基于UG的标准斜齿圆柱齿轮及变位齿轮的参数化建模

基于UG的标准斜齿圆柱齿轮及变位齿轮的参数化建模所在学院机械工程学院专业名称机械设计制造及其自动化年级二零一零级学生姓名、学号指导教师姓名、职称讲师完成日期二零一零年五月摘要摘要齿轮是机械行业中被广泛应用的零件之一，齿轮轮齿的精确三维造型被视为齿轮机械动态仿真、NC加工、干涉检验以及有限元分析的基础。但在UG70软件上并没有专门的模块，所以本文详细阐述的是在UG70平台上建立斜齿圆柱齿轮及变位齿轮三维模型的新方法。由于斜齿轮的轮廓线不是标准曲线，想实现齿轮造型的精确建模有一定的难度。斜齿轮常用的成型方法是扫掠成型法，但此方法实现的建模不准确。为了改变这种缺点，本论文提出了通过建立渐开线、齿根过渡曲线对称方程，精确计算出了分界齿数与曲线起始、终止角度，以自由形式特征下的扫掠为工具的解决方案。该方法符合标准斜齿圆柱齿轮齿廓线的定义,可以实现齿轮的精确建模。通过实例建模，此方法同样适用于变位齿轮的参数化建模，提高了变位齿轮工程设计的效率。关键词斜齿轮及变位齿轮；渐开线；过渡曲线；对称方程；参数化建模ABSTRACTABSTRACTGEARISTHEMACHINERYINDUSTRYISWIDELYAPPLIEDINONEOFTHEPARTS,ANDGEAROFGEARTOOTHACCURATETHREEDIMENSIONALMODELINGISREGARDEDASDYNAMICSIMULATION,NCGEARMACHINERYPROCESSING,THEINTERFERENCEOFTHEFINITEELEMENTANALYSISTESTANDTHEFOUNDATIONBUTINUG70SOFTWAREANDNOSPECIALMODULE,SOINTHISPAPEREXPOUNDSINUG70PLATFORMISESTABLISHEDONTHEHELICALGEARSHIFTGEARSANDTHREEDIMENSIONALMODELOFTHENEWMETHODBECAUSETHEOUTLINEOFTHEHELICALGEARLINEISNOTSTANDARDCURVE,WANTTOREALIZETHEPRECISEGEARMODELLINGMODELINGHASTHECERTAINDIFFICULTYTHEHELICALGEARCOMMONLYUSEDTHESHAPINGMETHODISSWEEPINGCHENGXINGFA,BUTTHISMETHODOFMODELINGISNOTACCURATEINORDERTOCHANGETHISWEAKNESS,THISPAPERPUTSFORWARDTHROUGHTHEESTABLISHMENTOFTHEINVOLUTETOOTHROOT,TRANSITIONCURVEEQUATIONOFSYMMETRY,ACCURATEBOUNDARYCALCULATEDWITHCURVESTARTING,TERMINATIONNUMBERANGLE,THEFREEFORMTHESWEEPINGCHARACTERISTICSFORTHETOOLSOLUTIONSTHISMETHODACCORDWITHSTANDARDHELICALGEARTOOTHPROFILELINEOFTHEDEFINITION,CANREALIZETHEPRECISEMODELINGGEARTHROUGHTHEEXAMPLEMODELING,THISMETHODISALSOAPPLICABLETOSHIFTGEARSOFPARAMETERIZEDMODELING,IMPROVETHEGEARSHIFTOFTHEPROJECTDESIGNEFFICIENCYKEYWORDSTHEHELICALGEARANDSHIFTGEARSINVOLUTETRANSITIONCURVESYMMETRICALEQUATIONPARAMETERIZEDMODELING目录目录1引言111国内外的研究现状及发展趋势112课题研究内容213课题研究的意义214参数化建模策略315UNIGRAPHICS介绍42斜齿轮的基本参数与几何尺寸计算521斜齿轮基本参数522设置齿轮参数和相关尺寸计算5221前、后端面齿廓曲线的生成6222齿根过渡曲线的建立83标准斜齿圆柱齿轮的参数化建模1131基圆直径小于齿根圆直径即Z分界齿数时11311设置斜齿轮基本参数11312斜齿轮计算参数的设置11313创建斜齿轮前、后端面齿廓12314建造齿轮模型时的表达式13315创建螺旋线15316创建螺旋齿16317创建完成斜齿轮实体16318参数化实现1732基圆直径大于齿根圆直径即Z分界齿数时24422基圆直径大于齿根圆直径时即ZDF的斜齿圆柱齿轮，基圆与齿根圆之间的齿廓曲线是齿根过渡曲线，是由刀具的圆角部分切出的。齿轮啮合过程中齿根过渡曲线虽没有太大的贡献，但对齿轮的强度，尤其是弯曲强度却有着重要的影响12。机械工业生产中，常见的齿轮齿根过渡曲线有五种，在一些文章中，有的以半径为的圆弧代替，有的以直线代替，有些根本就没有提及，但是这样建立的齿038M轮实体模型都是粗糙的，由此造成后续的设计误差将是非常明显的,因此斜齿轮参数化精确建模必须绘制齿根过渡曲线13。1COSSININCOTBBTXRURUY221112TANTAN/TANT/TTTTTTTTTXYXY232121212121TANTAN/TANT/TTTTTTTTTXYXY24323232323TANTAN/TANT/1TTTTTTTTTXYXY泰山学院本科毕业论文（设计）3齿根过渡曲线方程14（齿根过渡曲线在平面内，方程均为零）OXYTZ其中刀具圆角坐标图2过渡曲线的生成图2中按此方程生成的过渡曲线与渐开线并不相连，要保证两曲线在C点相连接就需要坐标旋转，此时C点的坐标为，T0即VAN时的XT，YT，C点的坐标渐开线的C点半径应与过渡曲线的C点半径相等，按照公式2CCRXY2，渐开线的起始角度应该是，所以坐标旋转TAN180/AOS/CCB，角度11SINCOSSINCSCOINCOITTXYRY10SINACNXRVYHM20COS1INACNXRAYHM02TACNHMR222222SINCOSSINCOSCOINCOINCXYRY4ART/VX00093125/TANNACACACNVTTRRHHRVR过渡曲线方程变量为齿条刀具圆角半径，刀具齿顶高系数，刀具坐标与齿轮坐标夹角为节圆半径。C渐开线过渡曲线渐开线过渡曲线C4泰山学院本科毕业论文（设计）3坐标旋转后齿根过渡曲线方程通过坐标的旋转，保证了图3所示两曲线在C点相连接，由于实际与理论存在有误差，在C点将出现断点，所以我们要可用“桥接曲线”命令来实现其连续。图3曲线的连接根据标准斜齿圆柱齿轮的前、后端面过渡曲线的对称性，再按照公式3即可得出前、后两端面的其他过渡曲线方程公式4544COSSININCOTTTTTTXYY27616161261612TANTAN/TANT/TTTTTTTTTXYXY2872727287727TANTAN/1TANT/TTTTTTTTTXYXY26555265552TANTAN/1TANT/TTTTTTTTTXYXY泰山学院本科毕业论文（设计）33标准斜齿圆柱齿轮的参数化建模按照基圆直径小于齿根圆直径和基圆直径大于齿根圆直径时斜齿轮齿廓曲线构成的不同，可以把斜齿轮分为以下两种情况来实现参数化建模。31基圆直径小于齿根圆直径即Z分界齿数时311设置斜齿轮基本参数按照UG软件的使用要求,所有的参数变量必须预先定义,且表达式必须使用“参数表达式变量”,所以在对斜齿轮进行三维建模前首先要对其基本参数进行设置，就是对7个基本参数赋予初始值13,因为希腊字母和上、下标不被UG系统所识别,所以，通过表达式对基本参数赋初始值时,应该采用英文字母或字母与数字的组合来替代表示在对齿轮进行数学模型分析时相关符号采用希腊字母或不同的上下标。初值被赋予，所以齿数Z的值应大于其分界齿数37齿。各15参数见表2表2斜齿轮基本参数参数符号参数含义参数初值参数单位泰山学院本科毕业论文（设计）3螺旋角15角度NM法面模数8长度MMZ齿数48恒定NA法面压力角20角度AH法面齿顶高系数10恒定NC法面顶隙系数025恒定H齿宽80长度MM312斜齿轮计算参数的设置斜齿轮的几何尺寸计算需按端面参数进行，因此,必须建立法面参数与端面参数之间的换算关系。通过基本参数和有关数据计算得出斜齿轮的计算参数。计算参数如表3所示表表3变位齿轮计算参数参数符号参数含义参数公式参数单位TM端面模数/COSNM长度MMTA端面压力角ART/SN角度D分度圆直径TZ长度MMA齿顶圆直径2ANDHM长度MMF齿根圆直径C长度MMR分度圆半径/长度MMB基圆半径OSTR长度MMA齿顶圆压力角AC2/BARD角度313创建斜齿轮前、后端面齿廓对齿轮的实际加工可以有多种方法,如成形法、范成法等,以上这些方法都是泰山学院本科毕业论文（设计）3在毛坯上去除齿槽最终才形成齿轮。本论文利用UG软件对齿轮进行三维造型，在进行齿轮造型时所采用的思路是1生成轮齿的单个齿廓曲线2然后利用特征操作和布尔运算“加”UNIT生成单个轮齿3接着进行环形阵列已经生成的单个轮齿4生成整个齿轮的三维模型。进行齿轮建模前，先在表达式中输入渐开线专用参数，再使用公式3所提供的渐开线方程创建斜齿轮的前端面齿廓和后端面齿廓。各专用参数符号、含义及计算见表4。表4渐开线专用参数参数符号参数含义参数公式单位A渐开线起始角0角度B渐开线终止角TAN18/角度U渐开线方程自变量TB角度P螺旋齿螺距/D长度MM1前、后端面齿廓螺旋角360HP角度前端面渐开线对称角/4TZINVA角度1前后端面相邻渐开线对称角12角度2后端面渐开线对称角角度314建造齿轮模型时的表达式MMPR038MNDEGREESA0DEGREESAAARCCOS2RB/DTADEGREESAN20DEGREESATARCTANTANAN/COSBETADEGREESBTANAA180/PI泰山学院本科毕业论文（设计）3DEGREESBETA15DEGREESBETA1360/PHMMDTMTZMMDTADT2MNMMDTFDT25MNDEGREESFAI360/ZDEGREESGAMA360/4ZTANAT180/31415ATDEGREESGAMA1BETA1/2GAMADEGREESGAMA2BETA1GAMAMMH80MMMN8MMMTMN/COSBETAN005MMPPI2RT/TANABSBETAMMRBMTZCOSAT/2MMRTDT/2T0DEGREESU1TATBMMXTRBCOSURBRADUSINUMMXT1XT2TANGAMAYTTANGAMAXT/1TANGAMA2MMXT2XT12TANGAMA1YT1TANGAMA1XT1/1TANGAMA12MMXT3XT22TANGAMA2YT2TANGAMA2XT2/1TANGAMA22MMYTRBSINURBRADUCOSUMMYT1YT21YTTANGAMAXT/12TANGAMA2MMYT2YT121YT1TANGAMA1XT1/12TANGAMA12MMYT3YT221YT2TANGAMA2XT2/12TANGAMA22Z49MMZT0MMZT10MMZT20MMZT30按公式（3）输入渐开线方程，使用“规律曲线/根据方程”，改变系统自定义变量为和，生成前端面渐开线，如图4所示TTXYZ，11TTTXYZ，22TTTXYZ，泰山学院本科毕业论文（设计）3图4斜齿轮渐开线再进入草图环境，在平面使用“中心和端点决定的圆弧”，以为中心，XY0，连接两渐开线对应端点，形成封闭的前端面齿廓；如图5所示图5前端面齿廓重复以上过程，改变系统自定义变量为和，TTXYZ，33TTTXYZ，44TTTXYZ，在前端面生成封闭的后端面齿廓。然后使用“基准平面/按某一距离”建立偏置平面距离为齿宽H的基准平面，再使用“曲线/投影”将在前端面生成的后端面齿廓投影到该基准平面，则得到真正的后端面齿廓泰山学院本科毕业论文（设计）3图6后端面齿廓315创建螺旋线为得到轮齿的准确形状,必需采用双导引线和双截面线的扫掠命令。在表达式中输入转数参数N1，利用表达式中螺旋齿螺距，分别以和为半径，右旋创PBR建两条螺旋线，结合以上步骤，这样就为自由形式特征下的扫掠提供了引导线串和剖面线串。图7引导线串和剖面线串316创建螺旋齿利用“成形特征/圆柱”，使用表达式中为直径和高度，以点为FDH，0，原点沿Z轴方向创建圆柱体；使用“曲面/已扫掠”命令，利用引导线串和剖面线串扫掠出一个螺旋齿与圆柱体求和得到图8实体。泰山学院本科毕业论文（设计）3图8创建螺旋齿317创建完成斜齿轮实体在“格式/组特征”中选择生成的螺旋齿为组中的特征，命名为“LUN”表达式中输入轮齿圆周阵列角度，使用“实例特征/圆周阵列”，以角度，360Z齿数Z为参数，以点为原点Z轴为旋转轴实现圆周阵列，最终得到图9所0，示的参数化的斜齿轮实体。图9斜齿轮实体318参数化实现齿轮的参数化控制的要求就是齿轮能够实现在其设计要求及结构尺寸发生变化时,其模型也相应地自动更新。生成新的齿轮。为此,只需要将上述所建立的齿轮实体特征的相关特征参数齿数Z、法面模数M、法泰山学院本科毕业论文（设计）3面压力角AK、齿轮厚度H、更改即可。可以利用UG系统所具有电子表格功能编辑、定义和修改相关表达式参数,通过更新完成齿轮的自动建模。图10参数化生成的新齿轮32基圆直径大于齿根圆直径即ZA时，虽然可以安装，但会产生过大的侧隙而引起冲击振动，影响传动的平稳性；（3）一对标准齿轮传动时，小齿轮的强度较低，主要是因为小齿轮的齿根厚度小而啮合次数又较多，齿根部分磨损也较严重，因此小齿轮容易损坏，同时也限制了大齿轮的承载能力。为了改善标准齿轮的上述不足之处，就必须突破标准齿轮的限制，对齿轮进行必要的修正。变位修正法是现在最为广泛采用的一种修正方法。所谓变位修正法就是以改变刀具与轮坯的相对位置来切制齿轮的方法。利用这种方法加工齿轮时，刀具的分度线与齿轮轮坯的分度圆就不再相切，这样加工出来的齿轮由于SE，所以已不再是标准齿轮，故称为变位齿轮15。齿轮经变位修正法修正后，其齿形与标准齿轮的齿形同属一条渐开线，但其功用却比标准齿轮的多，分以下几点1）减小齿轮传动的结构尺寸，减轻重量。2）避免根切，提高齿根的弯曲强度。3）提高齿轮的接触强度。4）提高齿面的抗胶合耐磨损能力。5）配凑中心距。变位齿轮的特点变位齿轮与标准齿轮相比，其模数、齿数、压力角均无变化；但是正变位时，由于齿廓曲线段离基圆较远，所以齿顶圆和齿根圆也相应增大，齿根高减小，齿顶高增大，分度圆齿厚与齿根圆齿厚都增大，但齿顶容易变尖；负变位时，齿廓曲线段离基圆较近，齿顶圆和齿根圆也相应减小，齿根高增大，齿顶高减小，分度圆齿厚和齿根圆齿厚都减小。42变位斜齿轮的参数化设计基于对称方程的渐开线斜齿轮的参数化建模的方法同样适用于变位斜齿轮的参数化设计。基于实际生产中的应用，对变位斜齿轮进行参数化设计时也分两种泰山学院本科毕业论文（设计）3情况。一种情况是当DBDF时，齿廓曲线全部由渐开线来构成；另一种情况是当DBDF时，齿廓曲线由渐开线和齿根过渡曲线两部分共同构成，齿数也是以上两种情况的直接判断。421基圆直径小于齿根圆直径时即Z分界齿数时变位齿轮的齿数、模数、压力角与标准齿轮相同，所以分度圆直径、基圆直径和齿距也都相同，只是由于变位系数的出现使变位齿轮的齿厚、齿顶圆、齿根圆等都发生了变化。按照UG软件中的要求,所有的参数变量必须预先定义,并且表达式必须使用“参数表达式变量”,所以在对齿轮进行三维建模前首先要对其基本参数赋予初始值。在UG建模环境下，使用工具/表达式功能输入各项参数。各参数符号、含义及初值见表5、表6。表5渐开线专用参数参数符号参数含义参数初值参数单位螺旋角15角度NM法面模数8长度MMZ齿数49恒定NA法面压力角20角度H法面齿顶高系数10恒定NC法面顶隙系数025恒定齿宽80长度MMXN变位系数03恒定表6变位斜齿轮基本参数参数符号参数含义参数初值参数单位螺旋角15角度NM法面模数5长度MMZ齿数49恒定泰山学院本科毕业论文（设计）3NA法面压力角20角度H法面齿顶高系数10恒定NC法面顶隙系数025恒定齿宽80长度MM通过基本参数和有关数据得出变位斜齿轮的计算参数，如表7所示表7变位斜齿轮计算参数参数符号参数含义参数公式参数单位MT端面模数MN/COS长度MMAT端面压力角ARCTANTANAN/CO角度D分度圆直径MTZ长度MMDA齿顶圆直径D2HA长度MMF齿根圆直径D2HF长度MMR分度圆半径D/2长度MMRB基圆半径RCOSAT长度MMAA齿顶圆压力角ARCCOS2RB/DA角度HA齿顶高MNHANXN长度MMHF齿根高125XNMN长度MM设计好基本参数和计算参数后，就可以进行前后端面的建模了，建模过程和标准齿轮的建模过程一样，首先在表达式编辑器里输入建立变位齿轮时的表达式，所用的表达式为MMPR038MNDEGREESA0DEGREESAAARCCOS2RB/DTADEGREESAN20DEGREESATARCTANTANAN/COSBETADEGREESBTANAA180/PIDEGREESBETA15DEGREESBETA1360/PHCN025泰山学院本科毕业论文（设计）3MMDTMTZMMDTADT2HANXTMNMMDTFDT2HANCNXTMNDEGREESFAI360/ZDEGREESGAMA360/4ZTANAT180/31415ATDEGREESGAMA1BETA1/2GAMADEGREESGAMA2BETA1GAMAMMH80HAN1MMMN8MMMTMN/COSBETAN005MMPPI2RT/TANABSBETAMMP14HMMP15HP19NMMP20PMMP21RBP22NMMP23PMMP24RTP26NMMP27PMMP28RBP29NMMP30PMMP31RTMMP46DTFMMP47DTFMMP48HMMP49HMMP50DTFMMP51HMMRBMTZCOSAT/2MMRTDT/2T0DEGREESU1TATBX1XNCOSBETAXN03泰山学院本科毕业论文（设计）3XTXNCOSBETAMMXT1RBCOSURBRADUSINUMMXT2XT12TANGAMAYT1TANGAMAXT1/1TANGAMA2MMXT3XT22TANGAMA1YT2TANGAMA1XT2/1TANGAMA12MMXT4XT32TANGAMA2YT3TANGAMA2XT3/1TANGAMA22MMYT1RBSINURBRADUCOSUMMYT2YT121YT1TANGAMAXT1/12TANGAMA2MMYT3YT221YT2TANGAMA1XT2/12TANGAMA12MMYT4YT321YT3TANGAMA2XT3/12TANGAMA22Z49MMZT10MMZT20MMZT30MMZT40按公式3输入渐开线方程，使用“规律曲线/根据方程”图19规律函数对话框改变系统自定义变量为和，然后进入草图环境，在11TTTXYZ，22TTTXYZ，平面使用“中心和端点决定的圆弧”，以XY为中心，连接两渐开线对应端点，形成封0，闭的前端面齿廓。图20变位斜齿轮前端面轮廓泰山学院本科毕业论文（设计）3接着还是使用“规律曲线/根据方程”，把系统自定义变量改变为TTXYZ，和，33TTTXYZ，44TTTXYZ，在平面使用“中心和端点决定的圆弧”，以为中心，0，连接两渐开线对应端点，在前端面生成封闭的后端面齿廓，如右图所示图21变位斜齿轮端面轮廓使用“基准平面/按某一距离”建立偏置平面距离为齿XY宽H的基准平面，如右图所示图22建立基准平面再使用“投影曲线”命令，得到真正的后端面轮廓，图23前后端面齿廓为得到轮齿的准确形状,必需采用双导引线和双截面线的扫掠命令。表达式中输入转数参数N1，利用表达式中螺旋齿螺距P，分别以RB和R为半径，右旋创建两条螺旋线，这样就为自由形式特征下的扫掠提供了引导线串和剖面线串。泰山学院本科毕业论文（设计）3如下图所示图24引导线串和剖面线串使用“扫掠”命令，利用图24提供的引导线串和剖面线串扫掠出一个螺旋齿。如右图所示图25单个螺旋齿利用“成形特征/圆柱”，使用表达式中为直径FDH，和高度，以点为原点0，沿Z轴方向创建圆柱体；与单个螺旋齿求和得到一个实体。泰山学院本科毕业论文（设计）3图26螺旋齿与圆柱体在“格式/特征分组”中选择生成的螺旋齿为组中的特征，命名为“CHI”，如下图图27创建特征集表达式中输入轮齿圆周阵列角度，使用“实例特征/圆行阵列”，以角度，齿数Z为参数，以360/Z点为原点Z轴为旋转轴实现圆行，阵列，最终得到图28所示的参数化的斜齿轮实体。图28变位斜齿轮实体变位斜齿轮的参数化的控制是要求齿轮能够实现在其设计要求及结构尺寸发生变化时,其模型也相应地自动更新生成新的齿轮。为此,只需要将上述所建立的齿轮实体模型的相关特征参数齿数Z、法面模数M、螺旋角、变位系数XN、齿轮厚度H、进行更改即可。可以利用图29参数化后生成的新齿轮UG系统所具有的电子表格功能编辑、定义和修改相关表达式及参数,通过更新完泰山学院本科毕业论文（设计）3成齿轮的自动建模,从而实现变位斜齿轮的可参数化控制。422基圆直径大于齿根圆直径时即Z分界齿数时基圆直径大于齿根圆直径时与基圆直径小于齿根圆直径情况下的建模原理和过程是相同的，操作步骤如下建模过程中，需生成齿根过渡曲线，表达式中输入齿根过渡曲线专用参数01ACTRHVXY，各参数含义及计算详见【222齿根过渡曲线的22TCYXXY，4C，建立】，齿轮建模时，先在表达式编辑器里输入以下表达式DEGREESATANAC180/PIDEGREESAAARCCOS2RB/DADEGREESACARCCOSRB/RCDEGREESAN20DEGREESATARCTANTANAN/COSBETADEGREESBTANAA180/PIDEGREESBETA15DEGREESBETA1360/PHC025MMDMTZMMDAD2HAXNTMNMMDFD2HACXNTMNDEGREESFAI360/ZDEGREESGAMA360/4ZTANAT180/PIATDEGREESGAMA1BETA1/2GAMADEGREESGAMA2BETA1GAMAMMH40HA10HAC125MMMN5MMMTMN/COSBETAN005MMPPID/TANABSBETAP60P70P80P100泰山学院本科毕业论文（设计）3P131P141P171P180P191P200P240P251P261P280P31ZDEGREESP32FAIP350P361P370P381P421P431P470P480P490P510P541P551P581P591P630MMP64HP660P69NMMP70PMMP71RBP72NMMP7313958909206999MMP74RP75NMMP7613958909206999MMP77RP801泰山学院本科毕业论文（设计）3P811MMP90HMMP92DFMMP93HP94ZDEGREESP95FAIP99NMMP100PMMP101RP102NMMP103PMMP104RCP105NMMP106PMMP107RCMMP122DFMMP123HMMP124DFMMP125HP126ZDEGREESP127FAIMMRD/2MMR003MNMMRBRCOSATMMRCXC2YC205T0THETAMNHACR0/R/TANVDEGREESTHETA1MNHACR0/R/TANV180/PITHETA2MNHACR0/R/TANANDEGREESTHETA3MNHACR0/R/TANAN180/PIDEGREESTHETA4TANAC180/PIACARCTANYC/XCDEGREESU1TATBDEGREESV1TAN90TMMX1R0COSVMMX2R0COSANMMXCX2SINTHETA3Y2COSTHETA3RTHETA2SINTHETA3COSTHETA3XN03XNTXNCOSBETA泰山学院本科毕业论文（设计）3MMXTX1SINTHETA1Y1COSTHETA1RTHETASINTHETA1COSTHETA1MMXT1RBCOSURBRADUSINUMMXT2XT12TANGAMAYT1TANGAMAXT1/1TANGAMA2MMXT3XT22TANGAMA1YT2TANGAMA1XT2/1TANGAMA12MMXT4XT32TANGAMA2YT3TANGAMA2XT3/1TANGAMA22MMXT5XTCOSTHETA4YTSINTHETA4MMXT6XT52TANGAMAYT5TANGAMAXT5/1TANGAMA2MMXT7XT62TANGAMA1YT6TANGAMA1XT6/1TANGAMA12MMXT8XT72TANGAMA2YT7TANGAMA2XT7/1TANGAMA22MMY1MNHACR01SINVMMY2MNHACR01SINANMMYCX2COSTHETA3Y2SINTHETA3RTHETA2COSTHETA3SINTHETA3MMYTX1COSTHETA1Y1SINTHETA1RTHETACOSTHETA1SINTHETA1MMYT1RBSINURBRADUCOSUMMYT2YT121YT1TANGAMAXT1/12TANGAMA2MMYT3YT221YT2TANGAMA1XT2/12TANGAMA12MMYT4YT321YT3TANGAMA2XT3/12TANGAMA22MMYT5XTSINTHETA4YTCOSTHETA4MMYT6YT521YT5TANGAMAXT5/1TANGAMA2MMYT7YT621YT6TANGAMA1XT6/1TANGAMA12MMYT8YT721YT7TANGAMA2XT7/1TANGAMA22Z23MMZT10MMZT20MMZT30MMZT40MMZT50MMZT60MMZT70MMZT80按公式4输入过渡曲线方程；改变渐开线生成起始角。TAN180/C使用“规律曲线/根据方程”，改变系统自定义变量为和TTXYZ，TTTXYZ，生成前端面渐开线，改变系统自定义变量为和22TTTXYZ，TT，55TTT，生成前端面过渡曲线，使用“曲线/桥接曲线”连接两曲线断点。66TTT，泰山学院本科毕业论文（设计）3图30端面齿廓曲线利用草图中的直线、圆弧形成封闭的前端面齿廓，如右图图31变位齿轮前端面齿廓重复以上过程，改变系统自定义变量为；和TTXYZ，33TTTXYZ，44TTTXYZ，；，使用“投影曲线”获得后端面齿廓。77TTTXYZ，88TTTXYZ，图414齿轮前后端面封闭齿廓曲线泰山学院本科毕业论文（设计）3得到轮齿的准确形状,必需采用双导引线和双截面线的扫掠命令。所以必须建立基准面。图32建立基准面然后使用曲线投影图33曲线投影接着创建螺旋线图34创建螺旋线创建螺旋线后，得到引导线串和剖面线串，如图所示泰山学院本科毕业论文（设计）3图35引导线和引导线串做出引导线串和剖面线串后，使用过渡曲线齿根处端点与原点连接直线的目的是为了执行扫掠后与齿根圆求和。扫掠后得到的图图36扫掠单个齿扫掠完成后得到的单个齿图37齿轮的单个齿使用圆柱命令以齿宽为高度，齿根圆直径为直径建立圆柱体图38创建圆柱体泰山学院本科毕业论文（设计）3使用格式命令下的组特征，创建特征集，并命名为“CHI”，如图所示39创建特征集利用实例特征下的圆行阵列命令，得到齿轮实体，如图所示图40生成齿轮实体将上述所建立的变位齿轮实体模型的相关基本参数齿数Z、法面模数M、法面压力角AK、齿轮厚度H、变位系数XN进行修改。通过更新就可实现变位齿轮的参数化控制。图41参数化后生成的新齿轮泰山学院本科毕业论文（设计）35斜齿轮参数化建模参数化设计是近期才发展起来的三维实体造型技术现已逐步成为三维造型的主流技术。参数化是指对零件上的各种特征施加各种约束形式。参数化造型设计是指设计对象的结构形状比较定型，可以由一组参数来约束其几何形状和尺寸关系。参数化设计是机械零件设计的一个重要部分，参数化设计的零部件对于系列化产品尤其重要16。参数化设计过程是指从功能分析到创建参数化模型的整个过程。首先根据零部件的功能以及零部件与其他零件之间的关系，确定零部件是否可以进行参数化设计。专有零件和单件生产的零件不必进行参数化设计。如果零部件需要量大，并且需要系列化生产，那么这样的零件应该进行参数化设计。确定了参数化设计的方法后，再根据零部件间的几何和位置关系确定需要设计零件的自由变化的参数并确定其参数之间的关系，最后根据上述分析进行零件的详细设计。在设计过程中如果遇到问题，还可对自由变化参数进行更改。51参数化设计步骤及其方法UG除了提供方便而强大的参数化建模方法以外，还提供了可以提取特征参数的数据表格，通过数据表格可以生成零件库，进行参数化设计的基本步骤如下（1）根据图纸和自由变化参数表确定建模方法。（2）创建参数化模型。（3）设置参数之间的关系，也可以在创建模型时设置。（4）提取自由变化参数。（5）创建零件库，输入零件系列数据，创建零件模型。（6）调入生成的模型，检查模型创建是否有误。511利用表达式进行参数化在建立好齿轮实体后，如果想得到新的齿轮，只要在所建立的齿轮实体模型的基础上，利用表达式编辑器修改相关特征参数齿数Z、法面模数M、法面压泰山学院本科毕业论文（设计）3AK、齿轮厚度H、即可。通过更新完成齿轮的自动建模,从而实现齿轮的可参数化控制。图42表达式编辑实现参数化512利用表达式的电子表格功能实现参数化由于UG提供了MICROSOFTEXCEL及XESS与UG系统间的接口，所以就使数据管理及参数化设计更加便利。在建模过程中，UG软件里的电子表格可以被视作是高级的表达式编辑器。表达式可以快速的被抽取到电子表格里，然后进行修改更新参数即可。单击“工具/表达式”,系统将弹出表达式对话框，在对话框中单击SPREADSHEETEDIT按钮，系统将打开一个电子表格，用来对表达式进行编辑。斜齿轮的所有表达式被自动抽取到电子表格里，在电子表格里有相应的列表泰山学院本科毕业论文（设计）3来表示表达式名、公式、表达式值，其效果如图43所示。图43电子表格编辑想得到新的齿轮，只需在打开的电子表格里修改相应的参数即可，这种方法快捷，效果是立竿见影的。通过对该电子表格的编辑，可以完成以下任务更改表达式的值或是公式栏里的公式值；使用已存在的部件间的表达式；把电子表格函数合并到表达式公式里；还可以在表达式公式里引用电子表格的单元值。513利用部件族电子表格功能实现参数化想要实现齿轮的快速参数化，除了以上两种方法外，还可以利用部件族电子表格的列输入来实现。首先打开已建好的齿轮模型，点击“工具/部件族”命令，就可以打开部件族对话框，如右图所示图44部件族对话框泰山学院本科毕业论文（设计）3在一打开的部件族对话框里，把可用的列里的参数依次添加列，然后点击“浏览”按钮，确定保存路径，最后点击“创建”按钮，就会打开一个电子表格，如右图图45创建的电子表格在创建好的电子表格里修改相关的参数，然后选中写有参数的所有列，使用“部件族/更新NX”命令，就会出现信息对话框，信息对话框里的内容就是生成的新齿轮的信息，如右图图46信息对话框利用以上三种方法中的任一种方法都可以快速实现齿轮的参数化建模，此方泰山学院本科毕业论文（设计）3法快速、便捷，在很大程度上提高了设计的效率，本方法是一个通用方法，可以推广到任意斜齿轮的设计应用中。6总结与展望在UG70软件环境下实现标准斜齿圆柱齿轮及变位齿轮参数化建模的方法及步骤可用于其它零件的参数化设计。在UG70软件环境下,编辑渐开线对称方程得到斜齿轮齿廓,只要把齿轮的模数、齿数、压力角、螺旋角等参数值进行修改,就可以快速得到另一个斜齿轮。同样，改变变位齿轮的相关参数也可实现变位齿轮的参数化。而且还可以用UG软件精确的进行齿轮机构的动态仿真、有限元分析。本文就标准斜齿圆柱齿轮及变位齿轮常用参数化建模方法扫掠成型法进行研究，指出了目前该方法的不完善之处，同时提出了以渐开线、齿根过渡曲线对称方程为基础，分界齿数为判断，控制曲线起始、终止角度为手段，自由形式特征下的扫掠为工具的解决方法。通过实例建模，证明了该方案的正确性、精确性，提高了斜齿轮及变位齿轮工程设计的精度和效率，为齿轮的CAE/CAM奠定了良好的基础。本论文对斜齿轮及变位齿轮的设计全部实现了参数化，改变了传统的单一的手工设计的烦琐过程，大大的提高了实体建模的精确度与准确度。在零件的设计过程中，设计者只需利用表达式编辑器输入有关的设计参数，即可快速准确地得到设计结果，并可以自动绘制图形。使斜齿圆柱齿轮及变位齿轮的设计过程具有一定的智能化，设计者可任意输入相关设计参数，计算机就可以自动生成精确的图形。在三维可视化设计上，电子表格的输入方法使之实现参数选择和自动调用。为建立参数化零件设计系统打下坚实的基础。随着计算机软、硬件技术的高速发展,机械设计领域的二维设计最终会被三泰山学院本科毕业论文（设计）3维设计所取代现代的产品设计方法是从三维模型入手,让设计人员能够把设计工作的重点放在零件的结构设计和相关问题的解决上如装配的干涉检验、有限元分析等,根据设计要求随时重新构造零件模型三维参数化设计系统完全能够实现二维系统难以实现的功能通过UG系统建模环境的开放性能，对所研究的零件进行参数化设计，使设计更加的方便，制图过程更加直观明了。参考文献1钱作勤，吴邦文，奚敏等变位斜齿圆柱齿轮的测绘辩识及程序实现J武汉造船WUHANSHIPBUILDING19991122何斌，管殿柱UGNX40三维机械设计M北京机械工业出版社,200813梁新平基于UG的斜齿圆柱齿轮建模参数化方法J金属加工，2009（2）14邵家云，任丰兰UG中渐开线斜齿轮的全参数化精确建模J农机使用与维修，2009，（1）97995文立阁，侯洪生，张秀芝利用UG对渐开线斜齿圆柱齿轮参数化设计J现代制造工程，2009（1）33356孙江宏，姚文席，吴平良基于的斜齿轮三维参数化设计方法扫描成型法J工具技术，2003（2）86887梁新平基于UG的斜齿圆柱齿轮建模参数化方法J金属加工，2009（2）47498赵彩红,卢章平基于UG平台的直齿圆锥齿轮的精确三维建模J农机化研究，200552322339孙恒，陈作模，葛文杰机械原理M北京高等教育出版社，200619310濮良贵，纪名刚葛机械设计M北京高等教育出版社，200621411李玉龙，刘焜，鲍仲辅基于渐开线齿轮展成法的参数化精确建模J现代制造工程，2006（9）333612张训福,黄康,陈奇渐开线齿轮齿根过渡曲线方程的建立及三维精确建模J组合机床与自动化加工技术,200821213庄宿涛，边炳传基于对称方程的渐开线直齿圆柱齿轮UG参数化建模J机电产品开发与创新，20111314李玉龙，刘焜，鲍仲辅基于渐开线齿轮展成法的参数化精确建模J现代制造工程，泰山学院本科毕业论文（设计）32006（9）707215孙恒，陈作模，葛文杰机械原理M北京高等教育出版社，200618916何斌，管殿柱UGNX40三维机械设计M北京机械工业出版社,2008166致谢本论文是在庄宿涛老师的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物、为人处世的道理。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢老师的指导和帮助；感谢资料室的老师的指导和帮助；感谢大学同学的关心、支持和帮助；在学习期间，得到师兄和师弟师妹的关心和帮助，在此表示深深的感谢。没有他们的帮助和支持，我的学位论文不会这么顺利的完成，愿同窗之间的友谊永远长存。泰山学院本科毕业论文（设计）3附件大学本科生毕业论文设计规范一、毕业论文（设计）格式规范一份完整的毕业论文（设计）材料一般应包括下列内容（一）题目；（二）目录；（三）论文主体（包括中英文摘要及关键词；正文；致谢；参考文献等）；（四）附录。具体分述如下（一）题目题目应力求简短、精确、有概括性，直接反映毕业论文（设计）的中心内容和学科特点。题目一般不超过20个汉字，如确有必要，可用副标题作补充。（二）目录毕业论文（设计）必须按其结构顺序编写目录，要求层次分明，体现文章展开的步骤和作者思路。目录格式是论文的结构层次，反映作者的逻辑思维能力，所用格式应全文统一，每一层次下的正文必须另起一行。目录独立成页，以章、节、小节来编排。三论文主体1、中英文摘要及关键词摘要一般不分段，不用图表，以精炼的文字对毕业论文（设计）的内容、观点、方法、成果和结论进行高度概括，具有独立性和自含性，自成一篇短文，具有报导作用。中文摘要一般以200300个字为宜。关键词是反映毕业论文（设计）内容主题的词或词组，一般35个。其中英文摘要与中文摘要基本对应，英文关键词之间用分号分开，最后一个关键词后不加任何标点。2、正文包括引言、正文、结论等部分。（1）引言引言也称前言、导论、导言、绪言、绪论等。它的作用是向读者初步介绍文章的背景和内容，通常包括以下几个方面为什么写这篇文章，要解决什么问题；论文的主要观点；与课题相关的历史回顾；写作资料的来源、性质及其运用情况，论文的规划和简要内容；研究中的新发现；课题的意义等。（2）正文正文是论文的核心部分，是作者学术理论水平和创造性工作的综合体现，是作者运用掌握的材料与方法进行论证、得出结论的部分，其任务是分析问题和解决问题。根据不同论文研究的课题性质、研究方法的不同，理论型、实验型和描述型论文的正文格式和写法不尽相同，但他们的要求是一致的。即主题明确全文围绕主题展开讨论，不离题；论证充分有观点、有思路、有材料、有说服力；结论清楚研究导出的结论不含糊、易理解；逻辑严密文字精炼流畅、条理清晰。泰山学院本科毕业论文（设计）3（3）结论结论是论文要点的回顾和提高，是整个研究过程的结晶，是全篇论文的精髓。结论中应对本篇论文解决了什么问题，得出了什么规律，存在什么问题给出明确的回答。撰写结论时，要注意精炼准确、总结提高、前后呼应。3、致谢（无必要时可省略）以精练的文字，对在毕业论文（设计）工作中直接给予指导、帮助的人员表示谢意，言辞恳切，实事求是。4、参考文献毕业论文（设计）须在论文的最后列出参考文献。参考文献应以公开发表过的、作者真正阅读过的、与论文密切相关的或直接引用的为限，未发表过的论文、试验报告、内部资料等不宜列入。参考文献的列写必须严格按照毕业论文（设计）中引用的先后顺序依次列写。参考文献的列写格式，详见“毕业论文（设计）的书写规范与打印要求”。四附录（无附录时可省略）凡不宜收入正文中的、又有价值的内容可编入毕业论文的附录中。如大号的设计图纸；篇幅较大的计算机程序（但以研究软件程序为主的毕业论文题目，其程序可作为正文的一部分）；过长的公式推演过程。其它内容如译文及原文、专题调研报告、文献综述等可另行装订成册。二、毕业论文（设计）的书写规范与打印要求（一）书写规范1、引用有关政策、方针性内容务必正确无误，不得泄漏国家和单位机密。2、使用普通语体文写作，体例统一，文句通顺，无语法错误，简化字符合规范，标点符号使用正确，符号的上下角标和数码要写清楚且位置准确。3、采用中华人民共和国国家标准（GB3100310293）规定的计量单位和符号，单位用正体，符号用斜体。4、使用外文缩写代替一术语时，首次出现的，应用括号注明其含义，如CPUCENTRALPROCESSINGUNIT,中央处理器。5、国内工厂、机关、单位的名称等应使用全名，如不得把“大学”简写成“衡阳师院”或“衡师院”。6、公式应另起一行并居中书写，一行写不完的长公式，最好在等号处或在运算符号处转行。公式编号用圆括号括起，示于公式所在行的行末右端。公式编序可以全文统一，依前后次序编排，也可以分章节编排，但二者不能混用。文中公式、表格、图的编排应统一。7、文中引用某一公式时，应写成“由式（5）可知”。8、文中表格可以全文统一编序，也可以逐章独立排序，表序必须连续。文中引用表格时，“表”在前，序号在后，如“见表8”。表格格式可采用三线表，表格的名称和编号应居中，并位于表格上方，表序在前，表名在后，其中空一格，表名末不加标点符号。如泰山学院本科毕业论文（设计）39、文中插图都应有名称和序号，可以全文统一编序，也可以逐章独立排序，图序必须连续。文中引用插图时，“图”在前，序号在后，如“见图12”。图的名称和编号应居中并写于图的下方，图序在前，图名在后，其中空一格，末尾不加标点。如插图应用WORD文档绘制，或用CAD绘制后插入，不得用铅笔、钢笔、圆珠笔等绘制（特殊情况除外）。10、“正文”中如对某一术语或情况需加解释而又不宜写入正文时，应在此“术语”或“情况”后引入注释符号，置于右上角，有多个注释时，应依次编号，如、。11、参考文献的书写格式参考文献采用宋体5号字。正文引用参考文献依次编序，其序号用方括号括起上标注出。如“效率可提高252”,表示此结果援引自文献2。各类参考文献的编排格式及示例如下A专著、论文集、学位论文、报告序号作者文献题名文献类型标识出版地出版者,出版年起止页码1刘国钧,陈绍业,王凤翥图书馆目录M北京高等教育出版社,1957,15182辛希孟信息技术与信息服务国际研讨会论文集A集C北京中国社会科学出版社,19943张筑生微分半动力系统的不变集D北京北京大学数学研究所,19834冯西桥核反应堆压力管道与压力容器的LBB分析R北京清华大学核能技术设计研究院1997B期刊文章序号作者文献题名J刊名,年,卷期起止页码5何龄修读顾城南明史J中国史研究,1998,31671736金显贺,王昌长,王忠东,等一种用于在线检测局部放电的数字滤波技术J清华大学学报自然科学版,1993,3346267C论文集中的析出文献序号析出文献作者析出文献题名A原文献作者任选原文献题名C出版地出版者,出版年析出文献起止页码7钟文发非线性规划在可燃毒物配置中的应用A赵玮运筹学的理论与应用中国运筹学会第五届大会论文集C西安西安电子科技大学出版社,1996468471D报纸文章序号作