摘要：為了實(shí)現(xiàn)普通圓柱蝸輪蝸桿的參數(shù)化設(shè)計(jì)，以AutoCAD 為開發(fā)平臺，SQL Server 為數(shù)據(jù)庫支撐，在Auto Lisp 自動(dòng)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(dòng)的軟件模塊，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)及功能分析，設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿時(shí)只需輸入圓柱蝸桿的相關(guān)敏感參數(shù)，由計(jì)算機(jī)計(jì)算出全部特征值并儲存于數(shù)據(jù)庫中，即可自動(dòng)生成產(chǎn)品零件圖和三維模型。
      
        蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)程序復(fù)雜計(jì)算量大，近年來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用推廣，機(jī)械設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度日益提高。AutoCAD 為設(shè)計(jì)人員熟知的設(shè)計(jì)工具，但是在蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)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(yùn)用集成開發(fā)工具Visual LISP 實(shí)現(xiàn)具有蝸輪蝸桿傳動(dòng)的專業(yè)化特征的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的二次開發(fā)。根據(jù)蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)的軟件模塊，以實(shí)現(xiàn)普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)。運(yùn)用參數(shù)化技術(shù)，設(shè)計(jì)者只需輸入相關(guān)敏感參數(shù)，由計(jì)算機(jī)計(jì)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(dòng)的工程的分析計(jì)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(shí)現(xiàn)。應(yīng)用Visual LISP 面向設(shè)計(jì)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(diǎn)。 
                                      
                               
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(diǎn)上的值，則需要用插值法確定。模塊的設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)的規(guī)律，CAD 系統(tǒng)軟件的開發(fā)可劃分為四個(gè)階段：總體規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程測試和運(yùn)行維護(hù)。前兩個(gè)階段是以系統(tǒng)工程方法論為指導(dǎo)的總體設(shè)計(jì)，后兩個(gè)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(dòng)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(jì)模塊、熱平衡計(jì)算模塊、自動(dòng)繪圖模塊。
        蝸輪蝸桿傳動(dòng)用來傳遞空間交錯(cuò)的兩軸間的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，它的類型較多，本系統(tǒng)以普通圓柱蝸桿傳動(dòng)為對象進(jìn)行幾何參數(shù)及尺寸計(jì)算、作用力分析及蝸輪蝸桿傳動(dòng)的熱平衡的設(shè)計(jì)，編制了包含蝸桿傳動(dòng)的理論計(jì)算及計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪圖兩部分的軟件系統(tǒng)。因各類蝸輪蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)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(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算；輸出設(shè)計(jì)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(jì)
       蝸輪蝸桿的幾何參數(shù)設(shè)計(jì)[1]考慮了傳動(dòng)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(shí)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(jì)算
      由于蝸桿傳動(dòng)的效率低，工作時(shí)會產(chǎn)生大量熱量。在閉式蝸桿傳動(dòng)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(dòng)要進(jìn)行熱平衡計(jì)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(jì)算后的反饋界面。
                    
2.3 蝸輪蝸桿的參數(shù)化設(shè)計(jì)
      調(diào)用蝸輪蝸桿的參數(shù)化設(shè)計(jì)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(jì)界面。
                           
 2.4 自動(dòng)繪圖
       自動(dòng)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(jì)模塊的計(jì)算結(jié)果自動(dòng)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(jì)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(dòng)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(dòng)的軟件模塊，實(shí)現(xiàn)了普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)。運(yùn)用參數(shù)化技術(shù)，設(shè)計(jì)者只需輸入相關(guān)敏感參數(shù)，由計(jì)算機(jī)根據(jù)方程式計(jì)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。