基于UG的变速箱参数化设计方法研究

1、第卷第期【】制造业自动化基于的变速箱参数化设计方法研究苏纯，陈志伟（常州工学院机电学院，江苏常州）摘要：以软件为平台，综合运用，和等二次开发工具，开发了齿轮等变速箱常用标准件的参数化设计模块，并在成组技术的基础上实现了阶梯轴等变速箱常用非标件的参数化设计，提高了系列化变速箱设计的效率。关键词：；二次开发；参数化设计；成组技术；尺寸关联中图分类号：文献标识码：文章编号：（）The research on the method of parameterized designing the reducer based on UG，（，）：，：，：；收稿日期：作者简介：苏纯（），女，江苏徐州人，讲师，

2、硕士研究生，研究方向为技术等。引言系统是集为一体的三维参数化机械产品设计平台，具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配、工程图设计、有限元分析、数控加工编程等功能，还提供了和程序设计模块、和等辅助开发模块，便于用户自行开发专用的功能模块。本文阐述以为二次开发平台，利用等开发工具，开发变速箱常用标准件的参数化设计模块和实现变速箱常用非标件的参数化设计的研究成果。变速箱常用标准件参数化设计设计思路建库采用的是零件族的方式，创建一个具体的标准件，称为零件模板，然后对用于确定零件尺寸的参数表达式进行用户化命名，并添加到电子表格参数表内，利用技术，设计用户调用标准件库的交互界面，编写参数化驱动程序和电子表

3、格参数表数据添加程序。调用时用户只需点击所需标准件菜单，在对话框输入标准件的基本尺寸，系统自动在电子表格文件中检索并实现尺寸反向驱动建模，得到对应的标准件零件族中的某一个实例零件造型，过程如图 所示。图标准件库调用过程关键技术和应用实例是系统提供给用户的用语言进行二次开发的接口，系统提供了一系列的外部库函数供调用，应用程序必须以动态链接库（）的形式和系统集成。提供一套用于定义系统菜单的脚本语言，它提供用户创建并编辑 的下拉菜单及工具条。系统还提供【】第卷第期制造业自动化了一个图形界面的可视化编程环境，利用该系统提供的各种控件，可以交互生成对话框文件（），同时生成相应的语言的模板文件，采用面向对

4、象的编程思想，提供了与对话框文件对应的构造函数、析构函数和对应每个控件的消息响应函数，还在文件中提供了有关的操作函数供使用，对话框内用户交互选择的数据是通过一个名为的结构来进行传递的。利用以上开发工具，我们针对变速箱常用的渐开线直齿圆柱齿轮分别创建了如图所示的齿轮轴、整体式、腹板式齿轮模板，并在主界面上建立了齿轮下拉菜单，对应每一种齿轮模板构造了对话框，且编程实现了相应的动态链接库文件与系 统的集成，最终建立了齿轮零件库。图三种结构形式的渐开线直齿圆柱齿轮模板变速箱常用非标件参数化设计如果将标准件参数化设计与非标件的参数化设计相比较，会发现后者往往没有固定的模式，需要根据实际情况找到适宜的方法

5、。阶梯轴和箱体是两种典型的变速箱常用非标件，阶梯轴可以在特征轴段参数化设计的基础上实现整体的参数化设计，而箱体由于结构复杂、特征参数繁多，实现整体参数化设计不可行，但通过合理布置特征尺寸参数和设置主要结构参数与配合件的尺寸关联，可以实现主要结构特征的参数化设计。阶梯轴参数化设计的实现阶梯轴的参数化设计开发过程可以分为三步：首先利用轴段在外型特征上的相似性，根据成组技术进行轴段特征分类，构建常见特征轴段零件库；然后通过这些零件库分别生成所需的各特征轴段并命名保存；最后，通过输入部件的方式实现各轴段的拼合，形成完整的阶梯轴。特征轴段零件库包括光轴段、锥型轴段、轴头特征（即带倒角的光轴段）、螺纹轴段

6、、花键轴段、键槽轴段等，每一特征轴段均利用实现其反向驱动建模。具体来说就是利用创建各特征轴段模板，提取特征参数创建部件组电子表格，涉及的轴段特征参数主要包括轴段长度、轴段直径、倒角参数、螺纹参数、花键参数、键槽参数等。特征轴段零件库的创建采用了基于的二次开发方法，过程类似于齿轮零件库的建库过程，但需将所有特征轴段的模板文件坐标系轴均设置在对称中心轴线上，以便于各轴段的拼合。图所示是在主界面上添加的特征轴段零件库的菜单。轴段的拼合过程比较简单，利用输入部件下拉菜单，按拼合顺序选择保存过的特征轴段文件，给定轴上定位点，就可将该特征轴段组合到阶梯轴上了。图所示的阶梯轴，由到共九段 特征轴段拼合而成。

7、 图特征轴段零件库图拼合的阶梯轴需要说明的是，这里提到的阶梯轴参数化设计主要是指外型特征设计，没有涉及孔等内部结构特征，原因是孔等内部结构特征往往分布在多个阶梯 轴段上，如果按轴段分段造型反而麻烦，另外阶梯第卷第期【】制造业自动化轴的内部结构特征与外型结构特征相比种类较少，造型较简单，可以在整个阶梯轴外型建模完成后再实现其内部结构造型，从而完成阶梯轴的全参数化设计过程。箱体参数化设计的实现变速箱箱体最重要的结构特征是与轴承匹配的多个箱体轴承孔，当轴及轴承尺寸变化时，箱体的相应尺寸变化也主要体现在这些轴承孔上，因此实现各轴承孔及其相关特征的尺寸反向驱动建模也就实现了箱体主要结构的参数化设计，而箱

8、体其它部位的设计可在此基础上按类比设计的方法进行。这样，如何合理安排轴承孔及其相关特征的造型顺序及准确利用尺寸关联就成为解决箱体参数化设计问题的关键。例如要构建图（）所示箱体上用手绘曲线标出的轴承孔、凸台及螺纹孔，设与该孔匹配的轴承零件名为，轴承外圈直径为，合 理的造型过程如下。 （）箱体轴承孔螺纹孔定位圆凸台螺纹底孔（）轴承孔及其附件草图图箱体参数化设计（）在表达式对话框中增加个变量：代表轴承孔径，代表凸台直径，代表螺纹孔定位圆直径。设凸台直径与轴承孔径差值为定值，且螺纹孔均匀分布在凸台与轴承孔之间，则定义，（）。（）进入草图模式，绘制一个圆，圆心相对于箱体上另一轴承孔孔心定位，直径尺寸设定

9、为。接着绘制个同心圆，直径尺寸分别设定为和。绘制小圆，圆心约束在直径为的圆周上，直径尺寸设定为螺纹底孔尺寸，如图（）所示。（）退出草图模式，以绘制好的圆为参考分别作出轴承孔、凸台，螺纹底孔和内螺纹，利用圆周阵列作出其余个螺纹底孔和内螺纹，最后将螺纹孔定位圆移至不可见图层。（）在表达式对话框中选择，利用不同零件间的尺寸关联工具设定：。按上述步骤完成箱体上各轴承孔、凸台及螺纹孔造型后，如果轴承外圈尺寸发生变化，则箱体上相应的轴承孔、凸台、螺纹孔结构或定位尺寸自动变化。按照类似的方法可以设定轴与轴承、轴与齿轮等配合件的尺寸关联，从而大大提高变速箱系列化设计的效率。箱盖零件造型的过程类似于箱体，可以采用同样的方式实现其参数化设计。结语（）运用开发创建的变速箱常用标准件的参数化设计模块，可以快速有效地达成用户的需求。对用户来说，简单易学，方便，快捷，易修改。对管理者来说，即使数据量很大，也十分易于管理。（）变速箱常用非标件的参数化设计具有良好的操作界面，便于用户进行设计修改，能有效地对因图形尺寸变化而引起的图形相关变化进行自动处理。（）此研究有利于设计人员对变速箱零件