利用SolidWorks软件绘制三维蜗杆
Solidworks2010双头蜗杆的建模
Solidworks2012双头蜗杆的建模蜗杆主要用于减速的机构中，具有传动比大、保证准确的传动比、传动平稳、噪声小、同时具有自锁功能，所以应用非常广泛。
Solidworks建立双头蜗杆的模型是使用参数化的方法，主要的建模是分为个步骤：1 绘制蜗杆的轮廓。
2 创建蜗杆的齿槽。
3 创建生成蜗杆的螺旋线。
4 添加方程式。
5 完成后扫描切除并阵列。
下面结合一个具体的例子（见图1及参数表），详细介绍下创建双头蜗杆的建模过程。
图1(1)参照蜗杆的参数表，将方程式创建出来。
参数表点击图标，进入Solidworks2012的界面。
单击“工具”-“方程式”按钮，并添加方程式（见图2）图2方程式添加完成后，将实行具体的建模过程。
（2）绘制轮廓图形，将轮廓创建出来（见图3），轮廓的二维图（见图1）。
图3（3）创建蜗杆齿槽螺旋线，在右视基准面右边60mm处创建一个辅助的平面，再辅助的平面上以分度圆直径36为基准，画一条螺旋线，将螺旋线的螺距设为“18.85mm”,圈数为“3”,起始的角度设为90，单击“确定”按钮。
在创建导程时，有显示红色的方程式的字母，首先我们添加尺寸，双击尺寸数字下的尺寸线，系统会弹出“修改”的对话框，然后在数字栏中输入=“z1”*“px”即可。
（见图4）图4（4）绘制蜗杆齿槽轮廓，通过螺旋线的起点建立平面，并绘制齿廓。
齿廓的平面草图在创建时也是需要修改尺寸的数值，用如上创建导程的方法创建。
（见图5）图5（5）通过扫描切除的命令将创建出一个齿槽，选择设计树中刚创建的草图和轮廓，单击特征工具栏中的“扫描切除”按钮，然后弹出“扫描切除”属性管理器进行设置。
（见图6）图6（6）完成一条齿槽之后，利用圆周阵列创建出另外的一条齿槽，单击特征工具栏中的“圆周阵列”按钮，选择“视图”——“临时轴”的命令，将显示临时需要的阵列轴，设置轴线为“360度”，实例数为“2”。
（见图7）图7总结，从此例中可以看出，Solidworks2012在蜗杆的设计方面还是比较有强大的功能的，本例我们是利用方程式的驱动来创建蜗杆，但也可以利用方程式来创建蜗轮，齿轮一类的零件，比较容易实现这一类标准且有规则的产品。
用SolidWorks精确建立锥面包络蜗杆的三维实体
式中： - !— — —用盘状刀具加工蜗杆时， 蜗杆作螺旋 运动的转角； - - - "! — — —刀具轴与蜗杆轴的夹角； - $ — — —蜗杆的螺旋运动参数。 为了从坐标系 %( 变换到坐标系 % % ， 需使用矩阵等式 & % ’ ( %! & ! ， 式中： - "! — — —刀具圆锥面 （图 .） 的矢量； - ! %!— — —空间坐标变换矩阵。 其方程式分别为 - & ! ’ ))’*#（ $*! + *+($,! ）+ （)*+(#! " #） -! ， （ /） ! )’* 式中： - )— — —圆锥面上的点距锥顶的距离； — —刀具绕回转轴转动的角度。 $— )’* ! !% ! & !%’ !’ ( & " *+(! # # 触线由如下方程确定 &! ’ &（ )， ， #! $ ! & % ! $ ! & # ， $） ! 式中： - #! — — —刀具圆锥面的法线矢量； %! — — —刀具圆锥面的法线单位矢量； $! — — —刀具圆锥面与蜗杆接触处的相对运 动速度矢量。
（M& 贵州大学 机械工程及自动化学院， 贵州 贵阳’ PP)))N ； !& 华北水利水电学院 机械学院， 河南 郑州’ OP)))) ； N& 广东工贸职业技术学院， 广东 广州’ PM))))； O& 浙江师范大学 交通学院， 浙江 金华’ N!M))) ）
摘’ 要： 以 2$%<=+$>?@ 为平台， 应用微分几何， 依据 啮合原理， 使用 #Q *&) 编程， 精确 建立锥面包 络蜗杆的三 维实体。建立了锥 面包络蜗杆的三维实体可用于有限元分析和蜗轮蜗杆副传动的动力学分析。 关键词 ： 锥面包络蜗杆； 2$%<=+$>?@ 软件； 扫描 中图分类 号： -7NMM& M ： -9MN!& OO’ ’ ’ 文献标识码： Q’ ’ ’ 文章编号： M))* R *OO* （ !))* ） )" R ))!S R )N
SOLIDWORKS工业机器人数字化建模教程 项目五 底盘旋转蜗杆的数字化设计
任务三 创建螺旋线
项目要求
项目实施
绘制螺旋线
现场经验
图5-8【螺旋线/涡状线】属性管理器
图5-9 绘制完成螺旋线
任务三 创建螺旋线
项目要求
项目实施
现场经验
任务四 扫描切除生成螺纹
一、绘制截面草图
图5-10 绘制截面草图中心线
图5-11 绘制截面轮廓线
图5-12 截面尺寸标注
图5-13 完全定义的截面草图
项目要求
项目实施
三、扫描切除 扫描切除的方法如下：
现场经验
方法一
菜单【插入】→【切除】→【扫描】。
方法二
单击【特征】选项卡的【扫描切除】按钮
方法三 单击【特征】工具栏的【扫描切除】按钮
任务四 扫描切除生成螺纹
项目要求
项目实施
现场经验
图5-14【切除-扫描】属性管理器设置和效果预览
图5-15扫描切除生成螺 纹
项目要求
项目实施
现场经验
二、绘制螺旋线,绘制螺旋线的方法如下:
方法一
菜单【插入】→【曲线】→【螺旋线/涡状线】。
方法二
单击【特征】选项卡的【曲线】按钮右侧下三角按钮，
在弹出的下拉列表中选择【螺旋线/涡状线】按钮
方法三
单击【特征】工具栏的【曲线】按钮右侧下三角按钮， 在弹出的下拉列表中选择【螺旋线/涡状线】按钮
SOLIDWORKS工业机器人数字化建模教程
项目五 底盘旋转蜗杆的数字化设计
学习目标
了解用特征进行建模的构思和结构分析。 熟悉3D螺旋线/涡状线、扫描切除特征。 掌握特征扫描、基准轴的使用。
项目要求
项目实施
现场经验
项目引入:本项目要求完成该零件的三维数字化设计。底盘旋转蜗杆是机 械臂中非常重要的传动零件。如图5-1所示。
SW机械设计材料库
基于SW的蜗杆减速器机械设计摘要：简单介绍了SolidWorks2006的有关操作和机构运动仿真的插件COSMOSMtion，应用SolidWorks及COSMOSMtion，对蜗轮蜗杆减速器进行造型设计及运动模拟仿真，并对仿真结果进行分析。
关键词：减速器蜗轮蜗杆 SolidWorks 仿真1.Solidworks2006有关操作：1.1零件实体的建模构件是由若干零件组成的，因此，在运动机构动态仿真前，要先做有关零件的实体建模。
Solidworks2006用户界面非常人性化，便于操作。
在Solidworks的标准菜单中，包含了各种用于创建零件特征和基准特征的命令。
其中基础实体特征主要有拉伸凸台l基体、旋转凸台/基体等。
在基础实体特征上可添加圆角、倒角、筋、抽壳、拔模及异型孔、线性阵列、圆周阵列、镜像等放置特征，这些特征的创建对于实体造型的完整性非常重要。
在处理复杂的几何形状时还需要其它高级特征选项，包括扫描、放样凸台/基体及参考几何体中基准轴、基准面这些定位特征等。
通过以上特征造型技术在Solidworks能设计出需要的实体特征。
1.2零件的装配利用Solidworks的装配体模块，可将零件模型装配成机械系统。
与传统的CAD创建三维装配体模型流程相比，在Solidworks装配体环境中可在位创建零件，也可以在装配体环境中修改零件而不需要单独打开该零件。
当保存装配体时，零件文件也被保存到指定的目录。
当在位创建零件，或在多个装配体中使用或重用零件时，可使用Solidworks创建的有自适应特征的零件，自适应零件能够根据其它零件自动调整到相应的大小和位置。
这样可节约时间，提高精度，从而大大提高了设计的灵活性，减少了工作量。
1.3机构运动仿真目前，基于Solidworks, Pro/E, UG等CAD软件的立体零件建模，三维零件模拟装配等功能已经成熟，在计算机屏幕上便可实现以零件模型代替实物，进行方案选择及修改、运动分析及校核，为产品的设计开发带来很大的方便。
平面二次包络环面蜗杆的三维建模
平面二次包络环面蜗杆的三维建模简明分析了平面二次包络环面蜗杆的加工成型原理，并在推导了平面二次包络环面蜗杆的齿面方程，确定了三维理论接触线的离散模型，并对在三维造型软件中对模型进行了仿真，介绍了对平面二次包络环面蜗杆测量的主要误差评定项目。
标签：平面二次包络环面蜗杆；齿面方程；建模引言环面蝸杆主要是指分度曲面是圆环面的蜗杆，常见的环面蜗杆分为以下几种：直廓环面蜗杆、平面包络环面蜗杆、渐开面包络环面蜗杆和锥面包络环面蜗杆。
环面蜗杆副传动是机械传动领域的一种重要形式，是一种交错轴的传动方式，相对于传统的传动过程，它具有传动比大、多齿啮合、瞬时双线接触、易形成润滑油膜、承载能力强等诸多优点，广泛应用于现代机械高强度重载中，以及冶金和兵器工业等众多行业[1]。
但是由于其成形过程需要进行两次包络过程，加工工艺十分复杂，对其啮合性能和精度的分析就比较困难，为了提高其精度，改进其加工制造工艺，我国在1996年颁布了“平面二次包络环面蜗杆传动”国家标准GB/T16445-1997，从而更好的促进平面二次包络环面蜗杆传动的推广应用和制造工艺和精度质量的提高。
1 平面二包环面蜗杆传动的加工成型原理平面包络环面蜗杆是以斜置的平面砂轮作为工具母面，与被加工的蜗杆齿面做工艺啮合，砂轮齿面与蜗杆齿面按给定的传动比绕各自的轴线转动，蜗杆齿面便在工具砂轮的相对运动中被包络而成。
1.1 环面蜗杆数学模型的建立数字化建模的基础是获得模型型面数据，由获取的型面数据模型来拟合模型型面，获得型面数据就需要建立起数学模型。
依据环面蜗杆传动副实际加工过程中的运动关系，采用活动标架法，构建环面蜗杆的加工坐标系和辅助坐标系，如图1和图2所示：根据共轭齿面啮合理论，对实际加工过程中蜗杆传动拟合关系进行研究，可知在第一次包络过程中，工具砂轮齿面与蜗杆齿面的啮合方程[2]为：（1）其中：（2）（3）联立以上两式可得被加工蜗杆左齿面上一点的坐标关系式为：（4）当公式中的参数u确定时，给定？准2的范围之后，带入以上公式，就可以求得蜗杆下齿面的一条螺旋线；给定？准2的值，令u在一定范围内变化，就可以求得一条确定的齿面接触线的值；令？准2和u都在各自的取值范围内循环，就可以求得整个蜗杆齿面。
基于Solidworks的阿基米德蜗轮蜗杆的建模与装配
第 １ 第 １期 １卷 ２１ ０ ２年 １月
杭 州师 范大 学学 报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ａ ｇ ｈ ｕＮ ｒ ｌ ｎｖ ｒｉ （ ａｕ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ ｎ ｏ ｒａ ｏ ｎ ｚ ｏ ｏ ｍａ Ｕ ｉ ｓ ｙ Ｎ ｔｒ ｌ ｃ ｎ ｅＥ ｉｏ ） Ｈ ｅ ｔ ｅ ｉ
［ ］江 磊 ， 玉兰 ． 于 Ｓ ｌ Ｗ ｏｋ ３ 王 基 ｏｉ ｄ ｒｓ的阿 基 米 德 蜗 杆 蜗 轮经 验 交 流 建 模 方 法 探 讨 ［］ 机 械 与 电子 ，０ ７ ３ ：７７． Ｊ． ２ ０ （ ） ６—Ｏ ［ ］孙 桓 ， ４ 陈作 模 ． 械 原 理 ［ ． 京 ： 等 教 育 出版 社 ，０ ２ ２ １２ ３ 机 Ｍ］ 北 高 ２ ０ ：０—０ ．
中 图分 类 号 ： ＴＨ１ ２ ４ Ｔ ３ １ ９ ３． ； Ｐ ９ ．
文章 编 号 ：１ ７ — ３ Ｘ（ ０ ２ ０ － ０ ７０ ６ ４ ２ ２ ２ １ ） １０ ７ — ４
文献标志码 ： Ａ
在 工程应 用 中 ， 阿基米 德 圆柱 蜗轮 蜗杆 的类 型结 构应 用 较 为广 泛 ， 因此 ， 文 以阿 基米 德 蜗 轮蜗 杆 为 本
其 中 ： 距 Ｐ 一７ 压力 角 口 Ｏ ； 齿 【 ｍ； 一２ 。齿根 高 ｈ ＝ （ ＋Ｃ ｍ； 度 圆半 径 ｒ 一ｍｑ ２ 齿 顶 高 ｈ 一＾ ｍ ； ｒ ） 分 ／； 齿 顶高 系数 一１ 顶 隙 系数 ｃ ； 一０ ２ 其 中 ｍ 为模 数 ， 蜗杆 直径 系数 ． ．． ｑ为
SolidWorks-蜗杆参数方程式驱动建模
蜗杆轴方程式参数驱动建模第一步：绘图前先输入下列关系式:【工具】→【方程式】→【添加】，输入【m=3.5'模数】，确定.跟着点【编辑所有】输入以下的方程式：(复制→粘贴）q=9 '蜗杆直径系数z1=1 '蜗杆头数（齿数）z2=30 '蜗轮齿数c=0.2 ’径向间隙系数ha=1 ’齿顶高系数x=0 ’变位系数（只能取x=±0.5或x=±1)点确定。
（以后改动这几个参数就可以重新生成新的零件）第二步：画草图旋转出蜗杆轴主体如图所示，标注尺寸时在蜗杆齿顶圆直径输入方程式【m＊(q+2＊ha) ’蜗杆齿顶圆直径】。
可以连倒角圆角一起出。
第三步：建立一个基准面离右视基准面距离为一个螺距。
用蜗杆齿顶圆直径转换实体引用画出螺旋线基准圆。
【插入】→【曲线】→【螺旋线】双击螺旋线,双击螺距20，添加方程式【PI＊m’螺距（即蜗杆轴节（蜗轮周节）)】第四步：以螺旋线起头画出蜗杆齿形截面图:中心线离原点高度为蜗杆分度圆半径,方程式为【m＊q /2'分度圆半径】，分别标注添加方程式【ha*m'蜗杆齿顶高】、【(ha+c）*m’蜗杆齿根高】、分度圆齿厚【PI＊m/2'分度圆齿厚螺距/2】（要先画出两个点来标注）。
以这草图和螺旋线扫描切除出齿形。
然后再完成键槽、加工中心孔、材料等等。
最后的结果：本模型所用的方程式：（’这个符号是用来加备注的，跟方程式一起输入方便知道是什么）"m"=3。
5 '模数"q"=9 '蜗杆直径系数”z1"=1 ’蜗杆头数（齿数）”z2"=30 ’蜗轮齿数"c”=0。
2 ’径向间隙系数"ha"=1 '齿顶高系数"x"=0 '变位系数（只能取x=±0.5或x=±1）"D1@草图1" =”m”＊("q"+2*”ha”) ’蜗杆齿顶圆直径"D1@基准面1" = PI*”m"’螺距"D4＠螺旋线/涡状线1" =PI＊”m" ’螺距(即蜗杆轴节（蜗轮周节））”D3@螺旋线/涡状线1” =”D10@草图1"+2＊PI＊”m" ’ 螺旋长度"D1＠草图3” = "m"＊”q"/2 ’蜗杆分度圆半径”D3@草图3” = ”ha"*”m" '蜗杆齿顶高”D4@草图3” = （”ha”+"c”）＊”m"’蜗杆齿根高”D5@草图3" = PI*"m”/2’分度圆齿厚”D1@基准面2" = "D5＠草图1”/2。
基于SolidWorks和GearTrax的蜗轮蜗杆三维建模及运动仿真
基于SolidWorks和GearTrax的蜗轮蜗杆三维建模及运动仿真谢志平【摘要】The software of SolidWorks and GearTrax were used to model a simplified Worm Wheel-worm, and the virtual assembly was accomplished according to geometry size. The intervene of the component parts was checked, the movement state was analyzed by simulating Worm Wheel-worm based on Cosmosmotion. It is proved that the method that set up a 3D model of Worm Wheel-worm by using the software of SolidWorks and GearTrax can enhance the work efficiency, the reasonable of the mechanism design was verified that motion characteristics were consistent with the theoretical analysis.%运用SolidWorks和GearTrax软件构建蜗轮蜗杆机构简化模型，按照机构的结构几何尺寸，进行虚拟装配。
直接在运动仿真模块Cosmosmotion中通过设定原动件运动参数进行运动仿真，并检查零件之间的干涉、分析运动状态。
结果表明，利用SotidWorks和GearTrax软件可以对蜗杆机构实现三维实体快速建模，其运动特性与理论分析结果一致，验证了机构设计的合理性。
【期刊名称】《贵州师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(030)002【总页数】3页(P103-105)【关键词】SolidWorks;GearTrax;蜗轮蜗杆;运动仿真【作者】谢志平【作者单位】贵州师范大学机械与电气工程学院,贵州贵阳550001【正文语种】中文【中图分类】TH132;TP391蜗杆传动用于传递空间交错轴间的运动和动力，主要由蜗杆和蜗轮组成，由于它具有传动比大，结构紧凑，传动平稳，冲击振动小等优点，被广泛应用于机床、汽车、仪器、冶金、矿山及起重运输机械设备的传动系统中［1］。
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图 ７
４ 切除多余部分 ．
（）单击蜗杆基 体 的端 面 （ １ 拉伸 较 长的一 端 ） ，选
图 ５
取该端面。然后 选择下拉菜单 的插 入一 参考几何体一 基
的齿形 （ 如图 ７ 。 ）
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然后选取 图中的基圆 ，单 击 “ 定”就生成 了蜗杆 的基 确 体 （ 如图 ５ 。 ）
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（ ）画一条连接 “ ２ 对称齿”齿根点 的线段 ，然后 选 择下拉菜单 的 ：工具一草 图绘 制工具一 剪裁一 剪裁到最 近端 ，剪裁掉线段外端 ，得 到线段 ，（ 图 ３ ，退 出草 如 ）
图。
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．
１０ ２ ｍｍ的蜗杆为例 ，其操作步骤如下 ：
１ 绘制参考齿轮 ．
（ ）在 ＳｌＷ ｒｓ １ ｏｄ ｏｋ 中新建零件 窗 口。用 鼠标依次单 ｉ
击设 计库 一 Ｔ ｏ ｏ－ ＡｎｉＭ ｔｃ 动力 传动 数一齿 轮 。 ｏｌ ｘ ￣ ｓ ｅｒ 一 ｂ － ｉ 这时各种齿轮选项出现。 （ ）右 键单 击 其 中 的 “ 齿 轮”选 项 ，然 后 单击 ２ 正 “ 生成零件 …… ”选 项 。这 时 ，齿 轮参 数 出现 ，输 入 以
计库中没有蜗杆 的三维 图。如果 自己绘制蜗 杆 ，对 于不 十分熟悉蜗 杆结构 和参数 的制图者来说 ，比较困难 。通 过实践 ，我们以齿轮为基 础 ，运用 “ 模数相 同 ，齿形一
２ 拉伸蜗杆基体 ．
（ ）右键 单 击 齿 轮 的前端 面，然后 单 击 “ １ 插入 草 图”选项 。选择与坐标轴对称 的一 个齿 （ 因齿 轮齿数为 奇数 ，所 以总有 一个齿 与坐 标轴 对称 ） ，通 过该 “ 对称 齿 ”的齿顶 中点 ，作一条指 向坐标原 点的线 段 ，线段的 长度等于 蜗 杆 的顶 圆半 径 ，即 ：
大的数 ，如 ：２ ０ ０ ；选择方 向 ２ ，在 方 向 ２下 的 “ 深度 ” 栏中 ，填写一个较小 的数 ，如 ：１ ；单击 “ ０ 所选 轮廓” ，
Ｃ ／Ｐ Ａ ＣＰ Ｍ Ａ
（）单击 “ ４ 扫描” ，在选项 下，以齿 形 罔为轮廓 ， 以螺旋线为路径进 行扫描 ，单击 “ 确定”就生成 了蜗杆
，
一
，
图
２
图
３
１） ０ ，毂样式 （ ） 无 ，轴 杆直 径 （ 意 选 取 ，尽 量 小 一 任
（ ）选 择 过线 段 ，且 与 齿 轮 端 面 垂 直 的基 准 面 ３ （ｌ ｅ） Ｐａ １ ，然后右键 单击 “ 入草 罔”选 项。选择 线段 ｎ 插
些 ，以免大于齿轮 的齿底 圆，比如选 １ ） ０ ，键槽 （ ） 无 ，
（０＋ ）／ １ ２ ２＝３ （ ０ ｍｍ）（ 如图 ２ 。 ）
致”的原理 ， 借用相 同模数 的齿轮齿形 ，通 过扫描 、切
除等步骤 ，绘制各种规格的蜗杆三 维图。本文 以模数 ｒ ｇ ／ ，
＝
（ ｑ＋２ ２＝５Ｘ ）／
５ ，特 性 系数 ｑ＝１ ，压 力 角 ｄ＝２ 。 ０ ０ ，总 长
（）选择下拉菜单的插入一 曲线一螺 旋线／ 状线 ， ２ 蜗 这时出现 选项 ，按 以下选 取 ：螺距 （ ，即输 入 ５＊ ｍ
（）选择下拉菜单的插 入一 切除一使用 曲面 ，并注 ２ 意切除方 向， 图中的箭头指 向齿轮 （ 让 如图 ８。单击确 ）
定 ，切除多余 部分 。然后用 相同 的方法将 另 一端切 平 ，
１ － 一 ，
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下参数 ： 模块 （ 选择 蜗杆 的模 数 ５ ，齿数 （ 择奇 数 ， ） 选
比如选 １ ） ９ ，压 力 角 （ ０ ，面 宽 （ 意 选取 ， 比如 选 ２） 任
。 ｌ 、 Ｊ 。 ，’ ＼ ， 一 。 Ｊ ＼ ＿ 段 、 １古 线 Ｊｊ 一
轧槭ｌ 冷 工 加
塑 ＿ ■叠
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圆 圈Ｉ
（）以线 段 ， ４ 为半径 画一基 圆，单 击 “ 伸 凸台／ 拉 基体”命令 ： 在方 向 １ 下的 “ 深度 ”栏 中，填 写一个较
显示齿 （９ 。单击 “ １） 确定 ”就 生成 了模 数等 于蜗杆模
数 的齿轮 （ 如图 １ 。 ）
， 单 击 “ 换 实 体 应 用 ” 命 令 ，将 线 段 ，转 到 ， 转
（ ｌｎ１ Ｐａｅ）面上 （ 如图 ４ 。 ）
： 设计库
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利 用 Ｓ ｌ Ｗ ｏｋ 软 件 绘 制 三 维 蜗 杆 ｏｉ ｄ ｒｓ
山东征 宙机械 有限公 司 （ 平原 ２ ３０ ） 刘 明林 ５ １０ 何学玲
在使用 ＳｌＷｏ ｓ ｏｄ ｒ 软件 中，我们发 现该 软件的设计 ｉ ｋ 库中 ， 各种模数制齿轮 和径节制齿 轮都 比较 齐全 ，但设
准 面，在 出现 的 “ 等距 距 离”选 项 中，填 写 蜗 杆的 长
３ 扫描蜗杆齿形 ．
（）右单 击蜗 杆基 体 的端 面 （ 伸较 长 的一 端 ） １ 拉 ，
度 ，如 ：１０ ２ ，并注意 基准 面的方 向 ，要保证 生 成的基
准面与蜗杆相交 。
单击 “ 插入草图”选项 。选取基体端 面的圆形棱边 ， 单 击 “ 转换实体应用 ”命令 ，将该棱边转换成一个圆。