阿基米德蜗杆传动副的精密设计建模

hyfjy

阿基米德蜗杆是圆柱蜗杆传动副中常见的结构，因其制造较为简单，常为一些中小型企业用于需要大传动比减速，有一定的自锁要求的结构中，例如卷扬机，绞拌机等传递大扭矩的场合中。
与蜗杆相配的蜗轮，一般正规的生产是用与设计蜗杆基本相同的蜗轮滚刀，在定中心距的位置上进行滚切，得到配偶件。
而蜗轮的精密建模却是目前设计人员遇到的较为困难的一件事，用各种方法在三维软件中做出的蜗轮，在装配时都容易发现蜗杆与蜗轮是干涉的，不需要接触的地方，二个零件互相入侵，也就是无法做出共轭件。
蜗轮的设计计算是一件较为复杂的工作，蜗杆的成型较为容易，而在这类定装式传动（这类传动无可分性）中，蜗杆相对蜗轮的任何位置，生成的共轭齿面都是完全不一样的，许多设计参考书中把喉径处等效于圆柱齿轮的一个截面，然后对这个截面的齿形进行各种变换，都不能产生正确的蜗轮齿形曲面，干涉明显，以致于研究蜗轮齿曲面的贴较少，许多论文可以说是自己完美地解决了蜗轮齿曲面的建模，但始终没有看到精密蜗轮的3D文件。也有的贴子说用KS软件可以计算出蜗轮的点坐标，但也没有把这一工作完整地展现出来。
笔者曾用UG软件的布尔运算，用精密蜗杆切出相配偶的蜗轮，获得了较为可靠的结果，但用解析法，计算出蜗轮曲面上各处的离散点，才是最终能解决这类复杂模型的可靠建模方法。
近期仔细分析后着手进行这方面工作，初见成效。
建模的界面动画：





设计原则：蜗杆减少轴向齿厚0.01倍轴向模数，蜗轮用无间隙进行齿曲面离散点的计算并利用UG的二次开发OPEN GRIP功能进行自动建模，得到的模型齿面有很少的间隙，蜗杆同名齿面与蜗轮各啮合齿面最小间隙接近蜗杆减薄量的一半，运动仿真时可以看到齿面的啮合过程，不产生额外干涉。


压缩后的模型文件：













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