摘要：為了實現(xiàn)普通圓柱蝸輪蝸桿的參數(shù)化設(shè)計，以AutoCAD 為開發(fā)平臺，SQL Server 為數(shù)據(jù)庫支撐，在Auto Lisp 自動繪圖技術(shù)和數(shù)表的插值法查詢技術(shù)的基礎(chǔ)上建立了蝸輪蝸桿傳動的軟件模塊，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)及功能分析，設(shè)計蝸輪蝸桿時只需輸入圓柱蝸桿的相關(guān)敏感參數(shù)，由計算機計算出全部特征值并儲存于數(shù)據(jù)庫中，即可自動生成產(chǎn)品零件圖和三維模型。
      
        蝸輪蝸桿傳動的設(shè)計程序復(fù)雜計算量大，近年來，由于計算機技術(shù)的應(yīng)用推廣，機械設(shè)計的自動化程度日益提高。AutoCAD 為設(shè)計人員熟知的設(shè)計工具，但是在蝸輪蝸桿傳動的設(shè)計中，尚需建立其必要的數(shù)據(jù)庫模塊，完善其功能的管理。
        AutoCAD 為具有開放的體系結(jié)構(gòu)，可以運用集成開發(fā)工具Visual LISP 實現(xiàn)具有蝸輪蝸桿傳動的專業(yè)化特征的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)的二次開發(fā)。根據(jù)蝸輪蝸桿的設(shè)計原理，建立其軟件模塊，以AutoCAD為開發(fā)平臺，SQL Server 為數(shù)據(jù)庫支撐，在Auto Lisp自動繪圖技術(shù)和數(shù)表的插值法查詢技術(shù)的基礎(chǔ)上可建立蝸輪蝸桿傳動的軟件模塊，以實現(xiàn)普通圓柱蝸桿傳動的參數(shù)化設(shè)計。運用參數(shù)化技術(shù)，設(shè)計者只需輸入相關(guān)敏感參數(shù)，由計算機計算出全部特征值并儲存于數(shù)據(jù)庫中，再由Auto Lisp 調(diào)相關(guān)的幾何尺寸參數(shù)生成產(chǎn)品零件圖或三維模型。
       
1    蝸輪蝸桿軟件模塊的構(gòu)建
   1.1 AutoCAD 內(nèi)嵌的Auto Lisp 技術(shù)
     利用Auto Lisp 可進(jìn)行蝸輪蝸桿傳動的工程的分析計算，并繪制出幾何圖形。在AutoCAD 軟件中的三維基本幾何體，如錐、柱、球、環(huán)等，都可用Auto Lisp語言編程實現(xiàn)。應(yīng)用Visual LISP 面向設(shè)計對象編程，通過VisualLISP ActiveX 接口，同其他ActiveX-Compliant 應(yīng)用程序一樣通過聯(lián)合庫可以方便地引用，具有應(yīng)用程序的智能化、集成化的特點。 
                                      
                               
1.2 數(shù)表的插值擬合技術(shù)
     有些自變量和函數(shù)值均為離散值的數(shù)表函數(shù)，可以使用SQL Server 等建立數(shù)據(jù)庫，而有的數(shù)表函數(shù)的自變量和函數(shù)值皆為連續(xù)值，若不是列表節(jié)點上的值，則需要用插值法確定。模塊的設(shè)計當(dāng)中使用了逼近、線性插值擬合技術(shù)和三次樣條插值擬合技術(shù)。
             

2     蝸輪蝸桿體系結(jié)構(gòu)
       圓柱蝸桿傳動CAD 系統(tǒng)嚴(yán)格按照軟件工程學(xué)的面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行開發(fā)。根據(jù)信息活動的規(guī)律，CAD 系統(tǒng)軟件的開發(fā)可劃分為四個階段：總體規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計、編程測試和運行維護。前兩個階段是以系統(tǒng)工程方法論為指導(dǎo)的總體設(shè)計，后兩個階段是以軟件工程方法論為指導(dǎo)的軟件開發(fā)。圖2 為面向?qū)ο箝_發(fā)過程框圖。
                     
         圓柱蝸桿傳動CAD 系統(tǒng)包括表格線圖處理模塊、蝸輪蝸桿幾何參數(shù)設(shè)計模塊、熱平衡計算模塊、自動繪圖模塊。
        蝸輪蝸桿傳動用來傳遞空間交錯的兩軸間的運動和轉(zhuǎn)矩，它的類型較多，本系統(tǒng)以普通圓柱蝸桿傳動為對象進(jìn)行幾何參數(shù)及尺寸計算、作用力分析及蝸輪蝸桿傳動的熱平衡的設(shè)計，編制了包含蝸桿傳動的理論計算及計算機自動繪圖兩部分的軟件系統(tǒng)。因各類蝸輪蝸桿傳動的設(shè)計過程基本類似，總的來說，可以歸納為以下幾方面的工作：已知參數(shù)的輸入；數(shù)據(jù)庫的建立；蝸輪蝸桿傳動設(shè)計計算；輸出設(shè)計結(jié)果；輸出相應(yīng)的蝸桿及蝸輪的工作圖。其軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3 所示。
                      
2.1 蝸輪蝸桿幾何參數(shù)設(shè)計
       蝸輪蝸桿的幾何參數(shù)設(shè)計[1]考慮了傳動比i、蝸桿模數(shù)m 和壓力角α、蝸桿分度圓直徑d1 和直徑系數(shù)q、蝸桿頭數(shù)Z 1 和蝸輪齒數(shù)Z 2 和蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角β。同時這些參數(shù)也在用戶與系統(tǒng)交互的接口處顯示。用戶可以直觀地輸入自己所需類型的蝸輪蝸桿數(shù)據(jù)[2]。圖4 為蝸輪蝸桿幾何參數(shù)的輸入界面。
                         
2.2 蝸輪蝸桿的熱平衡計算
      由于蝸桿傳動的效率低，工作時會產(chǎn)生大量熱量。在閉式蝸桿傳動中，若散熱不良，大量的熱量使?jié)櫥Ф鴮?dǎo)致齒面膠合，所以，對閉式蝸桿傳動要進(jìn)行熱平衡計算，保證油溫能穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。圖5 為轉(zhuǎn)矩、導(dǎo)程角、熱平衡計算后的反饋界面。
                    
2.3 蝸輪蝸桿的參數(shù)化設(shè)計
      調(diào)用蝸輪蝸桿的參數(shù)化設(shè)計模塊，比照圖形幾何參數(shù)輸入特征值，生成*.dwg 圖。圖6 為蝸輪蝸桿的參數(shù)化設(shè)計界面。
                           
 2.4 自動繪圖
       自動繪圖模塊中，提供了2 種工作模式：一是直接由蝸輪蝸桿設(shè)計模塊的計算結(jié)果自動生成*.dwg圖；二是對照圖形界面和命令行提示由鍵盤輸入尺寸參數(shù)生成*.dwg 圖。如圖7、圖8 所示。
                  
 

3     結(jié)束語
         本文根據(jù)蝸輪蝸桿的設(shè)計原理，軟件工程學(xué)理論，對建立其軟件模塊系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)及功能分析。以AutoCAD 為開發(fā)平臺，SQL Server 為數(shù)據(jù)庫支撐，在Auto Lisp 自動繪圖技術(shù)和數(shù)表的插值法查詢技術(shù)的基礎(chǔ)上建立了蝸輪蝸桿傳動的軟件模塊，實現(xiàn)了普通圓柱蝸桿傳動的參數(shù)化設(shè)計。運用參數(shù)化技術(shù)，設(shè)計者只需輸入相關(guān)敏感參數(shù)，由計算機根據(jù)方程式計算出全部特征值并儲存于數(shù)據(jù)庫中，再由Auto Lisp 調(diào)出相關(guān)的幾何尺寸參數(shù)生成產(chǎn)品零件圖或三維模型。