摘要：為了實現普通圓柱蝸輪蝸桿的參數化設計，以AutoCAD 為開發平臺，SQL Server 為數據庫支撐，在Auto Lisp 自動繪圖技術和數表的插值法查詢技術的基礎上建立了蝸輪蝸桿傳動的軟件模塊，實現了結構及功能分析，設計蝸輪蝸桿時只需輸入圓柱蝸桿的相關敏感參數，由計算機計算出全部特征值并儲存于數據庫中，即可自動生成產品零件圖和三維模型。
      
        蝸輪蝸桿傳動的設計程序復雜計算量大，近年來，由于計算機技術的應用推廣，機械設計的自動化程度日益提高。AutoCAD 為設計人員熟知的設計工具，但是在蝸輪蝸桿傳動的設計中，尚需建立其必要的數據庫模塊，完善其功能的管理。
        AutoCAD 為具有開放的體系結構，可以運用集成開發工具Visual LISP 實現具有蝸輪蝸桿傳動的專業化特征的計算機輔助設計系統的二次開發。根據蝸輪蝸桿的設計原理，建立其軟件模塊，以AutoCAD為開發平臺，SQL Server 為數據庫支撐，在Auto Lisp自動繪圖技術和數表的插值法查詢技術的基礎上可建立蝸輪蝸桿傳動的軟件模塊，以實現普通圓柱蝸桿傳動的參數化設計。運用參數化技術，設計者只需輸入相關敏感參數，由計算機計算出全部特征值并儲存于數據庫中，再由Auto Lisp 調相關的幾何尺寸參數生成產品零件圖或三維模型。
       
1    蝸輪蝸桿軟件模塊的構建
   1.1 AutoCAD 內嵌的Auto Lisp 技術
     利用Auto Lisp 可進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、環等，都可用Auto Lisp語言編程實現。應用Visual LISP 面向設計對象編程，通過VisualLISP ActiveX 接口，同其他ActiveX-Compliant 應用程序一樣通過聯合庫可以方便地引用，具有應用程序的智能化、集成化的特點。 
                                      
                               
1.2 數表的插值擬合技術
     有些自變量和函數值均為離散值的數表函數，可以使用SQL Server 等建立數據庫，而有的數表函數的自變量和函數值皆為連續值，若不是列表節點上的值，則需要用插值法確定。模塊的設計當中使用了逼近、線性插值擬合技術和三次樣條插值擬合技術。
             

2     蝸輪蝸桿體系結構
       圓柱蝸桿傳動CAD 系統嚴格按照軟件工程學的面向對象的方法進行開發。根據信息活動的規律，CAD 系統軟件的開發可劃分為四個階段：總體規劃、系統設計、編程測試和運行維護。前兩個階段是以系統工程方法論為指導的總體設計，后兩個階段是以軟件工程方法論為指導的軟件開發。圖2 為面向對象開發過程框圖。
                     
         圓柱蝸桿傳動CAD 系統包括表格線圖處理模塊、蝸輪蝸桿幾何參數設計模塊、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矩，它的類型較多，本系統以普通圓柱蝸桿傳動為對象進行幾何參數及尺寸計算、作用力分析及蝸輪蝸桿傳動的熱平衡的設計，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。因各類蝸輪蝸桿傳動的設計過程基本類似，總的來說，可以歸納為以下幾方面的工作：已知參數的輸入；數據庫的建立；蝸輪蝸桿傳動設計計算；輸出設計結果；輸出相應的蝸桿及蝸輪的工作圖。其軟件系統的結構示意圖如圖3 所示。
                      
2.1 蝸輪蝸桿幾何參數設計
       蝸輪蝸桿的幾何參數設計[1]考慮了傳動比i、蝸桿模數m 和壓力角α、蝸桿分度圓直徑d1 和直徑系數q、蝸桿頭數Z 1 和蝸輪齒數Z 2 和蝸桿分度圓柱導程角β。同時這些參數也在用戶與系統交互的接口處顯示。用戶可以直觀地輸入自己所需類型的蝸輪蝸桿數據[2]。圖4 為蝸輪蝸桿幾何參數的輸入界面。
                         
2.2 蝸輪蝸桿的熱平衡計算
      由于蝸桿傳動的效率低，工作時會產生大量熱量。在閉式蝸桿傳動中，若散熱不良，大量的熱量使潤滑失效而導致齒面膠合，所以，對閉式蝸桿傳動要進行熱平衡計算，保證油溫能穩定在規定的范圍內。圖5 為轉矩、導程角、熱平衡計算后的反饋界面。
                    
2.3 蝸輪蝸桿的參數化設計
      調用蝸輪蝸桿的參數化設計模塊，比照圖形幾何參數輸入特征值，生成*.dwg 圖。圖6 為蝸輪蝸桿的參數化設計界面。
                           
 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計模塊的計算結果自動生成*.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生成*.dwg 圖。如圖7、圖8 所示。
                  
 

3     結束語
         本文根據蝸輪蝸桿的設計原理，軟件工程學理論，對建立其軟件模塊系統進行了結構及功能分析。以AutoCAD 為開發平臺，SQL Server 為數據庫支撐，在Auto Lisp 自動繪圖技術和數表的插值法查詢技術的基礎上建立了蝸輪蝸桿傳動的軟件模塊，實現了普通圓柱蝸桿傳動的參數化設計。運用參數化技術，設計者只需輸入相關敏感參數，由計算機根據方程式計算出全部特征值并儲存于數據庫中，再由Auto Lisp 調出相關的幾何尺寸參數生成產品零件圖或三維模型。