【正文】 (3)深入掌握UG軟件的使用，并熟練運用UG參數(shù)化建模，在建立錐齒輪的數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，對齒輪實現(xiàn)三維參數(shù)化造型；第二章 參數(shù)化特征造型技術(shù)理論在計算機環(huán)境下進行全過程的產(chǎn)品設(shè)計，首先需要對產(chǎn)品進行數(shù)字化建模。(3)實現(xiàn)錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計以及漸開線齒廓的精確造型，可以將設(shè)計計算、三維造型與繪制工程圖的無縫結(jié)合，同時為齒輪的有限元分析、機構(gòu)仿真和數(shù)控加工等工作奠定基礎(chǔ)。錐齒輪實體參數(shù)化造型的意義:(l)齒輪傳動的參數(shù)化設(shè)計與建模系統(tǒng)是CAD技術(shù)與齒輪設(shè)計相結(jié)合的產(chǎn)物，也是兩者發(fā)展的趨勢所在。其原因是:一方面錐齒輪二維圖形參數(shù)化設(shè)計能夠滿足傳統(tǒng)的齒輪加工要求，另一方面運用低級CAD軟件對復(fù)雜的三維實體很難實現(xiàn)參數(shù)化虛擬造型設(shè)計。目前國內(nèi)外對二維圖形參數(shù)化和簡單三維實體的參數(shù)化造型較為成熟。隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展，特別是非線性問題的計算技術(shù)發(fā)展，使成形過程的模擬分析和優(yōu)化成為可能。近年來，人們對普通齒輪的計算機輔助設(shè)計進行了較深入的研究，而對錐齒輪的CAD研究進行得比較少。例如:在保證飛行安全可靠性的前提下，要求單位質(zhì)量輕、傳遞功率大、齒輪圓周速度高、精度高、工作平穩(wěn)性高。 課題研究的意義錐齒輪在航空傳動中有廣泛的應(yīng)用，在飛行器的動力裝置中占有很重要的地位。我國在生產(chǎn)中廣泛使用的用于錐齒輪設(shè)計與加工的各種計算和計算機軟件大多停留在20世紀70年代初期的水平，其切齒計算中的控制參數(shù)多，不易操作使用，切齒計算結(jié)果在很大程度上取決于操作者的經(jīng)驗和技術(shù)水平。應(yīng)用此方法可以在Solidworks環(huán)境下完成齒輪的參數(shù)化三維造型設(shè)計。程相文介紹了ProE/Wildfire的參數(shù)化功能，依據(jù)斜齒輪的形成原理，精確建立了斜齒輪的三維模型。利用Pro/PROGRAM模塊通過提取、控制漸開線齒輪零件的參數(shù)實現(xiàn)了三維參數(shù)化設(shè)計，同時根據(jù)零件系列化的特征，以三維零件模板進一步釁了零件族表，解決了齒輪齒廓的精確造型和齒輪零件的系列化設(shè)計問題。劉文生通過闡述基于Pro/E模型的參數(shù)化設(shè)計方法，介紹了參數(shù)化設(shè)計的基本原理和功能，給出了在Pro/E下實現(xiàn)二次開發(fā)的過程和技術(shù)，并通過圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計實例詳細闡述了設(shè)計的步驟及關(guān)鍵技術(shù)。王穗選用大型軟件I一DEAS作為開發(fā)平臺，通過選擇齒輪系各零部件有關(guān)的基本結(jié)構(gòu)形式參數(shù)和主要的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)建立起各零部件及子系統(tǒng)的簡化模型庫。在我國市場上推出的商品化軟件中，比較優(yōu)秀的國外軟件有UG、Solidworks、Pro/Engineer、EATIA等。(2)齒輪類零件參數(shù)化CAD三維設(shè)計研究現(xiàn)狀三維造型在可視化設(shè)計、裝配設(shè)計、設(shè)計分析、加工仿真等方面有著二維設(shè)計無法比擬的優(yōu)越性，是提高設(shè)計質(zhì)量的重要手段。實際上，基于AutoCAD的二維設(shè)計技術(shù)還不能算是一種嚴格意義上的設(shè)計技術(shù)，它只能說是一種輔助繪圖技術(shù)。(l)齒輪類零件參數(shù)化CAD二維設(shè)計研究現(xiàn)狀關(guān)于齒輪類零件參數(shù)化二維計算機輔助設(shè)計，國內(nèi)外很多學者進行了研究。因此在生產(chǎn)實際中，很多設(shè)計人員為了在特定的要求下進行齒輪的設(shè)計和造型，仍然使用手動設(shè)計這一古老的方法，這種方法工作量大、效率很低、容易出錯。還有一些軟件沒有充分地注重設(shè)計者的主觀能動性，表現(xiàn)在:一些經(jīng)驗參數(shù)的選取直接采用了系統(tǒng)默認值，當輸入的唯一初始值時，只能設(shè)計出唯一的一個結(jié)果。目前，市場上有很多關(guān)于齒輪傳動的設(shè)計系統(tǒng)，但是都或多或少地存在著不完善的地方。在我國，一些企業(yè)和研究所在這方面剛剛起步，大多數(shù)工程技術(shù)人員仍然在采用手工繪圖，“甩圖板”的工作仍很艱難。在新產(chǎn)品設(shè)計方面普遍進行參數(shù)優(yōu)化。目前，直齒圓柱齒輪方面的基于特征的參數(shù)化設(shè)計理論己經(jīng)非常成熟，設(shè)計資料也很豐富。 參數(shù)化設(shè)計是新一代智能化、集成化CAD系統(tǒng)的核心內(nèi)容，也是當前CAD技術(shù)的研究熱點。一個完整的產(chǎn)品模型不僅是產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集合，還反映出各類數(shù)據(jù)的表達方法以及相互之間的關(guān)系。對于制造特征，其分類與其加工工藝規(guī)程密切相關(guān)，用不同的加工方法加工實現(xiàn)的表面或零件，要定義成不同的特征。這表明:特征不是體素，不是某個或幾個加工表面。另外，研究國內(nèi)外齒輪CAD參數(shù)化設(shè)計的發(fā)展狀況，可以借鑒前人的研究成果，對錐齒輪的參數(shù)化研究有一定的指導(dǎo)意義。因此，借助CAD技術(shù)實現(xiàn)其繪圖過程的參數(shù)化和自動化，對于提高設(shè)計效率和保證設(shè)計質(zhì)量具有重要意義。但齒輪類零件大部分具有相似的結(jié)構(gòu)和形狀，在新產(chǎn)品的設(shè)計和圖紙繪制過程中，不可避免地要多次反復(fù)修改，進行零件形尺寸的綜合協(xié)調(diào)和優(yōu)化。傳統(tǒng)的齒輪設(shè)計過程繁冗，效率低，采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法設(shè)計一組較為合理的齒輪副要反復(fù)修正參數(shù)、多次校核計算，花費很長時間才能實現(xiàn)。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。UG繪制錐齒輪 第一章 導(dǎo)言 課題的研究背景現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中普遍使用齒輪裝置。齒輪傳動是機械傳動的重要裝置，具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大和效率高等優(yōu)點，己廣泛地應(yīng)用于汽車、船舶、機床、礦山冶金等領(lǐng)域，它幾乎適用于一切功率和轉(zhuǎn)速范圍。齒輪設(shè)計在齒輪制造應(yīng)用過程中占有重要地位。另外，齒輪類零件的繪圖工作(包括幾何繪圖、標注、參數(shù)表填寫等內(nèi)容)也是一項繁雜而費時的工作。這時尋求一種簡便、合理的設(shè)計方法，提高設(shè)計工作效率，是齒輪設(shè)計工作者的迫切愿望。 參數(shù)化與特征建模理論及其齒輪CAD系統(tǒng)的發(fā)展概況 建模技術(shù)是CAD的核心技術(shù)，參數(shù)化造型技術(shù)和特征造型技術(shù)是新一代繼承化CAD系統(tǒng)應(yīng)用研究的熱點理論，也是錐齒輪參數(shù)化造型的基礎(chǔ)理論依據(jù)，對齒輪建模和系統(tǒng)設(shè)計起著指導(dǎo)性作用。特征是80年代中后期為了表達產(chǎn)品的完整信息而提出的一個概念，它是對諸如零件形狀、工藝和功能等與零件描述相關(guān)的信息集的綜合描述，是反映零件特點的可按一定的規(guī)則分類的產(chǎn)品描述信息。不是完整的零件。描述特征的信息中，除表達形狀的幾何信息及約束關(guān)系信息外，還包括材料、精度等制造信息，通過定義簡單的特征還可以生成組合特征。只有建立在一定表達方式基礎(chǔ)上的產(chǎn)品模型，才能有效地為各應(yīng)用系統(tǒng)所接受和處理，作為完整表達產(chǎn)品信息的產(chǎn)品信息模型。參數(shù)化設(shè)計技術(shù)以其強有力的草圖設(shè)計、尺寸驅(qū)動修改圖形的功能、成為初始設(shè)計、產(chǎn)品建模及修改、系列化設(shè)計、多種方案比較和動態(tài)設(shè)計的有效手段。近年來，優(yōu)化設(shè)計和CAD應(yīng)用在國外發(fā)展很快。這樣它們在追蹤市場、縮短技術(shù)準備周期，保證產(chǎn)品性能方面占了很大優(yōu)勢。有的企業(yè)在購置普遍生產(chǎn)設(shè)備方面很慷慨，但在購置計算機硬件以及軟件方面卻顯得“小家子氣”。例如，有的軟件只具有幾何參數(shù)設(shè)計功能，后來即使實現(xiàn)了齒輪造型的功能，模型卻非常粗糙，甚至是使用圓弧等簡單曲線代替漸開線對齒廓曲線進行造型，不能很好的表達漸開線齒廓的幾何特性。少數(shù)單位也開發(fā)了較為完整的齒輪設(shè)計軟件，雖然比較適于生產(chǎn)實際的需要，價格卻很高。塑料齒輪模具的廣泛應(yīng)用和快速成型及虛擬制造技術(shù)的迅速發(fā)展，用小型CAD軟件對齒輪三維基體和齒面進行參數(shù)化造型設(shè)計己成為設(shè)計者的迫切需求。運用utoCAD進行二維設(shè)計存在著工作量大、不直觀、容易出錯、難于修改的缺點。它雖然能將工程設(shè)計人員從繁重的手工繪圖工作中解放出來，但對復(fù)雜投影線的生成、設(shè)計模型修改以后的圖紙更新等問題，基于AutoCAD的二維設(shè)計技術(shù)是無法做到的。目前，以三維實體造型為基礎(chǔ)的CAD在我國方興未艾，國際著名的CAD軟件商紛紛登陸中國市場，國內(nèi)許多大學、科研院所也著力于各種CAD平臺的二次開發(fā)以及自主知識產(chǎn)權(quán)的CAD軟件開發(fā)，各種三維CAD軟件不斷出現(xiàn)。關(guān)于齒輪類零件參數(shù)化三維計算機輔助設(shè)計，國內(nèi)外不少學者進行了研究，李新華分析了SolidEdge軟件在齒輪設(shè)計中存在的不足，以VBA作為開發(fā)工具，根據(jù)特征參數(shù)化造型思想，開發(fā)出了基于特征的參數(shù)化齒輪系統(tǒng)生成模塊，提高了繪圖效率。朱鳳芹在Pro/E環(huán)境下實現(xiàn)了直齒圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計，只要改變相關(guān)參數(shù)就可以得到不同參數(shù)的齒輪，達到縮短齒輪設(shè)計周期、減少重復(fù)工作的目的。梁琪針對工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中常用的齒輪零件，依據(jù)漸開線生成的基本原理和理論公式，提出了在Pro/E環(huán)境下生成漸開線齒輪輪廓曲線的方法。為不同工業(yè)產(chǎn)品參數(shù)化、系列化設(shè)計提供了參考方法。宋瑞芳結(jié)合計算機輔助工業(yè)CAD/CAM的需要，介紹了在Solidworks中實現(xiàn)參數(shù)化齒輪三維造型的技巧和方法。錐齒輪在幾何形狀上非常復(fù)雜，其設(shè)計和制造方法密切相關(guān)，加工中的切齒調(diào)整方案直接影響著齒輪副的嚙合質(zhì)量。由此可見，關(guān)于錐齒輪的設(shè)計討論對于提高我國錐齒輪的設(shè)計水平、降低研制成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，具有重要的理論和實踐意義。錐齒輪傳動在設(shè)計和生產(chǎn)方面與普通機械中應(yīng)用的齒輪既有相同之處，又有很大差別。傳統(tǒng)的成形技術(shù)基本上都建立在經(jīng)驗和實驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，制定一個新的零件成形工藝在生產(chǎn)時往往還要進行大量修改調(diào)試。以往雖然人們對錐齒輪的計算機輔助設(shè)計也進行過研究，編制過相應(yīng)的軟件，但由于受當時計算機技術(shù)發(fā)展水平的限制，軟件的質(zhì)量比較低，使用也不太方便。雖然我國在這方面己經(jīng)進行了大量研究，一些單位也研制了一些軟件，但由于投入不足，形成商業(yè)軟件的匾乏。對復(fù)雜的三維實體的參數(shù)化造型尚不多見，特別是錐齒輪這類形狀復(fù)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，用大型的三維軟件實現(xiàn)錐齒輪的參數(shù)化造型將成為設(shè)計者的迫切需求。(2)實現(xiàn)設(shè)計過程自動化避免了設(shè)計人員手動查閱大量的數(shù)據(jù)，也避免了手工取點造型的復(fù)雜過程，本系統(tǒng)的開發(fā)，可以將手算設(shè)計的工作人員從繁瑣、低效的工作中解放了出來。 課題研究的內(nèi)容本課題利用大型軟件 ，尤其錐齒輪的三維參數(shù)化造型，可通過改變齒輪的一些基本參數(shù)，生成其相應(yīng)齒輪，達到設(shè)計要求。產(chǎn)品建模是CAD領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，它將人們頭腦中構(gòu)思的產(chǎn)品模型，轉(zhuǎn)換成用符號、圖形和算法表達的形式，