UGNX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 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 NX6.0斜齿圆柱齿轮参数化建模探讨
南 】 切制轮 时， ： 刀具进 刀方向一般是 直于其法 面 ， 取法面参 数为杯 准值 ？仉斜齿 轮的 儿何 Ｊ 寸却是按 端面参数 进行设计 的 ， 建立 表达式必须把法面参数换算 为端面参数 。建立如下换算 表达式 ：
ａ ａｅａ｛ ｎａ （（ ） ｜ ｌｔｎｔ （ｎ １ Ｂ） ＝ ａ ｓ ｍ ＝ｌ ／ｌ（ ｆｌｎ＜ Ｂ） ｌ： ｄ＝ｉ ｌｔ Ｚ Ｒ ｌ ｄｌｄ＋２ ｔ（ａ＋ ｎ ａ＝ ｔ ｛ｍ ＊ｈｎ ｘ 一△Ｖ ） ｄ ｔｄ／￣ ） ｂ＝ ｔ， ＋ ，ｓ ｄｌｄ一 ＊ ＊ｈｎ ｃ ～ Ｔ ｆ ｌ２ ｍｌ（ａ ＋ ｎ ｘ１ ＝ ） ａ 为 端 面 斥 力角 ｌ ｌｌ ｎ 为端面模数 ｄ 为 端 面 上 分 度 圆 直 径 ｔ ｄ ｔ 端 面 上齿 顶 圆直 径 ａ为 ｄｔ ｂ 为端 面上 基 网 直 径 （ １ 端 面 上 齿根 圆直 径 ｎ为
一
开线复制到 另外一边 ； 修剪 ， 多余 的线 剪去 ， 把 形成首尾 相接 的齿槽线 串， 完成 草 图， 即完成齿槽 形状 的绘制 ， ２ 图 所示 。 本步 骤刷定 义的表 （ 达式方程做约束 ）
・＝ ． ｎ ０２ ５ ｈ ６ ＝２ ｘ＝ ． ｎ ０５ △Ｖ ００ ＝． ４
嵌
图 １渐 开 线 ２ ３渐开线斜齿 圆柱齿 轮齿槽 形成 绘 制渐开线斜 齿圆柱齿 轮的甫槽 ， 既可 以在 建模界面 ， 通过曲线＞ 基 本 曲 线 来 编 辑 绘 制 ， 可 以进 人草 图 ， 过 圆 和 约 束 来 编辑 绘 制 在 也 通 草 罔界 面 ， 辑绘 制 相 对 灵 活 、 便 。 编 方 进 入草图 ，Ｃ Ｙ Ｘ — Ｃ为 草 绘 平 面 ， 原 点 为 圆 心 ， Ｊ 个 同 心 嘲 （ 根 以 ｊ 毋３
㈨ 为法 向 顶 隙 系 数 ｈ为 齿 轮 厚 度 Ｘ 法 向变 位 系数 Ｒ Ｉ Ａ ｖ齿 顶 修 正 系数
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
基于UG的直齿圆柱齿轮参数化精确三维建模
根圆 （ 齿数大 于 ４ ）的情 况进行 了介 绍 ，这 里不 再 １
ａａ２ ／ ｆ＝ ０／ 渐开 线在 分度 圆上 的压力角 ；
ｉｖ ｆ ｔ （ｆ 一 ｄａａ ／ ｎ ａ ＝ ａ ａａ ｒ （ｆ ／ ａ ｎ ）ａ ） 渐开 线在分 度 圆上对应 的极 角 ；
ｓ－ｌ （ｉ／—＊ｘ ｔ （ｆ ）／ ａ ｌ Ｐ０２２ ｈ ＊ ｎａ：
合 ，文 中的表达 式按 照 ＵＧ变 量 的使 用规 范表示 。 １ 建 立齿 廓 曲线 的表达 式 为建模 方便 ，先绘 制齿槽 轮廓 线 的一半 ，这 半
个轮 廓线包 括半个 齿根 圆弧 、过渡 曲线 、渐 开线和
１２ 建立齿根 圆弧表达式 ．
齿轮 的齿 根部 分为一 小段 圆弧 ，根 据齿 根半径 和 角度 范 围可 以写 出其直 角坐标表 达式 。建立 表达
析齿 根应 力 。过渡 曲线 的形状取 决于 加工工 艺和 刀 具 齿顶形状 ，以刀齿 顶部 为两个 圆弧 齿角 的齿条 形
刀 具 （ 滚刀 ）加工 圆柱 直齿轮 为例 ，齿轮 的过渡 如 曲线 为延 伸渐 开线 的等距 线Ｉ。 ｌ Ｊ
文献 【】 【］ ２ 、３介绍 的参 数化方 法 由于需要 修剪 绘 制 的 曲线 ，所 以只 能实现 曲线 的参数化 ，不能实现 模 型 的参 数化 。要 实现模 型 的参 数化 需要直 接绘 制 准确 的 曲线 ，不能进 行修 剪 ，否 则破坏 了 曲线约 束 的完 整性 ，不 能实现 模型 的 自动 更新 。通过 对齿 轮 齿廓 曲线 的分 析 ，文 中给 出了可 以在 ＵＧ 中精确 绘 制各 段 曲线 的参数表 达式 。 献【］ 文 ５中对 基 圆小于 齿
基于UG二次开发的直齿、斜齿圆柱齿轮及锥齿轮的参数化建模
基于UG二次开发的直齿、斜齿圆柱齿轮及锥齿轮的参数化建模摘要在机械加工中,孔加工占机械加工的比例在30%以上,特别是在汽车与航空等行业中麻花钻的应用极为广泛。
由于长期以来,麻花钻的设计大多是靠工程师的经验来进行,在设计过程中,难免会出现重复性的工作,从而降低了设计效率。
同时通常的设计都是在二维图纸上进行设计,不能得到可视化的麻花钻三维造型,这就阻碍了麻花钻的数控刃磨加工及利用一些分析软件对麻花钻的钻削过程进行分析。
在UG中利用麻花钻参数表达式绘制麻花钻实体模型，实现麻花钻在UG的参数化设计。
从而实现产品的快速设计。
UGOpen二次开发模块是UG软件的二次开发工具集，利用该模块可对UG系统进行用户化开发，可满足用户进行各种二次开发的需求。
学习了UG二次开发的各种工具，了解了各种工具的特点和适用范围。
选择 UGOpen API编程语言，结合使用UGOpen Menu Script 和UGOpen UI Styler开发工具，实现了基于UG二次开发工具的直齿圆柱齿轮、斜齿轮、直齿锥齿轮的参数化设计。
关键词：麻花钻，二次开发，参数化，APIAbstractKey Words：parameter, gear, UGOpen, API目录第 1 章绪论 (1)1.1课题的研究背景 (1)1.2课题的研究内容和解决方法 (2)第 2 章 UG二次开发的研究 (4)2．1 UG软件概述 (4)2.1.1U G软件的功能介绍 (4)2.1.2 UG功能模块 (5)2.2 U G二次开发相关工具概述 (5)2.2.1 UGOPEN GRIP (6)2.2.2U G O P E N A P I (7)2.2.3U G O P E N M e n u S c r i p t (7)2.2.4 UGOPEN UI Styler (9)2.2.5 User Tools工具 (9)第3章二次开发方案的选择 (11)3．1列举可行的方案 (11)3．2 方案的选择 (13)3．3利用二次开发工具制作系统菜单 (14)3.3.1设置系统环境变量 (14)3.3.2制作菜单 (15)目录第4章齿轮常用的齿形曲线——渐开线 (18)4．1渐开线的形成原理 (18)4．2渐开线的数学模型 (19)4．3渐开线齿廓的绘制 (20)第 5 章直齿圆柱齿轮的参数化设计 (22)5．1 数学模型 (22)5．2 齿轮三维建模 (23)第 6章斜齿轮的参数化设计 (26)6．1 数学模型 (26)6．2 齿轮三维建模 (27)第 7 章直齿锥齿轮的参数化设计 (28)7．1 数学模型 (28)7．2 齿轮三维建模 (29)第 8 章程序设计 (30)8.1 总体方案设计 (30)8.2 对话框设计 (31)8.3 程序设计 (36)第 9 章结论 (48)致谢 (50)参考文献 (51)附录 (52)目录第1章绪论1．1课题的研究背景齿轮机构用于传递空间任意两轴之间的运动和动力，具有质量小、体积小、传动比大和效率高等优点，已广泛应用于汽车、船舶、机床、矿山冶金等领域，它几乎适用于一切功率和转速范围，是现代机械中应用最广泛的一种传动机构。
利用UG建立全参数化渐开线直齿圆柱齿轮
第３ 卷 第３ ３ 期 ２ １ 年９ ００ 月
一 ＝ 一 ’ ＝： ＝ ：＝ ＝＝： ：： ＝
长春 弹 工人学 ！ （ 学报 自然 科学 版）
Ｊ ｕ ａ ｆＣ ａ ｇ ｏ ｒ ｌ ｈ ｎ ｄｍｎＵｎ ｖ ｒ ｉ ｆ ０ ｅ ｃ ｎ ｏ ｎ ｌ ｇ Ｎａｕ ａ Ｓ ｉｎ ｅＥｄ ｔ ｎ ｎ ｏ ｉ ｅｓ ｔ ｏ ｉｎ ｅａ ｄＴ￣ ｈ ｏ ｏ ｙ（ ｔ ｒ ｌ ｃ ｅ ｃ ｉ ｏ ） ｙ Ｓ ｉ
直径 ｄ 、齿根 圆直径 ｄ、基 圆直 径 ｄ 、齿顶 高系数 ｆ ｂ ｈ 、顼隙系数 ｃ ａ 、 厚ｂ ，利 计算参数 以约 一
随着计算机技术的 高速发展 以及数控机床的逐 步普及 ，无纸化生产 已经成为可 能。这就迫使设计 者更新 以往 的一 些习惯 ，通过 改变设计 图纸而牛产
不 同型号的齿轮 。利用 Ｕ ． Ｇ５ ０强大的表达式 的功
卜 参数 ：
１ 齿轮的计算参数 ． １
齿轮 的计算参数包括 ：齿顶 圆直径 ｄ、分度圆 ａ
关键 词 ：渐 开线 ：网柱 ☆ 轮 ：表达 式 ；参 数化 ；Ｕ ５ Ｇ ０ Ｉ ｛ 川冬分类 号 ：Ｔ １２ Ｐ ３ 文献 标 识码 ：Ａ 文章编 ： １７ — ８０ （ ００ ３． ０ ６ ０ ６ ２ ９ ７ ２ １ ）０ ０２ — ３
Ｐａ ａ ｅ ｅ ｉ ｅ ｏ ｅ ｉ ｆ ｎ ｌ ｔ ｔ ａ ｇ ｔＧ ｅ ｒ ｂ Ｇ ｒ ｍ ｔ ｒｚ ｄ Ｍ ｄ ｌ ｎｇ ｏ ｖｏ ｕ ｅＳ ｒ ｉ ｈ ａ ｙ Ｕ Ｉ
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UG-NX-内齿圆柱齿轮参数化建模
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
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 外
渐分
齿
齿
（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。