【正文】 重復(fù)性的工作。建模就得從頭開始。這類零件的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)參數(shù)多，各參數(shù)滿足一定的函數(shù)關(guān)系，從設(shè)計(jì)參數(shù)向結(jié)構(gòu)參數(shù)轉(zhuǎn)化需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算。國(guó)內(nèi)外關(guān)于 UG應(yīng)用包括兩種類型，一是直接利用 UG軟件進(jìn)行產(chǎn)品的建模、分析、制造，二是在 UG平臺(tái)上進(jìn)行二次開發(fā)。 (4)可以完成包括自由曲面在內(nèi)的復(fù)雜模型的創(chuàng)建，同時(shí)在圖形顯示方面運(yùn)用了區(qū)域化 管理方式，節(jié)約系統(tǒng)資源。 70 3 1 緒 論 Unigraphics 簡(jiǎn)介與發(fā)展現(xiàn)狀 Unigraphics(簡(jiǎn)稱 UG)是美國(guó) Unigraphics Solutions公司五大主 要產(chǎn)品 (UG， Parasolid，iMAN， Solid Edge， ProductVision)之一，以 CAD/CAE/CAM一體化而著稱。編程方法是指在現(xiàn)有的 CAD系統(tǒng)基礎(chǔ)上 , 利用二次開發(fā)接口、高級(jí)語言和數(shù)據(jù)庫等相關(guān)技術(shù) , 來定義產(chǎn)品的參數(shù)化模型 , 并支持對(duì)參數(shù)化模型的建立、管理和使用 , 它是一種高級(jí)的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。 目前 , 國(guó)內(nèi)外有不少學(xué)者對(duì) UG平臺(tái)下齒輪參數(shù)化建模進(jìn)行了研究 , 但通常采用的方法是表達(dá)式生成法和創(chuàng)建模板零件。但是沒有一個(gè) CAD系統(tǒng)能夠完全滿足用戶的各種需求 ,因此主流的 CAD軟件都提供二次開發(fā)工具和用戶定制功能。 Parametric modeling。 本課題基于 Unigrphics 二次 開發(fā)平臺(tái)，應(yīng)用其 UG/Open API 開發(fā)工具和 VC++ 開發(fā)環(huán)境對(duì)漸開線 齒輪三維參數(shù)化造型系統(tǒng)進(jìn)行了研究。 在 研究了 Unigrphics 與 應(yīng)用程序 的 接口UG/Open API 的 基礎(chǔ) 上， 引入?yún)?shù)化 建模 的思想， 基于 UG 構(gòu)建了 漸開線 齒輪的三維參數(shù)化造型系統(tǒng)。 Secondary developing。目前 ,關(guān)于 CAD應(yīng)用的 UG二次開發(fā)方面的研究逐漸推廣開 來 ,UGS 公司提供了一個(gè)開放的二次開發(fā)平臺(tái) ,軟件用戶或者第三方開發(fā)商在其基礎(chǔ)上進(jìn)行客戶化的開發(fā) ,如上海同捷數(shù)字化技術(shù)有限公司開發(fā)的 Gear Engineering Wizard 等。本文提出了一種在 , 采用自身的編程語言 UG/Open API, 調(diào)用 UG造型函數(shù)來實(shí)現(xiàn)漸開線的繪制 , 達(dá)到 提高設(shè)計(jì)效率的目的。本文將采用編程的方法實(shí)現(xiàn)齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)。其主要具有如下優(yōu)勢(shì) : (1)可以為機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)以及電器設(shè)計(jì)單位提供一套完整的設(shè)計(jì)、分析和制造方案。 (5)具有強(qiáng)大的裝配功能，并在裝配模塊中運(yùn)用了引用集的設(shè)計(jì)思想，為節(jié)省計(jì)算機(jī)資源提出了行之有效的解決方案，可以極大地提高設(shè)計(jì)效率。具體應(yīng)用有以下幾類。通常的設(shè)計(jì)方法是 :首先根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算出結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后用 UG軟件建模。如果利用 UG/Open API或UG/Open GRIP創(chuàng)立用戶程序，使設(shè)計(jì)計(jì)算和 UG建模集成在一起，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、建模的自動(dòng)化，則 建模速度將大大提高，改動(dòng)設(shè)計(jì)也十分方便，非常適合系列化零件的建模設(shè)計(jì)。建立用戶參數(shù)圖庫即是把常用的標(biāo)準(zhǔn)件、結(jié)構(gòu)相似件建成特征庫，使用時(shí)只需輸入確定參數(shù)，直接調(diào)用，提高建模速度。 4 CAD/CAPP/CAM集成 UG 軟件不含零件的工藝設(shè)計(jì)功能。 5 UG的專家系統(tǒng) 專家系統(tǒng) (Expert System)是問題求解的智能軟件系統(tǒng) 。 本課題的研究 目的 與意義 本課題的研究目的 齒輪作為最重要的基礎(chǔ)傳動(dòng)部件被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、冶金、石化、煤炭、水電等行業(yè)。 但是由于在 UG 中 建模 過程比較復(fù)雜，特別是像齒輪零件特征較多，外型輪廓復(fù)雜，要想快速的建立模型比較困難 ， 需要用戶對(duì) UG 的功能十分熟悉。 漸開線齒輪是各種機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中常用的零件 ， 在設(shè)計(jì)制造中工程設(shè)計(jì)人員經(jīng)常需要對(duì)齒輪齒形進(jìn)行精確的造型。系統(tǒng)的開發(fā)具有如下意義 ： （ 1） 保證了齒形造型的精確性。 UG 二次開發(fā)的基本思路與方法 UG 二次 開發(fā)的基本思路 本 系統(tǒng)開發(fā) 的基本 思路 是，在 UG 中建立齒輪零件的三維參數(shù)化模型，在 UG 自身提供的 UG/Open API 的編程接口基礎(chǔ)上，利用 VC++編寫的 UG/Open API 程序，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)得到當(dāng)前模型參數(shù)變量，并且根據(jù)用 戶界面輸入的參數(shù)，更新當(dāng)前模型，得到一個(gè)新的派生模型。 UDF 是 UG實(shí)現(xiàn)參數(shù)化快速設(shè)計(jì)與零件建庫的一個(gè)重要模塊。 用戶工 具是一種生成用戶對(duì)話框的工具。用戶工具生成的文件擴(kuò)展名有 *.utm和 *.utd，其中 *.utm文件用于 UG160以前的版本，在主菜單 User Too1s中添加用戶項(xiàng)，這需在 UG 的初始化文件 ，自動(dòng)裝載。 (1)提供了讓開發(fā)人員建造 UG風(fēng)格對(duì)話框的可視化環(huán)境，并能生成 UG/Open UIStyler 文件和 C代碼，從而使用戶在使用 UG/Open UIStyler產(chǎn)生的對(duì)話框時(shí)，不必考慮圖形界面的實(shí)現(xiàn)。 (5)提供了屬性編輯器，從而允許開發(fā)人員設(shè)置和修改控件屬性。通過 UG/OpenAPI的編程，用戶幾乎能夠?qū)崿F(xiàn)所有的 UG功能，因此我們 選用開發(fā)工具 UG/Open API進(jìn)行軟件的二次開發(fā)。 2） 參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù) 參數(shù)化設(shè)計(jì)是目前 CAD應(yīng)用技術(shù)中最重要的技術(shù)之一。 3） UG參數(shù)化特征造型技術(shù) 基于特征的參數(shù)化造型是將參數(shù)化造型的思想和特征造型的思想有機(jī)地結(jié)合到一起 ， 用尺寸驅(qū)動(dòng)或變量設(shè)計(jì)的方法定義特征并進(jìn)行類似的操作 ， 這樣就形成了參數(shù)化特征造型。 4） 零件參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方式 零件參數(shù)化設(shè)計(jì)方法大體分兩種：一 種是對(duì)現(xiàn)有軟件進(jìn)行二次開發(fā)，這里需要編程，另一種雖然利用 UG軟件達(dá)到參數(shù)化設(shè)計(jì)，但采用漸開線方程需要轉(zhuǎn)換，不易理解。因此可采用結(jié)合二者的優(yōu)勢(shì)來實(shí)現(xiàn)參數(shù)化零件設(shè)計(jì)的二次開發(fā) ， 即采用三維模型與程序控制相結(jié)合的方式 ， 基本過程為在 UG環(huán)境下利用交互方式生成三維模型 ， 然后在已創(chuàng)建的零件三維模型的基礎(chǔ)上 ， 根據(jù)零件的設(shè)計(jì)要求建立一組可以 完全控制三維模型形狀和大小的設(shè)計(jì)參數(shù)。通過 UG/OpenAPI的編程，用戶幾乎能夠?qū)崿F(xiàn)所有的 UG功能，從而它的功能比 OPEN/GRIP要強(qiáng)大得多。 內(nèi)部模式的特點(diǎn) : (1)執(zhí)行代碼小，連接快。 而外部模式 (External)模式開發(fā)的程序能在操作系統(tǒng) (Windows NT/2021/XP及 UNIX)下運(yùn)行，不是在 UG環(huán)境中作為它的子進(jìn)程運(yùn)行。 在主菜單項(xiàng) ApplicationUser InterfaceStyler..即可進(jìn)入該對(duì)話框設(shè)計(jì) 界面，可以設(shè)計(jì)所需的用戶界面。 *.dlg 是 UIStyler對(duì)話框界面文 件，非 ACSII格式，封裝了對(duì)話框的圖形界面，存儲(chǔ)70 10 著用戶設(shè)計(jì)好的界面信息，可以在 User Interface Styler的應(yīng)用界面下，通 fileopen再次打開 。只要有回調(diào)函數(shù)，并且 *.dlg在應(yīng)用的工程 application目錄下就能使定制的對(duì)話框 得到響應(yīng)。Menu指被 MenuScript調(diào)用 。 對(duì)于 UG/Open API,在 VC 環(huán)境下最常用的是使用工程向?qū)? 創(chuàng)建應(yīng)用程序，具體步驟如下： 一：檢查目錄 Microsoft Visual Studio\Common\MSDev98\Template 下是否有文件 及 。 三：在系統(tǒng)彈出的“ Step lof 2”對(duì)話框中，可以選擇“ internal application”內(nèi)部模式，生成 DLL文件，也可以選擇“ external application”外部模式生成 EXE文件。可以選擇如何激活和卸載應(yīng)用程序。實(shí)際上 ,UG 系統(tǒng)的菜單文件也是用該腳本語言編寫的。 if ((error_code = UF_initialize())!= 0 ) return (0)。 printf (%s\n， fail_message )。另外，要使這部分程序發(fā)生作用，必須將程序中 ifdef以及 endif的所在語句去掉或屏蔽 。 對(duì)話框響應(yīng)后，以一個(gè)數(shù)組的形式將對(duì)話框中回調(diào)信息資源，即各 UIObject對(duì)象 ID包含進(jìn)來，程序如下 : static UF_STYLER_callback_info_t CHANGE_cbs[CHANGE_CB_COUNT]= { { UF_STYLER_DIALOG_IDEXUF_STYLER_BACK_CB ， 0 ，CHANGE_back_cb}， { UF_STYLER_DIALOG_INDEX ， UF_STYLER_CANCEL_CB ， 0 ，CHANGE_cancel_cb}， { CHANGE_PREVIEW_MANNER ， UF_STYLER_ACTIVATE_CB ， 0 ，CHANGE_PREVIEW_MANNER_cb }， { CHANGE_INQUIRE_MANNER ， UF_STYLER_ACTIVATE_CB ， 0 ，CHANGE_INQUIRE_MANNER_cb}， { UF_STYLER_NULL_OBJECT， UF_STYLER_NO_CB， 0， 0 } }。 另外，所有 UG/Open API 程序必須位于初始化函數(shù) UF_initialize()和 UF_terminate ()之間，在定義變量后調(diào)用的第一個(gè) UG/Open API函數(shù)必須是 UF_initialize()，最后一個(gè)必須是 UF_terminate ()。 它們與齒輪基本參數(shù)之間得基本關(guān)系為： 分度圓直徑 d=m*z，其中 m為模數(shù)， z為齒數(shù) ； 齒頂圓 直徑 da=(z+2*ha)*m ,其中 ha為齒頂 高 系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化值為 1； 齒根圓直徑 df=(z2*ha2*ca)*m ,其中為 ca頂隙系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化值為 ； 基圓直徑 db=d*cosα， α為壓力角，標(biāo)準(zhǔn)值為 20o； 常見 漸開線齒輪的基本結(jié)構(gòu)型式 常見的齒輪結(jié)構(gòu)型式有 實(shí)心式 （ 圖 31(a)） 、 腹板式（ 圖 31(b)、 (c)）、 軸 齒輪 等。按照 UG中的要求 ,所有的變量必須預(yù)先定義 ,且表達(dá)式必須使用“參數(shù)表達(dá)式變量” ,故在對(duì)齒輪進(jìn)行三維建模前首先要對(duì)以上六個(gè)基本參數(shù)賦予初值。 如圖 31所示。然后環(huán)形陣列已經(jīng)生成的輪齒形成齒輪。其中 u為漸開線上點(diǎn) K的滾角 , rb為基圓半徑。新設(shè)置的基準(zhǔn)面 A與系統(tǒng)默認(rèn)的 XCZC基準(zhǔn)面夾角為 a+2*bk ,其中 a為分度圓上齒厚所對(duì)應(yīng)的圓弧角度值 , bk為分度圓和基圓之間漸開線段對(duì)應(yīng)的展角角度值。 4) 再次選擇 插入 曲線 規(guī)律曲線， 定義 X值為 x1t,Y值為 yt,并定義 Z為 恒定的 ,取其值為 0 ,并選擇“指定參考坐標(biāo)系” ,選取 XCZC 基準(zhǔn)面為漸開線曲線放置面 ,基準(zhǔn)面 A為水平參考 ,基準(zhǔn)軸 ZC為參考原點(diǎn) ,生成第二條漸開線曲線段 S2 ,其起始點(diǎn)與基圓圓心的連線與 YC 軸夾角 a1。 對(duì)于齒數(shù) z41的情況， 繪制出和齒頂圓半徑相同 ,且同圓心的圓弧段 C。如圖 33所示。然后繼續(xù)選擇“拉伸” 命令 ,依次 選取組成齒廓的各條線 ,通過布爾運(yùn)算“加”生成齒輪上的單個(gè)輪齒 ,如圖 34所示。 漸開線斜齒圓柱齒輪參數(shù)化模型的構(gòu)建 漸開線斜齒圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)和直齒基本是一樣的，區(qū)別就在于：設(shè)計(jì)斜齒輪式，需要畫出一條螺旋線作為導(dǎo)引線，螺旋線的旋向決定斜齒輪是左旋還是右旋，然后進(jìn)行“掃掠”操作形成單個(gè) 輪齒，最后經(jīng)過“關(guān)聯(lián)復(fù)制”生成整個(gè)輪齒。系統(tǒng)推薦使用 Addon菜單文件方法，由于該方法不僅編輯起來比較方便、易于維護(hù)，而且其功能也相當(dāng)強(qiáng)大，基本可以滿足應(yīng)用開發(fā)的所有要求。本系統(tǒng)的菜單的編寫方式如下所示： VERSION 120 EDIT UG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR BEFORE UG_HELP CASCADE_BUTTON PARAMETER_DESIGN LABEL 參數(shù)化設(shè)計(jì) END_OF_BEFORE 腹板式直齒輪對(duì)話框 實(shí)心式斜齒輪對(duì)話框 子菜單 實(shí)心式直齒輪對(duì)話框 三維參數(shù)化設(shè)計(jì) 主菜單 實(shí)心式直齒輪 腹板式直齒輪 實(shí)心式斜齒輪 腹板式斜齒輪 腹板式斜齒輪對(duì)話框 70 21 MENU PARAMETER_DESIGN BUTTON SHIXINSHIZHICHILUN LABEL 實(shí)心式直齒輪 ACTIONS PARAMETER_DESIGN_SHIXINSHIZHICHILUN BUTTON FUBANSHIZHICHILUN LABEL 腹板 式直齒輪 ACTIONS PARAMETER_DESIGN_FUBANSHIZHICHILUN BUTTON SHIXINSHIXIECHILUN LABEL 實(shí)心式斜齒輪 ACTIONS PARAMETER_DESIGN_SHIXINSHIXIECHILUN BUTTON FUGBANSHIXIECHILUN LABEL 腹板 式斜齒輪 ACTIONS PARAMETER_DESIGN_FUBANSHIXIECHILUN END_OF_MENU 各句代碼的解釋說明如下： VERSION 120：菜單腳本文件的版本信息 EDIT UG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR：編輯 UG 系統(tǒng)菜單文件 BEFORE UG_HELP：之后定義的內(nèi)容將在菜單之前 CASCADE