基於solidworks蝸桿傳動的三維建模與動態模擬

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tags:    時間:2014-03-07 09:22:10
基於solidworks蝸桿傳動的三維建模與動態模擬簡介
    蝸桿傳動是齒輪傳動的一種,主要用於交錯軸間傳遞運動和動力。最常用的是兩軸交錯角為90°的減速傳動。與其他傳齒輪動相比,蝸桿傳動傳動比大,傳動平……
基於solidworks蝸桿傳動的三維建模與動態模擬正文
    蝸桿傳動是齒輪傳動的一種,主要用於交錯軸間傳遞運動和動力。最常用的是兩軸交錯角為90°的減速傳動。與其他傳齒輪動相比,蝸桿傳動傳動比大,傳動平穩可靠,雜訊小,可實現反向自鎖。但是由於蝸桿傳動屬於滑動摩擦且速度較大,因而傳動效率低。在平面繪圖中,只能用分度圓、齒頂圓、齒根圓來表示齒形,為了克服蝸桿傳動平面繪圖的缺點,本文提出了一種基於SolidWorks的三維實體建模方法,這樣可使抽象的問題直觀化。我們還可以利於Animator插件來製作動畫,它能實時錄製蝸桿傳動機構的工作過程,增強了對蝸桿傳動機構的理解。
1 蝸輪蝸桿的實體建模
    SolidWorks軟體具有人性化的用戶界面,操作簡便,使用非常廣泛。在SolidWorks的標準菜單中包含了草圖繪製工具欄和特徵工具欄,其中特徵工具欄有拉伸凸台/基體、旋轉凸台/基體。在處理複雜的幾何形狀時還需要其他高級特徵選項,包括掃描、放樣凸台/基體等。合理運用上述特徵造型技術就能設計出蝸桿傳動的實體模型。
    由於阿基米德蝸桿最為簡單,且有關阿基米德蝸桿傳動的一些基本知識也適用於其他型式的蝸桿傳動,故下面以阿基米德蝸桿傳動為例說明建模過程。
先確定模數、中心距、傳動比、蝸桿頭數、變位係數等基礎參數,再分別算出蝸桿和蝸輪的分度圓、齒頂圓、齒根圓的大小。然後選擇“曲線”中的“螺旋線/渦狀線”按鈕,在蝸桿的分度圓上繪製螺旋線,在中心平面繪製齒槽輪廓線,選擇“掃描切除”按鈕,就能得到蝸桿模型,如圖1。同理,在齒坯上先切出一個齒槽,選擇“圓周陣列”按鈕得到所需蝸輪,如圖2。注意在設置螺旋線參數時,蝸桿和蝸輪的螺距和旋向必須相同。
1  蝸桿實體模型
2  蝸輪實體模型
2 蝸輪蝸桿的虛擬裝配
    在虛擬裝配前先設計一個機架,使它能把蝸輪蝸桿約束到所需的中心距和交錯角。然後單擊“新建”按鈕,打開一個裝配體文件,先插入機架,依次蝸輪和蝸桿,因為SolidWorks默認第一個零件是固定的,不能運動,其他的零件都是以它為裝配參照體。調入零件后,選擇“配合”按鈕,利用同軸心、平行標準配合,精確地把蝸輪蝸桿約束在機架上,最後將機架設置成隱藏。蝸輪蝸桿的裝配圖如圖3所示。
3 蝸輪蝸桿裝配圖
3 蝸輪蝸桿動態模擬
    在動態模擬前,先在裝配體中對蝸輪蝸桿進行動態模擬。單擊裝配體中“模擬”按鈕,選擇“旋轉馬達”,分別設置蝸輪蝸桿的旋轉方向和角速度。
選擇工作區底部的“動畫”標籤切換到動畫操作界面。在SolidWorks  Animator工具欄上,單擊“動畫嚮導”按鈕,選擇“物理模擬”,單擊“下一步”,然後設置開始時間和動畫時間長度,單擊“完成”。最後,點擊SolidWorks  Animator工具欄左側的“播放”按鈕觀看動畫。還可以單擊“保存”按鈕可將製作的動畫以AVI格式保存。
4 總結
    本文採用SolidWorks三維實體造型軟體,通過定義蝸輪蝸桿的相對位置,設置蝸輪蝸桿的旋轉方向和角速度以實現蝸輪蝸桿的動態模擬,使設計人員能夠全方位地觀察蝸輪蝸桿的運動狀態。
 
作者簡介:武雪威(1981-),女,學士學位,助理工程師。2006年畢業於河北理工大學,機械設計製造及其自動化專業,現在河北天擇重型機械有限公司從事冶金機械設計開發工作。

 

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