UG_NX_内齿圆柱齿轮参数化建模
基于UG的渐开线圆柱齿轮参数化设计
基于UG的渐开线圆柱齿轮参数化设计L概述：-UG简介-渐开线圆柱齿轮参数化设计要求2.UG的参数化设计方法-设计流程-步骤描述3.制作齿轮模型-使用UG构建模型-模型质量检验4.参数化设计分析-结构优化-加工工艺5.实例分析-模型仿真与装配-动力学分析6.结论・总结・改进建议概述：UG是通用的开放式CAD/CAM软件系统，既可以让设计师设计和制作3D数字模型，也可以驱动机械设备在CNC 机床上实现物料加工。
UG的参数化设计方法可以使用数学模型快速参数化计算出齿轮的参数，相关参数如果在设计模型中有变化，将会对CAD/CAM模型和实际装配产品产生影响。
本文将重点讨论基于UG的渐开线圆柱齿轮参数化设计。
第一部分将介绍UG简介以及渐开线圆柱齿轮参数化设计要求，第二部分将介绍UG的参数化设计方法和流程，第三部分介绍利用UG如何制作渐开线圆柱齿轮模型，第四部分将重点讨论渐开线圆柱齿轮参数化设计分析过程，第五部分将介绍一个实例分析，最后总结并提出本研究的改进建议。
UG参数化设计是一种可控的、高效的、动态的设计方法。
参数化设计的初衷是以数学模型来描述零件的参数，该模型可以以某种方式表达零件的结构和材料特性，这样可以使参数受限的零件轻松实现定制化的设计和生产。
在UG的参数化设计流程中，先定义完成零件的基本参数，然后根据所需要实现的功能，使用UG特有的参数化技术来制定零件的参数，最后实现零件的制作。
在UG的参数化设计中，渐开线圆柱齿轮是一种典型的参数化零件，因为它有多个参数，如压力角、齿顶弦宽度、齿厚、齿深、模数等等，而且这些参数互相影响，设计者需要根据这些参数的关系来理解并控制他们的变化，从而实现合理的设计。
本文将介绍如何使用UG技术快速设计渐开线圆柱齿轮，同时还将阐明模型参数的变化如何影响模型的质量和装配的结果。
UG的参数化设计方法主要包括设计流程和步骤描述。
设计流程由以下几个部分组成：1）了解用户要求：首先，需要仔细研究用户对齿轮精度、工作环境等的要求，得出最适合的参数设置方案。
基于UG的齿轮参数化建模
基于UG的齿轮参数化建模齿轮是机械传动中常见的零部件，用于传递动力和转速。
在设计和制造齿轮时，参数化建模是一种有效的方法，它可以提高设计的灵活性和效率，同时可以减少错误并节省时间和成本。
在本文中，我们将介绍基于UG（Unigraphics）软件进行齿轮参数化建模的方法。
首先，我们需要打开UG软件并创建一个新的文件。
然后，在模型中选择“齿轮”功能，并设置齿轮的基本参数，如模块（modulus）、齿数、齿轮厚度、齿宽等。
这些参数将决定齿轮的几何形状和尺寸。
同时，我们还可以使用函数来定义其他参数，例如齿数、齿宽等。
通过这种方式，我们可以灵活地调整齿轮的尺寸和形状，而不需要手动修改每个参数。
另外，UG还提供了强大的几何建模工具，我们可以使用这些工具来创建齿轮的几何形状。
例如，我们可以使用“旋转”功能来绘制齿轮的基本轮廓，然后通过“变量融合”功能来添加齿形，并使用“切割”功能来创建齿形。
在建模过程中，我们还可以通过参数化建模功能来创建不同类型的齿轮，例如直齿轮、斜齿轮、螺旋齿轮等。
通过设置不同的参数，我们可以快速生成不同类型的齿轮模型，提高设计的效率和灵活性。
此外，UG还支持对齿轮模型进行分析和优化。
我们可以使用“装配分析”功能来检查齿轮的运动性能和受力情况，从而优化设计并提高其可靠性和耐用性。
总的来说，基于UG的齿轮参数化建模是一种高效、灵活和精确的设计方法。
通过这种方法，我们可以快速生成不同类型的齿轮模型，并进行准确的分析和优化，从而提高设计的效率和质量。
希望本文对您在齿轮设计中有所帮助。
UG的参数化建模方法
UG的参数化建模方法UG是集CAD/CAE/CAM为一体的一款软件，是由美国EDS公司出品。
人们把它广泛的应用于汽车制造、模具加工、航空航天、机械零件制造等领域。
UG NX具有很强的参数变量设计与编辑能力，为零部件的快速、高效的设计提供软件支持，也为实现零件的系列化建模提供帮助。
标签：建模；设计；参数化；UG1 参数化建模概念参数化建模技术是UG软件的精华，是CAD技术的发展方向之一。
在整个产品开发过程中，Unigraphics提供给设计人员强大的设计功能。
但怎样才能使产品之间在设计过程中产生关联，以实现产品的各零部件间的协同变化、快速修改，提高产品设计的效率，减少设计人员的工作量，这些都可以通过参数设计来实现。
参数是设计过程中的核心。
参数化设计也可称为尺寸驱动，是指参数化模型的所有尺寸，部分或全部使用相应的表达式或其他方式指定，而不需要给出指定具体数值的方法。
参数化设计是可以修改若干个参数，由UG NX自动完成表达式中或与之相关联的其他参数的改变，从而方便的修改了一条曲线、一个轮廓，甚至生成新的同类型模型。
其本质是在保持原有图形的拓扑关系不变的基础上，通过修改图形的尺寸（即几何信息），而实现产品的系列化设计。
2 参数化建模分类对产品进行设计建模的基础是对产品的了解程度。
只有在了解了产品的结构特性及产品的设计意图为基础上，才能更好的对产品设计和建模。
设计时要根据零件产品的结构特性，设计出零件各个部分的拓扑关系，最终把设计者的设计意图通过UG的参数化工具反映到零件产品的设计建模中。
设计过程是一项很艰巨的任务，从提出设计方案到最终完成要经历漫长的积累，这期间还要不断的修改。
因此，从这个意义上讲，建模的过程就是不断修改的过程。
利用UG进行参数化设计的优势就是能够方便的对产品模型进行修改，减少设计人员的劳动量，提高产品设计效率。
2.1 使用表达式进行参数化建模表达式是UG中进行参数化设计的一个非常重要的手段。
UG-NX-内齿圆柱齿轮参数化建模
第三章内齿圆柱齿轮参数化建模1.1内齿圆柱齿轮简介内齿轮〔internal gear〕——齿顶曲面位于齿根曲面之内的齿轮。
应用于有特殊要求的传动系统中。
1.2建模分析内齿轮的建模和直齿轮的建模根本上是大同小异，只是齿顶圆和齿根圆位于内侧而已。
其中，齿顶圆和齿根圆的表达式也有所不同，它们分别是：da=d-2*m*(hax+x)〔齿顶圆〕df=d+2*m*(hax+cx-x)〔齿根圆〕1.3建模表达式a＝20〔压力角〕z＝25〔齿数〕m＝4〔模数〕hax＝1〔齿顶高系数〕cx＝0.25〔顶隙系数〕x＝0〔变位系数〕d=m*z〔分度圆〕db=d*cos(a)〔基圆〕da=d-2*m*(hax+x)〔齿顶圆〕df=d+2*m*(hax+cx-x)〔齿根圆〕t＝1〔系统变量〕s=45*t〔展开角〕xt=db/2*cos(s)+db/2*sin(s)*rad(s)〔X坐标〕yt=db/2*sin(s)-db/2*cos(s)*rad(s)〔Y坐标〕zt＝0〔Z坐标〕1.4建模过程〔1〕新建文件〔2〕建立表达式翻开“表达式〞工具，输入相应参数和公式，如图其他要求与第二章相同。
〔3〕建立渐开线使用“规律曲线〞工具，选择“根据方程〞建立渐开线。
〔4〕建立根本圆使用“圆弧/圆〞工具，以原点为圆心，分别建立直径为“d/2〞、“da/2〞、“df/2〞的三个圆，第四个圆为内齿轮的外圈圆，直径大小根据实际需要而定。
如图渐开线外圈圆齿根圆分度圆齿顶圆〔5〕建立连接线翻开“直线〞工具，建立以原点和渐开线内端点为端点的连接线。
〔6〕建立对称面翻开“基准平面〞工具，以“自动判断〞依次选择Z轴、渐开线与分度圆交点，建立参考平面，然后再以“自动判断〞选择参考平面与Z轴，输入角度“360/4/z〞，建立对称平面。
〔7〕镜像曲线使用“镜像曲线〞工具，选择渐近线和连接线，以对称面为镜像平面进行镜像操作。
〔8〕建立齿轮外圈翻开“拉伸〞工具，选择外圈圆和齿根圆为拉伸曲线进行拉伸，得到外圈实体如图〔9〕拉伸第一个齿使用“拉伸〞工具，“曲线规那么〞选择“单条曲线〞，并选择“在相交处停止〞，选择如图曲线进行拉伸并求和，获得一个齿〔10〕阵列将拉伸所得的第一个齿利用“实例特征〞工具进行阵列，数量输入“z〞，角度输入“360/z〞，阵列效果如图齿轮主体建模自此结束，其他细节特征可根据实际应用的需要加以建立。
UG NX 8.5齿轮制作
标准齿轮建模西南交通大学机械工程学院测控技术与仪器薛东明20101807 一、打开UG软件,新建:选择模型UG8.5中,点击菜单栏中的”GC工具箱”/”齿轮建模”/”圆柱齿轮建模”/创建齿轮/直齿轮、外啮合齿轮、滚齿下面设置齿轮参数：名称随便，模数3，牙数80，齿宽60，压力角20矢量对话框中选择“zc”轴点对话框中，自动判断点，点确定得到齿轮下面进行加工修整：二、创建孔在菜单栏中，插入/设计特征/孔在类型中选择常规孔，在成型中选择简单，在直径、深度中分别填30，贯通体位置中，选择绘制截图来打开创建草图对话框，草图平面中，选择平的面或平面，点击，选择坐标z轴指向的面，完成草图回到空对话框中，确定完成空孔继续创建孔，（有数据要求时，根据具体尺寸）菜单中，插入/关联复制/阵列特征，指定矢量为zc轴，指定点为坐标原点，间距为数量和截距，数量6，节距角60，选择特征为最后打出的孔，点确定完成阵列孔特征三、创建轴孔：先绘制草图，插入/任务环境中的草图，完成如图草图（具体两个圆的大小要根据数据）菜单栏中，插入/设计特征/拉伸，指定矢量下拉列表中选择–zc，极限中，开始距离为0，结束距离为22.5，选择体，求差，选择曲线为刚画出的两个圆，我们要切除两圆之间的部分。
确定，完成拉伸确定，完成拉伸。
四、边倒圆插入/细节特征/边倒圆输入边倒圆半径为3，确定完成。
五、创建倒角：插入，细节特征，到斜角。
横截面为对称，距离2.5确定，完成。
六、镜像特征：首先创建一个基准面。
基准面垂直娿zc轴，离yc-xc平面距离为齿宽的一半，即30.图中蓝色即为刚创建出的品面，线面，要把已经加工好的那一面的所有特征，已刚创建好的基准面为镜像面，镜像到另一侧。
选择特征为刚创建的边倒圆，倒斜角，指定平面为刚创建的基准面，点击确定。
完成。
七、创建腔体：在yc-xc面创建水平面，xc-zc创建基准面插入/设计特征/腔体单击矩形，选择刚刚创建的基准面为前提放置面，单击反向默认侧，打开水平参考对话框，选择刚创建的水平面为水平参考，打开腔体参数对话框。
基于UG的齿轮参数化建模系统
第34卷第3期2008年6月东华大学学报(自然科学版)JOU RNAL OF DONGH UA UN IVERSIT Y(NAT URAL SCIENCE)Vol 34,No.3Jun.2008文章编号:1671-0444(2008)03-0326-06基于U G的齿轮参数化建模系统*余志林(上海大学计算中心,上海200444)摘 要:使用U G的参数化建模功能创建圆柱直齿轮模型,然后利用U G/O pen AP I应用程序二次开发技术,设计M enuScript菜单和UIStyler对话框及其控制程序,组成了齿轮参数化建模系统.在U G环境下,用户可选择齿轮的结构类型菜单项,在用户对话框中输入齿轮的设计参数和结构参数后,系统将自动生成完全符合用户设计要求的齿轮模型.关键词:U G;圆柱直齿轮;渐开线;M enuScr ipt菜单;U IStyler对话框中图分类号:T H128 文献标志码:AParameterized Modeling System of Gear Based on UGY U Zhi l in(Computer Center,Shang ha i Univ ersity,S hangha i200444,China)Abstract:U G s parameterized modeling function is used to create the spur g ear model,and then the tw ice development technolog y of UG/O pen API application is used to desig n the M enuScript menu,U ISty ler dialog bo x and their co ntrol pr ocedures,w hich form the parameterized m odeling system.U nder U G environment,m enu item of g ear structure type can be chosen,and the sy stem w ill auto matically generate the gear com pletely in accordance w ith the desig n dem and after the g ear param eters and the structure parameter s are input in the custo mer dialo g box.Key words:U G;spur gear;inv olute;M enuScript menu;U ISty ler dialog box在机械设计中,齿轮的精确建模具有一定的难度,主要是齿廓曲线的精确创建用一般CAD软件实现比较复杂.由于U G软件是大型CAD/CAM 软件,它具有很强的建模功能和二次开发功能,因此可以借助UG的规律曲线创建功能,生成渐开线齿廓曲线,再使用U G三维建模功能创建参数化圆柱直齿轮模型,实现齿轮的精确建模.为了减少设计工作量,提高建模效率,文中采用了三维模型与程序控制相结合的方法,在U G的交互环境下预先创建三维参数化圆柱直齿轮样板模型,然后利用UG/O pen API应用程序二次开发技术编写菜单和用户对话框控制程序,组成齿轮参数化建模系统.系统运行时,通过控制程序读入用户对话框中输入的新参数,实时修改和更新齿轮模型,完全满足了齿轮设计和精确建模的要求.1 创建标准圆柱直齿轮参数化样板模型常见的标准圆柱直齿齿轮结构有A和B型两种,如图1所示.B型结构比较简单,A型结构则比较复杂,其参数化建模可以按以下步骤进行.*收稿日期:2008-01-28作者简介:余志林(1954 ),男,浙江慈溪人,副教授,硕士,研究方向为工程图学及应用.E mail:zhlyu@第3期余志林:基于U G 的齿轮参数化建模系统327图1 圆柱直齿齿轮结构类型Fig.1 Type of spur gear1.1 输入齿轮参数表达式在UG 系统M odeling 模块环境下,使用表达式功能[1]选择T oo ls 菜单的Expressio n 项,在弹出的Expressio n 对话框中输入表1中的齿轮参数.表1 A 型齿轮的建模参数与表达式Table 1 M odeling pa ram eters and expressio n of type A gear参数名称参数符号参数初值或表达式参数类型模数m 3Len gth 齿数z 18Len gth 齿形角 20Angle 基圆直径d b m *z cos Len gth 分度圆直径d m *z Len gth 齿顶圆直径d a d +2*h a Len gth 齿根圆直径d f d -2*h fLen gth 齿顶高h a m Len gth 齿根高h f 1.25*mLen gth 参数t 1Constant 半齿圆心角angle 90/z Angle 渐开线x 坐标x t d b *cos s /2+d b *rad s *sin s /2Len gth 渐开线y 坐标yt d b *sin s /2-d b *rad s *cos s /2Len gth 其他结构参数略略Len gth1.2 创建齿廓渐开线选择Insert|Cur ve|Law Cur ve 菜单项,再单击Law Function对话框中的(By Equation)按钮,然后依次确定t,x t,y t 初始值和表达式;z t 初始值为0,通过单击对话框中的(Constant)按钮后输入.由此创建的渐开线齿廓曲线如图2所示.1.3 创建齿轮牙齿进入x y 水平草图,过圆心O 作直线1和2,令 1O 2=angle.过圆心O 作直线3,其端点与渐开线起点相连,标注角度ang le;再作齿顶圆、齿根圆、分度圆和基圆,并标注必要的尺寸(见图2).选择Edit |Curve |T rim |菜单项,弹出T rim Curv e 对话框,在Filter 下拉列表中选择Curve 项,然后依次点选待裁剪的线段和裁剪边,修剪出半个牙齿轮廓(图3).图2 渐开线齿廓曲线Fig.2 Involute gear profile选择Insert|Desig n Feature|Ex trude 菜单项,点选牙齿形状,输入高度值B (齿宽参数),拉伸出半个牙齿立体.选择Insert |Datum /P oint |Datum Plane 菜单项,在弹出的Datum Plane 对话框中单击(At Angle)按钮,点选x y 基准面,再点选直线1,即可创建过直线1,垂直于x y 平面的新的基准面.选择Insert|Associative Copy|Istance 菜单项,单击Mirr or Body 按钮,点选牙齿,再点选基准面,即可创建对称于新基准面的另半个牙齿,从而构成全齿(图4).图3 半个牙齿轮廓Fig.3 Half tooth outline图4 全齿Fig.4 Total tooth创建一个x y 草图,作齿根圆,并拉伸成圆柱体,高度为B (齿宽参数).选择Insert|Combine Bodies|Unite 菜单项,将牙齿与齿根圆柱体作并运算.再创建一个x y 草图,作齿顶圆,然后拉伸成齿顶圆柱体,高度为B (齿宽参数),用Chamfer 命令对两端顶圆倒角,倒角量可以用if 表达式根据分度圆直径d 确定.选择Insert|Associative Copy|Istance 菜单项,单击Circular A rray 按钮,点选牙齿,单击OK 按钮,依次输入阵列数量z 、阵列角度360/z ,单击OK 按钮.单击Datum A xis 按钮,点选旋转轴z ,单击Apply 按钮,创建出全部牙齿.1.4 创建齿轮的其他结构选择Insert|Desig n Feature|Poket 菜单项创建328东华大学学报(自然科学版)第34卷齿轮两端的环形凹槽,形状大小由相关的结构参数表达式决定.选择Insert|Desig n Feature|Boss 菜单项创建齿轮两端凸台,形状大小由相关参数表达式决定.选择Insert|Detail Feature|Edged Blend 菜单项创建两端环形凹槽底部的圆角,形状大小由相关的参数表达式决定.创建x y 草图,作圆孔键槽形状,并标注槽宽、槽深和孔直径参数化尺寸.用Ex trude 命令拉伸成立体,再与齿轮作!减(Subtract 命令)∀操作,产生齿轮孔槽.选择Insert|Desig n Featur e|H o le 菜单项创建两端环形凹槽底的圆孔,大小由相关的参数表达式决定.再用Circular Array 命令阵列6个圆孔.选择Insert|Detail Feature|Chamfer 菜单项创建键槽孔两端倒角,大小由相关参数表达式决定.将创建完成的参数化齿轮模型作为样板模型以文件名spur_g ear_a.prt 存盘.2 设计齿轮参数化建模系统齿轮参数化建模系统的功能是通过选择下拉菜单的齿轮结构类型菜单项(图5),弹出用户交互式对话框(图6),在对话框中直接修改齿轮的设计参数和结构参数,并在对话框的列表区中根据轴径确定键槽的标准参数后,按OK 或Apply 按钮,系统自动修改相关表达式参数值,生成符合设计要求的A 型结构圆柱直齿轮模型.图5 菜单界面Fig.5 Menu interface图6 用户交互式对话框Fig.6 User interactive Dialog box设计齿轮建模系统的关键是使用UG /O pen API 应用程序二次开发技术[2],确定用户交互式对话框的布局与形式,编写相应的菜单程序及对话框控制程序.2.1 编写菜单文件用记事本创建名为cy lindrical_g ear.m en 的菜单程序如下,由此而创建的菜单如图5所示.VERSION 120EDIT UG_GATEWAY_MAIN_M ENUBARBEFORE U G_H ELP CASCADE_BUTTON PARAMETER_DESIGNLABEL 圆柱齿轮三维参数化设计END_OF_BEFOREMENU PARAM ETER_DESIGN BU TT ON SPU R_GEAR_A LABEL A 型结构圆柱直齿轮...ACTIONSPARAMET ER_DESIGN_SPU R_GEAR_A BU TT ON SPU R_GEAR_B LABEL B 型结构圆柱直齿轮...ACTIONSPARAMET ER_DESIGN_SPU R_GEAR_B ##2.2 设计用户对话框与编写相应的控制程序2.2.1设计用户对话框启动U G NX 4.0系统,单击Start 按钮,选择All Applications|UserInterface Styler 菜单项,进入U G /Open U ISty ler (用户对话框设计)模式,弹出Reso ur ce Editor Curr ent Object:Dialo g 对话框(图7).在Attr ibties 选项卡中设置用户对话框标题名,在CallBacks 选项卡设置用户对话框中的3个按钮OK,Apply,Cancel,其参数如图8所示.图7 Resource Editor C urrent Object:Dialog 对话框Fig.7 Resource Editor Current Object:Dialog第3期余志林:基于U G 的齿轮参数化建模系统329图8 CallBacks 选项卡Fig.8 CallBacks option在NX Open U ser Inter face Styler 对话框中使用工具栏的控件功能,设计出用户对话框中参数输入的形式(图9).图9 NX Open User Interface Styler 对话框Fig.9 Dialog box of NX Open User Interface Styler其中PRO_DESIG_REAL_M 模数m Real 控件是用于控制用户对话框中的参数m (模数),具体可以在图10对话框的Attributies 选项卡中设置.此外,还可以在Attachments 选项卡中确定参数m 输入框在用户对话框中的位置(图11).使用同样的图10 模数m 参数的设置Fig.10 Settings of Module m方法,使用控件设置其他参数的输入形式.用户对话框设计完成后,其结果保存为用户对话框文件spur_gear _a.dlg,然后选择File |Ex it Sty ler 菜单项,退出U G /Open UISty ler 模式.图11 模数m 参数输入框位置设置Fig.11 Displacement of Module m entry box2.2.2 编写相应的控制程序(1)创建应用程序框架.如果在M icrosoft Visual Studio\Com mon\M SDev98\T em plate 目录下已存在工程向导文件Ug Open_v 19.aw x 和帮助文件U gOpen_v19.hlp,则可以在VC++环境下开发UG 应用程序.启动中文VC++6.0∃选择!文件|新建∀菜单项∃在弹出的对话框中选择!工程∀选项卡,在列表区中选择U nig raphics NX Appw izard V1(UG 工程向导)项,在!工程∀编辑框输入工程名spur_g ear_a,在!C 位置∀项点按钮,选择保存工程文件的路径,在!P 平台∀区勾选Win32选项∃单击!确定∀按钮∃在弹出的对话框中选择An internal applicatio nthatcanbeactivatedfromaUnigraphics sessio n(内部运行模式,可生成Dll 文件)单选项,选择!C ∀单选项(产生的源代码为C 语言)∃单击!下一个∀按钮∃勾选Explicitly [ufusta](用ufusr 函数为入口函数)∃选择Automatically,w hen the applicatio n com pletes (当应用程序结束时,自动卸载)单选项∃单击!完成∀按钮∃单击!确定∀按钮,自动创建spur_gear_a.h 和spur _g ear _a_tem plate.c 应用程序框架文件.将spur _g ear _a.h 和spur _gear _a_tem plate.c 改名为spur _gear _a _dialog.h 和spur _gear _a _dialog.c,再修改spur_gear_a_dialog.c 中的包含文件include <spur _g ear _a.h >为include <spur _gear_a_dialog.h>.(2)修改主程序.编辑主程序spur _gear _a.c,添加ufsta 入口函数ex tern DllEx port void ufsta().该函数用于判别用户在U G 中打开的齿轮样板模型是否为指定的模型,若不是指定模型则显示330东华大学学报(自然科学版)第34卷!当前显示模型不是齿轮部件spur_gear_a.prt,不能进行参数化设计∀的信息.但如果打开的齿轮样板模型正确,则装载对话框文件spur_g ear_a.dlg,并弹出用户对话框(图6).(3)编写用户对话框控制程序.打开程序spur_ gear_a_dialog.c,将回调函数extern int LaunchProDesignDialog(int*response)中调用对话框的命令修改为:if(erro r_co de=U F_ST YLER_cr eate_dialog("spur_gear_a.dlg",PRO_DESIG_cbs,/*Callbacks from dialog*/PRO_DESIG_CB_COUNT,/*num ber o f callbacks*/NU LL,/*T his is yo ur client data*/respo nse))!=0)(4)编写获取齿轮相关参数表达式值的程序.编辑文件spur_g ear_a_dialog.c,修改获取齿轮相关参数表达式值的构造函数为:int PRO_DESIG_co nstr uct_fun(int dialog_id, vo id*client_data,UF_STYLER_item_value_ty pe_p_t callback_data){ double value;char prompt[256];UF_STYLER_item_value_type_t data;if(UF_initialize()!=0)return(UF_UI_CB_CONTINUE_DIALOG);data.item_attr=U F_ST YLER_VALUE;/*获取模数M参数*/data.item_id=PRO_DESIG_REAL_M;UF_M ODL_eval_ex p("M",&data.value.real);UF_STYLER_set_value(dialog_id,&data);data.item_attr=U F_ST YLER_VALUE;##UF_term inate();}(5)编写用户对话框!Apply∀按钮回调函数.用户对话框!Apply∀按钮回调函数,用于获取用户在用户对话框中输入的参数,修改表达式,更新齿轮.在spur_gear_a_dialog.c文件中编写函数:int PRO_DESIG_apply_fun(int dialo g_id,void*client_data,U F_STYLER_item_value_type_p_t callback_data){ UF_STYLER_item_value_type_tdata;double value;char pr ompt[256];if(U F_initialize()!=0)return(UF_UI_CB_CONTINUE_DIALOG);data.item_attr=UF_STYLER_VALUE;/*获取对话框中输入的模数M参数值*/data.item_id=PRO_DESIG_REAL_M;F_ST YLER_ask_value(dialog_id,&data);PRO_DESIGN_edit_exp("M",data.value.real);data.item_attr=UF_STYLER_VALUE;##UF_term inate();return(UF_UI_CB_CONT INUE_DIA LOG); }在PRO_DESIG_apply_fun函数中调用了获取相关控件值的函数UF_STYLER_ask_value(),还调用了PRO_DESIGN_edit_ex p()函数,借助它并根据用户输入的参数值修改齿轮模型的参数表达式.该函数为:int PRO_DESIGN_edit_ex p(char*dim_name,double dim_value){ char exp[256],temp[50];int err;strcpy(ex p,dim_name);strcat(ex p,"=");sprintf(tem p,"%.5f",dim_value);strcat(ex p,temp);er r=U F_M ODL_edit_exp(exp);return err;}用户对话框中的!OK∀按钮函数,除了在函数尾部增加UF_M ODL_update()函数(更新齿轮模型)外,与!Apply∀按钮回调函数代码基本相似.2.3 构建齿轮参数化建模系统2.3.1 设置VC++环境选择!工程|设置∀菜单项,弹出Pr oject Setting s的对话框,切换到!C/C++∀选项卡,选择!Y分类∀下拉列表项Preprocesso r(加头文件).再切换到!Link∀选项卡,选择!Y分类∀下拉列表项Gener al,其他选项取默认设置,单击!确定∀按钮. 2.3.2 加入工程选择!工程|添加工程|File∀菜单项,依次加入文件spur_gear_a_dialog.c和spur_gear_a_dialog.h.第3期余志林:基于U G的齿轮参数化建模系统3312.3.3 加入目录路径选择!工具|选择∀菜单项,在弹出的对话框中选择!目录∀选项卡,然后单击!新建∀按钮,再单击按钮,选择包含文件和库文件路径以及C:\Pro gram Files\U GS\N X4.0\U GOPEN目录路径.2.3.4 保存工程文件选择!文件|全部保存∀菜单项.2.3.5 编译程序生成动态库文件与连接文件选择!编译|编译∀菜单项,编译spur_gear_a_ dialog.c文件;选择!编译|构件∀菜单项,编译spur_ gear_a_dialog.dll文件.2.3.6 编写用于修改齿轮路径的批处理文件编写批处理文件N ote.bat,内容为%System Roo t%\System32\notepad.ex e c:\Pro gram Files\ UGS\NX4.0\U GII\m enus\Custo m_dirs.dat.将此文件放于桌面,当双击之,就会打开Custom_dir s. dat文件,可以在#Custom er m odificatio ns can fo llow o n here语句下面添加圆柱直齿轮路径d:\ cy lindr ical_gear后重新保存.2.3.7 齿轮系统的目录结构齿轮系统的文件夹为d:\cylindrical_gear,在其下还有application、startup、spur_g ear_a和model四个子文件夹.application文件夹用于存放用户对话框文件spur_gear_a.dlg和对话框中齿轮图片文件spur_ gear_a.bmp文件.startup文件夹用于存放菜单文件cy lind r ical_ gear.men和动态库文件spur_gear_a.dll.spur_g ear_a文件夹用于存放C程序主文件spur_gear_a.c、工程文件spur_g ear_a.dsw和对话文件spur_g ear_a_dialog.c以及其头文件spur_ gear_a.h和spur_g ear_a_dialo g.h.model文件夹用于存放齿轮模型样板文件spur _gear_a.prt.2.4 齿轮参数化建模系统使用方法步骤一:启动U G NX4.0;步骤二:打开A型结构圆柱直齿轮样板文件spur_gear_a.prt;步骤三:选择!圆柱齿轮三维参数化设计|A型结构圆柱直齿轮∀菜单项,在弹出的用户对话框(如图6)中按用户设计要求输入齿轮参数与结构参数后,单击!确定∀按钮,系统便根据用户输入的参数更新齿轮模型.3 结论使用UG系统建模功能和UG/Open API应用程序二次开发技术,可以根据不同的设计要求快速而方便地创建出圆柱直齿轮模型,实现了圆柱直齿轮的参数化和精确建模.根据上述齿轮建模系统的开发思路,在该系统中实现了A和B型结构圆柱直齿轮和A和B型圆柱斜齿轮(图12)的参数化建模功能,由于篇幅关系,关于A和B型圆柱斜齿轮的建模方法不再赘述.(a)A型(b)B型图12 圆柱斜齿轮类型Fig.12 Type of helical gear参 考 文 献[1] 洪如瑾.UG NX4CAD快速入门指导[M].北京:清华大学出版社,2006:275-280.[2] 候永涛,丁向阳.UG/Open二次开发与实例精解[M].北京:化学工业出版社,2007:11-15,29-33,98-106.。
圆柱齿轮建模_UG NX10中文版完全自学手册_[共2页]
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7.4 GC工具箱 7
（4）单击“确定”按钮来镜像面。
【选项说明】
1．选择面：选择要复制并关于平面镜像的面。
2．面查找器：此选项在前面已经进行讲解，此处从略。
3．镜像平面
（1）平面：选择镜像平面。
镜像平面可以是平的面也可以是基准平面。
（2）现有平面：指定现有的基准平面或以平的曲面作为镜像平面。
（3）指定平面：新建一个平面为镜像平面。
7.4 GC工具箱
7.4.1 圆柱齿轮建模
【执行方式】
●菜单：选择“菜单”→“GC工具箱”→“齿轮建模”→“柱齿轮”命令
●功能区：单击“主页”选项卡中“齿轮建模-GC工具箱”面组上的“柱齿轮建模”按
钮（单击“主页”选项卡右侧“功能区选项”，在下拉菜单中勾选“齿轮建模-GC工具箱”
组，即可将此面组添加到“主页”选项卡）
【操作步骤】
（1）执行上述方式，打开“渐开线圆柱齿轮建模”对话框，如图7-16所示。
（2）选择齿轮操作方式。
（3）选择齿轮方式和加工方法。
（4）输入齿轮参数。
（5）单击“确定”按钮，创建圆柱齿轮的创建。
【选项说明】
1．创建齿轮：创建新的齿轮。
选择该选项，单击“确定”按钮，打开如图7-17所示的“渐
开线圆柱齿轮类型”对话框。
图7-16 “渐开线圆柱齿轮建模”对话框图7-17 “渐开线圆柱齿轮类型”对话框。
UG6.0齿轮画法
UG NX6.0齿轮绘制邢台职业技术学院 高利军UG NX6.0创建齿轮主要思路： 第一步：创建渐开线表达式。
在下拉菜单下，选择命令，弹出表达式对话框，来创建渐开线表达式。
第二步：绘制齿缺截面。
利用命令创建空间渐开线，为了方便操作需对空间渐开线投影，将其投影至草绘平面，再绘制齿缺截面。
第三步：拉伸齿缺轮廓。
拉伸齿缺截面得到齿缺轮廓，最后关联复制—实例特征—圆形阵列得到全齿特征。
渐开线直齿圆柱齿轮参数为：模数=4，齿数24，压力角20°，齿轮厚度35，孔径45，键槽14*3.8。
创建过程1. 齿轮参数的计算：分度圆直径：96244=⨯齿顶圆直径：()1042244=+⨯ 齿根圆直径：()865.2244=-⨯ 基圆直径：()2.9020cos 244=︒⨯⨯分度圆齿槽角：5.7224360=÷÷ 2. 渐开线数学方程参数化3. 渐开线的数学方程：x=r(cos θ+θ*sin θ)；y=r(sin θ-θ*cos θ)。
因为渐开线的基圆半径r 为45.1，设展开角度θ用theta 标示（仅仅为了在UG 中好输入），展开角范围为︒0至︒60，则UG 表达式为： ︒=0a︒=60b 0.73224 r=45.1 4.75501t=0(变量，初始值为0，定义域[0,1])u=(1-t)*a+t*bxt=r*cos(u)+r*rad(u)*sin(u)yt=r*sin(u)- r*rad(u)*cos(u)zt=04.新建文件，命名，确定保存位置。
5.绘制齿轮毛坯：拉伸—草绘（圆角、倒角等按《齿轮设计手册》要求绘制）。
6.输入渐开线表达式，在下拉菜单下，选择命令，弹出表达式对话框，来创建渐开线表达式。
（注意：下图在输入常量和变量时，要选择相应的数据类型）7.输入表达式，打开“工具”中的“表达式”，逐项录入，注意数据类型选择。
a=0︒=60b︒r=45.1t=0 (注：变量，初始值为0，定义域[0,1])u=(1-t)*a+t*bxt=r*cos(u)+r*rad(u)*sin(u)yt=r*sin(u)- r*rad(u)*cos(u)zt=08.绘制渐开线，通过“规律曲线”确认xt;yt;zt继续执行关于t和yt定义zt定义利用“点构造器”确定渐开线基圆中心，将其放置在齿轮毛坯草绘面上，圆心为齿顶圆圆心。
基于UG的标准斜齿圆柱齿轮及变位齿轮的参数化建模
基于UG的标准斜齿圆柱齿轮及变位齿轮的参数化建模所在学院机械工程学院专业名称机械设计制造及其自动化年级二零一零级学生姓名、学号指导教师姓名、职称讲师完成日期二零一零年五月摘要齿轮是机械行业中被广泛应用的零件之一，齿轮轮齿的精确三维造型被视为齿轮机械动态仿真、NC加工、干涉检验以及有限元分析的基础。
但在UG7.0软件上并没有专门的模块，所以本文详细阐述的是在UG7.0平台上建立斜齿圆柱齿轮及变位齿轮三维模型的新方法。
由于斜齿轮的轮廓线不是标准曲线，想实现齿轮造型的精确建模有一定的难度。
斜齿轮常用的成型方法是扫掠成型法，但此方法实现的建模不准确。
为了改变这种缺点，本论文提出了通过建立渐开线、齿根过渡曲线对称方程，精确计算出了分界齿数与曲线起始、终止角度，以自由形式特征下的扫掠为工具的解决方案。
该方法符合标准斜齿圆柱齿轮齿廓线的定义,可以实现齿轮的精确建模。
通过实例建模，此方法同样适用于变位齿轮的参数化建模，提高了变位齿轮工程设计的效率。
关键词：斜齿轮及变位齿轮；渐开线；过渡曲线；对称方程；参数化建模ⅠABSTRACTGear is the machinery industry is widely applied in one of the parts, and gear of gear tooth accurate three-dimensional modeling is regarded as dynamic simulation, NC gear machinery processing, the interference of the finite element analysis test and the foundation. But in UG7.0 software and no special module, so in this paper expounds in UG7.0 platform is established on the helical gear shift gears and three dimensional model of the new method.Because the outline of the helical gear line is not standard curve, want to realize the precise gear modelling modeling has the certain difficulty. The helical gear commonly used the shaping method is sweeping ChengXingFa, but this method of modeling is not accurate. In order to change this weakness, this paper puts forward through the establishment of the involute tooth root, transition curve equation of symmetry, accurate boundary calculated with curve starting, termination number Angle, the free form the sweeping characteristics for the tool solutions. This method accord with standard helical gear tooth profile line of the definition, can realize the precise modeling gear.Through the example modeling, this method is also applicable to shift gears of parameterized modeling, improve the gear shift of the project design efficiencyKey words: The helical gear and shift gears; Involute; Transition curve; Symmetrical equation; Parameterized modelingⅡ目录1 引言 (1)1.1国内外的研究现状及发展趋势 (1)1.2课题研究内容 (2)1.3课题研究的意义 (2)1.4参数化建模策略 (3)1.5 Unigraphics介绍 (4)2斜齿轮的基本参数与几何尺寸计算 (5)2.1斜齿轮基本参数 (5)2.2设置齿轮参数和相关尺寸计算 (5)2.2.1前、后端面齿廓曲线的生成 (6)2.2.2齿根过渡曲线的建立 (8)3 标准斜齿圆柱齿轮的参数化建模 (11)3.1 基圆直径小于齿根圆直径即Z>分界齿数时 (11)3.1.1设置斜齿轮基本参数 (11)3.1.2斜齿轮计算参数的设置 (11)3.1.3创建斜齿轮前、后端面齿廓 (12)3.1.4 建造齿轮模型时的表达式 (13)3.1.5创建螺旋线 (15)3.1.6创建螺旋齿 (16)3.1.7创建完成斜齿轮实体 (16)3.1.8参数化实现 (17)3.2 基圆直径大于齿根圆直径即Z<分界齿数时 (17)3.2.1斜齿轮建模的表达式 (17)3.2.2创建斜齿轮齿廓曲线 (19)3.2.3创建螺旋线 (20)3.2.4创建螺旋齿 (21)3.2.5创建斜齿轮实体 (21)3.2.6参数化实现 (22)4 变位斜齿轮的实体建模 (23)4.1概述 (23)4.2变位斜齿轮的参数化设计 (24)4.2.1 基圆直径小于齿根圆直径时即Z>分界齿数时 (24)4.2.2基圆直径大于齿根圆直径时即Z<分界齿数时 (31)5斜齿轮参数化建模 (39)5.1参数化设计步骤及其方法 (39)5.1.1利用表达式进行参数化 (39)5.1.2利用表达式的电子表格功能实现参数化 (40)Ⅲ5.1.3利用部件族电子表格功能实现参数化 (41)6总结与展望 (48)参考文献 (44)致谢 (45)Ⅳ1 引言齿轮传动被视为传递机械力的主要运动方式，在工业发展中占有重要地位。
基于UG知识融合的圆柱齿轮参数化建模
图 8 孔板式齿轮
轮辐式齿轮的附加结构为扇形孔，规则代码涉及到相
Internal Combustion Engine & Parts
·7·
应草图的创建和拉伸操作，其模型如图 9 所示。
1.3 齿轮实体的构建 对齿顶圆进行拉伸操作，拉伸高度为齿宽的字母代 号。圆柱齿轮包括直齿轮和斜齿轮，而斜齿的走向是沿着 圆柱螺旋线的，圆柱螺旋线如图 4 所示，其定义为：一个动 点沿圆柱面的母线作匀速直线运动，同时该母线又绕圆柱 面的轴线作匀速转动，点的这种复合运动的轨迹称为圆柱 螺旋线，螺旋线上每一点的切线与圆柱面的轴线的夹角都 相等，这一角度称为圆柱螺旋线的螺旋角[2]。 根据该定义，可以通过相交曲线操作创建一段螺旋 线 ，过 与 齿 轮 法向 轴 垂 直 的 坐 标 轴 创 建 一 平 面 ，则 该 平 面 与法向轴的夹角为螺旋角，该平面与齿顶圆拉的交点及齿轮法向轴的平面为参
考，将其转动 琢’1 角度产生镜像面，以此面为参考镜像出另 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要
作者简介院褚若星（1994-），男，山东济宁人，在读研究生，沈阳理 工大学，研究方向为车辆现代设计与制造技术。
图 1 参数表达式
一条渐开线[1]。为方便齿槽轮廓曲线的构建及后续的扫掠操 作，需画出一个辅助圆，该圆比齿顶圆要大。分别对齿根圆、 辅助圆和两条渐开线进行修剪操作，对修剪后的各线条进 行连接曲线操作使其成为一个整体，如图 3 所示。
Internal Combustion Engine & Parts
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第三章内齿圆柱齿轮参数化建模
1.1内齿圆柱齿轮简介
内齿轮（internal gear） ------ 齿顶曲面位于齿根曲面之内的齿轮。
应用于有特殊要求的传动系统中。
1.2建模分析
内齿轮的建模和直齿轮的建模基本上是大同小异，只是齿顶圆和齿根圆位于内侧而已。
其中，齿顶圆和齿根圆的表达式也有所不同，它们分别是：
da=d-2*m*（hax+x）（齿顶圆）
df=d+2*m*（hax+cx-x）（齿根圆）
1.3建模表达式
a = 20 （压力角）
z= 25 （齿数）
m = 4 （模数）
hax = 1 （齿顶高系数）
cx= 0.25 （顶隙系数）
x= 0 （变位系数）
d=m*z （分度圆）
db=d*cos（a）（基圆）
da=d-2*m*（hax+x）（齿顶圆）
df=d+2*m*（hax+cx-x）（齿根圆）
t =1 （系统变量）
s=45*t (展开角)
xt=db/2*cos(s)+db/2*sin(s)*rad(s) (X 坐标) yt=db/2*sin(s)-db/2*cos(s)*rad(s) (Y 坐标) zt = 0 (Z 坐标)
1.4建模过程
(1)新建文件
(2)建立表达式
打开表达式”工具，输入相应参数和公式，如图
其他要求与第二章相同
(3)建立渐开线
使用规律曲线”工具，选择根据方程”建立渐开线。
(4)建立基本圆
使用圆弧/圆”工具，以原点为圆心，分别建立直径为d/2”、da/2 ”、df/2 ”的三个圆，第四个圆为内齿轮的外圈圆，直径大小根据实际需要而定。
如图
(5)建立连接线
打开直线"工具，建立以原点和渐开线内端点为端点的连接线
(6)建立对称面
打开基准平面”工具，以自动判断”依次选择Z轴、渐开线与分度圆交点，建立参考平
面，然后再以自动判断”选择参考平面与Z轴，输入角度360/4/z ”，建立对称平面
(7)镜像曲线
使用镜像曲线”工具，选择渐近线和连接线，以对称面为镜像平面进行镜像操作
(8)建立齿轮外圈
打开拉伸”工具，选择外圈圆和齿根圆为拉伸曲线进行拉伸，得到外圈实体如图
(9)拉伸第一个齿
使用拉伸”工具，’曲线规则”选择单条曲线”，并选择在相交处停止”，选择如图曲线进行拉伸并求和，获得一个齿
(10)阵列
将拉伸所得的第一个齿利用实例特征”工具进行阵列，数量输入z”，角度输入360/z ”，阵列效果如图
齿轮主体建模自此结束，其他细节特征可根据实际应用的需要加以建立。
具体应用如图。