基于UG二次开发工具实现直齿圆柱齿轮的参数化设计.pdf

U n i g r a p h i c s ( 简 称 U G ) 是 面 向 制 造 业 的 紧 密 集 成的 C A D / C A M / C A E 高 端 软 件 之 一 , 具 有 稳 定 的 性 能 、多 样 的 设 计 功 能 和 大 容 量 的 数 据 处 理 能 力 , 拥 有 逼真 的 视 觉 效 果 , 追 求 真 正 的 并 行 工 程 。 目 前 , 已 广 泛应 用 于 汽 车 、 航 空 、 航 天 、 家 电 、 机 械 、 医 疗 仪 器 等 行业 领 域 , 实 现 了 设 计 优 化 技 术 与 基 于 产 品 和 过 程 的知 识 工 程 的 结 合 。 在 产 品 的 建 模 过 程 中 , 经 常 遇 到 各种 标 准 件 的 设 计 造 型 , 对 于 大 公 司 可 高 价 购 买 标 准件 库 , 但 是 对 于 中 小 企 业 , 只 能 花 费 时 间 去 自 己 动 手一 步 一 步 建 模 。 鉴 于 此 , 用 户 可 以 开 发 自 己 常 用 的 零件 库 , 仅 需 输 入 零 件 参 数 即 可 快 速 建 模 , 大 大 提 高 建模 速 度 和 精 度 。1 U G 二 次 开 发 工 具 简 介U G / o p e n 是 一 系 列 U G 开 发 工 具 的 总 称 , 是 U G软 件 为 用 户 或 第 三 方 开 发 人 员 提 供 的 最 主 要 的 二 次开 发 工 具 , 包 括 U G / o p e n M e n u s c r i p t , U G / o p e n U IS t y l e r , U G / o p e n G R I P , U G / o p e n A P I , U G / o p e n G R I PN C , U G / o p e n C + + 。 用 U G / o p e n M e n u s c r i p t 这 一 工 具可 以 实 现 用 户 化 的 菜 单 。 U G / o p e n U I S t y l e r 是 开 发U G 对 话 框 的 可 视 化 工 具 , 生 成 的 对 话 框 能 与 U G 集成 , 让 用 户 更 方 便 、 更 高 效 地 与 U G 进 行 交 互 操 作 。G R I P ( G r a p h i c s I n t e r a c t i v e P r o g r a m m i n g ) 是 一 种 专 用的 图 形 交 互 编 程 语 言 , 开 发 者 可 以 用 G R I P 编 程 的 方法 自 动 实 现 在 U G 下 进 行 的 绝 大 部 分 操 作 。U G / o p e n A P I 又 称 U s e r F u n c t i o n , 是 一 个 允 许 程 序 访问 并 改 变 U G 对 象 模 型 的 程 序 集 。 U G / o p e n A P I 封 装了 近 2 0 0 0 个 U G 操 作 的 函 数 , 通 过 它 可 以 在 C 程序 和 C + + 程 序 中 以 库 函 数 的 形 式 调 用 U G 内 部 的 近2 0 0 0 个 操 作 , 它 可 以 对 U G 的 图 形 终 端 、 文 件 管 理系 统 和 数 据 库 进 行 操 作 , 几 乎 所 有 能 在 U G 界 面 上 的操 作 都 可 以 用 U G / o p e n A P I 函 数 实 现 。 U G / o p e nG R I P N C 允 许 用 户 不 通 过 交 互 式 的 对 话 框 设 置 , 而是 通 过 编 程 的 方 式 创 建 U G 的 加 工 工 具 路 径 。U G / o p e n C + + 允 许 用 户 使 用 C + + 类 来 操 作 U G 对象 , 实 现 U G 的 功 能 。2 参 数 化 建 模 过 程参 数 化 是 一 种 基 于 特 征 、 尺 寸 约 束 、 数 据 相 关 、尺 寸 驱 动 设 计 修 改 的 技 术 。 齿 轮 的 类 型 很 多 , 齿 廓 形状 也 很 多 , 鉴 于 渐 开 线 的 直 齿 圆 柱 齿 轮 的 广 泛 应 用 ,通 过 对 渐 开 线 直 齿 圆 柱 齿 轮 参 数 化 建 模 , 并 参 考 文献 2 和 3 来 说 明 利 用 U G / o p e n 系 列 工 具 开 发 零件 库 的 过 程 , 流 程 见 图 1 。一 个 标 准 齿 轮 的 基 本 参 数 即 齿 数 、 模 数 、 压 力角 、 齿 顶 高 系 数 、 顶 隙 系 数 确 定 之 后 , 其 主 要 尺 寸 及齿 廓 形 状 就 完 全 确 定 。2 . 1 齿 轮 参 数 化 建 模采 用 G R I P 语 言 编 写 建 模 程 序 , 替 代 手 工 建 模 ,具 体 实 现 可 分 为 两 个 步 骤 , 即 绘 制 齿 廓 渐 开 线 和 生成 齿 轮 实 体 。基 于 U G 二 次 开 发 工 具 实 现 直 齿 圆 柱 齿 轮 的 参 数 化 设 计李 贵 长 李 锐 宋 光 鑫( 太 原 科 技 大 学 , 山 西 太 原 0 3 0 0 2 4 )摘 要 : 通 过 使 用 U G / o p e n 系 列 的 U G 二 次 开 发 工 具 , 以 直 齿 圆 柱 齿 轮 的 参 数 化 设 计 为 例 , 研 究 构 建 U G 的 零件 库 的 新 方 法 。 在 分 析 了 标 准 渐 开 线 直 齿 轮 设 计 模 型 的 基 础 上 , 建 立 了 直 齿 齿 轮 的 三 维 参 数 化 模 型 , 并 编 写 程序 实 现 参 数 化 设 计 , 简 化 了 齿 轮 建 模 过 程 , 提 高 了 效 率 , 丰 富 了 零 件 建 模 方 法 。关 键 词 : U G / o p e n 直 齿 圆 柱 齿 轮 参 数 化 设 计 二 次 开 发 渐 开 线 菜 单 零 件 库中 图 分 类 号 : T P 3 1 1 . 5 2 文 献 标 识 码 : A 收 稿 日 期 : 2 0 0 7 - 1 1 - 0 5基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 ( 5 0 6 7 5 1 4 5 )第 一 作 者 简 介 : 李 贵 长 , 男 , 1 9 8 1 年 生 , 现 为 太 原 科 技 大 学 材料 科 学 工 程 学 院 在 读 硕 士 研 究 生 , 主 要 研 究 C A D / C A E 软 件 的 二次 开 发 。 T e l : 1 3 4 5 3 1 0 8 1 0 0 0 , E - m a i l : l i g u i c h a n g 1 2 3 1 2 6 . c o m图 1 程 序 流 程建 模 程 序定 制 用 户 菜 单 交 互 界 面利 用 M e n u s c r n t 利 用 G R I P 利 用 G R I P文 章 编 号 : 1 6 7 2 - 1 1 5 2 ( 2 0 0 8 ) 0 1 - 0 0 1 6 - 0 3总 第 1 1 1 期2 0 0 8 年 第 1 期山 西 冶 金S H A N X I M E T A L L U R G YT o t a l 1 1 1N o . 1 , 2 0 0 82 . 1 . 1 绘 制 齿 廓 渐 开 线通 过 对 U G 二 次 开 发 实 现 进 入 U G / o p e n g r i p 开发 环 境 , 从 齿 根 圆 与 Y 轴 的 交 点 开 始 为 第 一 点 , 以后 各 点 绘 制 过 程 如 下 :由 u = k + k 及 k = t a n k - k 可 得 = t a n k , 因 此u = s i n f( f + a v * i - a v ) / c o s f( f + a v * i - a v ) * 1 8 0 / p , ( 1 )x ( i ) = r b * s i n f( u ) - r b * u * c o s f( u ) * p i / 1 8 0 , ( 2 )y ( i ) = r b * c o s f( u ) + r b * u * s i n f( u ) * p i / 1 8 0 。 ( 3 )其 中 : a v = ( a - f ) / 2 0 ; k 为 压 力 角 ; r b 为 齿 轮 基 圆 直 径 ;a 为 大 径 ; f 为 小 径 ; x ( i ) , y ( i ) 分 别 为 所 生 成 点 的横 、 纵 坐 标 。由 ( 1 ) ( 3 ) 式 得 到 渐 开 线 在 齿 根 圆 与 齿 顶 圆之 间 的 若 干 个 点 , 据 此 可 用 B 样 条 曲 线 绘 制 渐 开 线 ,再 用 镜 像 及 循 环 旋 转 的 措 施 完 成 各 个 花 键 齿 的 渐 开线 的 绘 制 。 最 终 生 成 的 渐 开 线 曲 线 见 图 2 。2 . 1 . 2 生 成 齿 轮 实 体用 编 程 的 方 法 实 现 U G 特 征 生 成 命 令 和 布 尔 操作 命 令 , 生 成 齿 轮 毛 坯 ; 其 次 , 利 用 各 种 点 、 线 、 面 的生 成 、 旋 转 、 对 称 命 令 生 成 齿 的 外 轮 廓 线 , 并 利 用 拉伸 成 体 、 旋 转 阵 列 、 布 尔 运 算 等 操 作 生 成 直 齿 圆 柱 齿轮 。 齿 轮 生 成 过 程 与 在 U G 中 进 行 草 图 建 模 操 作 相似 , 只 是 采 用 U G / o p e n G R I P 语 言 将 生 成 过 程 程 序化 , 以 达 到 可 以 方 便 重 复 使 用 的 目 的 。根 据 直 齿 圆 柱 齿 轮 建 模 思 路 参 考 文 献 1 , 设计 程 序 实 现 步 骤 为 : 根 据 输 入 的 齿 轮 基 本 参 数 计 算齿 轮 重 要 尺 寸 建 立 齿 轮 毛 坯 创 建 齿 槽 曲 线 创建 齿 廓 曲 线 绘 出 齿 轮 形 体 拉 伸 成 齿 槽 布 尔 操作 成 齿 扫 描 阵 列 生 成 齿 轮 。 图 3 为 本 实 例 所 生 成的 齿 轮 。2 . 2 人 机 交 互 窗 口程 序 开 发 的 目 的 是 为 了 提 高 建 模 效 率 , 提 供 一种 零 件 库 创 建 思 路 , 设 计 者 要 设 计 自 己 所 需 要 的 齿轮 , 必 须 输 入 齿 轮 的 基 本 参 数 。 通 过 人 机 交 互 窗 口 ,可 以 方 便 地 将 齿 轮 参 数 写 入 U G , 达 到 控 制 齿 轮 建 模的 目 的 。 交 互 界 面 见 图 4 。 本 界 面 采 用 U G / o p e n G R I P语 言 设 计 , 运 行 后 得 到 如 图 3 所 示 齿 轮 。2 . 3 定 制 用 户 菜 单利 用 U G / o p e n M e n u s c r i p t 制 作 用 户 自 定 义 菜单 , 以 达 到 方 便 调 用 齿 轮 建 模 程 序 , 见 图 5 。单 击 菜 单 中 的 “ 圆 柱 直 齿 轮 ” 会 弹 出 图 4 所 示的 交 互 界 面 , 该 界 面 请 求 用 户 输 入 齿 轮 所 需 参 数 。 通过 完 善 菜 单 中 的 选 项 , 可 建 立 适 合 用 户 需 要 的 完 善图 2 渐 开 线 曲 线 的 生 成图 3 所 得 到 的 齿 轮图 4 交 互 窗 口图 5 拟 定 制 的 用 户 菜 单李 贵 长 , 等 : 基 于 U G 二 次 开 发 工 具 实 现 直 齿 圆 柱 齿 轮 的 参 数 化 设 计2 0 0 8 年 第 1 期1 7 S h a n x i A l u m i n u m I n d u s t r y D e v e l o p m e n t P r e s e n t S i t u a t i o nA n a l y s i s a n d C o u n t e r m e a s u r e S t u d yL I U Y E( S h a n x i P r o v i n c e E n e r g y E c o n o m i c s R e s e a r c h I n s t i t u t e , T a i y u a n 0 3 0 0 0 6 )A b s t r a c t : A f o o t h o l d p r o v i n c e e m o t i o n , S h a n x i a l u m i n u m i n d u s t r y d e v e l o p m e n t p r e s e n t s i t u a t i o n a n de x i s t i n g o f p r o b l e m a r e a n a l y z e d . B i n d i n g n a t i o n a l a l u m i n u m i n d u s t r y p o l i c y , p r o p u l s i o n S h a n x ia l u m i n u m i n d u s t r y d e v e l o p m e n t o f t h i n k i n g a n d c o u n t e r m e a s u r e a r e p u t f o r w a r d .K e y w o r d s : a l u m i n u m i n d u s t r y , p r e s e n t s i t u a t i o n , p r o b l e m , c o u n t e r m e a s u r e设 备 ; 推 广 高 效 率 、 低 成 本 、 低 能耗 、 短 流 程 、 环 保 型 铝 加 工 新 技 术 、 新 工 艺 ; 提 高 生 产过 程 的 稳 定 性 、 可 靠 性 ; 树 立 循 环 经 济 理 念 , 发 展 废杂 铝 回 收 再 生 产 , 降 低 消 耗 , 减 少 污 染 , 提 高 铝 资 源利 用 率 。 在 发 展 壮 大 铝 工 业 的 同 时 , 逐 步 压 缩 高 铝 熟料 、 耐 火 材 料 的 生 产 规 模 。参 考 文 献 1 王 香 槐 . 按 照 科 学 发 展 观 加 快 山 西 铝 工 业 结 构 调 整 J . 中 国金 属 通 报 , 2 0 0 4 ( 3 4 ) : 7 - 9 . 2 张 春 亮 . 按 照 科 学 发 展 观 要 求 深 化 冶 金 行 业 结 构 调 整 对 山 西冶 金 工 业 发 展 的 几 点 思 考 J . 山 西 冶 金 , 2 0 0 4 ( 3 ) : 1 - 2 .( 责 任 编 辑 : 苗 运 平 )( 上 接 第 1 0 页 )T h e S e c o n d D e v e l o p m e n t T o o l s o f U G R e a l i z e s P a r a m e t e rD e s i g n o f S t r a i g h t - t o o t h e d S p u r G e a rL I G u i c h a n g L I R u i S O N G G u a n g x i n( T a i y u a n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 )A b s t r a c t : T h e n e w m e t h o d o f c r e a t i n g a c c e s s o r y c o l l e c t i o n , t a k i n g t h e p a r a m e t e r d e s i g n o f s t r a i g h t -t o o t h e d s p u r g e a r a s e x a m p l e , b y u s i n g U G / o p e n s e r i a l s t o o l s w e r e r e s e a r c h e d . I n t h e b a s e m e n t o fh a v i n g a n a l y z e d i n t h e s t a n d a r d i n v o l u t i o n s p u r g e a r d e s i g n m o d e l f o u n d a t i o n , t h r e e d i m e n s i o n a lp a r a m e t e r i z a t i o n m o d e l o f t h e s t r a i g h t t o o t h g e a r w a s e s t a b l i s h e d . T h e p e r f o r m a n c e p r o c e d u r e w a si n t r o d u c e d . T h e p r o c e d u r e w a s c o m p i l e d . T h e g e a r m o d e l e d p r o c e s s w a s s u m p l i f i e d . T h e e f f i c i e n c yw a s e n h a n c e d . T h e c o m p o n e n t s m o d e l m e t h o d w a s e n r i c h e d .K e y w o r d s : U G / o p e n , s t r a i g h t - t o o t h e d s p u r g e