本实例以一个圆柱蜗杆齿轮段设计为例，介绍其具体的设计方法、步骤及设计技巧等。已知该圆柱蜗杆的主要参数：模数为4，直径系数为12，蜗杆头数为2，压力角为20°，蜗杆螺旋部分为130。完成的圆柱蜗杆如图8-2所示。

图8-2 圆柱蜗杆齿轮段

设计圆柱蜗杆齿轮段可以借鉴蜗杆车削加工的思路：先建立蜗杆的基本体（基体），绘制好缠绕蜗杆基本体的螺旋曲线，接着由蜗杆轴向齿形截面沿着螺旋曲线扫描，切除出蜗杆的一头齿槽，然后移动复制出另一头齿槽。注意“螺旋扫描”命令的应用。

下面，介绍具体的圆柱蜗杆齿轮段的设计方法及其步骤。

步骤1：新建零件文件。

（1）在“快速访问”工具栏中单击“新建”按钮，弹出“新建”对话框。

（2）在“类型”选项组中选择“零件”单选按钮，在“子类型”选项组中选择“实体”单选按钮；在“名称”文本框中输入“TSM_8_1”；取消勾选“使用默认模板”复选框，不使用默认模板，单击“确定”按钮。

（3）弹出“新文件选项”对话框，在“模板”选项组中选择“mmns_part_solid”选项。单击“确定”按钮，进入零件设计模式。

步骤2：定义参数。

（1）在功能区的“工具”选项卡中单击“模型意图”组中的“参数”按钮，此时系统弹出“参数”对话框。

（2）单击5次“添加”按钮，从而增加5个参数。

（3）将新参数名称分别设置为“q”“m”“z1”“ALPHA”和“L”，并设置其对应的初始值和说明文字，如图8-3所示。

图8-3 定义新参数

（4）在“参数”对话框中单击“确定”按钮，完成用户自定义参数的建立。

步骤3：创建蜗杆基本体。

（1）在功能区“模型”选项卡的“形状”组中单击“旋转”按钮，打开“旋转”选项卡。

图8-4 草绘

（2）在“旋转”选项卡中指定要创建的模型特征为（实体）。

（3）选择FRONT基准平面作为草绘平面，进入草绘器。

（4）绘制图8-4所示的旋转剖面和旋转中心线。

（5）在功能区中切换至“工具”选项卡，从“模型意图”组中单击“关系”按钮，打开“关系”对话框。输入关系式，如图8-5所示。然后单击“关系”对话框中的“确定”按钮。

图8-5 设置关系式

（6）在功能区中切换至“草绘”选项卡，单击“确定”按钮，完成草绘并退出草绘模式。

（7）接受默认的旋转角度为“360°”。

（8）单击“完成”按钮，创建的蜗杆基本体如图8-6所示。

步骤4：以螺旋扫描的方式切除出一条齿槽。

（1）在功能区“模型”选项卡的“形状”组中单击“螺旋扫描”按钮（见图8-7），则功能区出现“螺旋扫描”选项卡。

图8-6 蜗杆基本体

图8-7 单击“螺旋扫描”按钮

（2）在“螺旋扫描”选项卡中单击“实体”按钮、“去除材料”按钮和“使用右手定则”按钮，如图8-8所示。

图8-8 “螺旋扫描”选项卡

（3）在“螺旋扫描”选项卡中打开“参考”下滑面板，从“截面方向”选项组中选择“穿过旋转轴”单选按钮，接着单击“定义”按钮，弹出“草绘”对话框。

（4）在图形窗口中选择FRONT基准平面，以默认的RIGHT基准平面为“右”方向参考，单击“草绘”按钮，进入草绘器中。

（5）绘制图8-9所示的图形。

(www.daowen.com)

图8-9 绘制图形

（6）在功能区中切换至“工具”选项卡，从“模型意图”组中单击“关系”按钮，打开“关系”对话框。输入如下关系式：

sd0=m*q /*分度圆直径

sd1=L+3*pi*m /*该关系式中的pi*m为蜗杆轴向齿距

sd2=1.5*pi*m /*等于1.5倍的轴向齿距

此时，“关系”对话框和模型如图8-10所示，单击“关系”对话框中的“确定”按钮。

图8-10 输入关系式

（7）在功能区中切换到“草绘”选项卡，单击“确定”按钮，完成螺旋扫引轨迹的绘制。

（8）输入的节距值（螺距）为蜗杆头数乘以蜗杆轴向齿距，即“z1*pi*m”，如图8-11所示，按＜Enter＞键确认输入，并从弹出的一个对话栏中单击“是”按钮以确认允许该特征关系。

图8-11 输入螺距

说明：该节距（螺距）其实等于蜗杆导程，蜗杆导程的公式为p_ta=πmz₁，也就是等于蜗杆头数乘以蜗杆轴向齿距。

（9）在“螺旋扫描”选项卡中单击“创建或编辑扫描剖面”按钮，绘制图8-12所示的螺旋扫描剖面。

图8-12 绘制齿形剖面

说明：除了本例所绘制的齿形剖面之外，还可以在特定的蜗杆设计中绘制渐开线齿廓形状的齿形剖面，或者内凹圆弧形状的齿形剖面等。其中，设计中需要的渐开线，可以事先通过相关的方程来在适当的平面中建立。

（10）在功能区中切换至“工具”选项卡，从“模型意图”组中单击“关系”按钮，打开“关系”对话框。输入如下关系式（相关的尺寸代号与模型窗口中显示的相一致）：

sd9=2*ALPHA /*等于两倍的压力角

sd2=1.2*m /*等于齿根高

sd11=pi*m/2 /*等于蜗杆轴向齿距的一半

此时，对话框和模型如图8-13所示，单击“关系”对话框中的“确定”按钮。

图8-13 输入关系式

（11）在功能区中切换到“草绘”选项卡，接着单击“确定”按钮。

（12）在“螺旋扫描”选项卡中单击“完成”按钮，完成的螺旋扫描特征如图8-14所示。

步骤5：移动复制。

（1）选择刚创建的螺旋扫描特征（螺旋齿槽），按＜Ctrl+C＞组合键将其复制到剪切板。

（2）在功能区“模型”选项卡的“操作”组中单击“选择性粘贴”按钮，弹出“选择性粘贴”对话框，从中进行图8-15所示的设置，然后单击“确定”按钮。

图8-14 创建一条螺旋齿槽

图8-15 “选择性粘贴”对话框

（3）在功能区的“移动（复制）”选项卡中单击“沿选定参考平移特征”按钮，在图形窗口中选择RIGHT基准平面，并设置平移距离为“pi*m”，按＜Enter＞键，系统提示是否要添加pi*m作为特征关系，如图8-16所示，单击“是”按钮。

（4）在“移动（复制）”对话框中单击“完成”按钮，完成移动复制的操作结果如图8-17所示。

图8-16 设置平移距离

图8-17 移动复制的操作结果

再生模型后保存文件。至此，完成了本圆柱蜗杆齿轮段的设计。