电玉粉机械设计与制造第12期74M achi ner y D esi gn&M anuf act ur e2010年12月文章编号：100l一3997(加l O)12—0074-03
田东亮-向中凡2尹玉梅1李金超，
(，沙市大学，荆州434000)(2西华大学，成都610039)
(3重庆市齿轮箱有限责任公司，重庆402263)
Par a m e t r．c m odeI I ng O f nO n—backI as h dO ubI e r o¨er enV el opi ng hour gI as s w or m ba se d O n U G T I A N D ong-一l i a n91，X I A N G Zhongr-f a n2，Y IN Y u—m ei l，UJi n—cha03
(1Shas hi U ni ve rsi t y，J i nf弘hou434000，C hi na)(2)(i hua U ni ver s it y，Chen酣u610039，C hi na)
(3C hongqi n g G ear box C o．，L t d，C hongqi ng402263，C hi na)
【摘要】首先阐述无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的结构及工作原理，建立相应坐标系，根据空间啮合
理论。得到蜗杆齿面方程。采用V i sual C++的应用向导M i cr osof t F unda m ent C l a ss为二次开发工具，基于uG／O PEN A PI开发模块为平台，实现了无侧隙双滚子包络环面蜗杆的参数化建模。最后采用N SI S软件对开发程序进行打包，有效的防止非法反编译，同时维护了知识产权。 关键词：无侧隙；环面蜗杆；双滚子；二次开发；打包
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K ey w or ds：N on_bacl【l ash；H our羽嬲s w0珊；D oubl e r ol l er；Fu劬er deV e I opm en t；Pack i ng 中图分类号：T H l32文献标识码：A
1前言
蜗杆传动是机械传动莺要形式之一，主要用于传递空间交错轴之间的运动和动力川。无侧隙双滚子包络环面蜗杆副是一种新型的环面蜗杆传动，它一方面具有传统传动蜗杆蜗轮副的特点；另一方面，由于其具有零侧隙的特点，提高了传动副的运动精度。因此对于这种新型环面蜗杆传动的研究，具有重要的理论意义和实用价值田。但是在这种传动中，由于蜗杆齿形的独特性，技术人员在模型构建时不但费时、费力，而且也很难达到较高的精度，严重的制约着这种新型蜗杆传动的应用与发展。本文对该新型蜗杆传动的结构和传动原理进行了阐述，并运用啮合理论建立了该传动的啮合方程，推导了该新型环面蜗杆齿面方程；然后通过uG的二次开发，构建了蜗杆的实体模型；最后采用N s I s软件，实现了程序的打包。
2啮合原理
metal dome2．1结构与工作原理
双滚子包络环面蜗杆传动的工作原理j，如图l所示。该传动中蜗轮采用双排滚子错位布置，其中一排滚子与蜗杆左侧齿面啮合，另—排滚子与蜗杆右侧齿面接触，蜗杆左右齿面分别是由位于中间平面上和下适当位置c：处的滚子包络f而成，通过调节蜗轮轮体的安装位置，在蜗杆的齿槽内，使滚子与蜗杆齿面始终保持★来稿日期：201咖2—27接触，从而实现无侧隙传动。就单徘滚子齿而言，工作过程中存在侧隙，从而保证了传动的正常工作和鼹好的润滑，但对整体而言，通过采用双排错位布置，消除了传动的回程误差，使传动平稳，提高了传动精度。所谓滚子是泛指回转体，可采用深沟球轴承、滚针轴承等。为了讨论方便，本文中以滚柱包络环面蜗杆传动为例进行阐述。
由
图l工作I飘理
2．2蜗杆齿面方程
如图2所示，建立蜗杆、蜗轮的静坐标系矿。，(D r；■j”瓦)、％(吩；i：五，霹)及与蜗杆、蜗轮固联的动坐标系q(ol；i，J．，毛)和吒(呸；i：j：，乏)翻。J比外，在潞躔扛E预中心，建立与蜗轮匿畎的生?6i舔％(％；_o坑，蒜)，滚柱的回转轴线沿着蜗轮的径向向，且通过蜗轮回转轴如，并设D o点在吧中的坐标为(吩，6：，c z)。纯、仍—蜗杆、
第12期田东亮等：基于uG的无侧隙双滚子包络环面蜗杆参数化建模75
蜗轮的转角，当纸毪=0时，吒与吒重合，吒与％重合。
图2坐标系的设置
设p—滚子齿面与蜗杆齿面的接触点，在接触点p处设置活
动标架M咋(p；；。，五，元)。滚柱面在坐标系％中的向量表示为：
r o=％i04％_『o怯。后o(1)其中，％-R cosl9，yo=R8i胡，‰砘，M和争壤柱面的两个参数，R—滚柱的回转半径。
由滚子和蜗杆齿面接触点p处的相对速度矢量∥脚在活动
标架G中沿，舶投影得到该传动的啮合函数为：
蝻P
砒c峨也si峨也(2)由啮合函数得到蜗杆传动的啮合方程为：
锄：12岛，
即：恤co嗡也si鸭也=0(3)其中，M=(吩嘞)co胡，
坞：-(c：+‰)si n舛(6：‰)cosl9，
鸭毫l(吩唁o)8i n口“c0819。
从公式(3)可以得到满足啮合方程的点的柱面参数u和口之间的函数关系：
眄(p，岛)鼎。肮：(4)其中，
后I=(岛162-c2c os吼)si n∞i n髀
(_c28i f％噶l吗)cos聃i n舛，
(62si嘞飞co峨“)cosl9
后2=(si n∞i n仍_co鳅cos仍)coB舢屯8i胡。
蜗轮齿面(即滚柱面)上的接触线，既在柱面上，又必须要满足啮合方程。因此，令吼取定值，柱面方程与啮合方程联立就可以得到蜗轮齿面上某时刻的接触线方程。即：
{ro砥i。‰．『。‰k，(5)
，、一，l珂(一，仍)矗．腩：
上式即为蜗轮滚柱齿面上的接触线在％中的表达式。
通过％—吼的坐标变换，将式(5)所表示的母面上的接触线方程转换到蜗杆动坐标系仃．中，即可得到滚柱面包络的环面蜗
杆的点在坐标系矾的矢量表达式：
，I≈l f1％歹I坛I矗(6)其中，
气=(A cos吼‰—吩)co婶l cos旺
+∽si n眈+％+62)co叩l si n吼，
一(c2+％)si n吼
儿2(—A cos吼气+吗)8in妒lco％
一∽si峨+％+62)si n妒l si n仍，
二(c2斗％)co印l
孑l=(％—啦)si I l仍一(％+62)co$吼。
令吼连续变化，伤气。妒。，即可得滚柱面包络的环面蜗杆的齿面方程。
3U G的二次开发
3．1U G与M F C接口技术
虽然U G幻pen采用M i cr080f t V i s ual c++作为编译器，但是U G胁pen A PI中没直接提供对M FC的支持，所以在U G开发中还不能直接调用M Fc。同目前流行的w i ndow s应用程序开发工具相比，uG应用程序界匾的专用工具uI st yl er中包含的控件较少，功能有限，使得在开发灵活性应用时受到一定的局限，使用起来
语音系统很不方便，有的功能甚至难以实现。目前，还没有公开uG，0pen A PI中调用M i cr{0s曲Funda啪m C l as s(M F c)的方法，所以无法使
用M Fc来编写U G应用程序的界面。为了让程序支持M Fc，必须对应用程序结构做出相应的调整。以Ext em al模式下的基本对话框为例：
(1)利用M Fc向导【exe创建基本对话框；
(2)在对话框类的构造函数中添加u Fl j ni t i al i ze()函数，获取API的拙l彳讲可权限；添加w i ndow s消息处理函数OnC l ose()，并在此函数中调用U F t锄i nate()函数，释放A PI的执行许可权限；
(3)在O bj ec以i br ary m oduk下添加库文件l i buf hI Ll i b、l ibu90peI Ii m．1i b；
(4)将U G安装路径下ugo pen文件夹路径添加到I ncl ude 6l e8和bbm rI rf i l e s文件路径中；
(5)在相应的位置添加U G开发的程序代码；
(6)在系统变量p讪下，添加U G II文件夹路径。
对于基于M F C向导【dl l】及其它模式下的应用程序的开发，与此类似。
3．2蜗杆实体建模
3．2．1计算蜗杆齿面点
由(6)式中蜗杆的齿面方程式可知，初始化蜗杆传动副的各个设计量之后，蜗杆齿面是以参数妒。(或仍)和M表示的曲面。当z‘值固定时，吼(或仍)的值在某个区间内取一系列的离散点值时，即一条空间变径螺旋线的点值，因此“取几个离散点值，便可求出左右齿面螺旋线上一系列的点值。此处采用V C 的应用向导
76机械设计与制造
N o．12 D ec．2010
M Fc为开发工具，基于uG／oPENA P l的外部环境模式，通过编程计算，便可以得到蜗杆齿面上一系列点的坐标值同。
3．2．2生成N U R B S曲线
将计算出来的齿面点的坐标值放到一系列的二维数组中。然后通过调用uG库函数中uF_cuR V E-cr e劬e-s pl i nej hnl pt s ()函数，生成N U R Bs曲线f7l，即齿面曲线。
3．2．3生成左右齿面
蜗杆齿曲面的形状精度是影响蜗杆齿精度的最重要的因素。通过曲线网格曲面在u和V方向完全控制，能够满足精度上要求，在此选用通过曲线网格曲面方法创建曲面。首先将齿面上的齿面蛆线的起点和终点分别用N u R B s曲线连接起来作为辅助线，形成曲线网格；再调用uF．M O D L-c re a t e_c u八，屯m e sh()函数，生成左右齿面17】。
3．2．4切出蜗杆齿实体
通过(3)中形成网格吨面的方法，创建下底面曲面，作为辅助曲面；调用uF-M O D L-c陀at e-8ew()函数，将左右齿面和下底面缝合成一个刀具曲面；再调用uF_C U R V E_cr eat e_l j ne()函数和U F-C uR vE_c删neJ r cj hr u-3p协()创建成—个封闭的草图曲线，调用uF_M O D L_creat e—reyol ut i on()函数，将草图曲线旋转形成蜗杆毛胚体(齿顶体)；最后调用uF-M oD IJ ubt LacLbodi e8()函数，选择蜗杆毛胚体为T盯get bodi e8，刀具曲面为T ool缸es，切出蜗杆齿实体【)】。
屋面玻纤瓦3．2．5形成蜗杆实体
调用uF_M O D L_um t e_bo di e8()函数，将蜗杆齿实体和蜗杆毛胚体(齿根体)合并成整体；调用能uF_D BJ—del et e_obj ect()和U F_o B J_8eL bl明k8切t us()函数删除和隐藏一些不需显示的对象，完成蜗杆实体的建模罔。
4程序打包
在w i ndow B下写程序，尤其是带有图形界面的应用程序，往往不仅需要一个可执行的exe文件，还需要一些辅助的dl l或者资源文件。一般情况下，可以采用打包整个目录的方式来发布软件，这样用户不需要额外的解压缩软件，双击执行安装文件就可以安装软件；最重要的一点是通过打包可以有效的防止非法反编译，还可以设置安装的l i c ense，保护软件开发者的权益。
图3脚本的编译
将w i nd洲s下应用程序打包成安装文件的方法有很多，这里采用具有代表性的软件，开源的安装文件制作工具N sI S (N l l l l80f}Sc dpt abl e I n s t aj J Syst em)。N SI S是—个基于脚本的安装文件制作工具，因此必须写好—个脚本提供给它执行。在此使用H M vN I s Edi t编译工具，将写好的脚本读入，编译链接无误后即可生成所需要的可执行文件，如图3所示。或者直接使用开源的N SI s脚本编辑工具M akeN SI Sw进行编译，编译成功完成后即需要的可执行文件。
5实例应用
运行打包后生成的可执行文件，选择合适的非中文路径，填入用户名、公司、序列号等相关的信息，进行软件的安装。运行桌面或开始菜单程序中的“蜗杆参数化建模程序”快捷方式，如图4所示，初始化蜗杆相关的参数及非中文路径，点击生成实体控件，便可以在相应的路径下生成蜗杆实体模型，如图5所示。
图4程序界面
图5蜗杆实体模型
6结论
阐述了无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的结构及工作原理，又根据空间啮合理论，推导出蜗杆齿面方
程；采用vc的应用向导M Fc为开发工具，基于uG为开发平台，实现了无侧隙双滚子包络环面蜗杆的高效、快速的建模。为进一步的有限元分析、加工仿真等研究提供了数学模型；最后编写程序的脚本，采用N s IS 软件对开发程序进行打包，有效的维护了开发者的知识产权，同时也为软件的移植提供了便利。
参考文献
自动甩干拖把
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