【正文】 .................................................... 20 6 結(jié)論與展望 ......................................................................................................................................................................... 24 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................................................................. 25 4 1 緒論 研究背景 20 世紀(jì) 70 年代以來，一個(gè)以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為代表的新技術(shù)改革浪潮席卷了全世界，它不僅促進(jìn)了計(jì)算機(jī)本身性能的提高和更新?lián)Q代，而且?guī)缀跤绊懙饺考夹g(shù)領(lǐng)域，沖擊著傳統(tǒng)的工作模式。 齒輪機(jī)構(gòu)用于傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大和效率高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、機(jī)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，是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 漸開線齒輪作為各種機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中的重要裝置具有傳動(dòng)比大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠性高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，并被廣泛應(yīng)用。但是對于漸開線齒輪，由于其齒廓的復(fù)雜性，一 般設(shè)計(jì)者在中很難精確造型，繼而影響到后續(xù)的齒輪有限元分析、運(yùn)動(dòng)仿真和數(shù)控加工工作 。進(jìn)算計(jì)輔助設(shè)計(jì)的廣泛應(yīng)用以及計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)水平的迅速提高，為參數(shù)化設(shè)計(jì)提供了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 研究的目的及意義 UG 進(jìn)入中國已有十幾個(gè)年頭了，有著廣泛的用戶群和應(yīng)用基礎(chǔ)，具有功能強(qiáng)、易學(xué)、易用的特點(diǎn)，在國際 CAD市場中占有非常重要的地位。因此，設(shè)計(jì)人員能夠自行開發(fā)滿足自己特殊需要的產(chǎn)品。所以本課題的研究在現(xiàn)代工業(yè)中具有重要的意義。目前國際上流行的三維 Cad 軟件主要有 Pro/E、 Catia、 UG 等，這些軟件全為國外公司開發(fā)的，國外由于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的比較早，所以軟件技術(shù)相應(yīng)的比較成熟。 2 UG 的二次開發(fā) UG 軟件概述 UG （ Unigraphics ） 是美國 EDS 公司開發(fā)的 CAD/CAM/CAE 系統(tǒng)，是當(dāng)前國際流 5 行的工業(yè)設(shè)計(jì)平臺(tái)。作為一款實(shí)用的工業(yè)設(shè)計(jì)軟件包， UG 為用戶提供了強(qiáng)大的復(fù)合建模手段，包括實(shí)體建模、自由曲面建模、特征建模、裝配建模等基本建模功能。表達(dá)式對于參數(shù)化建模是很有用的，因?yàn)樗梢杂脕砜刂撇考鱾€(gè)特征間的聯(lián)系，也能夠用來生成規(guī)律曲線（ Law Curves）。參數(shù)化設(shè)計(jì)模型是以約束來表達(dá)產(chǎn)品模型的形狀特征 ,以一組參數(shù)來控制設(shè)計(jì)結(jié)果 ,從而能通過變換一組參數(shù)值 ,方便地創(chuàng)建一系列形狀相似的零件。程序驅(qū)動(dòng)法是通過分析圖形幾何模型的特點(diǎn) ,確定模型的主參數(shù)以及各尺寸間的數(shù)學(xué)關(guān)系 ,將這種關(guān)系輸入程序中 ,進(jìn)而在零件設(shè)計(jì)時(shí)只需輸入幾個(gè)參數(shù)即可生成所要求的模型。參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有 : 參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以其強(qiáng)有力的尺寸驅(qū)動(dòng)修改圖形功能為初始產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品建模和修改系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了有效的手段 。數(shù)化設(shè)計(jì)是一種把設(shè)計(jì)意圖融入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型的強(qiáng)大工具，利用多組參數(shù)驅(qū)動(dòng)零部件的特征尺寸和位置尺寸以完成零部件的三維建模，從而為設(shè)計(jì)人員減少了大量重復(fù)、繁瑣、復(fù)雜的設(shè)計(jì)過程，大大提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)精度。它實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)與基于產(chǎn)品和過程的知識(shí)工程的組合，顯著地改進(jìn)了如汽車、航天航空、機(jī)械、消費(fèi)產(chǎn)品、醫(yī)療儀器和工具等工業(yè)的生產(chǎn)率。 NX 是一個(gè)交互的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造和輔助工程（ CAD/CAE/CAM）系統(tǒng)。 NX 是一個(gè)全三維、雙精度系統(tǒng)，它允許用戶精確地描述幾乎任一幾何形狀。一但設(shè)計(jì)完成，制造應(yīng)用允許用戶選擇描述零件的幾何體，加入制造信息，如刀具直徑并自動(dòng)生成一刀 具位置，源文件（ CLSF），它可用來驅(qū)動(dòng)大多數(shù) NC機(jī)床。NX4的特點(diǎn)是： 為了數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)集成的自動(dòng)化； 在所有開發(fā)學(xué)科中的新能力，包括工業(yè)設(shè)計(jì)、防真、工裝、加工和管理； 在一個(gè)全面的產(chǎn)品生命周期管理（ PLM） 6 解決力案內(nèi)的領(lǐng)先前沿的 CAD、 CAE和 CAM技術(shù)。 NX 功能被劃分成共同功能的一系列 “ 應(yīng)用（ Application） ” 共18 個(gè)模塊，各模塊分別為： 入口（ Gateway）：對所有其他交互應(yīng)用的首要必備的應(yīng)用； 建模（ Modeling）：包括實(shí)體、特征、自由形狀、鈑金特征建模和用戶定義特征；裝配（ Assembilies）：支持裝配建模； 幾何公差模塊（ Geometric Tolerancing Module）：讓用戶捕捉公差； 產(chǎn)品和制造信息（ PMI Introduction）：可用于在三維環(huán)境中對產(chǎn)品形成文檔說明； 分析（ Analysis）：包括注塑模流動(dòng)分析、運(yùn)動(dòng)應(yīng)用和ICAD； 制圖（ Drafting）：可將三維模型生成二維視圖； 高質(zhì)量圖像（ High Quality Image）：生成逼真照片的圖像； 知識(shí)熔接（ Knowledge Fusion）：允許用戶應(yīng)用工程知識(shí)驅(qū)動(dòng)規(guī)則和設(shè)計(jì)意圖到 NX 中的幾何模型和裝配； 制造（ Manufacturing）：可進(jìn)行虛擬加工和自動(dòng)加工編程； 1開放的用戶界面設(shè)計(jì)（ Open User Interface Styler）：允許用戶和第三方開發(fā)商生成 NX 對話框； 1編程語言（ Programming Languages）：包括 GRIP 和 API； 1質(zhì) 量控制（ Quallity Control）； 1走線（ Routing）：定義圍繞和通過其他 NX 裝配的裝配； 1鈑金（ Sheet Metal）：包括鈑金設(shè)計(jì)、沖壓和多零件加工的柵格； 1電子表格（ Spreadsheet）：提供一在 Xess或者電子表格應(yīng)用和 NX間的智能界面； 1 Web Express； 1 Wire Harness:可在用于描述產(chǎn)品機(jī)械裝配的同一三維空間建立電氣布線的表示。 UG/Open 包括以下幾個(gè)部分：UG/Open Menu scrip 開發(fā)工具，對 UG 軟件操作界面進(jìn)行用戶化開發(fā)，無須編程即可對UG標(biāo)準(zhǔn)菜單進(jìn)行添加、重組、剪裁或在 UG軟件中集成用戶自己的軟件功能； UG/Open UI Styler 開發(fā)工具是一個(gè)可視化編輯器，用于創(chuàng)建類似 UG的交互界面，利用該工具，用戶可為 UG/Open 應(yīng)用程序開發(fā)獨(dú)立于硬件平臺(tái)的交互界面； UG/Open API 開 發(fā)工具提供了 UG軟件直接編程接口，支持 C、 C++、 Fortran 和 Java 等主要高級語言； UG/Open GRIP開發(fā)工具是一個(gè)類似 API 的 UG 內(nèi)部開發(fā)語言，利用該工具用戶可生成 NC 自動(dòng)化或自動(dòng)建模等用戶的特殊應(yīng)用。 UG/Open GRIP UG/Open GRIP(Graphics Interactive Programming)是一種專用的圖形交互編程 語言。 GRIP 語言與一般的通用語言一樣，有其自身的語法結(jié)構(gòu)，程序結(jié)構(gòu)，內(nèi)部函數(shù)，以及與其他通用語言程序相互調(diào)用的接口。 GRIP命令有三種表示格式： a)陳述格式。 b)GPA 符號格式。 c)EDA 符號格式。例如在屬性、繪圖和尺寸標(biāo)注以及幾何體等領(lǐng)域與 UG進(jìn)行交互操作時(shí)，其參數(shù)可用 EDA 格式的命令取得。執(zhí)行 GRIP 程序必需進(jìn)入 UG 環(huán)境中，運(yùn)行 File— Execute UG/Open— Grip。要考慮程序的各個(gè)細(xì)節(jié)問題。與 GRIP 語言相比較，用 API 函數(shù)編程則可實(shí)現(xiàn)功能復(fù)雜的操作。通過 UG/Open API 的編程，用戶幾乎能夠?qū)崿F(xiàn)所有的 UG 功能。 （ 1） 對 UG part 文件及相應(yīng)模型進(jìn)行操作，包括建立 UG 模型、查詢模型對象、建立并遍歷裝配體，以及創(chuàng)建工程圖等。 （ 3） 創(chuàng)建并管理用戶定義對象等。 初始化函數(shù)是 UF_ initialize ()，當(dāng)開始調(diào)用 UG/Open API 的函數(shù)時(shí)應(yīng)先調(diào)用 UF_ initialize()來獲取執(zhí)行許可權(quán)限。 終止函數(shù)是 UF_ terminate()，當(dāng)不再調(diào)用 UG/Open API 的函數(shù)時(shí)必須調(diào)用 UF_ terminate()來釋放執(zhí)行許可。其中 Internal 環(huán)境下的程序只能在 UG 的界面環(huán)境 (session)下運(yùn)行，在運(yùn)行這些程序時(shí)他們被加載到 UG 的運(yùn)行空間中（ UG 分配的內(nèi)存）； External 模式開發(fā)的程序能在操作系統(tǒng)(Windows NT/2021/XP 及 UNIX)下運(yùn)行，不在 UG 環(huán)境中或作為 UG 的子進(jìn)程運(yùn)行。 UG/Open Menu Script UG/Open Menu Script 不僅可以使用戶利用 ASCⅡ 文件來編輯 UG的菜單，也可以以一種無縫集成的方式為用戶開發(fā)的應(yīng)用程序創(chuàng)建菜單。對于菜單的自定義大致可以分為如下三個(gè)層次。這種級別的自定義不需要編程實(shí)現(xiàn)。 （ 3）添 加自定義應(yīng)用 該級別的自定義其目的在于使用戶或第三方開發(fā)商開發(fā)的應(yīng)用程序完全集成在 UG中。 UG的菜單文件是擴(kuò)展名為 .men的文本文件，可以使用 Windows 的記事本進(jìn)行編輯。實(shí)際上， UG 系統(tǒng)的菜單文件也是用該腳本語言編寫的。 使用 UG/Open Menu Script自定義 UG菜單可以有兩種方法，分別是使用 Addon 菜單文件和復(fù)制和編輯系統(tǒng)菜單文件。復(fù)制和編輯系統(tǒng)菜單文件是指復(fù)制、編輯系統(tǒng)菜單文件并將其放置在特定的目錄下，覆蓋原始菜單文件。使用 Addon 菜單文件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它可以被 UG 很方便地自動(dòng)加載。復(fù)制和編輯系統(tǒng)菜單文件方法不推薦使用，這主要是由于其編輯起來相當(dāng)復(fù)雜，特別是對于像 這樣大型的菜單文件，其維護(hù)也非常麻煩。 UG/Open UI Styler 模塊提供了強(qiáng)大的制作 UG 風(fēng)格窗口的功能，其主要功能如下： (1) 提供了讓開發(fā)人員建造 UG 風(fēng)格對話框的可視化環(huán)境，并能生成 UG/Open UI Styler 文件和 C 代碼，從而使用戶在使用 UG/Open UI Styler 產(chǎn)生的對話框時(shí)，不必考慮圖形用戶界面 (Graphical User Interface 縮寫為 GUI )的實(shí) 現(xiàn)。 (3) 通過選取和放置控件，從而能實(shí)現(xiàn)所見即所得。 (5) 提供了屬性編輯器，從而允許開發(fā)人員設(shè)置和修改控件屬性。 應(yīng)用 UI Styler 這一工具可以使開發(fā)人員方便、快速地設(shè)計(jì)出與 UG 界面風(fēng)格一致的對話框，避免其他復(fù)雜 的編程。UG/Open UI Styler 工具和 UG/Open Menu Script 工具一樣，都只具有某一方面的功能：UG/Open UI Styler 用于對話框的開發(fā)， UG/Open Menu Script 用于菜單的開發(fā)。它的功能是生成彈出式對話框或工具條，其界面風(fēng)格與 UG 界面風(fēng)格一致。例如，執(zhí)行齒輪生成的程序集，可以用 User Tools 工具產(chǎn)生兩個(gè)對話框分別為直齒輪和斜齒輪，然后在相應(yīng)的對話框上進(jìn)行操作就生成相應(yīng)種類的齒輪。編寫文件完成以后，在 UG 中執(zhí)行 Tools— Customize— User Tools— Load．選擇所編寫的 *.utd 文件即可彈出需要的對話框或工具條。一種比較簡單的實(shí)現(xiàn)方法：拷貝 UG 中的模板文件 9 到 UG啟動(dòng)目錄下，然后編輯模板文件，實(shí)現(xiàn)所需要的功能。現(xiàn)在，較高的 UG 版本已經(jīng)省略產(chǎn)生菜單這一步，操作同上所述。若利用 User Tools 這個(gè)工具，用戶可以將多個(gè) GRIP 或 API 函數(shù)所編寫的程序集成到一個(gè) User Tools對話框或者工具條中，一個(gè)程序?qū)?yīng)一個(gè)控件，通過操作控件來調(diào)用程序，使用起來就非常方便。在UG界面中就是實(shí)現(xiàn)在對話框中輸入齒輪的各個(gè)參數(shù)，確定后 UG 系統(tǒng)自動(dòng)生成對應(yīng)的實(shí)體模型。之后更重要的是編寫一定的程序，程序的作用是讀取對話框中的參數(shù)并自動(dòng)生成所需的實(shí)體模型。該方法采用三維模型與程序控制相結(jié)合的方式，在創(chuàng)建好三維模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)部件的設(shè)計(jì)要求 建立一組可以完全控制三維模型形狀和大小的設(shè)計(jì)參數(shù)。其中程序的編寫是使用 API 語言的表達(dá)式功能。建好模型后，編寫菜單和對話框，然后在 C++上用 API 語言進(jìn)行編程，程序應(yīng)把對話框和模型聯(lián)系起來，將對話框中輸入的值傳遞到模型的表達(dá)式中，并更新程序。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。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。將它們前面的注釋符號 “” 刪除，以使它們起作用。在 Unigraphics 初始安裝時(shí)，它們不起作用，當(dāng)刪除了 “” 號后， UG/OPEN 才能從這些目錄下得到二次開發(fā)的功能擴(kuò) 展。 10 其中 startup 存放 Unigraphics 啟動(dòng)時(shí)需載入的動(dòng)態(tài)共享庫 (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 ( .dl1)及對話框資源文件 ( .dlg))。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。例如， UG_USER_DIR=E