平面二次包络环面蜗杆传动数控转台的设计—3D建模与装配设计

1、目录摘要 1Abstract 1第 1 章 绪论21.1 课题的研究背景 21.2 课题的研究内容和解决方法3第 2 章 UG 二次开发工具52.1 UG 软件概述52.1.1 UG 软件的功能介绍52.2 UG 二次开发相关工具概述62.2.1 UG/OPENGRIP 72.2.2 UG/OPENAPI 72.2.3 UG/OPENMenu Script 82.2.4 UG/OPENUI Styler 92.2.5User Tools工具10第 3 章平面二次包络环面蜗杆传动数控转台建模与装配113.1 直齿轮的三维建模113.2 齿轮轴的三维建模123.3 输出轴的三维建模133.4 平面

2、二次包络环面蜗杆传动数控转台核心传动件的装配14结论与展望 20 参考文献22致谢23附录一零件图实体模型24附录二外文翻译27平面二次包络环面蜗杆传动数控转台的设计 3D 建模与装配摘要 ：蜗杆传动是机械设备中最常用的传动装置， 在机械设计中蜗杆的设计占有相当 大的比重。基于涡轮蜗杆各参数间的关系， 在 UG 中利用涡轮蜗杆参数表达式绘制涡 轮蜗杆实体模型，实现涡轮蜗杆在 UG 中的参数化设计。 UG/Open 二次开发模块是 UG 软件的二次开发工具集，利用该模块可对 UG 系统进行用户化开发，可满足用户 进行各种二次开发的需求。 学习了 UG 二次开发的各种工具， 了解了各种工具的特点

3、和适用范围。选择 UG/Open API 编程语言，结合使用 UG/Open Menu Script 和 UG/Open UI Styler 开发工具，实现了基于 UG 二次开发工具的涡轮蜗杆的参数化 设计。关键字 ：涡轮蜗杆；二次开发；参数化； UG/Open APIPlane double enveloping worm gear design of the NC rotarytable 3D Construction mode and AssemblyAbstract ： Machinery and equipment belt transmission is the most comm

4、only used pulley in mechanical design in the design of pulley occupy a large proportion. Based on the relationship of the Turbo-Worm parameters, draw Turbo-Worm solid model use expression in UG NX, achieve parameters design in UGNX. UG/Open module is the open tools in UG, using the tools we can empo

5、lder our UG system as we need, users can almost satisfy all kinds of secondary development needs by use the tools. Understand the characteristics and scope of application of all the tools of UG/Open after studying each kind of tools. Select UG/Open API programming language,a combination of UG/Open M

6、enu Script and UG/Open UI Styler development tools. Achieve parameters design of Turbo-Worm base on the UG/Open tools.Key Words：Turbo-Worm; parameter;pulley;UG/Open API第 1 章 绪论1.1 课题的研究背景平面二次包络蜗杆传动， 其蜗杆齿面是以一个平面为母面， 通过相对圆周运 动，包络出环面蜗杆的齿面； 再以蜗杆的齿面为母面， 通过相对运动包络出涡轮 出面。它的主要特点表现在： 1）工艺性良好，可获得高精度硬齿面蜗杆副； 2）

7、啮合齿数多、重合度大； 3）安装工艺好； 4）涡轮齿面上有效共轭啮合区大，接 触线性状好呈双接触线。 “修正型”有更好的啮合特性和工艺性能好，故目前广 泛采用。平面二次包络蜗杆传动设计在蜗杆制造应用过程中占有重要地位。 传统的蜗 杆传动设计过程繁冗， 效率低，采用传统的设计方法设计较为合理的蜗杆传动要 反复修正参数、多次校核计算，花费很长时间才能实现。另外，蜗杆传动类零件 的绘图工作 （ 包括几何绘图、 标注、参数表填写等内容 ）也是一项繁杂而费时的工 作。但蜗杆传动类零件大部分具有相似的结构和形状， 在新产品的设计和图纸绘 制过程中，不可避免地要多次反复修改， 进行零件形状、 尺寸的综合协调

8、和优化， 这时寻求一种简便、 合理的设计方法， 提高设计工作效率， 是蜗杆传动设计工作 者的迫切愿望。 因此，借助 CAD技术实现其绘图过程的参数化和自动化， 对于提 高设计效率和保证设计质量具有重要意义。因此，现代蜗杆传动机构的设计建模技术有着广泛的工程应用背景和研究意 义 。随着计算机技术和现代设计理论与方法的迅速发展，三维设计软件尤其是 Unigraphics 在机械零件和产品设计中的日益普及， 蜗杆传动实体在三维软件特 别是在 UG中的绘制变得越来越重要。 但基于 UG的蜗杆传动设计系统一般都局限 于皮带轮二维轮廓的绘制或三维实体建模， 蜗杆传动参数的设计计算难以与 CAD 系统很好地

9、集成 , 给蜗杆传动的 CAD/ CAM带 来不利影响。建模技术是 CAD的核心技术，参数化造型技术和特征造型技术是新一代继承 化 CAD系统应用研究的热点理论。 目前国内外对二维图形参数化和简单三维实体 的参数化造型较为成熟。 对复杂的三维实体的参数化造型尚不多见， 特别是涡轮 蜗杆这类形状复杂、种类繁多的三维实体参数化造型设计更少。 这有多方面原因： 一方面蜗轮蜗杆蜗杆二维图形参数化设计能够满足传统的涡轮蜗杆加工要求； 另 一方面运用低级 CAD软件对复杂的三维实体很难实现参数化虚拟造型设计。 随着 涡轮蜗杆的广泛应用和快速成型与虚拟制造技术的迅速发展， 传统的二维图形已 不能满足现在的设

10、计、 加工要求。 因此，在三维软件上绘制涡轮蜗杆实体变得十 分重要。但是，由于涡轮蜗杆状复杂，给设计、绘图带来很大不便。并且涡轮蜗 杆各参数间都有严格的函数关系， 再加上随着当代机械制造业的不断发展， 涡轮 蜗杆的精度要求也越来越高， 涡轮蜗杆实体的绘制较为麻烦。 涡轮蜗杆并不是一 个标准件， 它的各个参数随着设计要求的不同而不同。 如果每设计一个涡轮蜗杆 都要画一个对应的实体部件的话， 那不仅增加了设计者的劳动量， 还大大降低了 设计效率，阻碍了企业的生产和发展。参数化设计是新一代智能化、集成化 CAD 系统的核心内容， 也是当前 CAD技术的研究热点。 用大型的三维软件实现涡轮蜗 杆的参数

11、化造型已成为设计者的迫切需求，涡轮蜗杆参数化造型有重要的意义：（1）涡轮蜗杆的参数化设计与建模系统是 CAD技术与涡轮蜗杆设计相结合 的产物，也是两者发展的趋势所在。（2）实现设计过程自动化避免了设计人员手动查阅大量的数据，也避免了 手工取点造型的复杂过程，该系统的开发，可以将手算设计的工作人员从繁琐、 低效的工作中解放了出来。（3）实现涡轮蜗杆的参数化设计以及精确造型，可以将设计计算、三维造 型与绘制工程图的无缝结合， 同时为涡轮蜗杆的有限元分析、 机构仿真和数控加 工等工作奠定基础。（4）采用建立原始涡轮蜗杆结构模型并驱动其特征参数，为其它复杂曲面 的造型提供了有益的参考。本课题利用 UG

12、的二次开发技术 , 为解决涡轮蜗杆参数化设计问题提供了可 行的方法， 通过直接输入涡轮蜗杆的设计条件， 利用计算得出的有关设计参数进 行实体建模，实现涡轮蜗杆的参数化设计，提高涡轮蜗杆设计的效率和准确性。1.2 课题的研究内容和解决方法本课题利用大型软件 UG NX5.0来实现涡轮蜗杆的三维参数化造型，通过改 变涡轮蜗杆的一些基本参数，生成其相应的涡轮蜗杆。要达到相应的设计要求， 首先要知道如何在 UG中绘制涡轮蜗杆部件，要绘制涡轮蜗杆必然要知道涡轮蜗 杆的各个参数间的关系，精确知道涡轮蜗杆的三维模型。画出涡轮蜗杆模型后， 还应知道 UG二次开发的知识， 灵活运用 UG系统提供的二次开发工具，

13、 在模型的 基础上编制相应的程序， 最后完成涡轮蜗杆参数化设计模块的开发。 具体内容和 步骤如下：(1) 分析涡轮蜗杆产品，设计其基型：考虑产品的零部件尺寸约束及几何 约束，基于模型驱动技术，构建三维参数化模型库，然后提取变形参数。(2) 利用 UG二次开发工具创建交互式程序界面，通过用户菜单以及涡轮蜗 杆参数设计对话框的设计，使用户通过输入参数即可在 UG中实现皮带轮的自动 生成。UG 软件是集 CAD/CAM/CA一E 体化的三维参数化软件，是当今世界上最为先 进的计算机辅助设计、 制造和分析软件， 在国内外使用相当广泛。 另外它所提供 的二次开发语言模块 UG/OpenA PI、 UG/

14、OpenG RIP和辅助开发模块 UG/OpenM enu Script 与 UG/Open UI Styler 及其良好的高级语言接口，使 UG的图形功能和计 算功能有机的结合起来， 便于用户去开发各种基于自身需要的专用 CAD系统。使 用 UG/OpenA PI 和 UG/OpenG RIP中任何一个模块都能实现 UG的二次开发，再结 合辅助模块， 就能开发出 UG界面的应用模块。 因此，合理利用 UG的二次开发语 言模块和辅助模块，就可以实现在 UG环境下对涡轮蜗杆进行参数化设计。第 2 章 UG 二次开发工具此处省略 NNNNNNNNNN字NN。如需要完整说明书和设计图 纸等. 请联系

15、 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计 下载！该论文已经通过答辩2.1 UG 软件概述2.1.1 UG 软件的功能介绍UG是知识驱动自动化技术领域中的领先者。它实现了设计优化技术与基于 产品和过程的知识工程的组合，显著地改进了如汽车、航天航空、机械、消费产 品、医疗仪器和工具等工业的生产率。它为各种规模的企业递交可测量的价值， 更快地递交产品到市场， 使复杂产品的设计简化， 减少产品成本和增加企业的竞 争实力。NX 是一 个交互的计算机 辅助设计 、计算机辅助制 造和辅助 工程 （CAD/CAE/CA）M系统。 CAD功能自动化是在今天制造公司中见到的一般工程、 设计和制图能力；

16、CAM功能利用 NX 描述完成零件的设计模型，为现代机床提供 NC编程； CAE功能横越一广范的工程学科， 提供许多的产品、 装配和零件的性能 防真能力。 NX 是一个全三维、双精度系统，它允许用户精确地描述几乎任一几 何形状。通过组合这些形状，用户可以设计、分析产品和建立他们的工程图。一 但设计完成，制造应用允许用户选择描述零件的几何体， 加入制造信息， 如刀具 直径并自动生成一刀具位置，源文件（ CLSF），它可用来驱动大多数 NC机床。目 前 UGS公司已经推出 NX5 产品，本次设计中使用的是 NX4版本的软件。 NX4的特 点是： 1、为了数字化产品开发集成的自动化； 2、在所有开发

17、学科中的新能力， 包括工业设计、防真、工装、加工和管理； 3、在一个全面的产品生命周期管理 （ PLM）解决力案内的领先前沿的 CAD、CAE和 CAM技术。2.1.2 UG 功能模块利用 NX，可以建立、存储、恢复和操纵设计与制造信息，典型地通过建立 描述一零件的几何体开始工作。 NX 功能被划分成共同功能的一系列“应用 (Application )”共 18 个模块，各模块分别为： 1、入口( Gateway)：对所有其 他交互应用的首要必备的应用； 2、建模( Modeling )：包括实体、特征、自由形 状、钣金特征建模和用户定义特征； 3、装配(Assembilies )：支持装配建

18、模； 4、 几何公差模块( Geometric Tolerancing Module)：让用户捕捉公差； 5、产品和 制造信息( PMI Introduction )：可用于在三维环境中对产品形成文档说明； 6、 分析(Analysis )：包括注塑模流动分析、 运动应用和 ICAD；7、制图(Drafting )： 可将三维模型生成二维视图； 8、高质量图像( High Quality Image)：生成逼真 照片的图像； 9、知识熔接( Knowledge Fusion )：允许用户应用工程知识驱动规 则和设计意图到 NX中的几何模型和装配； 10、制造( Manufacturing )：

19、可进行 虚拟加工和自动加工编程； 11、开放的用户界面设计( Open User Interface Styler )：允许用户和第三方开发商生成 NX对话框；12、编程语言(Programming Languages)：包括 GRIP和 API；13、质量控制( Quallity Control )； 14、走线 ( Routing )：定义围绕和通过其他 NX装配的装配； 15、钣金( Sheet Metal )： 包括钣金设计、冲压和多零件加工的栅格； 16、电子表格( Spreadsheet )：提供 一在 Xess或者电子表格应用和 NX间的智能界面； 17、Web Express；

20、18、Wire Harness: 可在用于描述产品机械装配的同一三维空间建立电气布线的表示。2.2 UG 二次开发相关工具概述UG软件提供了 CAD/CAE/CAM业界最先进的编程工具集，以满足用户二次开 发的需要，这组工具集称之为 UG/Open，是一系列 UG开发工具的总称，它们随 UG一起发布，以开放性架构面向不同的软件平台提供灵活的开发支持。UG/Open包括以下几个部分： UG/Open Menu scrip 开发工具，对 UG软件操作界面进行用 户化开发， 无须编程即可对 UG标准菜单进行添加、 重组、剪裁或在 UG软件中集 成用户自己的软件功能； UG/Open UI Style

21、r 开发工具是一个可视化编辑器，用 于创建类似 UG的交互界面，利用该工具，用户可为 UG/Open应用程序开发独立 于硬件平台的交互界面； UG/Open API开发工具提供了 UG软件直接编程接口， 支持 C、C+、Fortran 和 Java 等主要高级语言； UG/OpenG RIP开发工具是一个 类似 API 的 UG内部开发语言，利用该工具用户可生成 NC 自动化或自动建模等 用户的特殊应用。 利用 UG/Open提供的应用程序和开发工具， 用户可以在其提供 的平台上开发出适合自己需要的 CAD产品。2.2.1 UG/Open GRIPUG/OpenG RIP(Graphics I

22、nteractive Programming) 是一种专用的图形交互 编程语言。这种语言与 UG系统集成，实现 UG下的绝大多数的操作。 GRIP语言 与一般的通用语言一样，有其自身的语法结构，程序结构，内部函数，以及与其 他通用语言程序相互调用的接口。一个 GRIP语句是由一个或几个 GRIP命令组成， GRIP命令是 GRIP语言的基 本组成部分。 GRIP命令有三种表示格式： a) 陈述格式。主要用于生成和编辑实 体。 b)GPA符号格式。 GPA是全局参数存取 (Global Parameter Access) 的缩写， 用于访问 UG 系统中各种对象的状态和参数。 c)EDA符号格式

23、。 EDA是实体数据 存取(Entity Data Access) 的缩写，用于访问 UG数据库，能够访问各种对象的 功能性数据。例如在属性、绘图和尺寸标注以及几何体等领域与UG进行交互操作时，其参数可用 EDA格式的命令取得。用 GRIP语言编写 GRIP源程序，可以在 windows的记事本中进行，记为 *.grs ； 或者在 GRIP高级开发环境 (GRAD-Grip Advanced Development Environment) 中 编写。执行 GRIP程序必需进入 UG环境中，运行 File Execute UG/OpenGrip 。 GRIP 编程语言是面向工程师的语言，具有简

24、单、易学、易用的特点，但是所编 写的程序长、复杂。要考虑程序的各个细节问题。因此， GRIP 语言常用于开发 一些规模比较小的程序，例如，同类零件建模、计算和分析、数据访问等程序。 与 GRIP 语言相比较，用 API 函数编程则可实现功能复杂的操作。2.2.2 UG/Open API作为 UG NX4.0与外部应用程序之间的接口， UG/Open API是一系列函数的 集合。通过 UG/Open API的编程，用户几乎能够实现所有的 UG NX4.0功能。开 发人员可以通过用 C+语言编程来调用这些函数，从而实现用户的需要。(1) 对 UG part 文件及相应模型进行操作，包括建立 UG

25、NX4.0模型、查 询模型对象、建立并遍历装配体，以及创建工程图等。(2) 在 UG NX4.0中创建交互式程序界面。(3) 创建并管理用户定义对象等。应用函数时应注意所有的 UG/OpenA PI 应用必须及时进行初始化和终止， 以 确保获取或者释放 UG/Open API 的执行许可权限。初始化函数是 UF_ initialize ()，当开始调用 UG/Open API的函数时应先调用 UF_ initialize() 来获取执行许可权限。一般来说，我们在变量声明完成 后，第 1 个调用 UG/Open API的函数就是 UF_ initialize() 。终止函数是 UF_ termi

26、nate() ，当不再调用 UG/Open API的函数时必须调用 UF_ terminate() 来释放执行许可。UG/Open API 程序能在两种不同环境(依赖于程序的连接方式)下运行，即Internal 环境(也称为“Internal 开发模式”)和 External 模式。其中 Internal 环境下的程序只能在 UGN X4.0 的界面环境 (session) 下运行， 在运行这些程序时 他们被加载到 UG NX4.0的运行空间中( UG NX4.0分配的内存)；External 模式 开发的程序能在操作系统 (Windows NT/2000/XP及 UNIX)下运行，不在 UG

27、 NX4.0 环境中或作为 UG NX4.0的子进程运行。尽管没有图形显示，但 UG/Open API提 供了函数用于打印机或绘图仪输出，也可以输出为 CGM文件等其他数据文件。2.2.3 UG/Open Menu ScriptUG/OpenM enuS cript 不仅可以使用户利用 ASC文件来编辑 UG的菜单，也 可以以一种无缝集成的方式为用户开发的应用程序创建菜单。Menu Script 同时也提供了一个菜单栏报告工具， 以帮助用户查看定制的菜单， 诊断错误。 对于菜 单的自定义大致可以分为如下三个层次。(1) 自定义菜单 该级别的自定义允许单个用户或者管理员重新安排 UG的功能， 去

28、除在其产 品开发过程中不需要的功能。这种级别的自定义不需要编程实现。(2) 自定义 UG功能 该级别的自定义允许单个用户或者管理员取代或增加标准的UG功能，并添加其自己定义的功能。(3) 添加自定义应用 该级别的自定义其目的在于使用户或第三方开发商开发的应用程序完全集 成在 UG中。该级别的自定义需要编程实现。UG的菜单文件是扩展名为 .men的文本文件，可以使用 Windows 的记事本进 行编辑。 UG/Open Menu Script 提供了一套用于定义 UG菜单的脚本语言。实际 上， UG系统的菜单文件也是用该脚本语言编写的。 UG为主菜单栏、快捷菜单栏 提供了丰富的系统菜单文件，这些

29、菜单 文件 默认 情况 下都保存在 UG _BASE_DIR/UG /menus文件夹下 12 。使用 UG/Open Menu Script 自定义 UG菜单可以有两种方法，分别是使用 Add-on 菜单文件和复制和编辑系统菜单文件。 使用 Add-on 菜单方法是添加编辑 量很小的菜单文件到菜单文件的目录中，使用 Add-on 菜单可以移出用户不需要 的菜单项；添加新的菜单和菜单项；重新组织 UG的菜单；修改菜单和菜单项的 标题；为已经存在的应用按钮添加动态库和菜单文件。 复制和编辑系统菜单文件 是指复制、编辑系统菜单文件并将其放置在特定的目录下，覆盖原始菜单文件。 系统推荐使用 Add-

30、on 菜单文件方法， 该方法不仅编辑起来比较方便、 易于维护， 而且其功能也相当强大，基本可以满足应用开发的所有需求。使用Add-on 菜单文件的另一个优点在于它可以被 UG很方便地自动加载。对于与具体应用模式无 关的菜单文件放置在 startup 文件夹下，与具体应用模式相关的菜单文件放置在 相应的 application 文件夹下，通过使用 MENU_FILES声明，即可将菜单名与应 用模式按钮相关联，点击该应用模式按钮后即可自动加载与其相关联的菜单文 件。复制和编辑系统菜单文件方法不推荐使用， 这主要是由于其编辑起来相当复 杂，特别是对于像 ug_main.men 这样大型的菜单文件，其

31、维护也非常麻烦。2.2.4 UG/Open UI StylerUI Styler 是开发 UG对话框的可视化工具，生成的对话框能与 UG集成，让 用户更方便、更高效地与 UG进行交互操作。 UG/Open UI Styler 模块提供了强 大的制作 UG风格窗口的功能，其主要功能如下：(1) 提供了让开发人员建造 UG风格对话框的可视化环境， 并能生成 UG/Open UI Styler 文件和 C代码，从而使用户在使用 UG/Open UI Styler 产生的对话框 时，不必考虑图形用户界面 (Graphical User Interface缩写为 GUI ) 的实现。(2) 利用可视化环

32、境快速生成 UG风格对话框，从而减少开发时间。(3) 通过选取和放置控件，从而能实现所见即所得。(4) 可以在对话框中实现用户自定义位图。(5) 提供了属性编辑器，从而允许开发人员设置和修改控件属性。(6) UI Styelr 产生的对话框可以在 Menu Script 中被调用，因此可以实现 在 UG菜单项上调用 UI Styler 产生的对话框， 从而将用户应用程序和 UG软件完 全融合。应用 UI Styler 这一工具可以使开发人员方便、快速地设计出与 UG界面风 格一致的对话框， 避免其他复杂的编程。 而且可以和用其他开发工具开发出的结 果进行集成。 UG/Open UI Style

33、r 工具和 UG/Open Menu Script 工具一样，都只 具有某一方面的功能： UG/Open UI Styler 用于对话框的开发， UG/Open Menu Script 用于菜单的开发。2.2.5 User Tools 工具UG软件为用户提供了一个调用二次开发结果的交互式接口： User Tools 。 它的功能是生成弹出式对话框或工具条，其界面风格与 UG界面风格一致。通过 执行对话框或工具条， 操作相应的控件就可运行菜单文件、 宏文件、UG/OpenG RIP 程序、UG/OpenA PI 程序和其他二次开发文件。 例如，执行皮带轮生成的程序集， 可以用 User Tool

34、s 工具产生两个对话框分别为实心式皮带轮和腹板式皮带轮， 然后在相应的对话框上进行操作就生成相应种类的皮带轮。 通过编写对话框定义 文件(*.utd) 来实现 User Tool 工具的功能。编写文件完成以后，在 UG 中执行 Tools CustomizeUser Tools Load选择所编写的 *.utd 文件即可弹出需要 的对话框或工具条。 *.utd 这个文件是文本文件， 可用 Windows 中的记事本进行 编写和编辑。一种比较简单的实现方法：拷贝UG 中的模板文件 Usertoo1.utd到 UG启动目录下，然后编辑模板文件，实现所需要的功能。在以前较早版本中 例如 V13，运用

35、 User Tools 工具必须编写两个文件：菜单定义文件 (*.utm) 和对 话框定义文件 (*.utd) ，然后通过执行菜单项弹出相应的对话框或工具条。 现在， 较高的 UG版本已经省略产生菜单这一步， 操作同上所述。在 UG 界面中应用 File Execute UG/Open 菜单执行 UG/Open API程序或 UG/Open GRIP程序，操作一 次只能执行一个程序，而且必须找到程序所在的路径。若利用 User Tools 这个 工具，用户可以将多个 GRIP或 API 函数所编写的程序集成到一个 User Tools 对话框或者工具条中， 一个程序对应一个控件， 通过操作控件

36、来调用程序， 使用 起来就非常方便。第 3 章 平面二次包络环面蜗杆传动数控转 台建模与装配3.1 直齿轮的三维建模3.1.1 数学模型直齿轮是较为规则的一类关于其中心轴回转类零件， 由于其结构简单， 所以 提取参数也很简单。主要涉及以下参数：分度圆直径d2 z2m 57 2.5mm 142.5mm中心距d1 d2 50 142.5a mm 96.25mm22齿轮宽度b d d1 1 50mm 50mm3.1.2 直齿轮的三维建模直齿轮的建模方法很多，这里用特征建模的方法，直齿轮由轮缘、齿轮、轮 槽三部分组成，且都可近似看成圆柱体，通过此操作后取布尔“相加”运算即可 得实体模型，再草图做齿轮和

37、实体做布尔“相减”运算后可以得到一个轮槽，最 后“阵列”齿轮特征即可得到结果。1) 新建部件，进入“建模”模块，创立表达式2) 建立草图，并进行约束3) 直齿轮实体的建立4) 键槽及倒(圆)角的处理5) 齿轮的建立 经过以上步骤就建好了实心式皮带轮的模板图 3-1 直齿轮模板3.2 齿轮轴的三维建模并且它3.2.1 数学模型齿轮轴的结构更为简单， 它不仅可以看成是关于圆拉伸而成的实体，的剖面图也是关于竖直中轴对称的。主要涉及以下参数：轴的最小直径dmin A0 3 P1 100 3 3.9923mm 13.877mmmin 0 n11494轴上齿轮分度圆直径 d1 50mm轴圆周力 Ft 2T

38、1 2 25519.722 N 1020.789Nt d150轴径向力 Fr Ft tan n 1020.789 tan20 N 371.537Ncos cos0轴轴向力 Fa Ft tan1020.789 tan0 N 0N3.2.2 齿轮轴的三维建模齿轮轴的建模相对于直齿轮较为简单，用草图按轴的直径画出齿轮轴的轴径，通过拉伸命令并用布尔运算的 “相加”命令画出齿轮轴的实体。 然后运用“键 槽”命令按键槽尺寸画出齿轮轴的键槽。在工具栏中的“表达式”命令中输入齿 轮的各参数，生成渐开线的轮廓线，再用拉伸中布尔运算的“相减”命令画出齿 轮轴上的齿轮。齿轮轴的模板如下图所示：图 3-2 齿轮轴模板

39、3.3 输出轴的三维建模3.3.1 数学模型输出轴的结构和齿轮轴很相似， 且相对于齿轮轴更为简单， 它也可以看成是 关于圆拉伸而成的实体， 并且它的剖面图也是关于竖直中轴对称的。 主要涉及以下参数：轴的最小直径轴圆周力dmin1122.60733 2.86.0373mm 76.13mmFt2T3 2 2999965.663d3303N 19801.7535 N轴径向力Fr Ft tcaons n 19801.7535 costa7n320044 N 7269.6439N轴轴向力Fa Ft tan 19801.7535 tan7 3044 N 2611.2399N3.3.2 输出轴的三维建模输出

40、轴的建模方法可仿照前面的齿轮轴的建模方法， 由于其结构和齿轮轴最为相似，这里选用齿轮轴的建模方法。齿轮轴的模板如下图所示：图 3-3 输出轴模板3.4 平面二次包络环面蜗杆传动数控转台核心传动件的装配1）启动 UG，单击“开始”选择建模模块。 （2）打开齿轮轴部件文件，将其作为装配父体。运行结果如下：图 3-4 齿轮轴模板（3）选择“装配”“组件”“添加组建”命令，或直接单击“装配”工具 栏中“添加组件”，在弹出的“添加组件”对话框中单击“打开”按钮，在磁盘 保存目录下选择直齿轮部件，单击“确定”按钮将返回至“添加组件”对话框并 弹出“组件预览”对话框，如下图所示：图 3-5 组件预览对话框（

41、 4）在“添加组件”对话框中， “引用集”使用默认“模型”引用集， “定位” 则在下拉列表中选择“配对” ，图层设置为“原先的”图层，单击“确定”按钮 出现“配对条件”对话框，此时“配对条件”对话框中装配条件显示列表框将出 现如下图所示：图 3-6 配对条件对话框（5）通过需要装配的两个部件选择点，面，线等各种方式配对子节点，最终生成零件图的装配，装配结果如下图所示：图 3-7 齿轮轴与直齿轮的装配图（6）重复上面各个步骤分别装配蜗杆、涡轮、输出轴，装配结果分别入下列各 图所示：图 3-8 齿轮轴、直齿轮与蜗杆的装配图图 3-9 齿轮轴、直齿轮、蜗杆与涡轮的装配图结论与展望结论蜗轮蜗杆用于传递

42、空间两轮之间的运动和动力， 具有传动距离远、 安装精度 要求低、更换简易等优点， 已广泛应用于工业生产的各个方面， 是现代机械中应 用最广泛的一种传动机构。随着计算机技术和现代设计理论与方法的迅速发展 , 三维设计软件尤其是 Unigraphics 在机械零件和产品设计中的日益普及，蜗轮蜗 杆实体在三维软件特别是在 UG 中的绘制变得越来越重要。 但基于 UG 的蜗轮蜗 杆设计系统一般都局限于蜗轮蜗杆二维轮廓的绘制或三维实体建模 , 蜗轮蜗杆 参数的设计计算难以与 CAD 系统很好地集成 , 给蜗轮蜗杆的 CAD/ CAM 带来 不利影响。因此，借助 CAD 技术实现蜗轮蜗杆实体模型绘图过程的

43、参数化和自 动化，对于提高设计效率和保证设计质量具有重要意义。次设计通过对蜗轮蜗杆的研究，建立蜗轮蜗杆的数学模型，实现了蜗轮蜗 杆三维参数化设计，得出的成果如下：（1）基于蜗轮蜗杆各参数间的关系，建立蜗轮蜗杆参数的表达式，利用表 达式在 UG 中绘制蜗轮蜗杆实体模型， 保证蜗轮蜗杆模型中各参数随着表达式中 的参数的变化而变化，实现蜗轮蜗杆在 UG 的参数化设计；（2）UG/Open 二次开发模块是 UG 软件的二次开发工具集，利用该模块可 对 UG 系统进行用户化开发， 满足用户进行二次开发的需求。 本次设计中学习了 UG 二次开发的各种工具，了解了各种工具的特点和适用范围， 使用 UG/Open API 编程语言，运用 UG/Open Menu Script和 UG/Open UI Styler 开发工具，实现了基 于 UG 二次开发工具的蜗轮蜗杆的参数化设计。在 UG 平台下利用表达式建立蜗轮蜗杆的数学模型的基础上， 利用 UG 二次 开发工具实现蜗轮蜗杆的参数化设计。实现了在 UG 环境下打开相应的实体部 件，在 UG 主菜单中新建的菜单上选择对应的按钮，可弹出对话框，在对话框中 输入蜗轮蜗杆的各个参数， 实现蜗轮蜗杆实体模型的变化， 得到设计者所需要的 蜗轮蜗杆。展望蜗轮蜗杆三维参数化造型是一个实用化的研究和开发工程， 仅靠一学期的工