【導(dǎo)讀】計算機的進步與制造業(yè)的發(fā)展總是相輔共榮。越來越多的應(yīng)用軟件被推廣與。零件的設(shè)計過程，縮短了產(chǎn)品的設(shè)計和制造周期。UG是一個在二維和三維空間。其設(shè)計思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對許多不同。的用途進行再利用。它為制造行業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的全過程提供解決方。案，功能包括：概念設(shè)計、工程設(shè)計、性能分析和制造。本文的設(shè)計是采用CAD數(shù)字化的思想，運用電子表格與UG的智能化接口，抽取相關(guān)零部件的參數(shù)信息，再被用來更新零部件前做手工處理。格的目標(biāo)搜索功能，可以對設(shè)計進行進一步的優(yōu)化。使用電子表格的前提是模型必須是參數(shù)化的，參數(shù)之間必須是相關(guān)的。完整使用電子表格技術(shù)，則需要依賴表達式、內(nèi)部函。本文以一對嚙合的直齒錐齒輪在UG中的參數(shù)化、可視化設(shè)計為例。UG作為通用三維CAD/CAM. 3為后續(xù)的齒輪CAE、CAM等。究其原因有很多，但最主要的原因是工作站上的系統(tǒng)軟件和CAD軟。只有精確的產(chǎn)品造型,才能對產(chǎn)品的裝配與干涉進行檢驗。

　　

【正文】 實的基礎(chǔ)。 展望 ： 隨著計算機軟、硬件技術(shù)的飛速發(fā)展 ,機械設(shè)計領(lǐng)域的二維設(shè)計最終將被三維設(shè)計所取代 .設(shè)計已不能滿足當(dāng)今產(chǎn)品的創(chuàng)新要求 .現(xiàn)代的產(chǎn)品設(shè)計方法是從三維模型入手 ,讓設(shè)計人員能夠把設(shè)計工作的重點放在零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和相關(guān)問題 的解決上 (如裝配的干涉檢驗、有限元分析等 ),根據(jù)設(shè)計要求隨時重新構(gòu)造零件模型 .參數(shù)化設(shè)計是新一代智能化 ,集成化的 CAD 系統(tǒng)核心技術(shù)之一但在傳統(tǒng)的二維參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)中 ,數(shù)據(jù)和幾何模型是純二維的 ,它們和三維實體的描述沒有關(guān)系 ,這些二維的參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)不能很好的反映數(shù)據(jù)模型的含義 ,也不能很好地支持尺寸驅(qū)動的參數(shù)化設(shè)計功能 ,而三維參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)完全能夠?qū)崿F(xiàn)二維系統(tǒng)難以實現(xiàn)的功能 .通過 UG 系統(tǒng)建模環(huán)境的開放性能，對所研究的零件進行參數(shù)化設(shè)計，使設(shè)計過程直觀明了，易于操作。該項研究還可以向其他方向發(fā)展，具體方向如下： UG 與 VC結(jié)合是本領(lǐng)域未來發(fā)展的方向，通過 UG 的 Open/API 接口和 VC的 OpenGL 接口來實現(xiàn)在 UG中的三維圖形的顯示，在 UG 中實現(xiàn)零件的參數(shù)化、可視化設(shè)計。 UG和 VC的結(jié)合將會更加縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，使設(shè)計更加方便 可以把軸與齒輪、帶輪、軸承、聯(lián)軸器進行裝配，進行運動仿真 由于本次設(shè)計時間的倉促，上面的兩個方向無法及時完成，今后會沿著這兩個方向繼續(xù)研究下去。 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù)化、可視化設(shè)計 32 致 謝 尊敬的各位老師： 幾個月的畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，臨近畢業(yè)，我非常感謝這大學(xué)四年來老師們對我的教育和培養(yǎng)。從各位老 師身上我不僅學(xué)到了知識，更明白了很多做人的道理。尤其是在畢業(yè)前的論文設(shè)計中，我體會到了扎實的專業(yè)基礎(chǔ)是做好設(shè)計的前提，縝密的思維和精確的數(shù)據(jù)更是設(shè)計成功的關(guān)鍵。通過畢業(yè)前為期兩個月的畢業(yè)設(shè)計，我相信在今后的工作中無論遇到怎樣的困難和挫折，我都會一一克服。 感謝我的導(dǎo)師王 立 濤在這次設(shè)計中給我的很大的幫助。 最后衷心感謝實驗室里的 葉歡、 汪洪峰、 吳孔銀 碩士 在百忙中仍抽出時間對我進行悉心指導(dǎo)， 并且還有同組成員王朋飛、李俊濤、陳 智 、朱慶勝、王行鋒 、李治多、趙 鋼 、鄭鈺民的幫助 。正是有了你們的 幫助 ，才使我的畢業(yè)設(shè)計得以順 利完成，謝謝你們！ 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù) 化、可視化設(shè)計 33 參考文獻 [1] 傅祥志 等編著 .機械 原理 [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2020. 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[16]Kinematic analysis of bevelgear trains using graphs M. Uygurog? lu and H. Demirel, Gazimag? usa, . 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù)化、可視化設(shè)計 34 附錄 附錄 A： 英 文論文原文及譯文 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù) 化、可視化設(shè)計 35 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù)化、可視化設(shè)計 36 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù) 化、可視化設(shè)計 37 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù)化、可視化設(shè)計 38 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù) 化、可視化設(shè)計 39 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù)化、可視化設(shè)計 40 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù) 化、可視化設(shè)計 41 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù)化、可視化設(shè)計 42 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù) 化、可視化設(shè)計 43 英文譯文： 應(yīng)用圖表對 錐 齒輪的運動學(xué)分析 and ,Gazimagusa,. 概述： 非定向和定向性圖表技術(shù)能夠應(yīng)用于對錐齒輪的運動學(xué)分析中。在這兩種技術(shù)中，齒輪的運動學(xué)結(jié)構(gòu)由圖表方式來展現(xiàn)。雖然非定向的圖表的繪制相對簡單，但他們只用于確定基本線路的載體節(jié)點。另一方面，在一張定向性圖表中，由于每條線代表一個對變量的詮釋，所以其相對非 定向性圖表能傳播更多信息。本文對這兩個技術(shù)進行比較，并且針對的圖表技術(shù)的好處由 Cincinnati Milacron T3通過對一個機制機器人的運動學(xué)分析能夠充分展示定向性圖表的優(yōu)勢。 1. 介紹 近幾年，應(yīng)用圖表技術(shù)對機器人斜面齒輪的運動學(xué)分析已逐步確立。兩種不同圖表技術(shù)被應(yīng)用于對機器人斜面齒輪的運動學(xué)分析中：非定向性和定向性圖表技術(shù)。非定向性圖表技術(shù)是由 Freudenstein 率先提出的。這一方法運用了基本電路的理念。 Freudenstein 和 Yang 較 詳細(xì)地闡述了此概念，然后由 Tsai 開發(fā)了一個計算機 算法以及機制的一個標(biāo)準(zhǔn)表示法。 這種定向線性圖表技術(shù)早在六十年代就被應(yīng)用于電子網(wǎng)絡(luò)以及其他類型的物理系統(tǒng)中，如一維的機制轉(zhuǎn)動裝置。 Chou et al. 通過使用同一種方法將這些技術(shù)延伸到三維系統(tǒng)中。 1992年，在三維傳動裝置中，最重大突破是 Tokad，它是多端網(wǎng)絡(luò)剛體的一個緊湊數(shù)學(xué)模型的衍生物。在這種衍生物中，一種所謂網(wǎng)絡(luò)模型方法的系統(tǒng)方法，為三維機械系統(tǒng)的公式化而被開發(fā)。 Uyguroglu和 Tokad對將 網(wǎng)絡(luò)模型方法應(yīng)用于空間機器人斜面齒輪的運動學(xué)和動態(tài)分析進行了詳盡的闡述。一個新的定向性圖表技術(shù)被應(yīng)用 于斜面齒輪的相對角速度的關(guān)聯(lián)中 。 本文通過對非定向性圖表和定向性圖表技術(shù)應(yīng)用于斜面齒輪的運動學(xué)分析的比較，展示出定向性圖表技術(shù)優(yōu)于非定向性圖表技術(shù)的一面。這一理論被Cincinnati Milacron T3 通過對一個機制機器人的運動學(xué)分析充分展示。 2. 機器人斜面齒輪 因為機器人操縱器原理簡單，而且構(gòu)造簡單，所以機器人操縱器通常是一個開放環(huán)路的運動學(xué)鏈。然而，增加操縱器系統(tǒng)的慣性要求作動器沿聯(lián)合軸設(shè)置。在實際操作中，許多操縱器通過在一種部分的閉環(huán)配置上架構(gòu)，從而減少了作動器慣性裝載。 例如， Cincinnati Milacron T3 使用了由閉環(huán)錐齒輪搭建而成的三節(jié)機制。 職業(yè)代表制 圖 1 顯示了 Cincinnati Milacron T3 使用的具有代表性作用的機械裝置。該機械裝置有 7個鏈接點， 6 個轉(zhuǎn)動對和 3 個齒輪對。齒輪對是 (7,3) (2)， (6,5) (2)和 (4,5) (3)。在這種記法中，前二個數(shù)字選定齒輪對，第三個辨認(rèn)維護中心距的定型性的齒輪之間的載體架構(gòu)。 鏈接 2， 6， 7是該機械裝置的輸入部分。通過斜齒輪 4， 5， 6和 7，輸入鏈接的自轉(zhuǎn)被傳達給末端效應(yīng)器。末端效應(yīng)器由鏈接點 4連接 和鏈接點 3 運載。 轉(zhuǎn)動對的軸地點如下： 軸 a ： 對 12， 17和 16。 軸 b ： 對 25和 23。 軸 c ： 對 34。 該機械裝置有三個自由程度。 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù)化、可視化設(shè)計 44 圖 1Cincinnati Milacron T3 機械裝置 3. Nonoriented 圖表表示法 在非定向性圖表表示法中，按以下步驟執(zhí)行： (1)針對機械系統(tǒng)的功能概要： (i)為每個鏈接點編號 (1， 2， 3 . .)； (ii)為同軸轉(zhuǎn)動對標(biāo)記 (a， b， c . .)。 (2)針對圖表： (i)由一個相應(yīng)編號的結(jié)點代表每個鏈接點； (ii)通過填裝對應(yīng)的結(jié)點鑒別固定的鏈接點 (參考 )。 對斜面齒輪的運動學(xué)分析 (iii)在二個鏈接點之間的齒輪濾網(wǎng)由連接對應(yīng)的結(jié)點的一條重線 表示 ； (iv)在二個鏈接點之間一個轉(zhuǎn)動對由連接對應(yīng)的結(jié)點的一條淺線 表示 ：根據(jù)它的對軸 (a， b， c... )標(biāo)記每個轉(zhuǎn)動的邊緣 將這些步驟應(yīng)用于圖一所示的機械裝置中就得到圖二。 圖 2 不同軸電路圖 基本電路等式 將此標(biāo)記于圖二，每個匹配的齒輪邊緣同一條基本電路相聯(lián)系。每條基本電路包括一個齒輪的邊緣 (重的線 )和轉(zhuǎn)動對的邊緣 (輕制線 )，連接傳動裝置邊際點。在圖二中 的基本電路如下： 電路 1 ： (45) (52) (23) (34) 電路 2 ： (56) (61) (12) (25) 電路 3 ： (73) (32) (21) (17) 在每條基本電路中，只有一個連接不同對軸的結(jié)點。它被稱為調(diào)度結(jié)點，同時也代表了載體裝置。 在圖二中的調(diào)度結(jié)點是： 電路 1 ： 結(jié) 點 3 (對 軸 b， c) 電路 2 ： 結(jié) 點 2 (對 軸 a， b) 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù) 化、可視化設(shè)計 45 電路 3 ： 結(jié) 點 2 (對 軸 a， b) 讓 i 和 j 成為一個齒輪對的結(jié)點， k為對應(yīng)于載體裝置 (i， j) (k)的調(diào)動結(jié)點。然后連接 i， j， k 形式一個簡單的周轉(zhuǎn)輪系，以下是基本電路等式： 其中 和 表示角速度齒輪 i和 j。 nji 表示齒輪 j 和 i 之間的齒輪比率，例如，在 Nj和 Ni 表示在齒輪 j和 i的齒的數(shù)量。齒輪比率是 ，如果關(guān)于傳動裝置 k的齒輪 j的正面自轉(zhuǎn)引起齒輪 i的正面自轉(zhuǎn)， 。通過定義， ，對于任意 i和 j。 在圖一中， Cincinnati Milacron T3 包含三個齒輪對。三個基本電路等式如下： 等式 (3)和 (5)關(guān)聯(lián)了角速度 和 ，滿足了對等開放環(huán)路鏈的分析需要 (開放環(huán)路鏈通過從機械系統(tǒng)去除齒輪得到 )，并且 和 是可 以根據(jù)三個輸入 和 來表達未知的角速度。以下同軸條件可以應(yīng)用于未知角速度的演算。 同軸情況 讓 I， j 和 k 成為三個同軸鏈接，然后在這三個鏈接之中的相對角速度可以由以下的同軸條件表達： 提到相對角速度 鏈接的 i 到 j。 考慮到機器人錐齒輪我們有： 將等式 9 代入等式 5，得到 將等式 8 代入等式 4，得到 最后， 將等式 11 代入等式 3， 得到 從分析中得出，系統(tǒng)的非定向性圖表表示法僅被用于確定齒輪對。然后寫出基于齒輪對的基本電路式 (3) (5) 。同軸條件 (7) (9)不能從圖 表中獲得。 基于 UG 的直齒圓錐齒輪的參數(shù)化、可視化設(shè)計 46 4. 定向性 圖表表示法 以下步驟可以用于定向性圖表表示法： (i)由一個相應(yīng)地編號結(jié)點代表每個鏈接； (ii) 通過填充結(jié)點鑒別固定的鏈接 (參考 )。 (iii) 在二個鏈接之間一個轉(zhuǎn)動對由表明終端端口的一條重線表示， 連接測量角速度。 根據(jù)它的對軸 (a。 b。 c. . .)。圖示三所示。 (iv)重線構(gòu)成圖表的枝干 (包含所有結(jié)點，不包含電路 )。 (v)圖四表示了齒輪對連接的定向性圖表表示法。在相對速度和齒輪之間的關(guān)系如圖 4 所示。 和 是齒輪 i和齒輪 j的邊緣關(guān)于載體裝置 k的地方。 (vi)為了確定一個齒輪對載體裝置 (調(diào)度結(jié)