基于Pro/E软件的蜗杆参数化设计

淮 妮，张小粉

（咸阳职业技术学院 机电工程系，陕西 咸阳 712000）

0 引言

Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation）的重要产品，简称Pro/E。Pro/E问世至今，一直是参数化建模领域的领先者，也是最早进入中国的三维设计软件，兼有参数化建模和直接建模功能［1］。

所谓参数化设计是通过改动零件模型的一部分或几部分尺寸，或者修改已经定义好的参数，使模型可自动完成相关部分的改动，达到通过更改参数的方法来简单、快捷地修改设计的目的［2］。Pro/E软件常用“Program”参数化设计方法建立基本参数，配合相关公式的使用来创建参数化模型，通过变更参数的数值来变更模型的形状和大小。

1 设计思路

蜗杆三维造型的关键是蜗杆齿廓的造型，本文的设计方法是：创建蜗杆参数关系，利用方程创建蜗杆渐开线，应用扫描混合特征创建蜗杆齿廓，采用旋转特征创建切口，最后生成蜗杆三维模型［3］。

2 参数化设计过程

2.1 创建参数关系

（1）添加蜗杆尺寸参数。利用“工具”→“参数”命令，依次添加蜗杆设计的18个参数，如图1所示。

（2）添加蜗杆尺寸关系。应用“工具”→“关系”命令，添加关系式：

2.2 创建蜗杆基本特征

2.2.1 创建蜗杆设计基准

（1）创建基准平面DTM1。添加关系：

（2）创建基准轴A＿1，A＿2。利用基准轴工具，创建TOP和TRONT基准平面及RIGHT和DTM1基准平面的交线作为基准轴线A＿1，A＿2。

图1 蜗杆基本参数

（3）创建坐标系CS0，CS1，CS2。利用坐标系工具，选取TOP，TRONT，RIGHT作为参照，生成CS0坐标系。同样利用坐标系工具，选取DTM1，TRONT，RIGHT作为参照，生成CS1坐标系。选取上一步创建的CS1坐标系作为参照，在“偏移类型”中选择“笛卡尔”，设置参数X0，Y0，Z－4.35，生成CS2坐标系。建立CS0和CS1夹角关系式：

2.2.2 创建蜗杆扫描轨迹

应用基准曲线工具，选取CS0坐标系，输入如下方程生成螺旋线：

2.2.3 创建蜗杆基本圆

创建4个同心圆作为蜗杆设计基本圆，建立关系式：

2.3 创建蜗杆渐开线

（1）应用基准曲线工具，选取CS2坐标系，创建渐开线，其方程如下：

（2）镜像并创建另一侧基本圆和渐开线如图2所示，添加关系：

图2 蜗杆渐开线

2.4 创建蜗杆主体

（1）利用拉伸工具创建蜗杆设计主体，并添加关系式：

（2）创建蜗杆扫描混合特征：利用“扫描混合”命令，选取前面创建的螺旋曲线作为原始扫描轨迹，草绘齿廓曲线。创建蜗杆扫描混合特征如图3所示。

2.5 创建蜗杆切口特征

应用旋转工具，切出材料，并添加关系式：

最后对蜗杆进行其他的修饰，生成最终的蜗杆三维模型，如图4所示。

图3 蜗杆扫描混合

图4 蜗杆最终三维模型

3 参数化程序的运行

单击主菜单中的“工具”→“参数”命令，修改设计参数：m（模数）值、z2（齿数）值、z1（头数）值。最后应用再生模型工具，可生成新的蜗杆三维模型。

4 结论

蜗轮蜗杆机构是典型的机械传动机构，利用Pro/E软件参数化功能对蜗杆设计后，只需修改现有模型的设计参数就可以自动生成新的蜗杆三维模型，避免了重复设计，使设计变得简单、快捷，是一种很有效的提高设计效率的方法［4］。

［1］林清安.Pro/Engineer零件设计［M］.北京：北京大学出版社，2001.

［2］曹岩.Pro/ENGINEER Wildfire产品设计实例精解［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［3］黄恺.Pro/E参数化设计高级应用教程［M］.北京：化学工业出版社，2008.

［4］赵建荣，姚涛.基于Pro/Engineer的蜗杆三维建模及参数化设计［J］.机械管理开发，2010，25（3）：174-175.