最新基于UG的齿轮的参数化设计

1、I / 108锻新基于UG的齿轮的参数化设讣目录目录弓弓I言言 .第一章绪论第一章绪论.-3 -1.1课题硏究的背景 .-3 -1.2课题的研究内容和解决方法 .-5 -第二章第二章UG二次开发的研究二次开发的研究 .-7 -2.1 UG软彳牛概述 .-T2丄1UG软件的功能介绍 .-9-2.1.2UG功宜井莫块 .2.2 UG二次开发相关工具概述.-11 -2.2.1UG/OPEN GRIP. 12 2.2.2UG/OPEN API. 13 2.2.3UG/OPEN MENU SCRIPT. 14 2.2.4UG/OPEN UI STYLER. 16 2.2.5USER TOOLS 工具 .

2、 17 2.3 UG二次开发的意义.-18-第三章二次方案的选择第三章二次方案的选择 .3.1可彳亍方案.3.2方案的选择.-22-II / 1083.3利用二次开发工具制彳乍系统菜单.23 -III / 108332制作菜单.-25 -最新基干UG的齿轮的参数化设il3.3.1设置系统环境变量第四章齿轮参数化设计第四章齿轮参数化设计4.1渐开线的形成原理 .4.2渐开线的数学模型43渐开线轮廓的绘制.-31-4.4直齿圆柱齿轮的参数化设计 .334.4.1数学模型.-33-4.4.2直齿圆柱齿轮的建模.-35-4.5斜齿轮的参数化设计 .38 -4.5.1数学模型.-38-4.5.2斜齿轮的

3、建模.-40-第五章程序设计第五章程序设计 .-42 -51总体方案设计 .-42-5.2对话框蹄 .445.3歸设计第六章结论与展望第六章结论与展望 .59致谢致谢 .-61-参考文献参考文献 .-63-附录附录 .65附录A参考文献及其摘要 .65 -IV / 108附录B夕卜文文献及其翻译 .70 -5 / 108锻新基于UG的齿轮的参数化设讣附录C部分程序代码 .-876 / 108锻新基于UG的齿轮的参数化设讣插图清单插图清单图3- 1二次开发工具关系图 .-20 -S3-2菜单运行效果图 .-27 -图工具栏效果图 .-28-图4- 1渐开线形成图 .-29 -图42选择规律曲线方

4、式 .-32 -图渐开线 .-33 -图44直齿圆柱齿轮表达式 .35图4- 5绘制渐开线 .-35 -图46彳陽剪前齿形 .35 -图47齿形 .图48齿木艮圆绘帯!拉彳申 .37图49齿形拉彳申 .-百图牛10齿轮.-37-图4- 11斜齿轮渐开线表达式 .-41 -图412建立渐开线 .-41 -图413齿扌曹形 .图414齿扌曹 .7 / 108图415斜齿轮 .图程序设计海呈图 .-43-最新基干UG的齿轮的参数化设il图5 -2 UG Style操彳乍界面 .41图53编辑对话框属性界面 .-41-图54选择选项 .46图55回口U选项卡 .-46-图56 实数控件资源编辑器.-4

5、6-图57直齿轮对话框设计结果 .46 -图58建立又寸话扌匡 .48图59步骤1对话框 .-49-图510步骤2对话框 .-51-图511确认对话框 .-51-图512编译工程 .-51-图5- 13将对话框文件加入工程效果图 .51 -图514错误提示对话框 .57 -图5- 15直齿轮运行结果图 .-57 -图5- 16斜齿轮对话框设计结果 .-58 -图5- 17斜齿轮运行结果图 .-58 -8 / 108表格清单表格清单表5J应用程序的加载.-49-表52应用程序的卸载 .-50 -1 - / 108最新基干UG的齿轮的参数化设il引言引言中国齿轮工业在十五期间得到了快速发展：200

6、5年齿轮 行业的年产值由2000年的240亿元增加到683亿元，年复合增 长率23.27% ,已成为中国机械基础件中规模最大的行业。就市 场需求与生产规模而言，中国齿轮行业在全球排名已超过意大利， 居世界第四位。本课题的主要硏究内容就是把斜齿轮进行参数化设计。利用 参数化的设计原理及齿轮参数进行结构分析和参数化设计。本课 题研究的渐开线斜齿轮的计算机辅助设计，解决了设计计算量大， 求解困难的问题。同时也可给出各已知参数,实现了己知参数的 渐开线斜齿轮设计。操作简单、形象直观,给设计人员提供了很 大的方便。零件参数化设计将零件模型的构造工作划分为几何约束、尺寸 约束、确走尺寸值和模型生成四个基本

7、任务。模型生成是一项工 作量巨大、琐碎但有规律的工作”可以由计算机基于UG等三维 CAD软件完成；形状约束、尺寸约束和尺寸值的确走是非规律性 的创造性工作，右设计者根据设计要求设走，并建立零件特征之 间的尺寸关联，用户修改零件模型时，只需输入一组新的特征尺 寸值，或个别特征尺寸值，零件结构改变，而不需要从新设计, 只需要更改某些特征参数即可。渐开线斜齿轮的计算机辅助设计是一个比较复杂和困难的问题，锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-2- / 108本课题所设计的斜齿轮参数化设计分析软件中，既能对斜齿轮进 行结构设计，省去了大量的计算时间，又能提高设计精度,从斜 齿轮的基本参数出发，建立斜齿轮结构的

8、数学模型，所编制的计 算程序可以对斜齿轮的结构参数进行分析,可以计算出精确的计 算结果并保存在相应的文件中。使设计更加完美、精确和系统化, 更加实用和人工智能化。锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-3- / 108第一章绪论第一章绪论1.1课题硏究的背景齿轮机构用于传递空间任意两轴之间的运动和动力，具有质 量小、体积小、传动比大和效率高等优点,已广泛应用于汽车、 船舶、机床、矿山冶金等领域，它几乎适用于一切功率和转速范 围，是现代机械中应用最广泛的一种传动机构。目前齿轮传动技 术已成为世界各国机械传动发展的重点之一。齿轮设计在齿轮制造应用过程中占有重要地位。传统的齿轮 设计过程繁冗”效率低,采用传

9、统的设计方法设计一组较为合理 的齿轮副要反复修正参数、多次校核计算,花费很长时间才能实 现。另外,齿轮类零件的绘图工作（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。但齿轮类零件大部分 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 齿轮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2】。因此,现代齿轮机构的设计建模技术有着广泛的工程应用背景 和硏究意义随着计算机技术和现代设计

10、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 锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-4- / 108益普及，齿轮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的齿轮设计系统一般都局限于齿轮二维轮廓的 绘制或三维实体建模，齿轮参数的设计计算难以与CAD系统很好 地集成，给齿轮的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系统应用硏究的热点理论。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，特别是齿轮这类形状复杂、 精确齿

11、形的三维实体参数化造型设计更少。这有多方面原因：一 方面齿轮二维图形参数化设计能够满足传统的齿轮加工要求；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。随着塑料齿轮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计、加工要 求。因此，在三维软件上绘制齿轮实体变得十分重要。但是， 由于齿轮形状复杂,且齿形曲线有一定的规律，绘制齿形曲线较 复杂。并且齿轮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，齿轮的精度要求也越来越高,齿轮实体 的绘制较为麻烦。齿轮并不是一个标准件，它的各个参数随着设 计要求的不同而不同。如果每设

12、计一个齿轮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。锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-5- / 108用大型的三维软件实现齿轮的参数化造型已成为设计者的迫切需 求,齿轮体参数化造型有重要的意义：(1)齿轮传动的参数化设计与建模系统是CAD技术与齿轮 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

13、了出来。(3 )实现齿轮的参数化设计以及渐开线齿廓的精确造型,可 以将设计计算、三维造型与绘制工程图的无缝结合，同时为齿轮 的有限元分析、机构仿真和数控加工等工作奠定基础。(4 )采用建立原始齿轮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的二次开发技术,为解决齿轮参数化设计问题 提供了可行的方法,通过直接输入齿轮设计条件，利用计算得出的 有关设计参数(模数、齿数、压力角、变位系数、齿顶高系数、顶 隙系数等)进行实体建模，实现齿轮的参数化设计,提高齿轮设计 的效率和准确性。1.2课题的硏究内容和解决方法本课题利用大型软件UGNX4.0来实现齿轮的三维参数化造

14、 型，通过改变齿轮的一些基本参数，生成其相应齿轮。要达到相 锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-6- / 108应的设计要求，首先要知道如何在UG中绘制齿轮部件,要绘制锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-7- / 108UG/OPEN开发工具,在建立直齿圆柱齿轮、斜齿轮和直齿锥齿齿轮必然要知道齿轮的啮合原理及各个参数间的关系，还应熟知 渐开线的数学模型,精确画出渐开线。画出齿轮模型后,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, 在模型的基础上编制相应的程序,最后完成齿轮参数化设计模块 的开发。具体内容和步骤如下：(1)研究直齿和斜齿圆柱齿轮的基本啮合理论和各参数间的 关系并建立

15、数学模型；(2)渐开线数学模型的建立,通过对齿轮的啮合原理的深入研究，建立渐开线数学模型，得到渐开线方程；(3)深入掌握UG二次开发的各种方法,并熟练运用轮的数学模型的基础上，对各齿轮实现三维参数化造型；(4)在构建齿轮模块框架的基础上，深入研究菜单的制作技术以确走本课题应采用的最佳菜单制作技术。UG软件是集CAD/CAM/CAE 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 内使用相当广泛。另外它所提供的二次开发语言模块UG/Open API、UG/Open GRIP 和辅助开发模块 UG/Open Menu script 与UG/Open UI Styl

16、er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/Open API禾口 UG/Open GRIP 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环境下对齿轮进行参数 化设计。锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-8- / 108第二章第二章UG二次开发的研究二次开发的研究Unigraphics（简称UG）是当前世界上最先进和紧密集成的、 面向制造行业的CAID/CAD/CAE/CAM高端软件。它为制造业产 品开发的

17、全过程提供解决方案，主要功能包括：概念设计、工程 设计、性能分析和制造。此外，UG软件还提供了 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。本章先 讨论UG软件的主要功能,然后简单介绍二次开发各功能模块的 特点和应用。2.1 UG软件概述Unigraphics NX是EDS公司的一个产品工程解决方案,它 为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。 Unigraphics NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求提 供了经过实践验证的解决方案。Unigraphics NX为设计师和工程 师提供了_个产品开发的崭新模式”它不仅对几何的操纵”更重 要的是团

18、队将能够根据工程需求进行产品开发。Unigraphics NX 能够有效地捕捉、利用和共享数字化工程完整过程中的知识，事 实证明为企业带来了战略性的收益。来自UGS PLM的NX使企业能够通过新一代数字化产品 开发系统实现向产品全生命周期管理转型的目标。NX包含了企 业中应用最广泛的集成应用套件，用于产品设计、工程和制造全 锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-9- / 108范围的开发过程。如今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在 持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平 衡。为了真正地支持革新,必须评审更多的可选设计方案，而且 在开发过程中必须根据以往经验中所茯得的知识

19、更早地做出关键 性的决策。NX是UGS PLM新一代数字化产品开发系统，它可以通过 过程变更来驱动产品革新。NX独特之处是其知识管理基础,它 使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。NX可以 管理生产和系统性能知识”根据已知准则来确认每一设计决策。NX建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础 之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本, 并缩短进入市场的时间。通过再一次将注意力集中于跨越整个产 品生命周期的技术创新，NX的成功已经得到了充分的证实。这 些目标使得NX通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自 动化工具，把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个

20、实现数字化管理和协同的框架中。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 锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-10- / 108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/CAM )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；CAM功能利用NX描述完 成零件的设

21、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

22、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 锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-11- / 108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、扳 金特征建模和用户走义特征；3、装配(Assembilies ):支持装配 建模；4、几何公差模块(Geometri

23、c 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 ):可进行虚拟加 工和自动加工编程；11.开放的用户界面设计(O

24、pen User Interface Styler)允许用户和第三方开发商生成NX对话框;12、-II - / 108最新基干UG的齿轮的参数化设il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.扳金(Sheet Metal ):包括扳金设计、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、WebExpress ; 18、Wire Harness

25、: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 Styler开发工具是一可视化编辑器,用于创建类似UG的交

26、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/Open GRIP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锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-12- / 1089】。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/Open GRIP(Graphics Interactive Progr

27、amming)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。EDA是实体数据 存取(Entity Data Access)

28、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 锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-13- / 108序必需进入UG环境中，运行FileExecute UG/OpenGripeGRIP编程语言是面向工程师的语言，具有简单、易学、易用的特点，但是所编写的程序长、复

29、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少的程序”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1。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 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。

30、（2）在UG NX4.0中创建交互式程序界面。创建并管理用户定义对象等。应用函数时应注意所有的UG/Open API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 锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-14- / 108说,我们在变量声明完成后，第1个调用UG/Open API的函数-15 - / 108最新基干UG的齿轮的参数化设il就是 UF_ initialize()o终止函数是UF_ termin

31、ateO ,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UG NX4.0 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 NX4.0环境中或作为UG NX4.0的

32、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4。2.2.3 UG/Open Menu ScriptUG/Open Menu Script不仅可以使用户利用ASCH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，以帮助用户查看走制的菜单,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)自走义菜单该级别的自走义允许单个用户或者管理员重新安排UG的功 -16 - / 108能，去除在其产品开发过程中不需要的功能。这种

33、级别的自定义锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-17- / 108不需要编程实现。(2 )自走义UG功能该级别的自走义允许单个用户或者管理员取代或增加标准的 UG功能，并添加其自己走义的功能。(3)添加自走义应用该级别的自走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 一套用于走义UG菜单的脚本语言。实际上z 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,这些菜单文件默认

34、情况下都保存在 UGn_BASE_DIR/ugn/menus 文件夹下叨。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 走的目录下,覆盖原始菜单文件。系统推荐使用Add-on菜单文 锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-1

35、8- / 108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_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MENUJILES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,其维护也非常麻烦。

36、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 (Graphical User Interface 缩写为 GUI )的实现。(2)利用可视化环境快速生成UG风格对话框,从而减少开发时间。锻新基于

37、UG的齿轮的参数化设讣-19- / 108(3)通过选取和放置控件,从而能实现所见即所得。-20 - / 108最新基干UG的齿轮的参数化设il(4)可以在对话框中实现用户自走义位图。(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

38、UI Styler 工具禾口 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/Open GRIP程序、 UG/Open API程序和其他二次开发文件。例如，执行齿轮生成的 程序集，可以用User Tools工具产

39、生两个对话框分别为直齿轮和 斜齿轮，然后在相应的对话框上进行操作就生成相应种类的齿轮。 通过编写对话框走义文件(Utd)来实现User Tool工具的功能。最新基干UG的齿轮的参数化设il编写文件完成以后，在UG中执行ToolsCustomizeUser -21 - / 108ToolsLoad 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Usertool.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User Too

40、ls 工具必须编写两个文件：菜单走义文件Cutm)和对话框走义文件(*.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,_个程序对应一个控件,通过操作控件来 调用程序，使用起来就非常方便。2.3 UG二次开发的意义U

41、G/Open二次开发模块为UG软件的二次开发工具集，便于 用户进行二次开发工作z利用该模块可对UG系统进行用户化剪 裁和开发,满足用户的开发需求。UG/Open包括以下几个部分: UG/Open Menuscript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、剪裁或最新基干UG的齿轮的参数化设il-22 - / 108在UG软件中集成用户自己开发的软件功能；UG/Open UlStyle 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,

42、提供UG软件直接编融 口 /支持C、C+ +、Fortran和Java等主要高级语言;UG/Open GRIP开发工具是一个类似APT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。就本课题而言,通过UG/Open二次开发队齿轮进行参数化 设计，可以大大提高齿轮模型的生成和修改的速度，在产品的系 列设计、相似设计及专用CAD系统开发方面都具有较大的应用价 值。第三章二次方案的选择第三章二次方案的选择3.1可行方案UG软件为用户提供的二次开发工具不但可以独立使用,而 且可以相互调用其它工具开发的结果，这就大大扩展了工具本身 所具有的功能,方便用户进行二次开发。它们之

43、间的关系如下附 图所示:Menu Script所开发的菜单可以与User Tools开发的对 话框相互调用；Menu Script所开发的菜单与User Tools开发的 对话框可以调用UI Styler开发的对话框;Menu Script. User Tools和UI Styler开发的对话框均可以调用GRIP程序禾口 API程锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-23 - / 108序。GRIP程序和API程序之间也可以相互调用。另外，使用UG 二次开发工具必须要设置相应的环境变量，这样系统才能找到这 些开发文件,执行相应的程序。MenuScriptUlStyler DialogUser Too

44、lsGRIPAPI图3- 1二次开发工具关系图本课题的目的是以UG为平台,使用UG二次开发工具，实 现齿轮的参数化设计。在UG界面中就是实现在对话框中输入齿 轮的各个参数”确走后UG系统自动生成对应的实体模型。要达 到设计要求,首先必须自定义一个菜单，制作相对应的对话框, 使设计者能调用对应的对话框并输入所需齿轮的参数。之后更重 要的是编写一走的程序，程序的作用是读取对话框中的参数并自 动生成所需的实体模型。通过对UG系统中各个二次开发工具的 性能和特点的分析，要实现设计要求有以下几种方案：(1)在菜单和对话框的基础上使用GRIP语言编写生成齿轮实体的程序。由二次开发工具之间的关系我们知道,U

45、G对话框可 以调用GRIP程序。只要能编写出一个生成齿轮实体的程序，我们 就可以用编制好的对话框调用该程序，生成齿轮实体，满足设计 要求。在UG/Open GRIP工具中中拥有丰富的函数，可实现几 何体的生成、数据的存取和分析、变换等一系列功能。因此，使 用GRIP完全能编写出生成齿轮实体程序程序编写好后使用User Tool工具对程序进行编译连接,最后生成可被对话框调用的可执 行程序。将可执行程序放在对应的文件夹里就可实现对话框对程 锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-24 - / 108序的调用,执行程序，满足设计要求。(2 )在菜单和对话框的基础上使用API语言编写生成齿轮实 体的程序。同样

46、，对话框也能实现对API程序的调用。只要能编 写出实现齿轮建模的API程序，就能实现设计要求。API与GRIP 一样，也具有丰富的函数。运用该语言可以实现对部件保存、打 开等基本操作、对表达式的操作、装配体操作、工程图的生成和 控制等功能，可以满足生成齿轮实体的程序的编写。此外，API 语言借助C+来编写程序,借助C+强大的编程功能,编写API 程序比GRIP更加灵活、更加的简单使用，还能满足更多的编程要 求。在C+ +中编写好相应的程序后编译程序”将生成的可执行程 序(.dll)放在对应的文件夹下,就可以实现对话框对程序的调用 和执行，满足设计要求。(3 )基于三维模型的参数化程序设计。该方

47、法采用三维模型 与程序控制相结合的方式，在创建好三维模型的基础上,根据部 件的设计要求建立一组可以完全控制三维模型形状和大小的设计 参数。参数化程序针对该部件的设计参数进行编程，实现设计参 数的查询、修改，根据新的参数值更新模型从而实现设计变更。 其中程序的编写是使用API语言的表达式功能。在本课题中,采 锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-25- / 108对话框技术。这是为了在设计齿轮时设计者能在UG界用这种方案具体方法是先新建一个部件，在建模模块下写好表达 式，然后使用表达式绘出齿轮的三维实体,并确保实体模型应随 着表达式的值变化而变化。建好模型后，编写菜单和对话框，然 后在C+上用API语

48、言进行编程，程序应把对话框和模型联系起 来，将对话框中输入的值传递到模型的表达式中，并更新程序。这样，当在对话框中输入齿轮的设计参数后，运行程序，原来的 齿轮部件就会按新的表达式数据重生成模型,这样就得到了设计 所需要的齿轮实体模型。将新生成的部件另存，保留原部件，这 样就可以随时生成需要的齿轮了。UG二次开发工具的功能非常强大，要实现本课题目的应还有其他方案,在这里只列举了这三个常用方案。3.2方案的选择比较上述三个方案,有一个共同点就是都使用了菜单技术和 输入对应的参数，使该模块更加直观，方便设计者使用。这三个 方案中,前两个都是使用编写程序来绘制齿轮实体,程序比较复 杂；最后一个是建立模

49、型后将对话框中数值传递到表达式,程序 较简单。齿轮是较复杂的实体部件，精度要求也比较高,要创建 齿轮实体比较麻烦。前两种方案中，都是用程序来编写整个齿轮 实体创建过程，这要涉及到的函数非常多，程序烦琐,出现错误 时不容易修改和维护。此外，在画齿轮轮廓过程中需要修剪、变 换许多曲线,这在程序中很难做到。如果要使用前两种方案，需 要深入学习GRIP和API这两种语言，需要花费很多时间。而第 三种方案是直接在UG界面上画实体模型,可以直接对各种特征 进行编辑、修改曲线，相对于前两种方案来说更直观、更容易。锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-26- / 108不过要注意的是在第三种方案中,在画齿轮实体过程

50、中要注意应 保证所画出的实体模型应能随着表达式中的值的变化而变化。不 过在UG界面下比程序中绘制参数化齿轮模型要直观、容易的多。 在编写程序方面,最后一种方案只需写一些数值的传递的程序” 使用的函数少,程序简单,易于发现错误和修改调试。同时，如 果能够实现,前两种方案所得的齿轮设计模块使用起来要比第三 种方案方便。由于毕业设计时间不长，而且之前没有接触过有关 二次开发的知识,在短时间内无法深入学习GRIP和API的知识, 前两种方案很难实现。第三种方案最为简单,也最有可能在规走 时间内完成设计任务，达到设计目的。综合比较这三种方案，最 终选择第三种方案作为本次设计方案。3.3利用二次开发工具制

51、作系统菜单331设置系统环境变量虽然各种菜单的制作方法，在结构、内容和开发过程上有一走 的差异，但是在整个构建过程中有其共性和相同的部分，就是菜单 制作之前应先设置系统环境变量。设置了系统环境变量，UG才 能找到开发内容所在目录。系统环境变量设置方法有以下两种:方法一：打开$UG_BASE_DIR/ugii 目录下的 ugii_env.dat 文件(该文件包含Unigraphics系统的全部环境变量及系统路径 走义)，找到下面两条语句 ： 锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-27 - / 108#UG_VENDOR_DIR二$UGALLIANCE_DIR/vendor 禾口 #UG_ SITE_D

52、IR= $UGALLIANCE_DIR/site。将它们前面的注释符号 #删除，以使它们起作用。这两条语句其实指明了供用户放置 二次开发文件的目录。在Unigraphics初始安装时,它们不起作 用，当删除了 #号后，UG/OPEN才能从这些目录下得到二次 开发的功能扩展。这两个目录的功能和结构是完全相同的，下面 都有startup禾口 application两个目录。其中startup存放 Unigraphics启动时需载入的动态共享库(以ufsta()为入口的dll) 及菜单脚本文件(men) application目录存放具体的功能扩展程 序文件(如应用模块的功能扩展共享库(dll)及对

53、话框资源文件 (.dlg)e Unigraphics下设置的这两个目录是为不同等级的开发 者提供的,vendor目录下放置Unigraphics指定的开发商的二 次产品，site目录下存放其余开发者的产品。因此vendor目录 下同类内容的文件要比site目录下的优先载入。此外，在 ugiLenv.dat文件中还有一条语句，是用来设置用户自己二次开 发内容的目录：#UG_USER_DIR =$HOME,同样将其前面的#号删除，并在其后使用用户自己的目录替换$HOMEo例 如z UG_USER_DIR=E:ugapi z在此目录下也必须建立目录-28- / 108菜单脚本文件编辑UG系统菜最新基

54、干UG的齿轮的参数化设ilstartup禾口 application ,存放的内容和site及vendor下的 startup, application 样，不过它的优先级更低巩方法二：打开 UG 安装目录 UGD_BASE_DIR UGnmenus 下的customdirs.dat （用记事本打开）,在文件最后添加开发的 文件夹的绝对路径。在添加的文件里建立两个子目录：startup 和application ,分别用来放置开发的各种文本文件（.men文 件L动态库文件和对话框文件。上述两种方法中第二种方法较简单方便，本课题采用第二种 方法。打开UG安装目录UGH_BASE_DIR UGHm

55、enus下的 custom_dirs.dat ,在文件最后添加开发的文件夹的绝对路径 E:gearsopeno 在 E:gearsopen 文件夹下建立 startup 和 application两个子目录。33.2制作菜单本课题涉及到三个齿轮的参数化设计，因此应在一个主菜单 下建立三个子菜单。在E:gearsopenstartup下建立文件 gearsopen.men z 代码如下：VERSION 120的版本信息EDIT UG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR 单文件锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-29- / 108走义菜单位于主菜单按钮名主菜单标题结束BEFORE走走义主菜单第一

56、个子菜单第一个子菜单标第一个子菜单第二个子菜单名第二个子菜单标第二个子菜单的结束菜单的定义BEFORE UG.HELP帮助菜单前CASCADE_BUTTON GEARSLABEL齿轮参数化设计END_OF_BEFORE义MENU GEARSBUTTON PRO_DESIGN名LABEL直齿圆柱齿轮题ACTIONS PRO_DESIGN 的IDBUTTON HELICAL_GEARLABEL斜齿轮题ACTIONS HELICAL_GEARIDEND_OF_MENU运行结果如图3-2所示:锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-30- / 108LABEL斜齿轮工具栏按钮的标题BUTTON PRO_DES

57、IGNLABEL直齿圆柱齿轮BITMAP zhichi.bmp图2菜单运行效果图在菜单的基础上,可以制作工具栏,这样可以在工具栏点相 对应的工具来直接调用对话框。工具栏是一种快速激活相关命令 的工具按钮的集合。在UG中”使用菜单工具可以制作工具栏。 工具栏文件是以tbr为后缀名的文本文件z每个工具栏按钮名称 应与菜单文件中相应按钮的名称相同，工具栏按钮图标所对应的 位图文件，应放置在相应的application文件夹下。工具栏文件 写好后”应放在对应的stratup文件夹中。编写的工具栏文件如下：直齿轮对应按钮的名称工具栏按钮的标题直齿轮对应按钮图标BUTTON HELICAL_GEAR斜齿轮

58、对应按钮的名称国直齿凰柱齿轮斜齿枪)窗口 )齿轮参数化设计帮肋(K)VERSION 160工具栏文件的版本信息DOCK NO工具栏导入时是浮动的TITLE齿轮工具栏标题-31 - / 108线齿廓具有制造容易、便于安装、互换性好等多方面优点，所以目最新基干UG的齿轮的参数化设ilBITMAP xiechi.bmp斜齿轮对应按钮图标运行效果如图3-3所示:齿轮图3工具栏效果图4.1渐开线的形成原理从理论上讲，只要给出一条齿廓曲线，就可以根据齿廓啮合的 基本走律（用图解法或解析法）求出与其共馳的另一条齿廓曲线。因 而,作共觇齿廓的曲线是很多的。生产实际中。结合设计、制造、安装和使用方面的诸多要求（

59、如强度、效率、磨损、寿命、互换性）,通常选用的走传动比齿廓曲线有渐开线、摆线和圆弧。由于渐开 前大部分齿轮采用渐开线齿廓。如下图所示，任一直线BK沿基圆的圆周作纯滚动时，直线 上任意一点K的轨迹AK称为该圆的渐开线。其中，为为基圆 半径，0k是渐开线上K点的展角,rK是渐开线上K点的向径，aK 为渐开线K点的压力角。最新基干UG的齿轮的参数化设il-32 - / 108图4- 1渐开线形成图渐开线的性质为：(1)发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长，即直 线BK与弧AB的长度相等；(2)当发生线沿基圆作纯滚动时，切点B为其速度瞬心，因此 KB必垂直于渐开线上K点的切线,即发生线为渐开线

60、在K点的法线，渐开线上任一点的法线恒与基圆相切；(3)发生线与基圆的切点B也是渐开线在K点处的曲率中心,线段BK是相应的曲率半径。渐开线离基圆愈远(你愈大)，曲率半径 愈大，渐开线越平直。K点在基圆上起点处的曲率半径为零。渐开线的形状取决于基圆的大小，即由不同大小的基圆所 形成的渐开线，在相等展角处的曲率半径的大小随基圆半径rb的 增大而增大，当基圆半径为无穷大时，其渐开线AK将成为垂直 于发生线NK的直线,故齿条的渐开线齿廓曲线为直线。锻新基于UG的齿轮的参数化设讣-33 - / 108(5)基圆以内无渐开线。基于渐开线的上述性质,用渐开线作为齿廓的齿轮有以下优点：(1)渐开线齿廓能满足定传