【導讀】業(yè)中麻花鉆的應(yīng)用極為廣泛。由于長期以來,麻花鉆的設(shè)計大多是靠工程師的經(jīng)。驗來進行,在設(shè)計過程中,難免會出現(xiàn)重復性的工作,從而降低了設(shè)計效率。在UG中利用麻花鉆參數(shù)表達式繪制麻花鉆實體模型，實現(xiàn)麻花鉆在。UG的參數(shù)化設(shè)計。UG/Open二次開發(fā)模塊是UG軟。學習了UG二次開發(fā)的各種工具，了解了各種工具。的特點和適用范圍。選擇UG/OpenAPI編程語言，結(jié)合使用UG/OpenMenu. 圓柱齒輪、斜齒輪、直齒錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計。傳動比大和效率高等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、機床、礦山冶金等領(lǐng)域，目前齒輪傳動技術(shù)已成為世界各國機械傳動發(fā)展的重點之一。是在UG中的繪制變得越來越重要。目前國內(nèi)外對二維圖形參數(shù)化和簡。見，特別是齒輪這類形狀復雜、精確齒形的三維實體參數(shù)化造型設(shè)計更少。隨著塑料齒輪的廣泛應(yīng)用和快速成型與虛擬制造技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)。的二維圖形已不能滿足現(xiàn)在的設(shè)計、加工要求[5]。繪制齒形曲線較復雜。并且齒輪各參數(shù)間都有嚴格的函數(shù)關(guān)系，再加上隨著當

　　

【正文】 和端面參數(shù)都是斜齒輪的基本參數(shù)。具體有以下參數(shù)：法面模數(shù) mn 和端面模數(shù) mt、法面壓力角 αn端面壓力角 αt、法面齒頂高系數(shù) han*端面齒頂高系數(shù) hat*、法面頂隙系數(shù) c n *端面頂隙系數(shù) ct *、螺旋角 β，另外，齒高也是一個重要的基本參數(shù)。其中，模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)都有相應(yīng)的國家標準。斜齒輪各個主要參數(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)計中說到的齒根圓和基圓之間的大小變化，與直齒輪一樣，在繪制斜齒輪時也先繪制出一個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?；静襟E與直齒輪差不多，這里不再詳細描述。與直齒輪不同的是，斜齒輪中的輪齒與齒根圓柱實體的軸線成一定角度。因此在齒形的掃描時，應(yīng)在分度圓柱體上建立一個草圖 平面，在該平面上畫一條與 Z 軸成 β 角的直線。然后將該直線投影到齒根圓柱實體中，利用投影線作為引導線掃描斜齒輪實體。 其他步驟與直齒輪相同。 第七章 直齒錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計 圓錐齒輪傳動是用來傳遞兩相交軸之間的運動和動力的 ,兩軸之間的夾角稱為軸交角。一般機械中 ,多采用軸交角為 90 度的傳動 ,有些機械中也采用軸交角不等于 90 度的傳動。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 )圓錐齒輪傳動平穩(wěn)、承載能力高 ,常用于高速重載場合。一般場合多使用設(shè)計、制造、安裝均較簡便的直齒圓錐齒輪?，F(xiàn)就直齒錐齒輪做簡單介紹。 7． 1 數(shù)學模型 圓錐齒輪齒廓曲面的形成與圓柱齒輪類似。一圓平面與基圓錐相切，圓平面的 圓心與錐頂重合。當該扇形面沿基圓錐作純滾動時，其上任一條過最頂?shù)闹本€在空間中展出一漸開錐面。漸開錐面與球面的交線為球面漸開線，該曲面為圓錐齒輪的齒廓曲面。 圓錐和齒輪的齒廓曲線在理論上是球面曲線。但是，球面不能展成平面，這給圓錐齒輪的設(shè)計和制造帶來許多困難，因此可以近似地使用背錐上的齒形來代替理論齒形。與球面不同，背錐可以展開成平面，這樣，就不難設(shè)計和制造圓錐齒輪了。 將大錐齒輪端齒向背錐面投影，再將背錐面展開得一扇形齒輪。因該扇形齒輪與齒輪輪大端展開的直線齒廓齒條相嚙合，根據(jù)范成原理，其齒廓必為漸開線。將扇形齒輪的缺口補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量齒輪 。當量齒輪的齒型和圓錐齒輪大端齒型一致，故當量齒 輪的模數(shù)和壓力角與圓錐齒輪大端的模數(shù)和壓力角是一致的。由于用當量齒輪的齒形來代替直齒圓錐齒輪大端球面上的理論齒形，其誤差是很小的，所以通過當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。我們可由一對圓柱齒輪的正確嚙合條件得出一對圓錐齒輪的正確嚙合條件應(yīng)為兩輪大端的模數(shù)和壓力角分別相等。此外，一對圓錐齒輪傳動的重合度和不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)都可以按其當量齒輪來計 算。 引入當量齒輪后，錐齒輪的各個參數(shù)基本上都可以用直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)來運算。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，還有一個重要的基本參數(shù)分度圓錐角 δ。錐齒輪其他的主要參數(shù)如下： 分度圓直徑 d mz?? 齒根圓直徑 ? ? ? ?2 * * c osfad d m h c ?? ? ? ? ? ? 齒頂圓直徑 ? ?2 * c osaad d m h ?? ? ? ? ? 錐距 ? ?2 sindR ?? ? 齒頂角 ? ?arcta n /aahR? ? 齒根角 ? ?arcta n /ffhR? ? 齒頂圓錐角 aa? ? ??? 齒根圓錐角 ff? ? ??? 當量齒數(shù) ? ?/ cosvzz ?? 7． 2 錐齒輪三維建模 與直齒輪和斜齒輪相同，錐齒輪也是使用先畫出一個輪齒形狀，然后與齒根圓錐實體做并操作，其繪圖過程與直齒輪基本相似。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，應(yīng)將鏡像到圓錐上方的齒形進行縮放，縮 放的比例值應(yīng)事先在表達式中設(shè)置好，然后利用投影在齒根圓錐上的直線作導引線掃描出齒形。其他步驟與直齒齒輪建模過程基本相同。 第八章 程序設(shè)計 總體方案設(shè)計 建立好實體模型后，接下來就是利用 API 程序?qū)⒛Ｐ椭械谋磉_式的值與對話框聯(lián)系起來。程序的功能是針對部件的設(shè)計參數(shù)，對設(shè)計參數(shù)進行查詢、修改，根據(jù)新的參數(shù)值更新模型從而實現(xiàn)設(shè)計變更。因此，程序?qū)θN齒輪的功能是一樣的，在對各個模型編寫程序時只需要根據(jù)各個模型的參數(shù)對程序中所調(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。 要實現(xiàn)程序針對某個模型的設(shè)計參數(shù)進行查詢、修改，主要的程序設(shè)計思路是先讀取對話框中的參數(shù)，然后把對話框中的參數(shù)傳遞給模型中的表達式，改變表達式中相應(yīng)參數(shù)的值，更新模型。程序運行后，就能實現(xiàn)把設(shè)計者輸入對話框的參數(shù)轉(zhuǎn)化成模型尺寸的變化，實現(xiàn)設(shè)計目的。但是由于此種參數(shù)化設(shè)計的方法是建立在模型的基礎(chǔ)上進行的，對話框的設(shè)計也是針對某個實體模型，編寫程序時使用的參數(shù)也是針對具體某一個模型的。因此，在程序運行時應(yīng)首先檢測當前打開的模型是否就是該程序和對話框所對應(yīng)的模型，只有打開了相對應(yīng)的模型時程 序才繼續(xù)運行，否則退出。另外，為了方便設(shè)計者使用，讓使用者在打開對話框時就能直接看到當前模型的各個參數(shù)，在調(diào)用對話框時應(yīng)首先將當前模型中表達式中的對應(yīng)參數(shù)讀出，并傳遞給對話框，顯示在對話框上。因此，程序設(shè)計時，首先檢測當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)將模型中的表達式中的參數(shù)值讀出并傳遞到對話框上， 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。程序流程如下圖所示： 圖 81 程序設(shè)計流程圖 對話框設(shè)計 程序要將對話 框和部件模型聯(lián)系起來，在程序中必然要調(diào)用對話框，并有相應(yīng)的程序相應(yīng)對話框中的控件。 UG 中建立好對話框后，保存對話框時系統(tǒng)還自動生成另外兩個文件，分別是與對話框關(guān)聯(lián)的 .c 和 .h 文件，在編寫程序時要使用這兩個文件。因此，在編寫程序前必須先建立對話框，建立好對話框后再利用對話框生成的文件進行編程?，F(xiàn)以直齒圓柱齒輪為例，介紹對話框的建立和程序編寫的過程。 （ 1）在 UG 中，單擊下拉菜單 “應(yīng)用 ”——“用戶界面編輯器 ”，即可進入 UI Style 模塊，操作界面如圖 82 所示。 檢測是否為與程序相對應(yīng)部件 讀取模型表達式中參數(shù)值，調(diào)用對話框 讀取對話框中的數(shù)值 將讀取的參數(shù)值傳遞到模型中的表達式中，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 “標準 ”工具欄外，該界面主要有：項目工具欄：包括 UI Style 模塊所提供的對話框控件；編輯的對話框：可視化顯示正在編輯的對話框；對象瀏覽器：在對象瀏覽器中可以選擇對話框本身或其中包含的控件，之后在編輯器中對其資源屬性進行編輯；資源編輯器：對在對象瀏覽器中被選擇的控件的資源屬性進行編輯。 在建立對話框時，我們可以充分利用以上工具。首先，編輯對話框的屬性。選擇對象瀏覽器中最頂層的對話框，就可以在資源編輯器中對對話框的屬性進行編輯。如圖 83 所示： 圖 83 編輯 對話框?qū)傩越缑? 資源編輯器中包括 “屬性 ”、 “選擇 ”、和 “回叫 ”三個選項卡。 “屬性 ”選項卡中可編輯對話框標題、提示語、對話框名、對話框類型等。根據(jù)需要設(shè)置后如圖83 所示。 “選擇 ”選項包括：啟用：選擇是否希望當顯示對話框的同時可以對UG 圖形窗口中的對象進行選擇；類型：設(shè)置在 UG 圖形窗口中選擇對象的方式是否變化；范圍：用于確定被選對象所在范圍是否變化。該選項中不需設(shè)置，界面如圖 84 所示： 圖 84 選擇選項 在回調(diào)選項卡中，所有對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。根據(jù)程序需要編輯后如圖 85 所示： 圖 85 回叫選項卡 編輯好對話框?qū)傩院?，?yīng)在對話框中添加相應(yīng)的控件，本課題中只需要輸入齒輪的一些參數(shù)，只需添加一定數(shù)量的 “實數(shù) ”控件就可以了。添加好控件后應(yīng)該對控件的屬性進行編輯，其界面如圖 86 所示： 圖 86 “實數(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)置四個選項卡。屬性選項卡中可以編輯標簽、控件名等。在這里只需對屬性進行編輯其余的可保持默認狀態(tài)。圖 86 顯示的就是編輯后的結(jié)果。要注意的是，在資源編輯器中編輯 任何一個選項卡后，都要單擊編輯器底部的 “應(yīng)用 ”按鈕，這樣所編輯的內(nèi)容才會被保存。最后，直齒圓柱齒輪的對話框如圖 87 所示： 圖 87 對話框設(shè)計結(jié)果 編輯好對話框后，將對話框保存在開發(fā)路徑下的 application 文件夾中。 程序設(shè)計 UG/Open API 應(yīng)用程序是利用 UG/Open API，采用 C 語言進行程序設(shè)計，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)境運行的可執(zhí)行程序（文件名后綴為 EXE）或動態(tài)連接庫（文件名后綴為DLL）形式的程序。 對于不同的操作系統(tǒng)平臺，在編譯和連接生成 UG/Open API 應(yīng)用程序時，編譯選項和所需的系統(tǒng)庫文件是不同的。要使用 UG/Open API 應(yīng)用程序正常運行，必須正確設(shè)置編譯和連接選項。本次設(shè)計采用 Windows 操作系統(tǒng)， Visual C++ 集成開發(fā)程序來編程，具體步驟如下： 步驟一：檢查目錄 Microsoft Visual Studio \Common\MSDev98\Template 下是否有文件 x 及 ，若有，進入步驟二；否則從 UG 安裝目錄下的 UG_BASE_DIR/ugopen 下拷貝這兩個文件到以上目錄中。 步驟二：啟動 VC++，選擇下拉菜單 “文件 ”—“新建 ”，系統(tǒng)彈出新建對話框如圖 88 所 示 。 在 對 話 框 中 選 擇 “工程 ”選項卡，在項目類別中選擇“Unipraphics NX App Wizsrd V1”。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 ”。 圖 88 新建對話框 步驟三 ：在 系統(tǒng) 彈出的 “步驟 1 共 2 步 ”對 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。另外，在產(chǎn)生的原代碼中可以選擇使用 “C++”語言，也可以使用 “C”語言。如果選擇外部模式，完成工程的創(chuàng)建。這里選擇內(nèi)部模式，C++語言，如圖 89 所示。單擊 “下一步 ”。 圖 89 步驟 1 對話框 步驟四：在系統(tǒng)彈出的 “步驟 2 共 2 步 ”對話框中，選擇如何激活和卸載應(yīng)用程序。各復選框和當選框的含義如表 81 和表 82 所示，這里選擇如圖 810 所示各項，單擊 “完成 ”按鈕完成應(yīng)用程序的創(chuàng)建。 表 81 應(yīng)用程序的加 載 選項 含義 Automatically(ufsta) 使用 ufsta 函數(shù)作為入口函數(shù)，可以在 UG 啟動后自動加載應(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) ”對話框，選擇應(yīng)用程序進行手動加載 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 打開一個文件時，激活應(yīng)用程序；使用 ufcre函數(shù)，將在 UG 創(chuàng)建一個部件文件時，激活應(yīng)用程序 表 82 應(yīng) 用程序的卸載 選項 含義 Automatically, w hen the Unigraphics session terminates UG 進程結(jié)束時自動卸載 Automatically, when the application pletes 應(yīng)用程序結(jié)束時自動卸載 Explicitly, via an unload dialog 應(yīng)用程序手動卸載 圖 810 步驟二對話框 單擊 “完成 ”后，系統(tǒng)彈出一個 “確認信息 ”對話框，如圖 811 所示，列出工程的所有信息，確認無誤后單擊