks连接

通过命令后台启动solidworks

Dim swApp As Object

Dim Part As Object

Set swApp = CreateObject("SldWorks.Application")

swApp.Visible (True)

3.2.2 读取蜗杆模型以及尺寸变量信息

Set Part = swApp.OpenDoc("D:蜗杆.sldprt", swDocPART)

Set Part = swApp.ActivateDoc("蜗杆.sldprt")

3.2.3 通过尺寸驱动生成蜗杆草图，然后利用旋转命令生成毛坯

Part.Parameter("D1@草图 1").SystemValue = Val(Text1.Text)

Part.Parameter("D2@旋转").SystemValue = 360

3.3 平面二包环面蜗杆参数化建模软件

采用宏命令的方法，对平面二包环面蜗杆进行参数化建模，Visual Basic语言能够自动记录蜗杆建模生成过程，这样大大提高了对蜗杆实体建模的效率，同时使蜗杆实体建模方法得到大量简化，给用户提供了一种简单、高效的建模手段.但是在Visual Basic语言自动记录过程中，会产生许多冗杂的代码，针对这些多余的代码，对其进行删减、优化.