【文章內(nèi)容簡介】 能在UG界面下直接輸入對應(yīng)的參數(shù)，使該模塊更加直觀，方便設(shè)計(jì)者使用。這三個(gè)方案中，前兩個(gè)都是使用編寫程序來繪制齒輪實(shí)體，程序比較復(fù)雜；最后一個(gè)是建立模型后將對話框中數(shù)值傳遞到表達(dá)式，程序較簡單。齒輪是較復(fù)雜的實(shí)體部件，精度要求也比較高，要?jiǎng)?chuàng)建齒輪實(shí)體比較麻煩。前兩種方案中，都是用程序來編寫整個(gè)齒輪實(shí)體創(chuàng)建過程，這要涉及到的函數(shù)非常多，程序煩瑣，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)不容易修改和維護(hù)。此外，在畫齒輪輪廓過程中需要修剪、變換許多曲線，這在程序中很難做到。如果要使用前兩種方案，需要深入學(xué)習(xí)GRIP和API這兩種語言，需要花費(fèi)很多時(shí)間。而第三種方案是直接在UG界面上畫實(shí)體模型，可以直接對各種特征進(jìn)行編輯、修改曲線，相對于前兩種方案來說更直觀、更容易。不過要注意的是在第三種方案中，在畫齒輪實(shí)體過程中要注意應(yīng)保證所畫出的實(shí)體模型應(yīng)能隨著表達(dá)式中的值的變化而變化。不過在UG界面下比程序中繪制參數(shù)化齒輪模型要直觀、容易的多。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，程序簡單，易于發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和修改調(diào)試。同時(shí)，如果能夠?qū)崿F(xiàn)，前兩種方案所得的齒輪設(shè)計(jì)模塊使用起來要比第三種方案方便。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間不長，而且之前沒有接觸過有關(guān)二次開發(fā)的知識(shí)，在短時(shí)間內(nèi)無法深入學(xué)習(xí)GRIP和API的知識(shí)，前兩種方案很難實(shí)現(xiàn)。第三種方案最為簡單，也最有可能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。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。3．3利用二次開發(fā)工具制作系統(tǒng)菜單 設(shè)置系統(tǒng)環(huán)境變量 雖然各種菜單的制作方法,在結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和開發(fā)過程上有一定的差異,但是在整個(gè)構(gòu)建過程中有其共性和相同的部分,就是菜單制作之前應(yīng)先設(shè)置系統(tǒng)環(huán)境變量。設(shè)置了系統(tǒng)環(huán)境變量，UG才能找到開發(fā)內(nèi)容所在目錄。系統(tǒng)環(huán)境變量設(shè)置方法有以下兩種：方法一：打開$UG_BASE_DIR/(該文件包含Unigraphics系統(tǒng)的全部環(huán)境變量及系統(tǒng)路徑定義)，找到下面兩條語句：UG_VENDOR_DIR=${UGALLIANCE_DIR}/vendor和UG_ SITE_DIR= ${UGALLIANCE_DIR}/site。將它們前面的注釋符號(hào)“”刪除，以使它們起作用。這兩條語句其實(shí)指明了供用戶放置二次開發(fā)文件的目錄。在Unigraphics初始安裝時(shí)，它們不起作用，當(dāng)刪除了“”號(hào)后，UG/OPEN才能從這些目錄下得到二次開發(fā)的功能擴(kuò)展。這兩個(gè)目錄的功能和結(jié)構(gòu)是完全相同的，下面都有startup和application兩個(gè)目錄。其中startup存放Unigraphics啟動(dòng)時(shí)需載入的動(dòng)態(tài)共享庫(以u(píng)fsta())及菜單腳本文件(.men)；application目錄存放具體的功能擴(kuò)展程序文件(如應(yīng)用模塊的功能擴(kuò)展共享庫( .dl1)及對話框資源文件( .dlg))。Unigraphics下設(shè)置的這兩個(gè)目錄是為不同等級(jí)的開發(fā)者提供的，vendor目錄下放置Unigraphics指定的開發(fā)商的二次產(chǎn)品，site目錄下存放其余開發(fā)者的產(chǎn)品。因此vendor目錄下同類內(nèi)容的文件要比site目錄下的優(yōu)先載入。此外，是用來設(shè)置用戶自己二次開發(fā)內(nèi)容的目錄：UG_USER_DIR =${HOME}，同樣將其前面的“”號(hào)刪除，并在其后使用用戶自己的目錄替換${HOME}。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,不過它的優(yōu)先級(jí)更低[13]。 方法二：打開UG安裝目錄UGⅡ_BASE_DIR\ UGⅡ\（用記事本打開），在文件最后添加開發(fā)的文件夾的絕對路徑。在添加的文件里建立兩個(gè)子目錄：startup和application ，分別用來放置開發(fā)的各種文本文件（.men文件）、動(dòng)態(tài)庫文件和對話框文件。 上述兩種方法中第二種方法較簡單方便，本課題采用第二種方法。打開UG安裝目錄UGⅡ_BASE_DIR\ UGⅡ\，在文件最后添加開發(fā)的文件夾的絕對路徑E:\gearsopen。在E:\gearsopen文件夾下建立startup和application兩個(gè)子目錄。 本課題涉及到三個(gè)齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)，因此應(yīng)在一個(gè)主菜單下建立三個(gè)子菜單。在E:\gearsopen\，代碼如下：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 //定義菜單位于“幫助”菜單前CASCADE_BUTTON GEARS //主菜單按鈕名LABEL 齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì) //主菜單標(biāo)題END_OF_BEFORE //結(jié)束BEFORE定義MENU GEARS //定義主菜單BUTTON SPUR_GEAR //第一個(gè)子菜單名LABEL 直齒圓柱齒輪 //第一個(gè)子菜單標(biāo)題ACTIONS SPUR_GEAR //第一個(gè)子菜單的IDBUTTON HELICAL_GEAR //第二個(gè)子菜單名LABEL 斜齒輪 //第二個(gè)子菜單標(biāo)題ACTIONS HELICAL_GEAR //第二個(gè)子菜單的IDBUTTON STRAIGHT_BEVEL_GEAR //第三個(gè)子菜單名LABEL 直齒錐齒輪 //第三個(gè)子菜單標(biāo)題ACTIONS STRAIGHT_BEVEL_GEAR //第三個(gè)子菜單的IDEND_OF_MENU //結(jié)束菜單的定義運(yùn)行結(jié)果如圖32所示： 圖32 菜單運(yùn)行效果圖 在菜單的基礎(chǔ)上，可以制作工具欄，這樣可以在工具欄點(diǎn)相對應(yīng)的工具來直接調(diào)用對話框。工具欄是一種快速激活相關(guān)命令的工具按鈕的集合。在UG中，使用菜單工具可以制作工具欄。，每個(gè)工具欄按鈕名稱應(yīng)與菜單文件中相應(yīng)按鈕的名稱相同，工具欄按鈕圖標(biāo)所對應(yīng)的位圖文件，應(yīng)放置在相應(yīng)的application文件夾下。工具欄文件寫好后，應(yīng)放在對應(yīng)的stratup文件夾中。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 //直齒輪對應(yīng)按鈕圖標(biāo)BUTTON HELICAL_GEAR //斜齒輪對應(yīng)按鈕的名稱LABEL 斜齒輪 //工具欄按鈕的標(biāo)題BITMAP //斜齒輪對應(yīng)按鈕圖標(biāo)BUTTON STRAIGHT_BEVEL_GEAR //錐齒輪對應(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。因而，作共軛齒廓的曲線是很多的。生產(chǎn)實(shí)際中。結(jié)合設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用方面的諸多要求(如強(qiáng)度、效率、磨損、壽命、互換性)，通常選用的定傳動(dòng)比齒廓曲線有漸開線、擺線和圓弧。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。4．1漸開線的形成原理 如下圖所示，任一直線BK沿基圓的圓周作純滾動(dòng)時(shí)，直線上任意一點(diǎn)K的軌跡AK稱為該圓的漸開線。其中， rb為為基圓半徑，θk是漸開線上K點(diǎn)的展角 ，rK是漸開線上K點(diǎn)的向徑，αK為漸開線K點(diǎn)的壓力角。圖41，漸開線形成圖 漸開線的性質(zhì)為：(1)發(fā)生線沿基圓滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長,即直線BK與弧 AB的長度相等；(2)當(dāng)發(fā)生線沿基圓作純滾動(dòng)時(shí),切點(diǎn)B為其速度瞬心, 因此KB必垂直于漸開線上K點(diǎn)的切線,即發(fā)生線為漸開線在K點(diǎn)的法線,漸開線上任一點(diǎn)的法線恒與基圓相切； (3)發(fā)生線與基圓的切點(diǎn)B也是漸開線在K點(diǎn)處的曲率中心,線段BK是相應(yīng)的曲率半徑。漸開線離基圓愈遠(yuǎn)(rK愈大),曲率半徑愈大,漸開線越平直。K點(diǎn)在基圓上起點(diǎn)處的曲率半徑為零。 (4)漸開線的形狀取決于基圓的大小,即由不同大小的基圓所形成的漸開線,在相等展角處的曲率半徑的大小隨基圓半徑rb的增大而增大，當(dāng)基圓半徑為無窮大時(shí)，其漸開線AK將成為垂直于發(fā)生線NK的直線，故齒條的漸開線齒廓曲線為直線。 (5)基圓以內(nèi)無漸開線。 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——對齒輪制造和安裝十分有利。4．2漸開線的數(shù)學(xué)模型 以上討論了漸開線的一些性質(zhì)，但在漸開線齒輪三維參數(shù)化造型的過程中，還需要進(jìn)一步知道輪齒漸開線齒形的各點(diǎn)坐標(biāo)值。 由圖41，根據(jù)漸開線的性質(zhì)，可得 連立上述兩式即得漸開線的極坐標(biāo)參數(shù)方程式： 在UG里畫漸開線時(shí)，使用的是直角坐標(biāo)系，因此，我們應(yīng)把漸開線方程轉(zhuǎn)化成直角坐標(biāo)系的形式。轉(zhuǎn)化后公式為：其中4．3 漸開線齒廓的繪制使用UG畫漸開線過采用表達(dá)式生成法。UG的表達(dá)式是算術(shù)或條件語句，它可以用來控制同一個(gè)零件上的不同特征間的關(guān)系。利用UG的表達(dá)式并利用漸開線方程的計(jì)算公式，建立表達(dá)式生成漸開線曲線。具體過程如下：(1)、新建一個(gè)部件，進(jìn)入建模模塊，在表達(dá)式窗口中添加下列表達(dá)式：m=5； // 模數(shù)z=19； // 齒數(shù)a=20； // 壓力角h=1； // 齒頂高系數(shù)c=； // 頂隙系數(shù)B=9； // 齒輪厚度d=m*z； // 分度圓直徑db=m*z*cos(a)； // 基圓直徑da=(z+2)*m； // 齒頂圓直徑df=()*m； // 齒根圓直徑t=1； // 系統(tǒng)參數(shù)al=45*t； // 角變量xt=*db*cos(al)+(al*pi()/360)*db*sin(al)； // 漸開線在x方向的參數(shù)方程yt=*db*sin(al)(al*pi()/360)*db*cos(al)； // 漸開線在y方向的參數(shù)方程zt=0； // 漸開線在y方向的參數(shù)方程 (2)選擇“插入—曲線—規(guī)律曲線”菜單或單擊曲線工具欄中的“規(guī)律曲線”按鈕，出現(xiàn)“規(guī)律函數(shù)”對話框，選擇其中的“根據(jù)方程”選擇按鈕并確定，如下圖所示[14]。圖42選擇規(guī)律曲線方式(3)以t為系統(tǒng)參數(shù)定義x軸、y軸、z軸的參數(shù)并依據(jù)方程xt、yt、zt的值，選擇原點(diǎn)為基圓的圓心，繪制出如下漸開線。如下圖所示。圖43 漸開線第五章 直齒圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)5．1 數(shù)學(xué)模型直齒圓柱齒輪的端面齒廓(垂直于軸線的剖面中的齒形)是漸開線齒廓。直齒輪的輪齒方向(齒向)與其軸線是平行的，如果在垂直于軸線作無數(shù)的剖面，則這些剖面與直齒相交，得到無數(shù)薄片的輪齒，其齒形都是漸開線，而且形成過程完全一樣，因此具有相同的形狀。這些無數(shù)薄片輪齒的漸開線齒形沿著軸線排列所組成的齒面稱作漸開線齒面。直齒輪的漸開線齒面常稱為漸開面。漸開線直齒圓柱齒輪是漸開線齒輪中結(jié)構(gòu)最簡單的齒輪，實(shí)現(xiàn)直齒圓柱齒輪的參數(shù)化精確建模是實(shí)現(xiàn)其他齒輪建模的基礎(chǔ)。 漸開線直齒圓柱齒輪的重要的基本參數(shù)有：模數(shù)m、齒數(shù)z、分度圓壓力角α、齒頂高系數(shù)h*、頂隙系數(shù)c*。另外齒輪齒寬B也是齒輪的一個(gè)重要參數(shù)?，F(xiàn)簡要介紹齒輪各基本參數(shù)及對其他尺寸的影響。（1） 模數(shù) 齒輪分度圓圓周長為,則 式中含有無理數(shù)π，為了計(jì)算方便，人們?nèi)藶榈貙⒈戎祊/π取為一有理數(shù)列，并稱該比值為模數(shù)，用m 表示，單位為mm。為了設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)及使用方便，齒輪的模數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。齒數(shù)相同的齒輪，模數(shù)愈大，尺寸就越大。（2）分度圓壓力角α 有漸開線的形成原理 ，對于同一漸開線齒廓，不同圓周上的壓力角是不同的，