【正文】 過(guò)當(dāng)量齒輪的概念可以將直齒圓柱齒輪的某些原理直接地用在圓錐齒輪上。圓錐齒輪的基本參數(shù)除了模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)外，還有一個(gè)重要的基本參數(shù)分度圓錐角 δ。 第八章 程序設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì) 建立好實(shí)體模型后，接下來(lái)就是利用 API 程序?qū)⒛Ｐ椭械谋磉_(dá)式的值與對(duì)話框聯(lián)系起來(lái)。程序運(yùn)行后，就能實(shí)現(xiàn)把設(shè)計(jì)者輸入對(duì)話框的參數(shù)轉(zhuǎn)化成模型尺寸的變化，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的。因此，程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先檢測(cè)當(dāng)前顯示的部件是否為程序?qū)?yīng)的部件文件，接著使用構(gòu)造函數(shù)將模型中的表達(dá)式中的參數(shù)值讀出并傳遞到對(duì)話框上， 然后是用戶輸入?yún)?shù)值后讀取參數(shù)并傳遞給模型，更新模型。現(xiàn)以直齒圓柱齒輪為例，介紹對(duì)話框的建立和程序編寫的過(guò)程。首先，編輯對(duì)話框的屬性。根據(jù)需要設(shè)置后如圖83 所示。添加好控件后應(yīng)該對(duì)控件的屬性進(jìn)行編輯，其界面如圖 86 所示： 圖 86 “實(shí)數(shù) ”控件資源編輯器 由圖可看出，其中包含：屬性、微調(diào)按鈕、回叫、布局設(shè)置四個(gè)選項(xiàng)卡。要注意的是，在資源編輯器中編輯 任何一個(gè)選項(xiàng)卡后，都要單擊編輯器底部的 “應(yīng)用 ”按鈕，這樣所編輯的內(nèi)容才會(huì)被保存。要使用 UG/Open API 應(yīng)用程序正常運(yùn)行，必須正確設(shè)置編譯和連接選項(xiàng)。在右側(cè) “位置 ”中指定位置，在 “工程名稱 ”中輸入工程名稱，如下圖 88，最后單擊 “確認(rèn) ”。這里選擇內(nèi)部模式，C++語(yǔ)言，如圖 89 所示。 表 81 應(yīng)用程序的加 載 選項(xiàng) 含義 Automatically(ufsta) 使用 ufsta 函數(shù)作為入口函數(shù)，可以在 UG 啟動(dòng)后自動(dòng)加載應(yīng)用程序 Explicitly(ufusr) 使用 ufusr 函數(shù)作為入口函數(shù)，可以在 UG 環(huán)境下選擇菜單 “文件 ”—“執(zhí)行 ”—“NX 打開 ”，打開 “執(zhí)行用戶函數(shù) ”對(duì)話框，選擇應(yīng)用程序進(jìn)行手動(dòng)加載 From a User Exit 使用用戶出口函數(shù)作為入口函數(shù)，例如使用 ufget 函數(shù)，將在 UG 打開一個(gè)文件時(shí)，激活應(yīng)用程序；使用 ufcre函數(shù)，將在 UG 創(chuàng)建一個(gè)部件文件時(shí)，激活應(yīng)用程序 表 82 應(yīng) 用程序的卸載 選項(xiàng) 含義 Automatically, w hen the Unigraphics session terminates UG 進(jìn)程結(jié)束時(shí)自動(dòng)卸載 Automatically, when the application pletes 應(yīng)用程序結(jié)束時(shí)自動(dòng)卸載 Explicitly, via an unload dialog 應(yīng)用程序手動(dòng)卸載 圖 810 步驟二對(duì)話框 單擊 “完成 ”后，系統(tǒng)彈出一個(gè) “確認(rèn)信息 ”對(duì)話框，如圖 811 所示，列出工程的所有信息，確認(rèn)無(wú)誤后單擊 “確認(rèn)。 圖 89 步驟 1 對(duì)話框 步驟四：在系統(tǒng)彈出的 “步驟 2 共 2 步 ”對(duì)話框中，選擇如何激活和卸載應(yīng)用程序。另外，在產(chǎn)生的原代碼中可以選擇使用 “C++”語(yǔ)言，也可以使用 “C”語(yǔ)言。 步驟二：?jiǎn)?dòng) VC++，選擇下拉菜單 “文件 ”—“新建 ”，系統(tǒng)彈出新建對(duì)話框如圖 88 所 示 。 程序設(shè)計(jì) UG/Open API 應(yīng)用程序是利用 UG/Open API，采用 C 語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，使用 C 編譯器和連接器創(chuàng)建的能夠在外部（ External）環(huán)境或內(nèi)部（ Internal）環(huán)境運(yùn)行的可執(zhí)行程序（文件名后綴為 EXE）或動(dòng)態(tài)連接庫(kù)（文件名后綴為DLL）形式的程序。在這里只需對(duì)屬性進(jìn)行編輯其余的可保持默認(rèn)狀態(tài)。該選項(xiàng)中不需設(shè)置，界面如圖 84 所示： 圖 84 選擇選項(xiàng) 在回調(diào)選項(xiàng)卡中，所有對(duì)話框都可以包含一些基本的回調(diào)函數(shù)，主要包括：應(yīng)用、后退、取消、確定、構(gòu) 造、毀壞等。如圖 83 所示： 圖 83 編輯 對(duì)話框?qū)傩越缑? 資源編輯器中包括 “屬性 ”、 “選擇 ”、和 “回叫 ”三個(gè)選項(xiàng)卡。 檢測(cè)是否為與程序相對(duì)應(yīng)部件 讀取模型表達(dá)式中參數(shù)值，調(diào)用對(duì)話框 讀取對(duì)話框中的數(shù)值 將讀取的參數(shù)值傳遞到模型中的表達(dá)式中，更新模型 開始 退出 是 否 圖 82 UIStyle 操作界面 由圖 中我們可以看出，在操作界面中，除下拉菜單和 “標(biāo)準(zhǔn) ”工具欄外，該界面主要有：項(xiàng)目工具欄：包括 UI Style 模塊所提供的對(duì)話框控件；編輯的對(duì)話框：可視化顯示正在編輯的對(duì)話框；對(duì)象瀏覽器：在對(duì)象瀏覽器中可以選擇對(duì)話框本身或其中包含的控件，之后在編輯器中對(duì)其資源屬性進(jìn)行編輯；資源編輯器：對(duì)在對(duì)象瀏覽器中被選擇的控件的資源屬性進(jìn)行編輯。 UG 中建立好對(duì)話框后，保存對(duì)話框時(shí)系統(tǒng)還自動(dòng)生成另外兩個(gè)文件，分別是與對(duì)話框關(guān)聯(lián)的 .c 和 .h 文件，在編寫程序時(shí)要使用這兩個(gè)文件。因此，在程序運(yùn)行時(shí)應(yīng)首先檢測(cè)當(dāng)前打開的模型是否就是該程序和對(duì)話框所對(duì)應(yīng)的模型，只有打開了相對(duì)應(yīng)的模型時(shí)程 序才繼續(xù)運(yùn)行，否則退出。因此，程序?qū)θN齒輪的功能是一樣的，在對(duì)各個(gè)模型編寫程序時(shí)只需要根據(jù)各個(gè)模型的參數(shù)對(duì)程序中所調(diào)用模型參數(shù)做一些修改，其他在程序的編寫思路、程序所用的函數(shù)和 結(jié)構(gòu)等都可以相同。但直齒錐齒輪的大端齒形和小端齒形大小不同，在掃描齒形時(shí)，應(yīng)將鏡像到圓錐上方的齒形進(jìn)行縮放，縮 放的比例值應(yīng)事先在表達(dá)式中設(shè)置好，然后利用投影在齒根圓錐上的直線作導(dǎo)引線掃描出齒形。此外，一對(duì)圓錐齒輪傳動(dòng)的重合度和不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)都可以按其當(dāng)量齒輪來(lái)計(jì) 算。將扇形齒輪的缺口補(bǔ)滿得一漸開線圓柱齒輪，該假想的圓柱齒輪就稱為圓錐齒輪的當(dāng)量齒輪 。但是，球面不能展成平面，這給圓錐齒輪的設(shè)計(jì)和制造帶來(lái)許多困難，因此可以近似地使用背錐上的齒形來(lái)代替理論齒形。一圓平面與基圓錐相切，圓平面的 圓心與錐頂重合。圓錐齒輪的輪齒有直齒、斜齒和曲齒等多種形式，曲齒 (圓弧齒、螺旋齒 )圓錐齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力高 ,常用于高速重載場(chǎng)合。然后將該直線投影到齒根圓柱實(shí)體中，利用投影線作為引導(dǎo)線掃描斜齒輪實(shí)體。斜齒輪各個(gè)主要參數(shù)間的關(guān)系如下： 端面模數(shù) ? ?/ costnmm ?? 端面壓力角 ? ? ? ? ? ?ta n ta n / c ostn? ? ?? 端面齒頂高系數(shù) ? ?* * cosat anhh ??? 端面頂隙系數(shù) ? ?* * costncc ??? 端面變位系數(shù) ? ?costnxx ??? 分度圓直徑 td m z?? 基圓直徑 ? ?cosb t tdm ??? 齒頂圓直徑 ? ?2*a t a t td d m h x? ? ? ? ? 齒根圓直徑 ? ?*2*f t a t t td d m h c x? ? ? ? ? ? 6． 2 斜齒輪三維建模 為了避免在直齒輪建模設(shè)計(jì)中說(shuō)到的齒根圓和基圓之間的大小變化，與直齒輪一樣，在繪制斜齒輪時(shí)也先繪制出一個(gè)基本齒形然后與齒根圓柱體做并操作，最后與齒頂圓柱體做交操作就可完成斜齒輪的繪制。用滾齒法加工的斜齒輪 , 其法面參數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值，在計(jì)算斜齒輪的幾何尺寸時(shí) ,常需用到的端面參數(shù)。這些漸開線的集合，就形成了以 螺旋線為初始線的漸開線曲面，稱為漸開螺旋面。但是，齒輪是有一定寬度的，因此，端面上的點(diǎn)和線，實(shí)際上代表著齒輪上的線和面。 第六章 斜齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì) 在生產(chǎn)中廣泛用到斜齒輪，雖然使用斜齒輪傳遞動(dòng)力時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸向力，但與直齒輪相比，有明顯的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）嚙合性能好：斜齒圓柱齒輪輪齒之間是一種逐漸嚙合過(guò)程，輪齒上的受力也是逐漸由小到大，再由大到??；因此斜齒輪嚙合較為平穩(wěn)，沖擊和噪聲小，適用于高速、大功率傳動(dòng)。 （ 3） 齒輪的建立 以圖 51 中的右端點(diǎn)為起點(diǎn)，繪制一條與 Z 軸平行的直線，該直線作為被投影曲線。以平面 1 為參考平面，修剪上述實(shí)體，留下漸開線起始點(diǎn)那一側(cè)。以原點(diǎn)為起點(diǎn)在 Z軸建立一條直線，通過(guò)該直線與剛在草圖中作的與 X 軸成一定角度的連線做基準(zhǔn)平面 1。選擇 XOY 為基準(zhǔn)面作草圖，畫出齒頂圓、齒根圓和基圓，畫出一條直線，該直線與 X 軸所成的角為分度圓上半齒厚處的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線與正 X 方向的夾角?；鶊A較大時(shí)，漸開線和齒根圓之間應(yīng)該有圓弧過(guò)渡；齒根圓較大時(shí)，應(yīng)把多余的那段漸開線剪去。環(huán)行陣列 z 個(gè)齒槽特征，就得到一個(gè)齒輪。所剩下的曲線的圓心角等于一個(gè)齒距所對(duì)應(yīng)的圓心角。 直齒齒輪的其他參數(shù)還有分度圓直徑 d、齒頂圓直徑 da、齒根圓直徑 df、基圓直徑 db 和變位系數(shù) x，各參數(shù)間的關(guān)系如下： d mz? ? ?cosbdd ??? ? ?2*aad d h x m? ? ? ? ? ? ?2 * *fad d h c x m? ? ? ? ? ? 直齒圓柱齒輪的幾何特征相對(duì)簡(jiǎn)單，其中的參數(shù)化建模重點(diǎn)與難點(diǎn)應(yīng)該在端面漸開線輪齒齒廓的參數(shù)化創(chuàng)建，漸開線齒廓的的形狀取決于基圓的大小，而基圓的大小取決于齒輪的齒數(shù) z、模數(shù) m、和壓力角 α。等齒輪。在某些場(chǎng)合也用176。 （ 2）分度圓壓力角 α 有漸開線的形成原理 ? ?arccos /K b Krr? ? ，對(duì)于同一漸開線齒廓，不同圓周上的壓力角是不同的，基圓上的壓力角為零，離基圓越遠(yuǎn)的圓，半徑越大，該圓上的壓力角也越大?，F(xiàn)簡(jiǎn)要介紹齒輪各基本參數(shù)及對(duì)其他尺寸的影響。直齒輪的漸開線 齒面常稱為漸開面。如下圖所示。 UG 的表達(dá)式是算術(shù)或條件語(yǔ)句，它可以用來(lái)控制同一個(gè)零件上的不同特征間的關(guān)系。 基于漸開線的上述性質(zhì)，用漸開線作為齒廓的齒輪有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) 漸開線齒廓能滿足定傳動(dòng)比傳動(dòng) ——保證了機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性； (2) 漸開線齒廓之間的正壓力方向不變 ——有利于齒廓傳動(dòng)的平穩(wěn)性； (3) 漸開線齒廓具有傳動(dòng)可分性 ——對(duì)齒輪制造和安裝十分有利。漸開線離基圓愈遠(yuǎn) (rK 愈大 ),曲率半徑愈大 ,漸開線越平直。由于漸開線齒廓具有制造容易、便于安裝、互換性好等多方面優(yōu)點(diǎn) ,所以目前大部分齒輪采用漸開線齒廓。編寫的工具欄文件如下： TITLE 齒輪 //工具欄標(biāo)題 VERSION 160 //工具欄文件的版本信息 DOCK NO //工具欄導(dǎo)入時(shí)是浮動(dòng)的 BUTTON SPUR_GEAR //直齒輪對(duì)應(yīng)按鈕的名稱 LABEL 直齒圓柱齒輪 //工具欄按鈕的標(biāo)題 BITMAP //直齒輪對(duì)應(yīng)按 鈕圖標(biāo) BUTTON HELICAL_GEAR //斜齒輪對(duì)應(yīng)按鈕的名稱 LABEL 斜齒輪 //工具欄按鈕的標(biāo)題 BITMAP //斜齒輪對(duì)應(yīng)按鈕圖標(biāo) BUTTON STRAIGHT_BEVEL_GEAR //錐齒輪對(duì)應(yīng)按鈕的名稱 LABEL 直齒錐齒輪 //工具欄按鈕的標(biāo)題 BITMAP //錐齒輪對(duì)應(yīng)按鈕圖標(biāo) 運(yùn)行效果如圖 33 所示： 圖 32 工具 欄效果圖 第四章 齒輪常用的齒形曲線 —— 漸開線 從理論上講 ,只要給出一條齒廓曲線 ,就可以根據(jù)齒廓嚙合的基本定律 (用圖解法或解析法 )求出與其共軛的另一條齒廓曲線。工具欄是一種快速激活相關(guān)命令的工具按鈕的集合。打開UG 安裝目錄 UGⅡ _BASE_DIR\ UGⅡ \menus 下的 ，在文件最后添加開發(fā)的文件夾的絕對(duì)路徑 E:\gearsopen。例如， UG_USER_DIR=E: \ugapi，在此目錄下也必須建立目錄 startup 和 application，存放的內(nèi)容和 site 及 vendor下的 startup、 application 一樣 ,不過(guò)它的優(yōu)先級(jí)更低 [ 13]。其中 startup 存放 Unigraphics 啟動(dòng)時(shí)需載入的動(dòng)態(tài)共享庫(kù) (以 ufsta()為入口的 .dl1)及菜單腳本文件 (.men)； application 目錄存放具體的功能擴(kuò)展程序文件 (如應(yīng)用模塊的功能擴(kuò)展共享庫(kù) ( .dl1) 及對(duì)話框資源文件 ( .dlg))。將它們前面的注釋符號(hào) “”刪除，以使它們起作用。綜合比較這三種方案，最終選擇第三種方案作為本次設(shè)計(jì)方案。在編寫程序方面，最后一種方案只需寫一些數(shù)值的傳遞的程序，使用的函數(shù)少，程序簡(jiǎn)單，易于發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和修改調(diào)試。如果要使用前兩種方案，需要深入學(xué)習(xí) GRIP 和 API 這兩種語(yǔ)言，需要花費(fèi)很多時(shí)間。這三個(gè)方案中，前兩個(gè)都是使用編寫程序來(lái)繪制齒輪實(shí)體，程序比較復(fù)雜；最后一個(gè)是建立模型后將對(duì)話框中數(shù)值傳遞到表達(dá)式，程序較簡(jiǎn)單。將新生成的部件另存，保留原部件，這樣就可以隨時(shí)生成需 要的齒輪了。其中程序的編寫是 使用 API 語(yǔ)言的表達(dá)式功能。在 C++中編寫好相應(yīng)的程序后編譯程序，將生成的可執(zhí)行程序（ .dll）放在對(duì)應(yīng)的文件夾下，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)話框?qū)Τ绦虻恼{(diào)用和執(zhí)行，滿足設(shè)計(jì)要求。只要能編寫出實(shí)現(xiàn)齒輪建模的 API程序，就能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。因此，使用 GRIP 完全能編寫出生成齒輪實(shí)體程序，程