蜗杆传动由于变速比大而且结构紧凑,有利于减小设备体积,并且传动平稳、无噪音,故在各种机械传动中应用较为普遍。但也存在一些缺点,由于蜗杆与蜗轮之间传动是靠滑动摩擦,因而机械效率低下,使得蜗杆传动的使用范围受到限制。随着工业化水平的突飞猛进,以传递运动为主的蜗杆传动越来越多地应用于各种机电产品的设计过程。　　 然而蜗杆传动传统设计过程的特点是它的每一个环节都是依靠设计者用手工的方式来完成的。从本质上来说大都是凭借设计者直接的或间接的经验知识,通过类比分析法或经验公式来确定设计方案。对于特别重要的设计或计算工作量不太大的设计,有时也可以对拟定的几个方案进行计算对比与选择,方案选定后按机械零件的设计方法设计零件,最后绘出零件图和装配图,编写技术文件,完成整机设计。应用传统的机械设计方法,具有极大的局限性。这主要表现在:第一,方案的拟定在很大程度上取决于设计者的个人经验,即使同时拟定了少数几个方案,也难以获得最优方案。第二,在分析计算工作中,由于受人工计算条件的限制,只能采用静态的或近似方法而难以按动态的或精确的方法计算。计算结果未能完全反映零部件的真正工作状态,影响了设计质量。第三,设计工作周期长,效率低。　　 目前国内针对蜗杆传动CAD(Computer Aided Design)系统的研究大多是集中在二维方面,因此本文采用了三维CAD软件Pro/Engineer环境下进行蜗杆传动的优化设计。通过对蜗杆传动相关理论的详细论述,主要包括蜗杆传动的主要参数、几何尺寸、滑动速度与效率以及蜗杆传动强度与热平衡的计算等理论知识,利用Pro/Engineer的参数化技术建立了蜗杆蜗轮的实体模型。同时将优化设计方法应用于蜗杆传动设计,以蜗杆传动中心距最小为目标函数,建立了蜗杆传动优化设计的数学模型。在求解的过程中采用Matlab软件中求解约束极小值优化工具箱函数fmincon进行数值的运算。本文还对Pro/Engineer二次开发的关键技术进行深入研究,利用它的二次开发软件包Pro/Toolkit,结合VC++面向对象语言实现了DLL动态链接库与Pro/Engineer的无缝集成,同时结合Access数据库技术实现了对蜗轮蜗杆数据的管理,从而使系统具有运行速度快、用户界面友好等特点。