基于UG二次開發(fā)的直齒、斜齒圓柱齒輪及錐齒輪的參數(shù)化建模

1、基于UG二次開發(fā)的直齒、斜齒圓柱齒輪及錐齒輪的參數(shù)化建模摘要在機(jī)械加工中，孔加工占機(jī)械加工的比例在30%以上，特別是在汽車與航空等行 業(yè)中麻花鉆的應(yīng)用極為廣泛。由于長期以來，麻花鉆的設(shè)計大多是靠工程師的經(jīng) 驗(yàn)來進(jìn)行，在設(shè)計過程中，難免會出現(xiàn)重復(fù)性的工作，從而降低了設(shè)計效率。同時 通常的設(shè)計都是在二維圖紙上進(jìn)行設(shè)計,不能得到可視化的麻花鉆三維造型，這 就阻礙了麻花鉆的數(shù)控刃磨加工及利用一些分析軟件對麻花鉆的鉆削過程進(jìn) 行分析。在UG中利用麻花鉆參數(shù)表達(dá)式繪制麻花鉆實(shí)體模型，實(shí)現(xiàn)麻花鉆在 UG的參數(shù)化設(shè)計。從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速設(shè)計。UGOpen二次開發(fā)模塊是UG軟件 的二次開發(fā)工具集，利用該模塊可對

2、UG系統(tǒng)進(jìn)行用戶化開發(fā)，可滿足用戶進(jìn) 行各種二次開發(fā)的需求。學(xué)習(xí)了 UG二次開發(fā)的各種工具，了解了各種工具的 特點(diǎn)和適用范圍。選擇UGOpen API編程語言，結(jié)合使用UGOpen Menu Script 和UGOpenUI Styler 開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)了基于UG二次開發(fā)工具的直齒圓柱齒輪、 斜齒輪、直齒錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計。關(guān)鍵詞：麻花鉆，二次開發(fā)，參數(shù)化，APIAbstractKey Words : parameter , gear, UGOpen, API目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第1章緒論1 HYP

3、ERLINK l bookmark6 o Current Document 1.1 課題的研究背景1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 2課題的研究內(nèi)容和解決方法2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第2章UG二次開發(fā)的研究4 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1 UG軟件概述42. 1. 1 UG軟件的功能介紹42.1.2 UG 功能模塊5 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.2U G二次開發(fā)相

4、關(guān)工具概述52.2.1 UGOPEN GRIP 62. 2. 2 UGOPEN API 72. 2. 3 UGOPEN Menu Scr i pt 72.2.4 UGOPEN UI Styler 92.2.5 User Tools 工具9 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第3章二次開發(fā)方案的選擇113 .1歹U舉可行的方案11 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 3.2方案的選擇13 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3利用二次開發(fā)工具制作系統(tǒng)菜

5、單143. 1設(shè)置系統(tǒng)環(huán)境變量143. 2制作菜單1 5II目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 第4章齒輪常用的齒形曲線漸開線18 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 1漸開線的形成原理18 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 2漸開線的數(shù)學(xué)模型19 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 4.3漸開線齒廓的繪制20 HYPERLINK l bookmark24 o Curr

6、ent Document 第5章直齒圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計22 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 1數(shù)學(xué)模型22 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 2 齒輪三維建模23 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 第6章斜齒輪的參數(shù)化設(shè)計26 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 1數(shù)學(xué)模型26 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 2齒輪三維建模27 HYPERLI

7、NK l bookmark46 o Current Document 第7章直齒錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計28 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 1數(shù)學(xué)模型28 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 7.2齒輪三維建模29 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 第8章程序設(shè)計30 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 總體方案設(shè)計30 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document

8、 對話框設(shè)計31程序設(shè)計36 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 第9章結(jié)論48 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 致謝50 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 參考文獻(xiàn)51附錄52III目錄第1章緒論1. 1課題的研究背景齒輪機(jī)構(gòu)用于傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動和動力，具有質(zhì)量小、體積小、 傳動比大和效率高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、機(jī)床、礦山冶金等領(lǐng)域， 它幾乎適用于一切功率和轉(zhuǎn)速范圍，是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動機(jī) 構(gòu)。目前齒輪傳動技術(shù)已

9、成為世界各國機(jī)械傳動發(fā)展的重點(diǎn)之一。齒輪設(shè)計在齒輪制造應(yīng)用過程中占有重要地位。傳統(tǒng)的齒輪設(shè)計過程繁 冗，效率低，采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法設(shè)計一組較為合理的齒輪副要反復(fù)修正參數(shù)、 多次校核計算，花費(fèi)很長時間才能實(shí)現(xiàn)。另外，齒輪類零件的繪圖工作（包括幾 何繪圖、標(biāo)注、參數(shù)表填寫等內(nèi)容）也是一項繁雜而費(fèi)時的工作1。但齒輪類零 件大部分具有相似的結(jié)構(gòu)和形狀，在新產(chǎn)品的設(shè)計和圖紙繪制過程中，不可避 免地要多次反復(fù)修改，進(jìn)行零件形狀、尺寸的綜合協(xié)調(diào)和優(yōu)化.這時尋求一種簡 便、合理的設(shè)計方法，提高設(shè)計工作效率，是齒輪設(shè)計工作者的迫切愿望。因 此，借助CAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)其繪圖過程的參數(shù)化和自動化，對于提高設(shè)計效率和 保

10、證設(shè)計質(zhì)量具有重要意義2。因此，現(xiàn)代齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計建模技術(shù)有著廣泛的工程應(yīng)用背景和研究意 義。隨著計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計理論與方法的迅速發(fā)展，三維設(shè)計軟件尤其是 Unigraphics 在機(jī)械零件和產(chǎn)品設(shè)計中的日益普及，齒輪實(shí)體在三維軟件特別 是在UG中的繪制變得越來越重要。但基于UG的齒輪設(shè)計系統(tǒng)一般都局限于 齒輪二維輪廓的繪制或三維實(shí)體建模，齒輪參數(shù)的設(shè)計計算難以與CAD系統(tǒng) 很好地集成，給齒輪的CAD CAM 帶來不利影響網(wǎng)。建模技術(shù)是CAD的核心技術(shù)，參數(shù)化造型技術(shù)和特征造型技術(shù)是新一代IV基于UG二次開發(fā)的直齒、斜齒圓柱齒輪及錐齒輪的參數(shù)化建模繼承化CAD系統(tǒng)應(yīng)用研究的熱點(diǎn)理論4。目前

11、國內(nèi)外對二維圖形參數(shù)化和簡 單三維實(shí)體的參數(shù)化造型較為成熟。對復(fù)雜的三維實(shí)體的參數(shù)化造型尚不多 見，特別是齒輪這類形狀復(fù)雜、精確齒形的三維實(shí)體參數(shù)化造型設(shè)計更少。這 有多方面原因：一方面齒輪二維圖形參數(shù)化設(shè)計能夠滿足傳統(tǒng)的齒輪加工要 求；另一方面運(yùn)用低級CAD軟件對復(fù)雜的三維實(shí)體很難實(shí)現(xiàn)參數(shù)化虛擬造型 設(shè)計。隨著塑料齒輪的廣泛應(yīng)用和快速成型與虛擬制造技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng) 的二維圖形已不能滿足現(xiàn)在的設(shè)計、加工要求5。因此，在三維軟件上繪制齒 輪實(shí)體變得十分重要。但是，由于齒輪形狀復(fù)雜，且齒形曲線有一定的規(guī)律， 繪制齒形曲線較復(fù)雜。并且齒輪各參數(shù)間都有嚴(yán)格的函數(shù)關(guān)系，再加上隨著當(dāng) 代機(jī)械制造業(yè)的不

12、斷發(fā)展，齒輪的精度要求也越來越高，齒輪實(shí)體的繪制較為 麻煩。齒輪并不是一個標(biāo)準(zhǔn)件，它的各個參數(shù)隨著設(shè)計要求的不同而不同。如 果每設(shè)計一個齒輪都要畫一個對應(yīng)的實(shí)體部件的話，那不僅增加了設(shè)計者的勞 動量，還大大降低了設(shè)計效率，阻礙了企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展。參數(shù)化設(shè)計是新一 代智能化、集成化CAD系統(tǒng)的核心內(nèi)容，也是當(dāng)前CAD技術(shù)的研究熱點(diǎn)。 用大型的三維軟件實(shí)現(xiàn)齒輪的參數(shù)化造型已成為設(shè)計者的迫切需求，齒輪體參 數(shù)化造型有重要的意義：(1)齒輪傳動的參數(shù)化設(shè)計與建模系統(tǒng)是CAD技術(shù)與齒輪設(shè)計相結(jié)合的 產(chǎn)物，也是兩者發(fā)展的趨勢所在。(2)實(shí)現(xiàn)設(shè)計過程自動化避免了設(shè)計人員手動查閱大量的數(shù)據(jù)，也避免了 手工取點(diǎn)

13、造型的復(fù)雜過程，該系統(tǒng)的開發(fā)，可以將手算設(shè)計的工作人員從繁瑣、 低效的工作中解放了出來。(3)實(shí)現(xiàn)齒輪的參數(shù)化設(shè)計以及漸開線齒廓的精確造型，可以將設(shè)計計算、 三維造型與繪制工程圖的無縫結(jié)合，同時為齒輪的有限元分析、機(jī)構(gòu)仿真和數(shù) 控加工等工作奠定基礎(chǔ)。(4)采用建立原始齒輪結(jié)構(gòu)模型并驅(qū)動其特征參數(shù)，為其它復(fù)雜曲面的造 型提供了有益的參考。本課題利用UG的二次開發(fā)技術(shù)，為解決齒輪參數(shù)化設(shè)計問題提供了可行 的方法，通過直接輸入齒輪設(shè)計條件，利用計算得出的有關(guān)設(shè)計參數(shù)(模數(shù)、齒學(xué)士學(xué)位論文數(shù)、壓力角、變位系數(shù)、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)等)進(jìn)行實(shí)體建模，實(shí)現(xiàn)齒輪的 參數(shù)化設(shè)計，提高齒輪設(shè)計的效率和準(zhǔn)確性。2

14、課題的研究內(nèi)容和解決方法本課題利用大型軟件UGNX4.0 來實(shí)現(xiàn)齒輪的三維參數(shù)化造型，通過改變 齒輪的一些基本參數(shù)，生成其相應(yīng)齒輪。要達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計要求，首先要知道 如何在UG中繪制齒輪部件，要繪制齒輪必然要知道齒輪的嚙合原理及各個參 數(shù)間的關(guān)系，還應(yīng)熟知漸開線的數(shù)學(xué)模型，精確畫出漸開線。畫出齒輪模型后， 還應(yīng)知道UG二次開發(fā)的知識，靈活運(yùn)用UG系統(tǒng)提供的二次開發(fā)工具，在模 型的基礎(chǔ)上編制相應(yīng)的程序，最后完成齒輪參數(shù)化設(shè)計模塊的開發(fā)。具體內(nèi)容 和步驟如下：(1)研究直齒、斜齒圓柱齒輪及直齒錐齒輪的基本嚙合理論和各參數(shù)間的 關(guān)系并建立數(shù)學(xué)模型；(2)漸開線數(shù)學(xué)模型的建立，通過對齒輪的嚙合原理的深

15、入研究，建立漸開 線數(shù)學(xué)模型，得到漸開線方程；(3)深入掌握UG二次開發(fā)的各種方法，并熟練運(yùn)用UGOPEN 開發(fā)工具， 在建立直齒圓柱齒輪、斜齒輪和直齒錐齒輪的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對各齒輪實(shí) 現(xiàn)三維參數(shù)化造型；(4)在構(gòu)建齒輪模塊框架的基礎(chǔ)上，深入研究菜單的制作技術(shù)以確定本課 題應(yīng)采用的最佳菜單制作技術(shù)。UG軟件是集CADCAMCAE 一體化的三維參數(shù)化軟件，是當(dāng)今世界上最 為先進(jìn)的計算機(jī)輔助設(shè)計、制造和分析軟件，在國內(nèi)使用相當(dāng)廣泛。另外它所 提供的二次開發(fā)語 言模塊UGOpen API、UGOpen GRIP 和 輔助開 發(fā)模塊UGOpen Menu script與UGOpen UI Styl

16、er 及其 良好的高級語言接口，使UG的圖形功能 和計算功能有機(jī)的結(jié)合起來，便于用戶去開發(fā)各種基于自身需要的專用CAD 系統(tǒng)。使用UGOpen API和UGOpen GRIP 中任何一個模塊都能實(shí)現(xiàn)UG的二次 開發(fā)，再結(jié)合輔助模塊，就能開發(fā)出UG界面的應(yīng)用模塊。因此，合理利用UG 的二次開發(fā)語言模塊和輔助模塊，就可以實(shí)現(xiàn)在UG環(huán)境下對齒輪進(jìn)行參數(shù)化基于UG二次開發(fā)的直齒、斜齒圓柱齒輪及錐齒輪的參數(shù)化建模第二章UG二次開發(fā)的研究Unigraphics(簡稱UG)是當(dāng)前世界上最先進(jìn)和緊密集成的、面向制造行業(yè)的 CAIDCADCAECAM 高端軟件。它為制造業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的全過程提供解決方案， 主要功能

17、包括：概念設(shè)計、工程設(shè)計、性能分析和制造。此外，UG軟件還提 供了 CADCAECAM 業(yè)界最先進(jìn)的編程工具集，以滿足用戶二次開發(fā)的需要。 本章先討論UG軟件的主要功能，然后簡單介紹二次開發(fā)各功能模塊的特點(diǎn)和 應(yīng)用。1 UG軟件概述1 . 1 UG軟件的功能介紹UG是知識驅(qū)動自動化技術(shù)領(lǐng)域中的領(lǐng)先者。它實(shí)現(xiàn)了設(shè)計優(yōu)化技術(shù)與基 于產(chǎn)品和過程的知識工程的組合，顯著地改進(jìn)了如汽車、航天航空、機(jī)械、消 費(fèi)產(chǎn)品、醫(yī)療儀器和工具等工業(yè)的生產(chǎn)率。它為各種規(guī)模的企業(yè)遞交可測量的 價值；更快地遞交產(chǎn)品到市場；使復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計簡化；減少產(chǎn)品成本和增加 企業(yè)的競爭實(shí)力7。NX是一個交互的計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)輔助制

18、造和輔助工程(CADCAECAM )系統(tǒng)。CAD 功能自動化是在今天制造公司中見到的一般工 程、設(shè)計和制圖能力；CAM功能利用NX描述完成零件的設(shè)計模型，為現(xiàn)代機(jī) 床提供NC編程；CAE功能橫越一廣范的工程學(xué)科，提供許多的產(chǎn)品、裝配和 零件的性能防真能力。NX是一個全三維、雙精度系統(tǒng)，它允許用戶精確地描 述幾乎任一幾何形狀。通過組合這些形狀，用戶可以設(shè)計、分析產(chǎn)品和建立他 們的工程圖。一但設(shè)計完成，制造應(yīng)用允許用戶選擇描述零件的幾何體，加入學(xué)士學(xué)位論文制造信息，如刀具直徑并自動生成一刀具位置，源文件(CLSF),它可用來驅(qū) 動大多數(shù)NC機(jī)床網(wǎng)。目前UGS公司已經(jīng)推出NX5產(chǎn)品，本次設(shè)計中使用的

19、 是NX4版本的軟件。NX4的特點(diǎn)是：1、為了數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)集成的自動化； 2、在所有開發(fā)學(xué)科中的新能力，包括工業(yè)設(shè)計、防真、工裝、加工和管理；3、 在一個全面的產(chǎn)品生命周期管理(PLM)解決力案內(nèi)的領(lǐng)先前沿的CAD、CAE 和CAM技術(shù)。1 . 2 UG功能模塊利用NX,可以建立、存儲、恢復(fù)和操縱設(shè)計與制造信息，典型地通過建 立描述一零件的幾何體開始工作。NX功能被劃分成共同功能的一系列應(yīng)用 (Application ) ”共18個模塊，各模塊分別為：1、入口( Gateway ):對所有其 他交互應(yīng)用的首要必備的應(yīng)用；2、建模(Modeling )：包括實(shí)體、特征、自由 形狀、鉞金特征建模

20、和用戶定義特征；3、裝配(Assembilies ):支持裝配建模； 4、幾何公差模塊(Geometric Tolerancing Module ):讓用戶捕捉公差；5、產(chǎn)品 和制造信息(PMI Introduction )：可用于在三維環(huán)境中對產(chǎn)品形成文檔說明；6、 分析(Analysis ):包括注塑模流動分析、運(yùn)動應(yīng)用和ICAD ; 7、制圖(Drafting ): 可將三維模型生成二維視圖；8、高 質(zhì)量圖像(High Quality Image ):生 成逼真 照片的圖像；9、知識熔接(Knowledge Fusion )：允許用戶應(yīng)用工程知識驅(qū)動 規(guī)則和設(shè)計意圖到NX 中的幾何模型和

21、裝配；10、制造(Manufacturing ):可 進(jìn)行虛擬加工和自動加工編程；11、開放的用戶界面設(shè)計(Open User Interface Styler ):允許用戶和第三方開發(fā)商生成NX對話框；12、編程語言(Programming Languages ):包括 GRIP 和 API ； 13、質(zhì)量控制(Quallity Control ); 14、走線 (Routing )：定義圍 繞和通過其他NX 裝配的裝配；15、鐐金(Sheet Metal ):包括鉞金設(shè)計、沖壓和多零件加工的柵格；16、電子表格(Spreadsheet):提 供一在Xess或者電子表格應(yīng)用和NX間的智能界面

22、；17、Web Express ; 18、 Wire Harness:可在用于描述產(chǎn)品機(jī)械裝配的同一三維空間建立電氣布線的表 示。2.2 UG二次開發(fā)相關(guān)工具概述基于UG二次開發(fā)的直齒、斜齒圓柱齒輪及錐齒輪的參數(shù)化建模UG軟件提供了 CADCAECAM 業(yè)界最先進(jìn)的編程工具集，以滿足用戶二次 開發(fā)的需要，這組工具集稱之為UGOpen ,是一系列UG開發(fā)工具的總稱，它 們隨UG 一起發(fā)布，以開放性架構(gòu)面向不同的軟件平臺提供靈活的開發(fā)支持。 UGOpen包括以下幾個部分：UGOpen Menu scrip 開發(fā)工具，對UG軟件操作界 面進(jìn)行用戶化開發(fā)，無須編程即可對UG標(biāo)準(zhǔn)菜單進(jìn)行添加、重組、剪裁

23、或在 UG軟件中集成用戶自己的軟件功能；UGOpen UI Styler開發(fā)工具是一個可視 化編輯器，用于創(chuàng)建類似UG的交互界面，利用該工具，用戶可為UGOpen應(yīng) 用程序開發(fā)獨(dú)立于硬件平臺的交互界面；UGOpen API開發(fā)工具提供了 UG軟 件直接 編程接口，支持C、C+、Fortran和Java等主要高級語言；UGOpen GRIP 開發(fā)工具是一個類似API的UG內(nèi)部開發(fā)語言，利用該工具用戶可生成NC自 動化或自動建模等用戶的特殊應(yīng)用9。利用UGOpen提供的應(yīng)用程序和開發(fā)工 具，用戶可以在其提供的平臺上開發(fā)出適合自己需要的CAD產(chǎn)品。UGOpen GRIPUGOpen GRIP(Gra

24、phics Interactive Programming) 是一種專用的圖形交互編 程語言。這種語言與UG系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)UG下的絕大多數(shù)的操作。GRIP語言 與一般的通用語言一樣，有其自身的語法結(jié)構(gòu)，程序結(jié)構(gòu)，內(nèi)部函數(shù)，以及與 其他通用語言程序相互調(diào)用的接口。一個GRIP語句是由一個或幾個GRIP 命令組成，GRIP命令是GRIP語言 的基本組成部分。GRIP命令有三種表示格式：a)陳述格式。主要用于生成和編 輯實(shí)體。b)GPA 符號格式。GPA是全局參數(shù)存取(Global Parameter Access) 的縮 寫，用于訪問UG系統(tǒng)中各種對象的狀態(tài)和參數(shù)。c)EDA 符號格式。EDA是

25、實(shí)體數(shù)據(jù)存取(Entity Data Access)的縮寫，用于訪問UG數(shù)據(jù)庫，能夠訪問各 種對象的功能性數(shù)據(jù)。例如在屬性、繪圖和尺寸標(biāo)注以及幾何體等領(lǐng)域與UG 進(jìn)行交互操作時，其參數(shù)可用EDA格式的命令取得。用GRIP語言編寫GRIP源程序，可以在windows的記事本中進(jìn)行，記為 *grs ;或者在 GRIP 高級開發(fā)環(huán)境(GRAD-Grip Advanced Development Environment)中編寫。執(zhí)行GRIP程序必需進(jìn)入UG環(huán)境中，運(yùn)行File Execute學(xué)士學(xué)位論文UGOpen -Grip 。GRIP編程語言是面向工程師的語言，具有簡單、易學(xué)、易用的特點(diǎn)，但 是所

26、編寫的程序長、復(fù)雜。要考慮程序的各個細(xì)節(jié)問題。因此，GRIP語言常 用于開發(fā)一些規(guī)模比較小的程序，例如，同類零件建模、計算和分析、數(shù)據(jù)訪 問等程序。與GRIP語言相比較，用API函數(shù)編程則可實(shí)現(xiàn)功能復(fù)雜的操作10。UGOpen API作為UG NX4.0與外部應(yīng)用程序之間的接口，UGOpen API是一系列函數(shù) 的集合。通過UGOpen API的編程，用戶幾乎能夠?qū)崿F(xiàn)所有的UG NX4.0功能。 開發(fā)人員可以通過用C+語言編程來調(diào)用這些函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)用戶的需要。(1)對UG part文件及相應(yīng)模型進(jìn)行操作，包括建立UG NX4.0模型、查 詢模型對象、建立并遍歷裝配體，以及創(chuàng)建工程圖等。(2)

27、在UG NX4.0 中創(chuàng)建交互式程序界面。(3)創(chuàng)建并管理用戶定義對象等。應(yīng)用函數(shù)時應(yīng)注意所有的UGOpen API應(yīng)用必須及時進(jìn)行初始化和終止， 以確保獲取或者釋放UGOpen API的執(zhí)行許可權(quán)限。初始化函數(shù)是UF_ initialize (),當(dāng)開始調(diào)用UGOpen API的函數(shù)時應(yīng)先調(diào) 用UF_ initialize。 來獲取執(zhí)行許可權(quán)限。一般來說，我們在變量聲明完成后， 第1個調(diào)用UGOpen API的函數(shù)就是UF_ initialize。終止函數(shù)是UF_ terminate。,當(dāng)不再調(diào)用UGOpen API的函數(shù)時必須調(diào)用 UF_ terminate。來釋放執(zhí)行許可。UGOpen

28、API程序能在兩種不同環(huán)境(依賴于程序的連接方式)下運(yùn)行， 即Internal環(huán)境(也稱為“Internal開發(fā)模式)和External模式。其中Internal 環(huán)境下的程序只能在UG NX4.0的界面環(huán)境(session)下運(yùn)行，在運(yùn)行這些程序 時他們被加載到UG NX4.0的運(yùn)行空間中(UG NX4.0分配的內(nèi)存)；External 模式開發(fā)的程序能在操作系統(tǒng)(Windows NT2000XP 及UNIX)下運(yùn)行，不在UG NX4.0環(huán)境中或作為UG NX4.0 的子進(jìn)程運(yùn)行。盡管沒有圖形顯示，但UGOpen API提供了函數(shù)用于打印機(jī)或繪圖儀輸出，也可以輸出為CGM文件等其他數(shù)基于UG

29、二次開發(fā)的直齒、斜齒圓柱齒輪及錐齒輪的參數(shù)化建模據(jù)文件11。UGOpen Menu ScriptUGOpen Menu Script 不僅可以使用戶利用ASC H文件來編輯UG的菜單， 也可以以一種無縫集成的方式為用戶開發(fā)的應(yīng)用程序創(chuàng)建菜單。Menu Script 同時也提供了一個菜單欄報告工具，以幫助用戶查看定制的菜單，診斷錯誤。 對于菜單的自定義大致可以分為如下三個層次。(1)自定義菜單該級別的自定義允許單個用戶或者管理員重新安排UG的功能，去除在其 產(chǎn)品開發(fā)過程中不需要的功能。這種級別的自定義不需要編程實(shí)現(xiàn)。(2)自定義UG功能該級別的自定義允許單個用戶或者管理員取代或增加標(biāo)準(zhǔn)的UG功能

30、，并 添加其自己定義的功能。(3)添加自定義應(yīng)用該級別的自定義其目的在于使用戶或第三方開發(fā)商開發(fā)的應(yīng)用程序完全 集成在UG中。該級別的自定義需要編程實(shí)現(xiàn)。UG的菜單文件是擴(kuò)展名為.men的文本文件，可以使用 Windows 的記事 本進(jìn)行編輯。UGOpen Menu Script 提供了一套用于定義UG菜單的腳本語言。 實(shí)際上，UG系統(tǒng)的菜單文件也是用該腳本語言編寫的。UG為主菜單欄、快捷 菜單欄提供了豐富的系統(tǒng)菜單文件，這些菜單文件默認(rèn)情況下都保存在 UG n _BASE_DIRug H menus 文件夾下12。使用UGOpen Menu Script自定義UG菜單可以有兩種方法，分別是使

31、用 Add-on菜單文件和復(fù)制和編輯系統(tǒng)菜單文件。使用Add-on菜單方法是添加編 輯量很小的菜單文件到菜單文件的目錄中，使用Add-on菜單可以移出用戶不 需要的菜單項；添加新的菜單和菜單項；重新組織UG的菜單；修改菜單和菜 單項的標(biāo)題；為已經(jīng)存在的應(yīng)用按鈕添加動態(tài)庫和菜單文件。復(fù)制和編輯系統(tǒng) 菜單文件是指復(fù)制、編輯系統(tǒng)菜單文件并將其放置在特定的目錄下，覆蓋原始 菜單文件。系統(tǒng)推薦使用Add-on菜單文件方法，該方法不僅編輯起來比較方學(xué)士學(xué)位論文便、易于維護(hù)，而且其功能也相當(dāng)強(qiáng)大，基本可以滿足應(yīng)用開發(fā)的所有需求。 使用Add-on菜單文件的另一個優(yōu)點(diǎn)在于它可以被UG很方便地自動加載。對 于與

32、具體應(yīng)用模式無關(guān)的菜單文件放置在startup文件夾下，與具體應(yīng)用模式相 關(guān)的菜單文件放置在相應(yīng)的application 文件夾下，通過使用MENU_FILES 聲 明，即可將菜單名與應(yīng)用模式按鈕相關(guān)聯(lián)，點(diǎn)擊該應(yīng)用模式按鈕后即可自動加 載與其相關(guān)聯(lián)的菜單文件。復(fù)制和編輯系統(tǒng)菜單文件方法不推薦使用，這主要 是由于其編輯起來相當(dāng)復(fù)雜，特別是對于像ug_main.men這樣大型的菜單文件, 其維護(hù)也非常麻煩。UGOpen UI StylerUI Styler是開發(fā)UG對話框的可視化工具，生成的對話框能與UG集成， 讓用戶更方便、更高效地與UG進(jìn)行交互操作。UGOpen UI Styler模塊提供了

33、強(qiáng)大的制作UG風(fēng)格窗口的功能，其主要功能如下：(1)提供了讓開發(fā)人員建造UG風(fēng)格對話框的可視化環(huán)境，并能生成 UGOpen UI Styler 文件和C代碼，從而使用戶 在使用UGOpen UI Styler 產(chǎn)生的 對話框時，不 必考慮圖形用戶界面(Graphical User Interface 縮寫為GUI )的實(shí) 現(xiàn)。(2)利用可視化環(huán)境快速生成UG風(fēng)格對話框，從而減少開發(fā)時間。(3)通過選取和放置控件，從而能實(shí)現(xiàn)所見即所得。(4)可以在對話框中實(shí)現(xiàn)用戶自定義位圖。(5)提供了屬性編輯器，從而允許開發(fā)人員設(shè)置和修改控件屬性。(6) UI Styelr 產(chǎn)生的對話框可以在Menu Scr

34、ipt中被調(diào)用，因此可以實(shí)現(xiàn)在 UG菜單項上調(diào)用UI Styler產(chǎn)生的對話框，從而將用戶應(yīng)用程序和UG軟件完 全融合。應(yīng)用UI Styler這一工具可以使開發(fā)人員方便、快速地設(shè)計出與UG界面風(fēng) 格一致的對話框，避免其他復(fù)雜的編程。而且可以和用其他開發(fā)工具開發(fā)出的 結(jié)果進(jìn)行集成。UGOpen UI Styler 工具和UGOpen Menu Script 工具一樣，都只 具有某一方面的功能：UGOpen UI Styler用于對話框的開發(fā)，UGOpen Menu基于UG二次開發(fā)的直齒、斜齒圓柱齒輪及錐齒輪的參數(shù)化建模Script用于菜單的開發(fā)。User Tools 工具UG軟件為用戶提供了一個

35、調(diào)用二次開發(fā)結(jié)果的交互式接口 ： User Tools 。 它的功能是生成彈出式對話框或工具條，其界面風(fēng)格與UG界面風(fēng)格一致。通 過執(zhí)行對話框或工具條，操作相應(yīng)的控件就可運(yùn)行菜單文件、宏文件、UGOpen GRIP程序、UGOpen API程序和其他二次開發(fā)文件。例如，執(zhí)行齒輪生成的程 序集，可以用User Tools工具產(chǎn)生兩個對話框分別為直齒輪和斜齒輪，然后在 相應(yīng)的對話框上進(jìn)行操作就生成相應(yīng)種類的齒輪。通過編寫對話框定義文件 (*utd)來實(shí)現(xiàn)User Tool工具的功能。編寫文件完成以后，在 UG中執(zhí)行 Tools - Customize -User Tools Load .選 擇所編

36、 寫的*.utd 文件即可彈出需要的 對話框或工具條。*.utd這個文件是文本文件，可用Windows中的記事本進(jìn)行 編寫和編輯。一種比較簡單的實(shí)現(xiàn)方法：拷貝UG中的模板文件Usertoo1.utd 到UG啟動目錄下，然后編輯模板文件，實(shí)現(xiàn)所需要的功能。在以前較早版本 中例如V13,運(yùn)用User Tools工具必須編寫兩個文件：菜單定義文件(*utm)和 對話框定義文件(*utd),然后通過執(zhí)行菜單項彈出相應(yīng)的對話框或工具條?，F(xiàn) 在，較高的UG版本已經(jīng)省略產(chǎn)生菜單這一步，操作同上所述。在UG界面中 應(yīng)用 File Execute UGOpen 菜單執(zhí)行 UGOpen API 程序或 UGOpe

37、n GRIP 程序， 操作一次只能執(zhí)行一個程序，而且必須找到程序所在的路徑。若利用User Tools 這個工具，用戶可以將多個GRIP或API函數(shù)所編寫的程序集成到一個User Tools對話框或者工具條中，一個程序?qū)?yīng)一個控件，通過操作控件來調(diào)用程 序，使用起來就非常方便。學(xué)士學(xué)位論文第三章二次開發(fā)方案的選擇1可行方案UG軟件為用戶提供的二次開發(fā)工具不但可以獨(dú)立使用，而且可以相互調(diào) 用其它工具開發(fā)的結(jié)果，這就大大擴(kuò)展了工具本身所具有的功能，方便用戶進(jìn) 行二次開發(fā)。它們之間的關(guān)系如下附圖所示：Menu Script所開發(fā)的菜單可以與 User Tools開發(fā)的對話框相互調(diào)用；Menu Scr

38、ipt所 開發(fā)的菜單與User Tools開 發(fā)的對話框可以調(diào)用UI Styler開發(fā)的對話框；Menu Script User Tools和UI Styler開發(fā)的對話框均可以調(diào)用GRIP程序和API程序。GRIP程序和API程序 之間也可以相互調(diào)用。另外，使用UG二次開發(fā)工具必須要設(shè)置相應(yīng)的環(huán)境變 量，這樣系統(tǒng)才能找到這些開發(fā)文件，執(zhí)行相應(yīng)的程序。圖3-1二次開發(fā)工具關(guān)系圖本課題的目的是以UG為平臺，使用UG二次開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)齒輪的參數(shù) 化設(shè)計。在UG界面中就是實(shí)現(xiàn)在對話框中輸入齒輪的各個參數(shù)，確定后UG 系統(tǒng)自動生成對應(yīng)的實(shí)體模型。要達(dá)到設(shè)計要求，首先必須自定義一個菜單， 制作相對應(yīng)的對

39、話框，使設(shè)計者能調(diào)用對應(yīng)的對話框并輸入所需齒輪的參數(shù)。 之后更重要的是編寫一定的程序，程序的作用是讀取對話框中的參數(shù)并自動生10基于UG二次開發(fā)的直齒、斜齒圓柱齒輪及錐齒輪的參數(shù)化建模成所需的實(shí)體模型。通過對UG系統(tǒng)中各個二次開發(fā)工具的性能和特點(diǎn)的分析， 要實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求有以下幾種方案：(1)在菜單和對話框的基礎(chǔ)上使用GRIP語言編寫生成齒輪實(shí)體的程序。 由二次開發(fā)工具之間的關(guān)系我們知道，UG對話框可以調(diào)用GRIP程序。只要 能編寫出一個生成齒輪實(shí)體的程序，我們就可以用編制好的對話框調(diào)用該程 序，生成齒輪實(shí)體，滿足設(shè)計要求。在UGOpen GRIP工具中中擁有豐富的函 數(shù)，可實(shí)現(xiàn)幾何體的生成、數(shù)

40、據(jù)的存取和分析、變換等一系列功能。因此，使 用GRIP完全能編寫出生成齒輪實(shí)體程序，程序編寫好后使用User Tool工具對 程序進(jìn)行編譯連接，最后生成可被對話框調(diào)用的可執(zhí)行程序。將可執(zhí)行程序放 在對應(yīng)的文件夾里就可實(shí)現(xiàn)對話框?qū)Τ绦虻恼{(diào)用，執(zhí)行程序，滿足設(shè)計要求。(2)在菜單和對話框的基礎(chǔ)上使用API語言編寫生成齒輪實(shí)體的程序。同 樣，對話框也能實(shí)現(xiàn)對API程序的調(diào)用。只要能編寫出實(shí)現(xiàn)齒輪建模的API 程序，就能實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求。API與GRIP 一樣，也具有豐富的函數(shù)。運(yùn)用該語 言可以實(shí)現(xiàn)對部件保存、打開等基本操作、對表達(dá)式的操作、裝配體操作、工 程圖的生成和控制等功能，可以滿足生成齒輪實(shí)體的程

41、序的編寫。此外，API 語言借助C+來編寫程序，借助C+強(qiáng)大的編程功能，編寫API程序比GRIP 更加靈活、更加的簡單使用，還能滿足更多的編程要求。在C+中編寫好相應(yīng) 的程序后編譯程序，將生成的可執(zhí)行程序(.dll)放在對應(yīng)的文件夾下，就可 以實(shí)現(xiàn)對話框?qū)Τ绦虻恼{(diào)用和執(zhí)行，滿足設(shè)計要求。(3)基于三維模型的參數(shù)化程序設(shè)計。該方法采用三維模型與程序控制相 結(jié)合的方式，在創(chuàng)建好三維模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)部件的設(shè)計要求建立一組可以 完全控制三維模型形狀和大小的設(shè)計參數(shù)。參數(shù)化程序針對該部件的設(shè)計參數(shù) 進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計參數(shù)的查詢、修改，根據(jù)新的參數(shù)值更新模型從而實(shí)現(xiàn)設(shè) 計變更。其中程序的編寫是使用API

42、語言的表達(dá)式功能。在本課題中，采用這 種方案具體方法是先新建一個部件，在建模模塊下寫好表達(dá)式，然后使用表達(dá) 式繪出齒輪的三維實(shí)體，并確保實(shí)體模型應(yīng)隨著表達(dá)式的值變化而變化。建好 模型后，編寫菜單和對話框，然后在C+上用API語言進(jìn)行編程，程序應(yīng)把對 話框和模型聯(lián)系起來，將對話框中輸入的值傳遞到模型的表達(dá)式中，并更新程11學(xué)士學(xué)位論文序。這樣，當(dāng)在對話框中輸入齒輪的設(shè)計參數(shù)后，運(yùn)行程序，原來的齒輪部件 就會按新的表達(dá)式數(shù)據(jù)重生成模型，這樣就得到了設(shè)計所需要的齒輪實(shí)體模 型。將新生成的部件另存，保留原部件，這樣就可以隨時生成需要的齒輪了。UG二次開發(fā)工具的功能非常強(qiáng)大，要實(shí)現(xiàn)本課題目的應(yīng)還有其他方

43、案， 在這里只列舉了這三個常用方案。3. 2方案選擇比較上述三個方案，有一個共同點(diǎn)就是都使用了菜單技術(shù)和對話框技術(shù)。 這是為了在設(shè)計齒輪時設(shè)計者能在UG界面下直接輸入對應(yīng)的參數(shù)，使該模塊 更加直觀，方便設(shè)計者使用。這三個方案中，前兩個都是使用編寫程序來繪制 齒輪實(shí)體，程序比較復(fù)雜；最后一個是建立模型后將對話框中數(shù)值傳遞到表達(dá) 式，程序較簡單。齒輪是較復(fù)雜的實(shí)體部件，精度要求也比較高，要創(chuàng)建齒輪 實(shí)體比較麻煩。前兩種方案中，都是用程序來編寫整個齒輪實(shí)體創(chuàng)建過程，這 要涉及到的函數(shù)非常多，程序煩瑣，出現(xiàn)錯誤時不容易修改和維護(hù)。此外，在 畫齒輪輪廓過程中需要修剪、變換許多曲線，這在程序中很難做到。如

44、果要使 用前兩種方案，需要深入學(xué)習(xí)GRIP和API這兩種語言，需要花費(fèi)很多時間。 而第三種方案是直接在UG界面上畫實(shí)體模型，可以直接對各種特征進(jìn)行編輯、 修改曲線，相對于前兩種方案來說更直觀、更容易。不過要注意的是在第三種 方案中，在畫齒輪實(shí)體過程中要注意應(yīng)保證所畫出的實(shí)體模型應(yīng)能隨著表達(dá)式 中的值的變化而變化。不過在UG界面下比程序中繪制參數(shù)化齒輪模型要直觀、 容易的多。在編寫程序方面，最后一種方案只需寫一些數(shù)值的傳遞的程序，使 用的函數(shù)少，程序簡單，易于發(fā)現(xiàn)錯誤和修改調(diào)試。同時，如果能夠?qū)崿F(xiàn)，前 兩種方案所得的齒輪設(shè)計模塊使用起來要比第三種方案方便。由于畢業(yè)設(shè)計時 間不長，而且之前沒有接觸

45、過有關(guān)二次開發(fā)的知識，在短時間內(nèi)無法深入學(xué)習(xí) GRIP和API的知識，前兩種方案很難實(shí)現(xiàn)。第三種方案最為簡單，也最有可 能在規(guī)定時間內(nèi)完成設(shè)計任務(wù)，達(dá)到設(shè)計目的。綜合比較這三種方案，最終選 擇第三種方案作為本次設(shè)計方案。12基于UG二次開發(fā)的直齒、斜齒圓柱齒輪及錐齒輪的參數(shù)化建模3利用二次開發(fā)工具制作系統(tǒng)菜單設(shè)置系統(tǒng)環(huán)境變量雖然各種菜單的制作方法,在結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和開發(fā)過程上有一定的差異，但是 在整個構(gòu)建過程中有其共性和相同的部分，就是菜單制作之前應(yīng)先設(shè)置系統(tǒng)環(huán) 境變量。設(shè)置了系統(tǒng)環(huán)境變量，UG才能找到開發(fā)內(nèi)容所在目錄。系統(tǒng)環(huán)境變 量設(shè)置方法有以下兩種：方法一：打開$UG_BASE_DIRugii

46、 目錄下的ugii_env.dat 文件（該文件包含 Unigraphics 系統(tǒng)的全部環(huán)境變量及系統(tǒng)路徑定義），找到下面兩條語句： #UG_VENDOR_DIR=$UGALLIANCE_DIRvendor和 #UG_ SITE_DIR=$UGALLIANCE_DIRsite 。將它們前面的注釋符號#刪除，以使它們起作用。 這兩條語句其實(shí)指明了供用戶放置二次開發(fā)文件的目錄。在Unigraphics 初始 安裝時，它們不起作用，當(dāng)刪除了 年號后，UGOPEN 才能從這些目錄下得到 二次開發(fā)的功能擴(kuò)展。這兩個目錄的功能和結(jié)構(gòu)是完全相同的，下面都有 startup和application 兩個目錄。

47、其中startup存放Unigraphics 啟動時需載入的 動態(tài)共享庫（以ufsta（）為入口的.dl1）及菜單腳本文件（.men） ； application 目錄存 放具體的功能擴(kuò)展程序文件（如應(yīng)用模塊的功能擴(kuò)展共享庫（.dl1）及對話框資 源文件（.dlg）。Unigraphics 下設(shè)置的這兩個目錄是為不同等級的開發(fā)者提供 的，vendor目錄下放置Unigraphics 指定 的開發(fā) 商的二次產(chǎn)品，site目錄 下存放 其余開發(fā)者的產(chǎn)品。因此vendor目錄下同類內(nèi)容的文件要比site目錄下的優(yōu)先 載入。此外，在ugii_env.dat 文件中還有一條語句，是用來設(shè)置用戶自己二次

48、開發(fā)內(nèi)容的目錄：#UG_USER_DIR =$HOME,同樣將其前面的，號刪除， 并在其后使用用戶自己的目錄替換$HOME。例如，UG_USER_DIR=E:ugapi , 在此目錄下也必須建立目錄startup和application，存放的內(nèi)容和site及vendor 下的startup、application 一樣，不過它的優(yōu)先級更低13。方法二：打開 UG 安裝目錄 UG n _BASE_DIR UG H menus 下 的 custom_dirs.dat （用記事本打開），在文件最后添加開發(fā)的文件夾的絕對路徑。13學(xué)士學(xué)位論文在添加的文件里建立兩個子目錄：startup和applic

49、ation ,分別用來放置開發(fā) 的各種文本文件（.men文件）、動態(tài)庫文件和對話框文件。上述兩種方法中第二種方法較簡單方便，本課題采用第二種方法。打開 UG 安裝目錄 UG H _BASE_DIR UG H menus 下的 custom_dirs.dat ，在文件最后 添加開發(fā) 的文件 夾的絕對路徑 E:gearsopen 。在 E:gearsopen 文件夾 下建立 startup 和 application 兩個子 目錄。制作菜單本課題涉及到三個齒輪的參數(shù)化設(shè)計，因此應(yīng)在一個主菜單下建立三個子 菜單。 在 E:gearsopenstartup 下建立文件 gearsopen.men ,

50、代碼 如下：VERSION 120EDIT UG_GATEWAY_MAIN_MENUBARBEFORE UG_HELPCASCADE_BUTTON GEARSLABEL 齒輪參數(shù)化設(shè)計END_OF_BEFOREMENU GEARSBUTTON SPUR_GEARLABEL 直齒圓柱齒輪ACTIONS SPUR_GEARBUTTON HELICAL_GEARLABEL 斜齒輪ACTIONS HELICAL_GEAR菜單腳本文件的版本信息編輯UG系統(tǒng)菜單文件定義菜單位于幫助”菜單前主菜單按鈕名主菜單標(biāo)題結(jié)束BEFORE 定義定義主菜單第一個子菜單名第一個子菜單標(biāo)題第一個子菜單的ID第二個子菜單名第

51、二個子菜單標(biāo)題第二個子菜單的ID14基于UG二次開發(fā)的直齒、斜齒圓柱齒輪及錐齒輪的參數(shù)化建模BUTTON STRAIGHT_BEVEL_GEARLABEL 直齒錐齒輪ACTIONS STRAIGHT_BEVEL_GEAREND_OF_MENU第三個子菜單名第三個子菜單標(biāo)題第三個子菜單的ID結(jié)束菜單的定義運(yùn)行結(jié)果如圖3-2所示:窗口 齒輪參數(shù)化設(shè)計 幫助QI)直齒圓柱齒掄斜齒輪直齒椎齒輪圖3-2菜單運(yùn)行效果圖在菜單的基礎(chǔ)上，可以制作工具欄，這樣可以在工具欄點(diǎn)相對應(yīng)的工具來 直接調(diào)用對話框。工具欄是一種快速激活相關(guān)命令的工具按鈕的集合。在UG 中，使用菜單工具可以制作工具欄。工具欄文件是以.tbr

52、為后綴名的文本文件， 每個工具欄按鈕名稱應(yīng)與菜單文件中相應(yīng)按鈕的名稱相同，工具欄按鈕圖標(biāo)所 對應(yīng)的位圖文件，應(yīng)放置在相應(yīng)的application 文件夾下。工具欄文件寫好后， 應(yīng)放在對應(yīng)的stratup 文件夾中。編寫的工具欄文件如下：TITLE齒輪VERSION 160DOCK NOBUTTON SPUR_GEARLABEL 直齒圓柱齒輪BITMAP zhichi.bmp工具欄標(biāo)題工具欄文件的版本信息工具欄導(dǎo)入時是浮動的直齒輪對應(yīng)按鈕的名稱工具欄按鈕的標(biāo)題直齒輪對應(yīng)按鈕圖標(biāo)15學(xué)士學(xué)位論文BUTTON HELICAL_GEARLABEL 斜齒輪BITMAP xiechi.bmp斜齒輪對應(yīng)按鈕

53、的名稱工具欄按鈕的標(biāo)題斜齒輪對應(yīng)按鈕圖標(biāo)BUTTON STRAIGHT_BEVEL_GEARLABEL直齒錐齒輪錐齒輪對應(yīng)按鈕的名稱工具欄按鈕的標(biāo)題BITMAP zhuichi.bmp錐齒輪對應(yīng)按鈕圖標(biāo)運(yùn)行效果如圖3-3所示：3-2工具欄效果圖16基于UG二次開發(fā)的直齒、斜齒圓柱齒輪及錐齒輪的參數(shù)化建模第四章齒輪常用的齒形曲線漸開線從理論上講，只要給出一條齒廓曲線，就可以根據(jù)齒廓嚙合的基本定律（用圖 解法或解析法）求出與其共腕的另一條齒廓曲線。因而，作共腕齒廓的曲線是很 多的。生產(chǎn)實(shí)際中。結(jié)合設(shè)計、制造、安裝和使用方面的諸多要求（如強(qiáng)度、效 率、磨損、壽命、互換性），通常選用的定傳動比齒廓曲線

54、有漸開線、擺線和圓 弧。由于漸開線齒廓具有制造容易、便于安裝、互換性好等多方面優(yōu)點(diǎn)，所以目 前大部分齒輪采用漸開線齒廓。1漸開線的形成原理如下圖所示，任一直線BK沿基圓的圓周作純滾動時，直線上任意一點(diǎn)K 的軌跡AK稱為該圓的漸開線。其中，rb為為基圓半徑，我是漸開線上K點(diǎn) 的展角,rK是漸開線上K點(diǎn)的向徑，ock為漸開線K點(diǎn)的壓力角。17學(xué)士學(xué)位論文圖4-1 ,漸開線形成圖漸開線的性質(zhì)為：(1)發(fā)生線沿基圓滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長，即直線BK與弧 AB的長度相等；(2)當(dāng)發(fā)生線沿基圓作純滾動時，切點(diǎn)B為其速度瞬心，因此KB必垂直于 漸開線上K點(diǎn)的切線，即發(fā)生線為漸開線在K點(diǎn)的法線,漸開

55、線上任一點(diǎn)的法線 包與基圓相切；(3)發(fā)生線與基圓的切點(diǎn)B也是漸開線在K點(diǎn)處的曲率中心，線段BK是相 應(yīng)的曲率半徑。漸開線離基圓愈遠(yuǎn)(rK愈大)，曲率半徑愈大,漸開線越平直。K點(diǎn) 在基圓上起點(diǎn)處的曲率半徑為零。(4)漸開線的形狀取決于基圓的大小，即由不同大小的基圓所形成的漸開線, 在相等展角處的曲率半徑的大小隨基圓半徑rb的增大而增大，當(dāng)基圓半徑為無 窮大時，其漸開線AK將成為垂直于發(fā)生線NK的直線，故齒條的漸開線齒廓 曲線為直線。(5)基圓以內(nèi)無漸開線。基于漸開線的上述性質(zhì)，用漸開線作為齒廓的齒輪有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)漸開線齒廓能滿足定傳動比傳動一一保證了機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性；(2)漸開線齒廓之間的

56、正壓力方向不變一一有利于齒廓傳動的平穩(wěn)性；(3)漸開線齒廓具有傳動可分性一一對齒輪制造和安裝十分有利。2漸開線的數(shù)學(xué)模型以上討論了漸開線的一些性質(zhì)，但在漸開線齒輪三維參數(shù)化造型的過程中，還需要進(jìn)一步知道輪齒漸開線齒形的各點(diǎn)坐標(biāo)值?？傻胈rbcos 二 K由圖4-1 ,根據(jù)漸開線的性質(zhì)，K18基于UG二次開發(fā)的直齒、斜齒圓柱齒輪及錐齒輪的參數(shù)化建模.kFtan = K = K 1連立上述兩式即得漸開線的極坐標(biāo)參數(shù)方程式:人=inv 1 k = tan 二 k - -在UG里畫漸開線時，使用的是直角坐標(biāo)系，因此，我們應(yīng)把漸開線方程 轉(zhuǎn)化成直角坐標(biāo)系的形式。轉(zhuǎn)化后公式為：x = rb cos（：）

57、: sin（-）y = rb sin（ ：） - ： cos（：）其中P =外+%3漸開線齒廓的繪制使用UG畫漸開線過采用表達(dá)式生成法。UG的表達(dá)式是算術(shù)或條件語句， 它可以用來控制同一個零件上的不同特征間的關(guān)系。利用UG的表達(dá)式并利用 漸開線方程的計算公式，建立表達(dá)式生成漸開線曲線。具體過程如下：(1)、新建一個部件，進(jìn)入建模模塊，在表達(dá)式窗口中添加下列表達(dá)式：m=5 ;模數(shù)z=19 ;齒數(shù)a=20 ；壓力角(al); 漸開線在x方向的參數(shù)方程yt=0.5*db*sin(al)-(al*pi()360)*db*cos(al)； 漸開線在 y 方向 的參數(shù)方程zt=0 ；漸開線在y方向的參數(shù)方

58、程(2)選擇插入一曲線一規(guī)律曲線”菜單或單擊曲線工具欄中的規(guī)律曲線” 按鈕，出現(xiàn) 規(guī)律函數(shù)”對話框，選擇其中的 根據(jù)方程”選擇按鈕并確定，如下 圖所示14。19學(xué)士學(xué)位論文融投律函數(shù)x匕匕匕匕匕Efe機(jī)據(jù)方程 wTH圖4-2選擇規(guī)律曲線方式以t為系統(tǒng)參數(shù)定義x軸、y軸、z軸的參數(shù)并依據(jù)方程xt、yt、zt的值，選擇原點(diǎn)為基圓的圓心，繪制出如下漸開線。如下圖所示。圖4-3漸開線第五章直齒圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計20基于UG二次開發(fā)的直齒、斜齒圓柱齒輪及錐齒輪的參數(shù)化建模1數(shù)學(xué)模型直齒圓柱齒輪的端面齒廓(垂直于軸線的剖面中的齒形)是漸開線齒廓。直 齒輪的輪齒方向(齒向)與其軸線是平行的，如果在垂直于軸

59、線作無數(shù)的剖面， 則這些剖面與直齒相交，得到無數(shù)薄片的輪齒，其齒形都是漸開線，而且形成 過程完全一樣，因此具有相同的形狀。這些無數(shù)薄片輪齒的漸開線齒形沿著軸 線排列所組成的齒面稱作漸開線齒面。直齒輪的漸開線齒面常稱為漸開面。漸 開線直齒圓柱齒輪是漸開線齒輪中結(jié)構(gòu)最簡單的齒輪，實(shí)現(xiàn)直齒圓柱齒輪的參 數(shù)化精確建模是實(shí)現(xiàn)其他齒輪建模的基礎(chǔ)。漸開線直齒圓柱齒輪的重要的基本參數(shù)有：模數(shù)m、齒數(shù)z、分度圓壓力 角a、齒頂高系數(shù)h*、頂隙系數(shù)C*。另外齒輪齒寬B也是齒輪的一個重要參數(shù)。 現(xiàn)簡要介紹齒輪各基本參數(shù)及對其他尺寸的影響。(1)模數(shù) 齒輪分度圓圓周長為nd =zp,則dzJI式中含有無理數(shù) 砥為了計

60、算方便，人們?nèi)藶榈貙⒈戎祊九取為一有理數(shù)歹I， 并稱該比值為模數(shù)，用m表示，單位為mm。為了設(shè)計、制造、檢驗(yàn)及使用方 便，齒輪的模數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。齒數(shù)相同的齒輪，模數(shù)愈大，尺寸就越大。(2)分度圓壓力角a有漸開線的形成原理aK= arccos( rb/rK ),對于同一漸 開線齒廓，不同圓周上的壓力角是不同的，基圓上的壓力角為零，離基圓越遠(yuǎn) 的圓，半徑越大，該圓上的壓力角也越大。模數(shù)和齒數(shù)相同的齒輪，分度圓大 小相同，但其壓力角可以不同，基圓大小也隨之不同，則漸開線齒廓也就不同。 因此壓力角是決定漸開線齒廓形狀的一個基本參數(shù)。為了設(shè)計、制造、檢驗(yàn)及 使用的方便，GB1356-88規(guī)定分度圓壓力角