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第18卷第2期高等职业教育一天津职业大学学报Vo1．18．No．2
2009年4月HigherVocafionalEducation-JournalofTianjinVocationalInstituteApr．2009

基于UG的蜗轮蜗杆设计

李媛李荣
(东华理工大学，江西抚州344000)

摘要：产品建模技术是计算机辅助设计与制造(cAD／cAM)系统的核心技术。以UGNX作为支撑平台，创
建参数化的蜗轮蜗杆三维实体模型，为之后的装配设计、强度分析、仿真蜗轮传动的啮合过程、干涉检测、啮合特性
及表面特性进行更深入的分析提供了基础。
关键词：蜗轮蜗杆；参数化；UG
中图分类号：TH132．412文献标识码：A文章编号：1008—8415120091—02—0089—03

UGNX是美国EDS公司开发的CAD，CAAM蜗杆属轴套类零件，其基本几何结构是由不同的

一体化软件，具有强大的参数化设计功能，在设计和制轴段组成，轴上有轮齿、键槽、倒角、退刀槽等结构；蜗
造业有着广泛的应用。它将参数化造型和特征造型思轮属盘盖类零件，其主体部分为回转体，其上主要有轮
想有机地结合起来，用尺寸驱动或变量设计的方法定齿、孔、肋、键槽等结构。
义特征并进行类似的操作。UGNX尤其是在复杂曲面2蜗轮蜗杆建模过程
造型、复杂型面建模中的功能是其它软件无法比拟的。2．1蜗杆参数化建模
蜗轮蜗杆传动具有结构紧凑、传动比大、传动平稳以及本实例创建阿基米德蜗杆，各项参数为蜗杆轴向
在一定的条件下具有可靠的自锁性等优点，它广泛应模数in轴-2，蜗杆齿数zl=l，压力角c~_-20o，螺旋线升角
用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械及其它4。23"55，分度圆直径26ram，齿顶圆直径30mm，齿
机器或设备中。由于其齿廓形状复杂，目前国内外常用根圆直径21ram。
的CAD／CAM软件都无法直接进行蜗轮蜗杆三维实体2．1．1创建蜗杆毛坯
的设计。UGNX借助“规律曲线”、“表达式”工具及“动蜗杆主体是回转体，可利用UG的草图功能建立
态WCS”等功能可以建立复杂齿型曲线，但对于还不如图1所示草图，UG中草绘的截面都是参数化尺寸
太熟悉UG的设计人员来说，UG相对于其它CAD软驱动，在建立实体后仍可通过修改草图来改变实体结
件更为复杂，学习操作比较困难。构与尺寸。通过“旋转”、“倒斜角”功能实现实体造型，
本文以阿基米德蜗杆传动为例介绍蜗轮蜗杆参如图2所示。
数化造型设计的过程，对其他复杂形体的三维参数化
建模具有重要的参考作用。
1蜗轮蜗杆几何特征分析
蜗杆蜗轮传动是由交错轴斜齿圆柱齿轮传动演
变而来的。蜗杆的每个轮齿可在分度圆柱面上缠绕一图1草图
周以上，这样的齿轮外形像一根螺杆；为了改善啮合状
况，将蜗轮分度圆柱面的母线改为圆弧形，使之将蜗杆
部分地包住，并用与蜗杆形状和参数相同的滚刀范成
加工蜗轮，这样齿廓间为线接触，可传递较大的动力。
因而它具有螺旋传动的某些特点，蜗杆相当于螺杆，蜗图2蜗杆基体
轮相当于螺母，蜗轮部分地包容蜗杆。2．1．2创建蜗杆齿槽廓线

收稿日期：2009--03--09
作者简介：李媛(1970-)，女，江西临川人，东华理工学院数学与信息科学学院，讲师，工程师。

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利用“动态WCS”功能将工作坐标系ZC调整为螺在蜗轮体上切出球形沟槽，如图7所示，其中输入的沟
旋线升角，使得建立的齿槽廓线草图平面与蜗杆的槽球半径=中心距一喉圆半径=1lmm，沟槽直径为分度
螺旋线垂直。建立的齿槽廓线草图如图3所示，其中A圆直径27ram。
为70o(根据压力角ft．来确定)，B为齿顶圆半径加上
0．1，加上0．1是为后面的布尔运算，C为齿根圆半径。球形沟槽

图7蜗轮毛坯图8渐开线
2．2．2建立渐开线

一条发生线沿齿轮基圆作纯滚动时，直线上任一
点的轨迹为基圆的渐开线，根据渐开线的产生机理可
以得出渐开线的笛卡尔坐标方程式。

图3齿槽廓线草图图4螺旋线(c0s8×sin￡；y=妈in￡稍×eos8
2．1．3创建螺旋线式中x、y为渐开线点坐标；r为基圆半径；￡为滚
利用“插入一曲线一螺旋”功能绘制轮齿的引导动角。
线。在设置螺旋线参数时，应注意其中的“半径”应为蜗在UG中齿廓渐开线通过“规律曲线”产生，规律
杆分度圆的半径，产生的螺旋线如图4所示。曲线就是X、Y、z坐标值按设置规则变化的样条曲线，
2．1．4创建螺旋体齿廓渐开线是根据“规律曲线”中的“根据方程”生成，
利用“已扫掠”功能绘制切割轮齿的工具体。以螺因而，首先要在系统中建立表达式，运用“工具一表达
旋线作为引导线，齿槽廓线作为剖面产生螺旋体，如图式”功能输入如下表达式：m一2(