基于SolidWorks 2006 的漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)

1、摘 要齒輪作為最重要的基礎(chǔ)傳動(dòng)部件被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、冶金、石化、煤炭、水電等行業(yè)。在齒輪設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中,需要大量的分析、計(jì)算和繪圖工作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使齒輪設(shè)計(jì)人員借助計(jì)算機(jī)及相應(yīng)軟件可迅速、高效、準(zhǔn)確地進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的確定、比較、分析和繪圖，為生產(chǎn)企業(yè)以高技術(shù)、高質(zhì)量、低成本占領(lǐng)市場(chǎng)提供技術(shù)保障。本文論述了利用VB6.0作為開發(fā)工具，調(diào)用Solidworks API函數(shù)對(duì)Solidworks進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)精確漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)，同時(shí)以插件的形式實(shí)現(xiàn)了與Solidworks軟件的無縫集成，從而提高了齒輪三維造型的速度和效率。利用參數(shù)化設(shè)計(jì)生成的齒輪實(shí)體，另存為IGS

2、格式文件導(dǎo)入ANSYS軟件，根據(jù)齒輪的工作情況及失效形式,建立有限元分析模型,對(duì)齒根最大彎曲應(yīng)力有限元分析。最后利用IGS格式文件生成的MCX格式文件，在Mastercam X4軟件中利用數(shù)控加工自動(dòng)編程技術(shù)對(duì)齒輪齒廓進(jìn)行數(shù)控線切割加工指令程序的編制，并進(jìn)行數(shù)控加工仿真。本論文在solidworks平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)精確漸開線直齒圓柱齒輪的參數(shù)化三維設(shè)計(jì)的方法和過程，對(duì)同類零件的快速設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞: 精確漸開線直齒圓柱齒輪 VB Solidwork二次開發(fā) 有限元分析 數(shù)控加工仿真AbstractAs the most important foundation of transmiss

3、ion components, gear are widely used in machinery, metallurgy, petrochemical, coal, electricity, etc. Gear design and production process needs a large number of analysis, calculation and mapping work. With the rapid development of computer technology, gear designers by computer and the corresponding

4、 software can be quickly and efficiently and accurately to confirm, compare, analyze and draw the design proposal, which provide technical support for production enterprise occupy market with high technology, high quality and low cost.This paper discusses using the development tools of VB6.0 to call

5、 API function of Solidworks for secondary development realize the parametric design of precise involute gear, and meanwhile forming the plug-in to achieve seamless integration with the Solidworks software, so it will improve designing the three-dimensional model of gear speedy and efficiently. By us

6、ing the parametric design of gear entity saved as IGS format file import ANSYS software. According to the working conditions and gear failure form build analysis model of finite element to analyze the maximum bending stress of gear root. Finally, using the MCX format file which generated by the IGS

7、format file program CNC cutting machining instructions of gear tooth profile under the technology of CNC automatic programming, and go on NC machining simulation in the Mastercam X4 software. on the platform of solidworks achieving the method and process of the precise involute gear parameter design

8、 have the reference of the rapid design of similar parts.Key words: precise involute gear VB Solidwork redevelop ansys finite element analysis NC machining simulation目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc263584103摘 要 PAGEREF _Toc263584103 h I HYPERLINK l _Toc263584104Abstract PAGEREF _Toc263584104 h I

9、I HYPERLINK l _Toc263584105第一章 緒 論 PAGEREF _Toc263584105 h 1 HYPERLINK l _Toc2635841061.1 課題背景與來源 PAGEREF _Toc263584106 h 1 HYPERLINK l _Toc2635841071.2 SolidWorks軟件簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc263584107 h 1 HYPERLINK l _Toc2635841081.2.1 功能描述 PAGEREF _Toc263584108 h 1 HYPERLINK l _Toc2635841091.3 CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及

10、意義 PAGEREF _Toc263584109 h 2 HYPERLINK l _Toc2635841101.3.1 目前國(guó)內(nèi)外流行的CAD/CAM 軟件 PAGEREF _Toc263584110 h 2 HYPERLINK l _Toc2635841111.3.2 國(guó)內(nèi)齒輪傳動(dòng)制造行業(yè)現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc263584111 h 5 HYPERLINK l _Toc2635841121.4 本論文研究的主要問題與設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc263584112 h 6 HYPERLINK l _Toc263584113第二章 二次開發(fā)平臺(tái)及語(yǔ)言 PAGEREF _Toc263

11、584113 h 7 HYPERLINK l _Toc2635841142.1二次開發(fā)的概念 PAGEREF _Toc263584114 h 7 HYPERLINK l _Toc2635841152.1.1 二次開發(fā)的一般方法 PAGEREF _Toc263584115 h 7 HYPERLINK l _Toc2635841162.1.2 SolidWorks二次開發(fā)能實(shí)現(xiàn)的功能 PAGEREF _Toc263584116 h 7 HYPERLINK l _Toc2635841172.2 二次開發(fā)介紹 PAGEREF _Toc263584117 h 7 HYPERLINK l _Toc2635

12、841182.2.1 二次開發(fā)的特點(diǎn) PAGEREF _Toc263584118 h 7 HYPERLINK l _Toc2635841192.2.2支撐軟件的選擇 PAGEREF _Toc263584119 h 8 HYPERLINK l _Toc2635841202.2.3 二次開發(fā)編程工具的選擇 PAGEREF _Toc263584120 h 8 HYPERLINK l _Toc2635841212.2.4 開發(fā)的思路 PAGEREF _Toc263584121 h 8 HYPERLINK l _Toc263584122第三章 基于SolidWorks的漸開線直齒圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì) P

13、AGEREF _Toc263584122 h 10 HYPERLINK l _Toc2635841233.1.2 漸開線的性質(zhì) PAGEREF _Toc263584123 h 10 HYPERLINK l _Toc2635841243.1.3 齒輪單齒輪廓線形成 PAGEREF _Toc263584124 h 11 HYPERLINK l _Toc2635841253.2 二次開發(fā)調(diào)用函數(shù) PAGEREF _Toc263584125 h 11 HYPERLINK l _Toc2635841263.2.1 調(diào)用函數(shù)的關(guān)系 PAGEREF _Toc263584126 h 11 HYPERLINK

14、l _Toc2635841273.2.2 定義接口函數(shù) PAGEREF _Toc263584127 h 11 HYPERLINK l _Toc2635841283.3 參數(shù)化數(shù)學(xué)模型 PAGEREF _Toc263584128 h 12 HYPERLINK l _Toc2635841293.3.1驅(qū)動(dòng)參數(shù)界面設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc263584129 h 13 HYPERLINK l _Toc2635841303.3.2 建模程序 PAGEREF _Toc263584130 h 14 HYPERLINK l _Toc2635841313.3.3 插件加載 PAGEREF _Toc2635

15、84131 h 24 HYPERLINK l _Toc263584132第四章 有限元分析 PAGEREF _Toc263584132 h 27 HYPERLINK l _Toc2635841334.1有限單元法簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc263584133 h 27 HYPERLINK l _Toc2635841344.1.1 有限單元法分析計(jì)算的基本思路和做法 PAGEREF _Toc263584134 h 27 HYPERLINK l _Toc2635841354. 2 ANSYS簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc263584135 h 29 HYPERLINK l _Toc2635841

16、364.2.1 ANSYS的發(fā)展 PAGEREF _Toc263584136 h 29 HYPERLINK l _Toc2635841374.2.2 ANSYS的功能 PAGEREF _Toc263584137 h 29 HYPERLINK l _Toc2635841384.3 單齒輪的有限元分析 PAGEREF _Toc263584138 h 30 HYPERLINK l _Toc2635841394.4 小結(jié) PAGEREF _Toc263584139 h 38 HYPERLINK l _Toc263584140第五章 數(shù)控加工仿真 PAGEREF _Toc263584140 h 39 H

17、YPERLINK l _Toc2635841415.1 數(shù)控仿真技術(shù) PAGEREF _Toc263584141 h 39 HYPERLINK l _Toc2635841425.1.1 計(jì)算機(jī)仿真的概念及應(yīng)用 PAGEREF _Toc263584142 h 39 HYPERLINK l _Toc2635841435.1.2 數(shù)控仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc263584143 h 39 HYPERLINK l _Toc2635841445.2 數(shù)控編程的基本概念 PAGEREF _Toc263584144 h 41 HYPERLINK l _Toc2635841455.2.1 數(shù)

18、控編程及其發(fā)展 PAGEREF _Toc263584145 h 41 HYPERLINK l _Toc2635841465.2.2 數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展概況 PAGEREF _Toc263584146 h 41 HYPERLINK l _Toc2635841475.3 NC刀具軌跡生成方法研究發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc263584147 h 42 HYPERLINK l _Toc2635841485.3.1 基于點(diǎn)、線、面和體的NC刀軌生成方法 PAGEREF _Toc263584148 h 42 HYPERLINK l _Toc2635841495.3.2 基于特征的NC刀軌生成方法

19、PAGEREF _Toc263584149 h 42 HYPERLINK l _Toc2635841505.4 線切割加工的基礎(chǔ)知識(shí) PAGEREF _Toc263584150 h 43 HYPERLINK l _Toc2635841515.4.1 線切割加工的原理 PAGEREF _Toc263584151 h 43 HYPERLINK l _Toc2635841525.4.2線切割加工的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 PAGEREF _Toc263584152 h 43 HYPERLINK l _Toc2635841535.5 基于Mastercam X4軟件的齒輪數(shù)控加工仿真 PAGEREF _Toc2

20、63584153 h 44 HYPERLINK l _Toc2635841545.5.1 線切割加工模型采用已在SolidWorks中創(chuàng)建好的漸開線齒輪模型 PAGEREF _Toc263584154 h 44 HYPERLINK l _Toc2635841555.5.2 定義線切割加工工序 PAGEREF _Toc263584155 h 44 HYPERLINK l _Toc2635841565.5.3 設(shè)置齒輪輪廓線為線切割路徑，生成刀位數(shù)據(jù)文件 PAGEREF _Toc263584156 h 45 HYPERLINK l _Toc2635841575.5.4 后置處理 PAGEREF _

21、Toc263584157 h 47 HYPERLINK l _Toc2635841585.5.5 NC代碼生成 PAGEREF _Toc263584158 h 47 HYPERLINK l _Toc2635841595.6 小結(jié) PAGEREF _Toc263584159 h 48 HYPERLINK l _Toc263584160結(jié) 論 PAGEREF _Toc263584160 h 49 HYPERLINK l _Toc263584161致 謝 PAGEREF _Toc263584161 h 50 HYPERLINK l _Toc263584162參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc2635

22、84162 h 51 HYPERLINK l _Toc263584163附 表 PAGEREF _Toc263584163 h 52第一章 緒 論1.1 課題背景與來源齒輪傳動(dòng)是近代機(jī)器中最常見的一種機(jī)械傳動(dòng)，是傳遞機(jī)器動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種主要形式，是機(jī)械產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)零部件。齒輪傳動(dòng)一般是一對(duì)齒輪分別安裝在主動(dòng)軸和從動(dòng)軸上，利用兩齒輪輪齒相互嚙合以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，它廣泛地運(yùn)用在傳動(dòng)、變速、聯(lián)接等各類現(xiàn)代機(jī)器中。它與帶、鏈、摩擦、液壓等機(jī)械傳動(dòng)相比，具有功率范圍大、傳動(dòng)效率高、圓周速度高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、實(shí)用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)尺寸小等一系列特點(diǎn)。因此，它已成為許多機(jī)械產(chǎn)品不可缺少的傳動(dòng)部件，也是機(jī)器中所占比

23、重最大的傳動(dòng)形式。齒輪的設(shè)計(jì)與制造水平將直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。由于齒輪在工業(yè)發(fā)展中的突出地位，致使齒輪被公認(rèn)為工業(yè)化的一種象征。漸開線齒輪由于傳動(dòng)比準(zhǔn)確,傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，在工程實(shí)際中應(yīng)用比較廣泛。由于漸開線齒廓的復(fù)雜性，一般的CAD軟件只能利用直線或圓弧擬合漸開線，很難造出精確的漸開線齒廓，Solidworks可方便地解決此問題。齒輪在機(jī)械行業(yè)中的廣泛應(yīng)用,使得齒輪的設(shè)計(jì)和加工顯得尤為重要.隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的飛速發(fā)展,齒輪的數(shù)控加工技術(shù)也在迅速提高,但在系統(tǒng)操作的人性化和易用性方面并非完全盡人意.例如具有三維設(shè)計(jì)和制造功能的優(yōu)秀軟件之一的Pro/Engineer(以下簡(jiǎn)稱Pro/E

24、)系統(tǒng),仍需要人機(jī)交互地建立制造模型,選擇加工方法,指定各種特征幾何參數(shù),填寫刀具參數(shù)表等,才能生成刀位軌跡和NC代碼,且缺乏與CAPP的信息集成,使CAD/CAPP/CAM的信息集成出現(xiàn)斷流.CAPP產(chǎn)生的工藝信息無法直接、自動(dòng)地為CAM模塊所使用.這些都對(duì)操作人員的水平要求高,交互復(fù)雜。1.2 SolidWorks軟件簡(jiǎn)介Solidworks公司是專業(yè)從事三維機(jī)械設(shè)計(jì)、工程分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件開發(fā)和營(yíng)銷的跨國(guó)公司，其軟件產(chǎn)品Solidworks提供一系列的三維（3D）設(shè)計(jì)產(chǎn)品，幫助設(shè)計(jì)師減少設(shè)計(jì)時(shí)間，增加精確性，提高設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性，并將產(chǎn)品更快推向市場(chǎng)。1.2.1 功能描述1.2D到3D轉(zhuǎn)

25、換工具將2D工程圖拖到SolidWorks工程圖中的功能；支持包括外部參考的可重復(fù)使用2D幾何；視圖折疊工具，可以從DWG資料產(chǎn)生3D模型。2.內(nèi)置零件分析測(cè)試零件設(shè)計(jì)，分析設(shè)計(jì)的完整性。3.機(jī)器設(shè)計(jì)工具具有整套熔接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和文件工具，以及完全關(guān)聯(lián)的鈑金功能。4.模具設(shè)計(jì)工具測(cè)試塑料射出制模零件的可制造性。5.消費(fèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具保持設(shè)計(jì)中曲率的連續(xù)性，以及產(chǎn)品薄壁的內(nèi)凹零件，可加速消費(fèi)性產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。6.對(duì)現(xiàn)成零組件的線上存取讓3D CAD系統(tǒng)使用者透過市場(chǎng)上領(lǐng)先的線上目錄使用現(xiàn)在的零組件。7.模型組態(tài)管理在一個(gè)文件中產(chǎn)生零件或零組件模型的多個(gè)設(shè)計(jì)變化，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的重復(fù)使用。8.零件模型建構(gòu)利用伸長(zhǎng)

26、、旋轉(zhuǎn)、薄件特征、進(jìn)階薄殼、特征復(fù)制排列和鉆孔來產(chǎn)生設(shè)計(jì)。9.曲面設(shè)計(jì)使用有導(dǎo)引曲線的疊層拉伸和掃出產(chǎn)生復(fù)雜曲面、填空鉆孔，拖曳控制點(diǎn)以進(jìn)行簡(jiǎn)單的相切控制。直觀地修剪、延伸、圖化、縫織曲面、縮放和復(fù)制排列曲面。1.3 CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及意義1.3.1 目前國(guó)內(nèi)外流行的CAD/CAM 軟件CAD/CAM技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，先后走過大型機(jī)、小型機(jī)、工作站、微機(jī)時(shí)代，每個(gè)時(shí)代都有當(dāng)時(shí)流行的CAD/CAM軟件?，F(xiàn)在，工作站和微機(jī)平臺(tái)CAD/CAM軟件己經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，并且出現(xiàn)了一批比較優(yōu)秀、比較流行的商品化軟件，下面分別介紹國(guó)內(nèi)外一些流行的軟件。(1) 國(guó)外軟件有: Unigraphic

27、s( UG)UG是Unigraphics Solutions公司的產(chǎn)品。該公司首次突破傳統(tǒng)CAD/CAM模式，為用戶提供一個(gè)全面的產(chǎn)品建模系統(tǒng)。在UG中，優(yōu)越的參數(shù)化和變量化技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)體、線框和表面功能結(jié)合在一起，使得UG被大多數(shù)CAD/CAM軟件廠商所采用。UG最早應(yīng)用于美國(guó)麥道飛機(jī)公司。它是從二維繪圖、數(shù)控加工編程、曲面造型等功能發(fā)展起來的軟件。90年代初，美國(guó)通用汽車公司選中UG作為全公司的CAD/CAE/CAM/CIM 主導(dǎo)系統(tǒng)，這進(jìn)一步推動(dòng)了UG 的發(fā)展。1997年10月Unigraphics Solutions公司與Intergraph公司簽約，合并了后者的機(jī)械CAD產(chǎn)品，將微

28、機(jī)版的SOLIDEDGE軟件統(tǒng)一到Parasolid平臺(tái)上。由此形成了一個(gè)從低端到高端，兼有Unix工作站版和 Windows NT微機(jī)版的較完善的企業(yè)級(jí)CAD/CAE/CAM/PDM集成系統(tǒng)。 SOLIDEDGESOLIDEDGE是真正的Windows軟件。它不是將工作站軟件生硬地搬到Windows平臺(tái)上，而是充分利用Windows基于組件對(duì)象模型(COM)的先進(jìn)技術(shù)重寫代碼。SOLIDEDGE與Microsoft Office兼容，與Windows的OLE技術(shù)兼容，這使得設(shè)計(jì)師們?cè)谑褂肅AD系統(tǒng)時(shí)，能夠進(jìn)行Windows下字處理、電子報(bào)表、數(shù)據(jù)庫(kù)操作等。SOLIDEDGE具有友好的用戶界面

29、，它采用一種稱為Smart Ribbon的界面技術(shù)，用戶只要按下一個(gè)命令按鈕，既可以在Smart Ribbon上看到該命令的具體的內(nèi)容和詳細(xì)的步驟，同時(shí)在狀態(tài)條上提示用戶下一步操作。SOLIDEDGE是基于參數(shù)和特征實(shí)體造型的新一代機(jī)械設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)，它是為設(shè)計(jì)人員專門開發(fā)的，易于理解和操作的實(shí)體造型系統(tǒng)。 AutoCADAutoCAD是Autodesk公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。Autodesk公司是世界第四大PC軟件公司.目前在CAD/CAE/CAM工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，該公司是擁有全球用戶量最多的軟件供應(yīng)商，也是全球規(guī)模最大的基于PC平臺(tái)的CAD和動(dòng)畫及可視化軟件企業(yè)。Autodesk公司的軟件產(chǎn)品已被廣泛地

30、應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、影視制作、視頻游戲開發(fā)以及Web網(wǎng)的數(shù)據(jù)開發(fā)等重大領(lǐng)域。AutoCAD是當(dāng)今最流行的二維繪圖軟件，它具有強(qiáng)大的二維功能，如繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標(biāo)注以及二次開發(fā)等功能，同時(shí)有部分三維功能。AutoCAD提供Auto LISP、ADS、ARX作為二次開發(fā)的工具。在許多實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中，一些軟件開發(fā)商在AutoCAD的基礎(chǔ)上已經(jīng)開發(fā)出許多符合實(shí)際應(yīng)用的軟件。 MDTMDT是 Autodesk公司在PC平臺(tái)上開發(fā)的三維機(jī)械CAD系統(tǒng)。它以三維設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，集設(shè)計(jì)、分析、制造以及文檔管理等多種功能為一體，為用戶提供了從設(shè)計(jì)到制造一體化的解決方案。MDT的推出受到廣大用

31、戶的普遍歡迎，由于該軟件與AutoCAD 同時(shí)出自Autodesk公司，因此兩者完全融為一體，用戶可以方便地實(shí)現(xiàn)三維向二維的轉(zhuǎn)換。MDT為AutoCAD用戶向三維升級(jí)提供了一個(gè)較好的選擇。 SolidWorksSolidWorks是生信國(guó)際有限公司推出的基于Windows的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件。生信公司是一家專業(yè)化的信息高速技術(shù)服務(wù)公司，在信息和技術(shù)方面一直保持與國(guó)際CAD/CAE/CAM/ PDM市場(chǎng)同步。該公司提倡的“基于Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系統(tǒng)”是以Windows為平臺(tái)，以SolidWorks為核心的各種應(yīng)用的集成，包括結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析、工程數(shù)據(jù)管理和數(shù)控加工

32、等。Solid Works是基于Windows平臺(tái)的全參數(shù)化特征造型軟件，該軟件可以應(yīng)用于以規(guī)則幾何形體為主的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中，具有更加友好的界面和更為大眾化的運(yùn)行環(huán)境，用戶上手快， 同時(shí)它的價(jià)格僅是其余相應(yīng)軟件價(jià)格的1/41/5。 CimatronCimatron CAD/CAM系統(tǒng)是以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM產(chǎn)品，是較早在微機(jī)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)三維CAD/CAM全功能的系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供了比較靈活的用戶界面，優(yōu)良的三維造型、工程繪圖，全面的數(shù)控加工，各種通用、專用數(shù)據(jù)接口以及集成化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。Cimatron CAD/CAM系統(tǒng)自從80年代進(jìn)入市場(chǎng)以來，在國(guó)際

33、上的模具制造業(yè)備受歡迎。1994年北京宇航計(jì)算機(jī)軟件有限公司(SACS)開始在國(guó)內(nèi)推廣Cimatron軟件，從8版本起進(jìn)行了漢化，以滿足國(guó)內(nèi)企業(yè)不同層次技術(shù)人員應(yīng)用需求。 Pro/EngineerPro/Engineer系統(tǒng)是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司(PTC)的產(chǎn)品。PTC公司提出的單一數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念改變了機(jī)械CAD/CAE/CAM 的傳統(tǒng)觀念，這種全新的概念己成為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。利用該概念開發(fā)出來的第三代機(jī)械CAD/CAE/CAM產(chǎn)品Pro/Engineer軟件能將設(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作，即

34、實(shí)現(xiàn)所謂的并行工程。Pro/Engineer系統(tǒng)具有強(qiáng)大的裝配功能，能夠始終保持設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖，它的用戶界面簡(jiǎn)潔，概念清晰，符合工程人員的設(shè)計(jì)思想與習(xí)慣，容易使用，可以極大地提高設(shè)計(jì)效率。整個(gè)系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)上，具有完整而統(tǒng)一的模型。Pro/Engineer建立在工作站上，系統(tǒng)獨(dú)立于硬件，便于移植。 I-DEASI-DEAS 是美國(guó)SDRC公司開發(fā)的CAD/CAM軟件。該公司是國(guó)際上著名的機(jī)械 CAD/CAE /CAM公司，許多著名公司，如波音、索尼、三星、現(xiàn)代、福特等公司均是SDRC公司的大客戶和合作伙伴。I-DEAS 是高度集成化的CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)，它可以在單一數(shù)字模

35、型中，完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真分析、測(cè)試直至數(shù)控加工的產(chǎn)品研發(fā)全過程。I-DEAS是全世界制造業(yè)用戶廣泛應(yīng)用的大型CAD/CAE/CAM軟件。I-DEAS在CAD/CAE一體化技術(shù)方面一直雄居世界榜首，軟件內(nèi)含諸如結(jié)構(gòu)分析、熱力分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、耐久性分析等真正提高產(chǎn)品性能的高級(jí)分析功能。SDRC 也是全球最大的專業(yè)CAM軟件生產(chǎn)廠商。I-DEASCAMAND是CAM行業(yè)的頂級(jí)產(chǎn)品。I-DEASCAMAND可以方便地仿真刀具及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，可以從簡(jiǎn)單的2軸、2.5軸加工到以7軸5聯(lián)動(dòng)方式來加工極為復(fù)雜的工件表面，并可以對(duì)數(shù)控加工過程進(jìn)行自動(dòng)控制和優(yōu)化。 (2)國(guó)內(nèi)軟件有:高華CAD高華CAD是由北京高

36、華計(jì)算機(jī)有限公司推出的CAD產(chǎn)品。該公司是由清華大學(xué)和廣東科龍(容聲)集團(tuán)聯(lián)合創(chuàng)建的一個(gè)專門從事CAD/CAM/PDM/MIS集成系統(tǒng)的研究、開發(fā)、推廣、應(yīng)用、銷售和服務(wù)的專業(yè)化高技術(shù)企業(yè)。高華CAD系列產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)輔助繪圖支撐系統(tǒng)GH Drafting、機(jī)械設(shè)計(jì)及繪圖系統(tǒng)GHMDS、工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)GHCAPP、三維幾何造型系統(tǒng)GHGEMS、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)GHPDMS及自動(dòng)數(shù)控編程系統(tǒng)GHCAM，其中GHMDS是基于參數(shù)化設(shè)計(jì)的CAD/CAE/CAM 集成系統(tǒng)，它具有全程導(dǎo)航、圖形繪制、明細(xì)表的處理、全約束參數(shù)化設(shè)計(jì)、參數(shù)化圖素拼裝、尺寸標(biāo)注、標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)、圖像編輯等功能模塊。 CAXA電子圖板

37、和CAXA-ME制造工程師CAXA 電子圖板和CAXA-ME制造工程師軟件的開發(fā)與銷售單位是北京北航海爾軟件有限公司(原北京航空航天大學(xué)華正軟件研究所)。該公司是從事CAD/CAE/CAM 軟件與工程服務(wù)的專業(yè)化公司。CAXA電子圖板是一套高效、方便、智能化的通用中文設(shè)計(jì)繪圖軟件，可進(jìn)行零件圖、裝配圖、工藝圖表、平面包裝的設(shè)計(jì)，適合所有需要二維繪圖的場(chǎng)合，使設(shè)計(jì)人員可以把精力集中在設(shè)計(jì)構(gòu)思上，徹底甩掉圖板，滿足現(xiàn)代企業(yè)快速設(shè)計(jì)、繪圖、信息電子化的要求。CAXA-ME是面向機(jī)械制造業(yè)的自主開發(fā)的、中文界面、三維復(fù)雜形面CAD/CAM軟件。CAXA制造工程師1.0版于1996年推出，CAXA-ME

38、2.0版于1998年3月發(fā)布，CAXA-ME2000版業(yè)己發(fā)布。 GS-CAD98GS-CAD 98是浙江大天電子信息工程有限公司開發(fā)的基于特征的參數(shù)化造型系統(tǒng)。該公司是國(guó)家科委高技術(shù)研究發(fā)展中心、浙江大學(xué)和中國(guó)航天總公司CAD/CAM中心在杭州聯(lián)合創(chuàng)建的高新技術(shù)研究、開發(fā)和應(yīng)用企業(yè)。大天公司集軟件開發(fā)、工程應(yīng)用、信息系統(tǒng)集成和計(jì)算機(jī)類產(chǎn)品銷售為一體，是從事CAD/CAPP/CAM 工程數(shù)據(jù)庫(kù)和MIS/OA的開發(fā)、應(yīng)用、銷售和服務(wù)的專業(yè)化高技術(shù)公司。GS-CAD 98是一個(gè)具有完全自主版權(quán)、基于微機(jī)、中文Windows95/NT平臺(tái)的三維CAD系統(tǒng)。該軟件是在國(guó)家“七五”重大攻關(guān)及863/CI

39、MS主題目標(biāo)產(chǎn)品開發(fā)成果的基礎(chǔ)上，參照SolidWorks的用戶界面風(fēng)格及主要功能開發(fā)完成的。它實(shí)現(xiàn)了三維零件設(shè)計(jì)與裝配設(shè)計(jì)，工程圖生成的全程關(guān)聯(lián)，在任一模塊中所做的變更，在其他模塊中都能自動(dòng)地做出相應(yīng)變更。 金銀花系統(tǒng)金銀花(Lonicera)系統(tǒng)是由廣州紅地技術(shù)有限公司開發(fā)的基于STEP標(biāo)準(zhǔn)的CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)是國(guó)家科委863/CIMS主題在“九五”期間科技攻關(guān)的最新研究成果。該軟件主要應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中，它可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)/制造一體化和自動(dòng)化。該軟件以制造業(yè)最高國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO-10303 (STEP)為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，使用先進(jìn)的實(shí)體建模、參數(shù)化特征造型、二

40、維和三維一體化、SDAI標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存取接口的技術(shù),具備機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)和數(shù)控加工程序自動(dòng)生成等功能。同時(shí)還具有多種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，如STEP, DXF等，支持產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)。目前金銀花系統(tǒng)的系列產(chǎn)品包括:機(jī)械設(shè)計(jì)平臺(tái)MDA、數(shù)控編程系統(tǒng)NCP、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDS、工藝設(shè)計(jì)工具M(jìn)PP 。 開目CAD開目CAD 是華中理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院開發(fā)的具有自主版權(quán)的基于微機(jī)平臺(tái)的CAD和圖紙管理軟件，它面向工程實(shí)際，模擬人的設(shè)計(jì)繪圖思路，操作簡(jiǎn)便，機(jī)械繪圖效率比AutoCAD高得多。開目CAD支持多種幾何約束種類及多視圖同時(shí)驅(qū)動(dòng)，具有局部參數(shù)化的功能，能夠處理設(shè)計(jì)中的過約束和欠約束的情況。開目C

41、AD實(shí)現(xiàn)了CAD、 CAPP、CAM的集成，適合我國(guó)設(shè)計(jì)人員的習(xí)慣，是全國(guó)CAD應(yīng)用工程主推產(chǎn)品之一。1.3.2 國(guó)內(nèi)齒輪傳動(dòng)制造行業(yè)現(xiàn)狀目前，我國(guó)以上海汽車齒輪總廠、陜西法士特公司為代表的骨干齒輪制造企業(yè)和研究所，完成汽車齒輪、摩托車齒輪、工程機(jī)械齒輪傳動(dòng)、農(nóng)機(jī)齒輪、工業(yè)齒輪變速箱和高速重載齒輪、特殊專用齒輪傳動(dòng)、齒輪專用裝備等各類產(chǎn)品的技術(shù)引進(jìn)和消化，使我國(guó)齒輪傳動(dòng)制造業(yè)近十年得到了跨越式的發(fā)展。首先，汽車手動(dòng)變速箱(含重、中、輕、微)，轎車變速箱，摩托車齒輪、工程機(jī)械換擋變速箱，大、中型農(nóng)機(jī)變速傳動(dòng)的配套，已經(jīng)基本立足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，基本滿足了主機(jī)廠的配套需要，并已經(jīng)有部分齒輪件出口或變速箱出

42、口。在汽車自動(dòng)變速箱方面，目前仍被進(jìn)口產(chǎn)品控制。其次，在車輛驅(qū)動(dòng)橋、主被動(dòng)螺旋錐齒輪、直齒錐齒輪及輪邊減速機(jī)方面，大部分能滿足國(guó)內(nèi)配套需要。以東風(fēng)車橋?yàn)榇淼尿?qū)動(dòng)橋與錐齒輪產(chǎn)業(yè)正在整合重組發(fā)展，已經(jīng)看到快速發(fā)展的希望。第三，在工業(yè)通用變速箱領(lǐng)域，SEW等一批國(guó)外獨(dú)資企業(yè)的進(jìn)入激活了中國(guó)工業(yè)通用變速箱企業(yè)為代表，在產(chǎn)品系列化、模塊化、質(zhì)量與技術(shù)水平方面，最近五年有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，形成了與國(guó)際品牌的激烈競(jìng)爭(zhēng)。我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的部分產(chǎn)品達(dá)到了國(guó)際水平，有部分產(chǎn)品已經(jīng)出口歐美。第四，在高速重載齒輪傳動(dòng)制造方面，我國(guó)有已南京高精齒輪股份有限公司(南京高速齒輪箱廠)、重慶齒輪箱廠、杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)、鄭州機(jī)

43、械研究所、洛陽(yáng)中重減速機(jī)公司、沈陽(yáng)礦山減速機(jī)公司為代表的企業(yè)。這些企業(yè)在引進(jìn)技術(shù)的過程中，為我國(guó)大型成套裝備配套與船舶工業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。第五，特殊、專用車輪傳動(dòng)方面，如非圓齒輪、塑料齒輪、粉末冶金齒輪、小模數(shù)齒輪等，我國(guó)目前沒有形成龍頭企業(yè)，企業(yè)的技術(shù)潛力尚待發(fā)揮。 第六，齒輪專用裝備方面，近五年來民營(yíng)企業(yè)發(fā)展較快，國(guó)有企業(yè)發(fā)展比較慢。大多數(shù)國(guó)有齒輪裝備制造企業(yè)的裝備可靠性指標(biāo)進(jìn)步較慢，致使齒輪行業(yè)的大部分主導(dǎo)精加工裝備仍是以進(jìn)口為主。部分齒輪企業(yè)裝備國(guó)產(chǎn)化的希望主要有：秦川機(jī)床廠的蝸桿砂輪磨齒機(jī)；重慶機(jī)床廠、南京二機(jī)廠的數(shù)控機(jī)床；螺旋錐齒輪磨齒機(jī)床的研制成功；天津元昊公司數(shù)控螺旋錐齒

44、輪切齒機(jī)床的批量供貨；杭州天辰精密齒輪檢具、量具、夾具；長(zhǎng)城潤(rùn)滑油對(duì)齒輪行業(yè)的潤(rùn)滑市場(chǎng)服務(wù)。這些都讓我國(guó)齒輪行業(yè)看到了自立創(chuàng)新、自主發(fā)展的希望。1.4 本論文研究的主要問題與設(shè)計(jì)思路利用SOLIDWORKS三維造型軟件，對(duì)漸開線齒輪進(jìn)行精確的三維造型設(shè)計(jì)，并通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換進(jìn)入有限元分析系統(tǒng)，根據(jù)齒輪的工作情況及失效形式，建立有限元分析模型，對(duì)所設(shè)計(jì)零件進(jìn)行校核。最后對(duì)零件進(jìn)行數(shù)控線切割加工指令程序的編制，并進(jìn)行數(shù)控加工仿真。齒輪的實(shí)體造型中對(duì)漸開線齒廓曲線進(jìn)行精確繪制，以滿足輪齒造型的準(zhǔn)確性，針對(duì)漸開線直齒圓柱齒輪，通過采用笛卡爾坐標(biāo)方程得到漸開線上一系列型值worksk中準(zhǔn)確的繪制出漸

45、開線齒廓曲線，從而實(shí)現(xiàn)Solidworks軟件中的齒輪三維實(shí)體造型。第二章 二次開發(fā)平臺(tái)及語(yǔ)言2.1二次開發(fā)的概念所謂CAD/CAM軟件的二次開發(fā)，是指在現(xiàn)有支撐軟件的基礎(chǔ)上，為提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和完善軟件的功能，使之更符合用戶的需求而做的開發(fā)工作。其根本目的是提高設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，充分發(fā)揮CAD/CAM軟件的價(jià)值。當(dāng)前主流的三維軟件都提供了二次開發(fā)接口（API），是用戶能在軟件本身功能上開發(fā)出新的功能模塊，滿足特定的需求。2.1.1 二次開發(fā)的一般方法 在二次開發(fā)過程中，根據(jù)二次開發(fā)技術(shù)的不同，可以分為兩種模式：內(nèi)嵌機(jī)制和外部機(jī)制，內(nèi)嵌機(jī)制是把語(yǔ)法解釋器集成在支撐軟件中，直接在程

46、序中調(diào)用腳本程序段，執(zhí)行后即可支撐軟件中獲得結(jié)果，如ArcView中的腳本、AutoCAD中的AutoLisp就屬于這種形式。外部開發(fā)機(jī)制則是由外部集成開發(fā)環(huán)境，如用VC+、VB、Delphi等，調(diào)用支撐軟件程序暴露的接口，在調(diào)用程序中實(shí)現(xiàn)支撐軟件程序中功能模塊提供的功能。內(nèi)嵌機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是針對(duì)性較強(qiáng)，與支撐軟件程序的融合性好、易學(xué)易用，它主要是對(duì)支撐軟件程序的功能的擴(kuò)展（如CAD圖形節(jié)點(diǎn)自動(dòng)探測(cè)、自動(dòng)更正）再建模板庫(kù)和界面定制等。然而由于它固定在支撐軟件程序上，因此功能受到限制，靈活性不足，只能與支撐軟件程序一起運(yùn)行。外部機(jī)制方式則功能強(qiáng)大，幾乎可以實(shí)現(xiàn)支撐軟件程序所提供的所有功能，并有較強(qiáng)的

47、獨(dú)立性，還可以生成新的應(yīng)用程序，擁有自己的界面和功能，它的執(zhí)行不影響支撐軟件程序的運(yùn)行。另外，外部開發(fā)機(jī)制還可以將開發(fā)成果作為插件的形式在支撐軟件程序中調(diào)用，增加支撐軟件的功能。這一開發(fā)模式就相當(dāng)于一次軟件創(chuàng)新。它要求開發(fā)人員有較高素質(zhì)，應(yīng)對(duì)支撐軟件程序有相當(dāng)?shù)牧私猓覍?duì)支撐軟件的要求也較高。2.1.2 SolidWorks二次開發(fā)能實(shí)現(xiàn)的功能SolidWorks二次開發(fā)能實(shí)現(xiàn)的功能可以分為兩大類：一類是實(shí)現(xiàn)與用戶通過SolidWorks軟件的交互界面調(diào)用相同的功能。另一類是只能通過API接口才能訪問的功能，而用戶無法通過軟件的交互界面調(diào)用的功能。具體的可以分為以下幾大部分：零件文檔模式下的

48、二次開發(fā)裝配體文檔模式下的二次開發(fā)工程圖模式下的二次開發(fā)工程圖模式下的二次開發(fā)三種文檔模式共有的二次開發(fā)用戶界面的二次開發(fā)等等。2.2 二次開發(fā)介紹2.2.1 二次開發(fā)的特點(diǎn)一般的二次開發(fā)系統(tǒng)都是為減少設(shè)計(jì)人員的重復(fù)勞動(dòng)，提高工作效率和工作質(zhì)量而進(jìn)行開發(fā)的，更高層次對(duì)軟件的應(yīng)用。由于二次開發(fā)一般是針對(duì)特定用戶設(shè)計(jì)的，因此二次開發(fā)的專業(yè)性很強(qiáng)，必須由一些既懂專業(yè)技術(shù)，又具備軟件設(shè)計(jì)能力的人員來完成。二次開發(fā)不同于一般的軟件開發(fā)，主要在于它不是從底層開始的軟件設(shè)計(jì)，已有的軟件基礎(chǔ)上的完善和提高，變得適合用戶的需要，所以二次開發(fā)有很強(qiáng)承性，二次開發(fā)后的軟件的性能很大程度上取決于支撐軟件的性能和開放程

49、度。因?yàn)槎伍_發(fā)是對(duì)已有的軟件的提高，許多復(fù)雜的內(nèi)核已由支撐軟件來完成。因此開發(fā)工作相對(duì)的簡(jiǎn)單，工作量較小。2.2.2支撐軟件的選擇二次開發(fā)的支撐軟件應(yīng)該滿足以下的幾個(gè)方面的要求：1）支撐軟件應(yīng)該是一種通用的軟件。通用軟件應(yīng)不是面向某個(gè)行業(yè)開發(fā)的，提供的功能覆蓋面廣，能完成多個(gè)行業(yè)的基本所需功能，系統(tǒng)性能優(yōu)良，功能齊全，穩(wěn)定可靠，具有很強(qiáng)的生命力。2）支撐軟件必須是開放的體系，具有良好的用戶接口。開放體系是指能向用戶提供嵌入系統(tǒng)的語(yǔ)言或使用高級(jí)語(yǔ)言，用戶據(jù)此可以編寫自己的應(yīng)用程序，在應(yīng)用程序中，可以使用系統(tǒng)二次開發(fā)工具來進(jìn)行自己的應(yīng)用程序的開發(fā)。3）對(duì)二次開發(fā)支撐系統(tǒng)的基本要求：生成和顯示速度

50、快、圖形的質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠、交互方式靈活多樣、簡(jiǎn)單明了。4）具有菜單、工具條、對(duì)話框、熱鍵等組成友好的界面，并提供相應(yīng)的工具,目前我國(guó)市場(chǎng)上比較流行的有UG、PRO/E、MDT、SolidWorks、SolidEdge等。由于SolidWorks在價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，適合中小企業(yè)使用，加之對(duì)其功能和操作性等方面的考率，決定以SolidWorks為支撐平臺(tái)軟件。2.2.3 二次開發(fā)編程工具的選擇采用什么樣的二次開發(fā)編程工具是由支撐軟件來決定的。已選SolidWorks作為二次開發(fā)的平臺(tái)，由表2-1可知，能夠?qū)olidWorks二次開發(fā)的編程軟件工具有VB、VC+、DelphiVBA等，本課題選用

51、VB作為開發(fā)工具。是因?yàn)閂isual BASIC具有以下特點(diǎn)：1.Visual BASIC的可視化界面設(shè)計(jì)方式能使用戶毫不費(fèi)力地設(shè)計(jì)出所需的軟件界面。2.Visual BASIC強(qiáng)大的多媒體功能很容易實(shí)現(xiàn)文本、圖形、圖像的展現(xiàn)。3.Visual BASIC的事件驅(qū)動(dòng)特性很容易實(shí)現(xiàn)多界面切換。4.Visual BASIC是開發(fā)Windows應(yīng)用程序的強(qiáng)有力的工具，用Visual BASIC能輕而易舉地開發(fā)符合Windows規(guī)范和風(fēng)格的應(yīng)用程序，學(xué)習(xí)后能立即付諸使用。2.2.4 開發(fā)的思路1.在Visual Basic 6.0中編輯宏語(yǔ)句，找到接口語(yǔ)句，用來調(diào)用SolidWorks2007(或其他

52、版本)的API。2.運(yùn)用漸開線函數(shù)建立計(jì)算關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)值。3.調(diào)用樣條曲線命令擬合漸開線，繪制出標(biāo)準(zhǔn)齒形。4.調(diào)用拉伸命令，拉出齒輪單齒。5. 調(diào)用陣列命令，得到完整齒形。6. 切除拉伸出軸孔和鍵槽。表 2.1 幾種支撐軟件的比較序號(hào)功能比較SolidworksPRO/EI-DEAS1操作性完全的Windows界面簡(jiǎn)單、易學(xué)封閉的命令、多層復(fù)雜的指令難學(xué)難用位圖式多層指令尚可學(xué)不方便2輔助繪圖性智慧導(dǎo)向繪圖模式無，完全靠設(shè)計(jì)者智慧導(dǎo)向繪圖模式3軟件的處理模式參數(shù)式實(shí)體模型計(jì)算核心，可選擇全參數(shù)模式完全參數(shù)式設(shè)計(jì)、但必須先標(biāo)全部尺寸變數(shù)式模型計(jì)算核心、參變數(shù)設(shè)計(jì)，技術(shù)未完全成熟4繪圖流程可以由特

53、征管理員記錄并可以進(jìn)行特征變更管理無，由設(shè)計(jì)者自己記憶無，由設(shè)計(jì)者自己記憶5輪廓產(chǎn)生可以在三維空間中繪制限制在二維平面限制在二維平面6數(shù)據(jù)文件交換性具有良好的CAD/CAM數(shù)據(jù)交換性可以插入Cut，Boss，Thicken等功能二維完全支持DXF和DWG具有良好的CAD/CAM數(shù)據(jù)交換性二維僅支持DXF和DWG具有良好的CAD/CAM數(shù)據(jù)交換性7造型功能具有良好的產(chǎn)品造型功能只能做一般的陰影只能做一般的陰影8語(yǔ)言接口可以用VB，VC+、Delphi輕易開發(fā)應(yīng)用程序?qū)Ｓ谜Z(yǔ)言難學(xué)難用不宜做二次開發(fā)專用語(yǔ)言難學(xué)難用不宜做二次開發(fā)9硬件需求低中中10動(dòng)態(tài)預(yù)覽有無無11集成性好可以做到無縫集成集成性差集

54、成性差12中文應(yīng)用完全的中文應(yīng)用無無第三章 基于SolidWorks的漸開線直齒圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)在實(shí)際設(shè)計(jì)中，大量新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)只是在一個(gè)原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上做一些小的改動(dòng)，并且希望修改后馬上產(chǎn)生新的模型，但傳統(tǒng)的建模方法(線框建模、曲面建模、實(shí)體建模)只能建立固定的設(shè)計(jì)模型，缺乏變參數(shù)設(shè)計(jì)功能，模型一旦建立，修改時(shí)則需重新建模，設(shè)計(jì)效率低，不能滿足現(xiàn)代設(shè)計(jì)系統(tǒng)中對(duì)輔助設(shè)計(jì)變量和已有設(shè)計(jì)的可再使用性以及設(shè)計(jì)自動(dòng)化的要求。隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，為了能快速建立產(chǎn)品模型，全面而完整地表達(dá)設(shè)計(jì)者的意圖，提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。參數(shù)化設(shè)計(jì)是指參數(shù)化模型的尺寸用對(duì)應(yīng)的關(guān)系表示，而不需確定的數(shù)值，變化一個(gè)參數(shù)值

55、，將自動(dòng)實(shí)現(xiàn)約束聯(lián)動(dòng)(包括圖形特征聯(lián)動(dòng)和相關(guān)參數(shù)聯(lián)動(dòng))。它可以消除傳統(tǒng)CAD系統(tǒng)的一系列缺陷，更強(qiáng)調(diào)面向工程的應(yīng)用，成為進(jìn)行初始設(shè)計(jì)、產(chǎn)品模型修改、多種方案設(shè)計(jì)的有效手段，深受工程設(shè)計(jì)人員的歡迎。本章探討在solidworks平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)精確漸開線直齒圓柱齒輪的參數(shù)化三維設(shè)計(jì)的方法和過程。3.1 漸開線的形成及數(shù)學(xué)建模3.1.1形成原理及建模如圖3.1所示，當(dāng)一直線BK沿著一圓周做純滾動(dòng)時(shí)，直線上任意點(diǎn)K，就是該圓的漸開線。這個(gè)圓稱為漸開線的基圓，它的半徑用rb表示，直線BK叫做漸開線的發(fā)生線；角k叫做漸開線AK段的展角。圖3.1 漸開線形成原理數(shù)學(xué)表達(dá)如下：又稱為壓力角的漸開線函數(shù)漸開線的極坐

56、標(biāo)方程：當(dāng)用直角坐標(biāo)來表示漸開線時(shí)，其方程為： 3.1.2 漸開線的性質(zhì)1.發(fā)生線沿基圓滾過的線段長(zhǎng)度等于基圓上被滾過的相應(yīng)弧長(zhǎng)。2.漸開線上任意一點(diǎn)法線必然與基圓相切。換言之，基圓的切線必為漸開線上某點(diǎn)的法線。因?yàn)楫?dāng)發(fā)生線在基圓上作純滾動(dòng)時(shí)，它與基圓的切點(diǎn)B是發(fā)生線上各點(diǎn)在這一瞬時(shí)的速度瞬心，漸開線上K點(diǎn)的軌跡可視為以B點(diǎn)為圓心，BK為半徑所作的極小圓弧，故B點(diǎn)為漸開線上K點(diǎn)的曲率中心，BK為其曲率半徑和K點(diǎn)的法線，而發(fā)生線始終相切于基圓，所以漸開線上任意一點(diǎn)法線必然與基圓相切。3.漸開線齒廓上某點(diǎn)的法線與該點(diǎn)的速度方向所夾的銳角稱為該點(diǎn)的壓力角。4.漸開線的形狀只取決于基圓大小。5.基圓內(nèi)

57、無漸開線。3.1.3 齒輪單齒輪廓線形成圖3.2 單齒齒廓漸開線直齒圓柱齒輪的單齒齒廓形成結(jié)構(gòu)如圖3.2所示，左右齒廓由齒頂圓連接，齒廓與齒根由過渡圓弧連接，構(gòu)成了單個(gè)齒的齒廓。3.2 二次開發(fā)調(diào)用函數(shù)二次開發(fā)調(diào)用函數(shù)的結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖3.3所示3.2.1 調(diào)用函數(shù)的關(guān)系在調(diào)用solidworks的過程中，我們只有對(duì)各個(gè)函數(shù)之間的關(guān)系和層次分的明了清楚，才能保證正確調(diào)用。如上表所示，在編程中可以用作對(duì)象參考。3.2.2 定義接口函數(shù)要調(diào)用solidworks的API其他功能，必須先調(diào)用接口對(duì)象。一般的在程序里寫為：Dim swApp As Object Set swApp = CreateObje

58、ct(SldWorks.Application)圖3.3 函數(shù)調(diào)用結(jié)構(gòu)3.3 參數(shù)化數(shù)學(xué)模型程序主界面設(shè)計(jì)如圖3.4：圖3.4 程序主界面3.3.1驅(qū)動(dòng)參數(shù)界面設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)需要輸入的參數(shù)有齒數(shù)Z、模數(shù)m、壓力角、軸徑、鍵槽寬、鍵t1值以及齒寬的相關(guān)尺寸。程序界面如圖3.5所示。圖3.5 輸入?yún)?shù)界面3.3.2 建模程序下面就本次的設(shè)計(jì)程序附圖說明設(shè)計(jì)過程。在創(chuàng)建模型的過程中，首先經(jīng)過在VB環(huán)境下的數(shù)學(xué)模型的計(jì)算，得出重要數(shù)據(jù)并準(zhǔn)備好傳遞給SolidWorks數(shù)據(jù)接口API，等待調(diào)用。Dim swApp As ObjectDim swPart As ObjectDim boolstatus As

59、 BooleanDim longstatus As LongDim u As Double 展角度數(shù)（弧度）Dim Db As Double 基圓直徑Dim Da As Double 齒頂圓直徑Dim m As Double 模數(shù)Dim Z As Double 齒數(shù)Dim D As Double 分度圓直徑Dim Df As Double 齒根圓直徑Dim zhouj As Double 周節(jié)Dim faj As Double 法節(jié)Dim b As Double 鍵槽寬及計(jì)算所用參數(shù)Dim bb As DoubleDim t1 As DoubleDim DD As DoubleDim As D

60、ouble 壓力角Dim h As Double 齒頂高系數(shù)Dim c As Double 頂隙系數(shù)Dim x00() As Double 坐標(biāo)函數(shù)點(diǎn)值：x，yDim y00() As DoubleDim x0() As DoubleDim y0() As DoubleDim p00() As Double 坐標(biāo)函數(shù)點(diǎn)值：p，qDim q00() As DoubleDim p0() As DoubleDim q0() As DoubleDim pi As Double pi的近似值Dim hh As Double 齒輪的厚度Dim t As DoubleDim s As DoubleDim i