2012届本科毕业论文（设计）
论文题目：基于SolidWorks的斜齿轮参数化描述与
设计
学生姓名：
所在院系：机电学院
所学专业：机械设计制造及其自动化
导师姓名：完成时间：2012年 5月10日
摘要
本文设计的是基于SolidWorks的齿轮参数化三维实体绘图系统，其对象为渐开斜齿圆柱齿轮。此系统能够安照用户输入的参数，在SolidWorks环境下自动完成渐开线斜齿圆柱齿轮三维实体参数化造型。此次设计，是以三维实体机械造型软件SolidWorks为基础,以VB为开发工具,调用API函数，对SolidWorks 进行二次开发，并实现了斜齿轮的参数化三维造型设计。齿轮参数化设计与造型软件的开发，实现了齿轮参数化设计与三维实体造型的结合，缩短了产品研发时间，提高了产品质量。
关键词：斜齿轮,SolidWorks,API,二次开发,VB,斜齿轮参数化设计
The Parametric Description and Design of Helical Gear Based
on SolidWorks
Abstract
The design is to finish a gear parametrical three-dimensional modeling design system which is based on SolidWorks. Its design objects are involute helical tooth cylinder gear wheel. The functions of this system designed is to automatically finish parametrical three-dimensional modeling of involute straight tooth and helical tooth cylinder gear wheel in the environment of SolidWorks software. In this design, it introduces that it takes SolidWorks with three-dimensional mechanical modeling design software as basis, and uses Visual Basic as the exploitation implement,the fundamental method of calling API function to actuate the further development of SolidWorks and uses this method to realize gear parametrical three-dimensional modeling design according to parameters input by users.The development of gear parametrical design and modeling software brings about the join of gear parametrical design and three-dimensional substance modeling ,shortens the time of design produce ,and benefits the improvement of produce quality.
Keywords: helical gear ,SolidWorks, API,Further development of Solidworks,VB Parameterical design of helical gear
目录
第一章绪论....................................... 错误！未定义书签。
1.1研究背景.................................... 错误！未定义书签。第二章斜齿轮的参数化描述......................... 错误！未定义书签。第三章VB开发SolidWorks的过程和一般步骤......... 错误！未定义书签。
3.1具体的开发步骤：............................ 错误！未定义书签。
3.2使用宏命令建立一个宏文件.................... 错误！未定义书签。
3.3理解录制的程序代码.......................... 错误！未定义书签。
3.3.1 变量描述.............................. 错误！未定义书签。
3.3.2 程序入口.............................. 错误！未定义书签。
3.3.3 VB与SolidWorks程序建立连接关系...... 错误！未定义书签。
3.4 SolidWorks API的调用........................ 错误！未定义书签。
3.4.1 SolidWorks应用程序对象................ 错误！未定义书签。
3.5 参数化设计的基本思路....................... 错误！未定义书签。第四章渐开线圆柱斜齿左旋齿轮的参数化数学模型..... 错误！未定义书签。
4.1渐开线的形成及其特性........................ 错误！未定义书签。
4.2渐开线方程式及渐开线函数.................... 错误！未定义书签。
4.3程序驱动参数................................ 错误！未定义书签。
4.4建模过程.................................... 错误！未定义书签。
4.4.1 渐开线圆柱斜齿左旋齿轮的建模步骤及程序错误！未定义书签。
4.5程序运行及结果.............................. 错误！未定义书签。第五章结论....................................... 错误！未定义书签。参考文献........................................... 错误！未定义书签。致谢............................................... 错误！未定义书签。程序附录........................................... 错误！未定义书签。
第一章绪论
1.1研究背景
齿轮机构是在各种机构中应用最为广泛的一种传动机构。它依靠轮齿齿廓直接触来传递空间任意两轴间的运动和动力，并且具有传递功率范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、工作可靠等优点，广泛用于汽车、船舶、机床、矿山冶金等领域，而斜齿轮的轮齿在交替啮合时所受的载荷是逐渐加上，在逐渐卸掉的，因此啮合性能好，重合度大，降低了每对轮齿的载荷，传动比较平稳，冲击、振动和噪声较小，适宜于高速、重载传动，目前斜齿轮传动技术已经成为世界各国机械传动发展的重点之一。
在设计制造齿轮产品时，齿轮的三维实体造型是一个关键的技术，如齿轮造型精度不高，将直接影响有限元分析、虚拟样机设计的仿真结果，并直接影响到齿轮产品的制造精度。传统的造型方法都只是几何要素的简单堆叠，仅描述了产品的几何形状，而不具备由于几何尺寸变化而使图形变换的尺寸驱动功能。这样一来哪怕是改变复杂模型的一个尺寸，也需要擦掉原有图形、重新构建一个新的图形，这种简单的重复工作严重影响设计效率，能否建立起图形的几何尺寸与几何数据的关联，通过更改数据实现几何模型的变化呢？这就是参数化设计！参数化设计将模型中的约束信息变量化，使之成为可以调整的参数，赋以变量化参数以不同的数值，就能得到大小和形状不同的零件模型，这种方法效率高、实现简单，程序量小。CAD/CAM技术的快速发展，为工业提供了强大的技术支持，为产品的设计、制造和生产水平的发展带来了质的飞跃，已经成为现代企业信息化、集成化、网络化的最佳选择。SolidWorks是基于Windows开发的全参数化三维CAD系统，广泛应用于汽车制造、工程机械等领域，具有良好的开放性和兼容性，支持Visual Basic,Visual C++等开发语言，便于在SolidWorks环境下进行二次开发，并且SolidWorks功能强大，易学易用。本文主要分析了在SolidWorks 环境下，利用VB语言对斜齿轮进行参数化和二次开发，实现斜齿轮的参数化驱动，这样通过修改斜齿轮模型的基本结构参数就可以快速实现斜齿轮的三维建模，从而提高了建模速度、降低了造型难度、减少了重复性劳动、节约了时间，提高了设计效率。
第二章 斜齿轮的参数化描述
采用计算机辅助设计方法对斜齿轮进行设计，必须对斜齿轮进行参数化描述。模数是齿轮的一个重要参数，已经标准化了。由于斜齿轮存在着螺旋角，所以斜齿轮存在法面模数n m 和端面模数t m ，由于刀具进刀的方向一般是垂直其法面的，故法面参数与刀具的参数相同，所以取为标准值。但在计算斜齿轮的几何尺寸时却需按端面参数进行，因此必须建立法面参数与端面参数的换算关系。
()
?????
??????
??
?
?-==+==+====?f
f t b a a t n an n f an n n
t n
t h d d d d h d d zm d c h m h h m ha m m 2cos 2cos tan tan cos αβααβ （2-1） 式中a h 为齿顶高、f h 为齿根高、d 为分度圆直径、a d 为齿顶圆直径、f d 为
齿根圆直径、n m 为法面模数、t m 为端面模数、an h 为法面齿顶高系数（an h =1），
n c 为法面顶隙系数（n c =0.25）。
我国对一般用途的齿轮传动的标准压力角为20°，所以一般标准渐开线斜齿轮的法面压力角=n α20°。齿数z 的选择应根据实际的条件选择，但要保证不发生根切。螺旋角β的存在使得斜齿轮传动平稳，但为了不使轴承承受过大的轴向力，β不宜选得过大，常在β=8°～20°之间选择。
第三章 VB 开发SolidWorks 的过程和一般步骤
使用VB6.0作为开发工具，因为采用的是DLL 动态链接库方式，必须在VB 中导入所需要的3中类型库：SldWorks 2011 Tybe Library,SldWorks Const tybe Library,SldWorks exposed tybe libraries for add-in use.然后才能调用SolidWorks 的对象、方法和属性。 3.1具体的开发步骤：
（1）安装SolidWorks 和VB6.0
(2)启动VB6.0，新建一个工程，导入所需要的3种类型库，然后编写代码，在任何情况下，所写的代码应类似于由SolidWorks的宏工具所产生的代码。在SolidWorks中，应用宏工具（“工具”—“宏”—“录制”）来获得程序头部和应用程序的代码是十分有用的。
（3）在VB里，选择文件，生成工程.exe文件即可。
用VB写的应用程序能够在许多地方运行。在SolidWorks中运行，则单击“工具”—“宏”—“运行”命令，选择源文件即可；若为工程.exe文件运行，直接运行即可。
3.2使用宏命令建立一个宏文件
（1）启动SolidWorks并建立一个新的零件，使用默认的单位mm。
(2)单击SolidWorks菜单栏中的“视图”—“工具”—“宏”命令，以显示宏工具条。
（3）击宏工具条中的（录制/暂停）按钮
（4)选择“前视基准面”单击（草图绘制）按钮，进入草图绘制环境。
（5）单击（圆）按钮，以原点为圆心绘制一个圆，并设臵半径为20mm,确定。如图3-1所示。
图3-1 选择前视基面并创建圆
(6)创建圆柱体模型。点击（拉伸凸台基体），在“特征管理器中”设臵拉伸深度为150mm,确定后，如图3-2所示。
图3-2 圆柱体模型
（7）单击（停止）按钮，在弹出的“另存为”对话框中输入文件名为“circlr.swap”，单击“保存”按钮。删除所有建立的特征和草图。
（8）单击（运行）按钮，选择“circle.swp”,并观察结果。
（9）单击菜单栏中的“工具”—“自定义”命令，系统弹出“自定义”对话框。单击“命令”选项卡，在“类别”选项栏中选择“宏”，将（自定义宏）按钮拖动到宏工具条中，如图3-3所示。当拖动自定义按钮到其他工具条，SolidWorks会弹出如图3-4所示的对话框。
图3-3 创建自定义按钮
图3-4 自定义按钮的相应参数
（10）单击“编辑”按扭，进入VBA编程器，如图3-5所示，修改或浏览录制的程序代码。
图3-5 VBA编辑器状态
3.3理解录制的程序代码
3.3.1变量描述
Dim swApp As Object…swA pp声明为对象,表示SolidWorks应用程序Dim Part As Object‘Part声明为对象,表示SolidWorks零件环境
Dim boolstatus As Boolea‘boolstatus声明为布尔值
Dim longstatus As Long, longwarnings As Long
‘这两个变量为长整型
Dim FeatureData As Object
…FeatureData声明为对象,表示SolidWorks特征数据
Dim Feature As Object ‘Feature声明为对象,表示SolidWorks特征
Dim Component As Object‘Component声明为对象,表示SolidWorks装配
体的组件
3.3.2程序入口
每个宏程序必须有一个程序入口，如Sub Main()。
3.3.3VB与SolidWorks程序建立连接关系
Set swApp=Application.sldWorks是宏程序与SolidWorks建立连接的桥梁代码，得到的应用程序作为对象传给swApp,没有这条代码宏程序不能继续运行。
Set Part=swApp.ActiveDoc是宏程序与SolidWorks中的零件环境建立连接的桥梁代码，所得到的当前工作环境作为对象传给Part,这条代码也不能少，否则程序不能运行。
3.4 SolidWorks API的调用
SolidWorks API的调用是指调用SolidWorks的事件、方法、属性及相关功能，SolidWorks API有自己的调用方法及调用顺序，可以参考“SolidWorks API 和插件帮助主题”。
3.4.1 SolidWorks应用程序对象
SolidWorks应用程序对象（在宏程序里面声明为swApp）是所有调用SolidWorks API功能的最顶层，要调用SolidWorks API的其他功能，必须先调用
此对象，如表3-1所示
表3-1 SolidWorks应用程序对象的声明及调用语言代码描述说明
VBA
Dim swapp as object或
Dim swapp as SldWorks. SldWorks
Set swapp=Application.Sldworks
Swapp可
以声明为不明对
象，也可以声明
为SolidWorks
对象
在对象调
用时，高级语言
用的是
SolidWorks。宏
语言用的是当前
类
VB或其他语言
Dim swapp as object或
Dim swapp as SldWorks. SldWorks
Set swapp= etobject,(“Sldworks.Application”)
3.5 参数化设计的基本思路
分析机械零部件的结构特征，对有关联的尺寸用方程式约束。VB程序根据不同的模型自动获取设计变量，将其特征尺寸转化为参数化变量，并按照VB用户界面窗口输入的参数值对设计变量的修改来重建新的三维模型。
具体的思路如下：
(1) 在VB6.0中设臵可视化用户界面所需各个控件和窗体的属性、方法以及事件。
(2) 录制实体的创建过程，提取“宏”语句。
(3) 在VB中编辑宏语句，找到接口语句，用来调用SolidWorks2011的API 函数。
(4) 根据渐开线特性描出一系列渐开线上的点。
(5) 调用样条曲线命令拟合渐开线，绘制出标准齿形。
（6）调用实体裁剪命令，得到完整的渐开线齿廓。
(7) 绘制出螺旋线，调用扫描命令，扫描出单个轮齿。
(8) 调用阵列命令，得到完整齿形。
(9) 切制轴孔和键槽。
(10)创建SolidWorks系统插件菜单。
第四章渐开线圆柱斜齿左旋齿轮的参数化数学模型
4.1渐开线的形成及其特性
如图4-1所示，当直线BK沿一圆周作纯滚动时，直线上任意点K的轨迹就
是该圆的渐开线。此圆叫渐开线的基圆，半径用b r表示；直线BK叫渐开线的发
生线；角k 称为渐开线上K点的展角。
渐开线具有以下特性：
1）发生线上BK线段长度等于基圆上被滚过的弧长。
2）发生线BK为渐开线在K点的法线，又因发生线横切于基圆，所以渐开线上任意点的法线恒与基圆相切。
3）发生线与基圆的切点B也是渐开线在K点处的曲率中心，线段BK就是渐开线在K点的曲率半径。所以渐开线越接近基圆部分的曲率半径越小，在基圆上其曲率半径为零。
4）渐开线的形状取决于基圆大小。展角相同处，基圆半径越大，其渐开线的曲率半径也就越大。当基圆半径为无穷大时，其渐开线就变成一条直线，所以齿条的齿廓曲线为直线。
5）基圆以内无渐开线。
图4-1 渐开线形成原理图
4.2渐开线方程式及渐开线函数
在图4-1中，设k r 为渐开线在任意点K 的向径。当渐开线与共轭齿廓在K 点啮合时，该轮廓在该点所受正压力的方向（法线方向）与该点的速度方向（沿aK 方向）之间的锐角k α，称为渐开线在该点的压力角。由△BOK 得
k b k r r =αcos （4-2） 又因
()
k k b
k k b b k r r r BK θαθαα++===
tan （4-3） 故知 k k k ααθ-=tan
由上式知，k θ是压力角k α的函数，称其为渐开线函数。用k inv α来表示，即
k k k k tan inv ααθα-==
由式（4-2）及式（4-3）得渐开线的极坐标方程式为
??
?
??-===k k k k k tan inv cos αααθαb k r r （4-4）
4.3程序驱动参数
本次设计中需要做到全参数化的有,齿数Z 、法面模数mn 、螺旋角β、齿宽L 、轴径以及键槽的相关参数。 4.4建模过程
下面对本次的设计程序作诠释并附图说明设计过程。
在创建模型的过程中，首先，经过在VB 环境下的数学模型计算，得出重要数据。并准备好传递给SolidWorks 数据接口API ，等待调用。 4.4.1 渐开线圆柱斜齿左旋齿轮的建模步骤及程序 Dim swApp As Object Dim Part As Object Dim boolstatus As Boolean
Dim longstatus As Long, longwarnings As Long Dim Da As Double '齿顶圆直径
Dim D As Double '分度圆直径
Dim Db As Double '基圆直径
Dim Df As Double '齿根圆直径
Dim Pz As Double '螺距
Dim mn As Double '法面模数
Dim mt As Double '端面模数
Dim Z As Double '齿数
Dim β As Double '螺旋角
Dim L As Double '齿宽
Dim DD As Double '轴径
Dim b As Double '键槽宽
Dim t1 As Double '键t1值
Dim an As Double '法面压力角
Dim at As Double '端面压力角
Dim S As Double '端面齿厚
1
Dim Φa As Double '一个齿形在齿顶圆上弧长对应圆心角的
2
1
Dim Φb As Double '一个齿形在基圆上弧长对应圆心角的
2
1
Dim Φ As Dou ble '一个齿形在分度圆上弧长对应圆心角的
2
Dim ab As Double
Dim aa As Double
Dim ad As Double
Const pi = 3.14159265 '圆周率π
Const hn = 1 '法面齿顶高系数
Const cn = 0.25 '法面顶隙系数
需要的数据已经定义完毕，创建一个渐开线圆柱斜齿齿轮需要四个最基本的参数（齿数、法面模数、螺旋角，齿宽）。我国标准齿轮的齿顶高系数以及顶隙系数已经固定，这里不做参数化考虑。下面就是有关的几个基本参数计算的程序：Z =CDbl(Text1.Text)
mn =CDbl(Text2.Text)
β =CDbl(Text3.Text) * pi / 180#
L =CDbl(Text4.Text)
DD =CDbl(Text5.Text)
t1 =CDbl(Text6.Text)
b =CDbl(Text7.Text)
an = 20 * pi / 180#
at = Atn(Tan(an) / Cos(β))
mt = mn / Cos(β)
Da = mt * Z + 2 * mn * hn
D = mt * Z
Db = mt * Z * Cos(at)
Df = mt * Z - 2 * mn * (hn + cn)
ad = ArcCos(Db / D)
ab = ArcCos(Db / Db)
aa = ArcCos(Db / Da)
Pz = pi * D / Tan(β)
S = pi * mt / 2
Φa = (2 * S / D - 2 * (INV(aa) - INV(at))) / 2
Φb = (2 * S / D - 2 * (INV(ab) - INV(at))) / 2
Φ = (2 * S / D - 2 * (INV(ad) - INV(at))) / 2
有了上述数据的准备，接下来就是渐开线的计算。
由于在SolidWorks里齿轮齿廓渐开线的生成采用的是近似代替法（描点），所以齿廓曲线的生成至少需要四个点：渐开线与齿顶圆的交点、渐开线与分度圆的交点、渐开线与基圆的交点和渐开线与齿根圆的交点，如果希望曲线的精度更高，可以在这些点之间插入更多的点。由于基圆内无渐开线，所以当基圆半径大于齿根圆半径，齿根圆与渐开线没有交点，分别将齿顶圆、基圆，分度圆的半径带入上面的公式，即可得到渐开线与三个圆的交点，本文根据上述公式，计算出齿顶圆、分度圆和基圆在一个齿形中对应的圆心角，然后过圆心作三条与过圆心水平中心线夹角分别为上述三个角度一半的射线。三条射线分别与齿顶圆、分度圆和基圆有一个交点，过三条射线与三个圆的交点作一条圆弧，可得到近似渐开线轮廓，并延伸，使渐开线的圆弧从基圆延伸到齿根圆。本文是以已知圆的参数形成渐开线轮廓，然后通过尺寸驱动，将外部数据传入函数，得到想要的齿形轮廓，进而得到要求的齿轮。
渐开线描点和样条曲线拟合程序：
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("前视基准面", "PLANE", 0, 0, 0, False, 0, Nothing, 0)
Part.SketchManager.InsertSketch True
Set skSegment = Part.SketchManager.CreateCircleByRadius(0#, 0#, 0#, 67.221959 / 2000)
Part.ClearSelection2 True
Set skSegment = Part.SketchManager.CreateCircleByRadius(0#, 0#, 0#, 61.221959 / 2000)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Arc2", "SKETCHSEGMENT",
0.02874346936685, 0.0113837133767, 0, False, 0, Nothing, 0)
Part.SketchManager.CreateConstructionGeometry
Part.ClearSelection2 True
Set skSegment = Part.SketchManager.CreateCircleByRadius(0#, 0#, 0#, 55.391868 / 2000)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Arc3", "SKETCHSEGMENT",
0.02737211037865, 0.007422009633009, 0, False, 0, Nothing, 0)
Part.SketchManager.CreateConstructionGeometry
Part.ClearSelection2 True
Set skSegment = Part.SketchManager.CreateCircleByRadius(0#, 0#, 0#, 49.721959 / 2000)
Part.ClearSelection2 True
Set skSegment = Part.SketchManager.CreateCenterLine(0#, 0#, 0#, 5, 0#, 0#) Part.SetPickMode
Part.ClearSelection2 True
Set skSegment = Part.SketchManager.CreateCenterLine(0#, 0#, 0#, 4, 5, 0#) Part.SetPickMode
Part.ClearSelection2 True
Set skSegment = Part.SketchManager.CreateCenterLine(0#, 0#, 0#, 3, 4, 0#) Part.SetPickMode
Part.ClearSelection2 True
Set skSegment = Part.SketchManager.CreateCenterLine(0#, 0#, 0#, 2, 3, 0#) Part.SetPickMode
Part.ClearSelection2 True
Set skSegment = Part.SketchManager.CreateCenterLine(0#, 0#, 0#, 1, 2, 0#) Part.SetPickMode
Part.ClearSelection2 True
Dim skPoint As Object
Set skPoint = Part.SketchManager.CreatePoint(1.4, 1, 0#)
Set skPoint = Part.SketchManager.CreatePoint(1.3, 1, 0#)
Set skPoint = Part.SketchManager.CreatePoint(1.2, 1, 0#)
Set skPoint = Part.SketchManager.CreatePoint(1.1, 1, 0#)
Part.SetPickMode
Part.ClearSelection2 True
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Point12", "SKETCHPOINT", 1.4, 1, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line2", "SKETCHSEGMENT",
0.07260710708793, 0.005247843305985, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Arc1", "SKETCHSEGMENT",
0.05848334997507, -0.01367266150558, 0, True, 0, Nothing, 0)
Part.SketchAddConstraints "sgATINTERSECT"
Part.SetPickMode
Part.ClearSelection2 True
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Point13", "SKETCHPOINT", 1.3, 1, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line3", "SKETCHSEGMENT",
0.07713736880338, 0.011377020921, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Arc2", "SKETCHSEGMENT",
0.04276067696265, -0.01127428765623, 0, True, 0, Nothing, 0)
Part.SketchAddConstraints "sgATINTERSECT"
Part.SetPickMode
Part.ClearSelection2 True
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Point14", "SKETCHPOINT", 1.2, 1, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line4", "SKETCHSEGMENT",
0.0659449575064, 0.01457485272014, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Arc3", "SKETCHSEGMENT",
0.03396663951502, -0.009941857739921, 0, True, 0, Nothing, 0)
Part.SketchAddConstraints "sgATINTERSECT"
Part.SetPickMode
Part.ClearSelection2 True
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Point15", "SKETCHPOINT", 1.1, 1, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line5", "SKETCHSEGMENT",
0.0486233685944, 0.01750619853601, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Arc4", "SKETCHSEGMENT",
0.02330720018456, -0.008875913806875, 0, True, 0, Nothing, 0)
Part.SketchAddConstraints "sgATINTERSECT"
Part.ClearSelection2 True
Part.SetPickMode
Dim pointArray As Variant
Dim points() As Double
ReDim points(0 To 11) As Double
points(0) = 0.06085737009605
points(1) = 0.005619712103464
points(2) = 0
points(3) = 0.04381853134651
points(4) = 0.006349215766536
points(5) = 0
points(6) = 0.03504929867417
points(7) = 0.008040721460545
points(8) = 0
points(9) = 0.02381000377759
points(10) = 0.00898006607991
points(11) = 0
pointArray = points
Set skSegment = Part.SketchManager.CreateSpline((pointArray))
Part.ClearSelection2 True
为了使拟合后的样条曲线与实际的渐开线位臵准确重合，还需要添加几何关系进行约束。添加几何关系的程序如下：
Part.SetPickMode
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Point16", "SKETCHPOINT",
0.06085737009605, 0.005619712103464, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Point12", "SKETCHPOINT",
0.0209966124371, 0.02624576554638, 0, True, 0, Nothing, 0)
Part.SketchAddConstraints "sgCOINCIDENT"
Part.SetPickMode
Part.ClearSelection2 True
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Point18", "SKETCHPOINT",
0.04381853134651, 0.006349215766536, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Point13", "SKETCHPOINT",
0.0183665877, 0.024*******, 0, True, 0, Nothing, 0)
Part.SketchAddConstraints "sgCOINCIDENT"
Part.SetPickMode
Part.ClearSelection2 True
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Point19", "SKETCHPOINT",
0.03504929867417, 0.008040721460545, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Point14", "SKETCHPOINT",
0.01536294002444, 0.02304441003666, 0, True, 0, Nothing, 0)
Part.SketchAddConstraints "sgCOINCIDENT"
Part.SetPickMode
Part.ClearSelection2 True
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Point17", "SKETCHPOINT",
0.02381000377759, 0.00898006607991, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Point15", "SKETCHPOINT",
0.01111816802985, 0.02223633605969, 0, True, 0, Nothing, 0)
Part.SketchAddConstraints "sgCOINCIDENT"
Part.SetPickMode
Part.ClearSelection2 True
此时准确的渐开线已经形成，通过镜像，就可以得到另一条渐开线。镜像渐开线的程序如下：
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Spline1", "SKETCHSEGMENT",
0.0495781019717, 0.004802086071705, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line1", "SKETCHSEGMENT",
0.05337244883132, -0.001015912446376, 0, True, 0, Nothing, 0)
Part.SketchMirror
Part.ClearSelection2 True
此时便可得到两条渐开线，为了得到清晰准确的渐开线齿廓，还要进行修剪，修剪的程序如下：
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("圆弧1", "SKETCHSEGMENT", 0, 0, 0, False, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.SketchManager.SketchTrim(0, 0.05511605460674,
-0.02747220606484, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line2", "SKETCHSEGMENT",
0.08135903068853, 0.00689359594703, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line5", "SKETCHSEGMENT",
0.07615209098976, 0.02834618750596, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Arc1", "SKETCHSEGMENT",
0.06053127189345, 0.01230881323375, 0, True, 0, Nothing, 0)
Part.ClearSelection2 True
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line2", "SKETCHSEGMENT",
0.08135903068853, 0.00689359594703, 0, False, 2, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line5", "SKETCHSEGMENT",
0.07615209098976, 0.02834618750596, 0, True, 2, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Arc1", "SKETCHSEGMENT",
0.06053127189345, 0.01230881323375, 0, True, 2, Nothing, 0)
boolstatus = Part.SketchManager.SketchTrim(6, 0, 0, 0)
Part.ClearSelection2 True
Part.SetPickMode
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("圆弧4", "SKETCHSEGMENT", 0, 0, 0, False, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.SketchManager.SketchTrim(0, 0.02491580435388,
-0.004145116214359, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line1", "SKETCHSEGMENT",
0.0869825255632, 2.287131326061E-04, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line5", "SKETCHSEGMENT",
0.07323620475845, 0.0268882443903, 0, True, 0, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Arc4", "SKETCHSEGMENT",
0.02408269400208, 0.005643930419325, 0, True, 0, Nothing, 0)
Part.ClearSelection2 True
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line1", "SKETCHSEGMENT",
0.0869825255632, 2.287131326061E-04, 0, False, 2, Nothing, 0)
boolstatus = Part.Extension.SelectByID2("Line5", "SKETCHSEGMENT",
0.07323620475845, 0.0268882443903, 0, True, 2, Nothing, 0)
摘要 随着科技的发展，计算机辅助设计技术越来越广泛的应用在各个设计领域。现在，它已经突破了二维图纸电子化的框架，转向以三维实体建模、动力学模拟仿真和有限元分析为主线的机械系统动态仿真技术。其研究范围主要是机械系统运动学和动力学分析，核心是利用计算机辅助技术进行机械系统的运动学和动力学分析，以确定系统及其各构件在任意时刻的位置、速度和加速度，同时，通过求解代数方程组确定引起系统各构件运动所需的作用力和反作用力。动态仿真技术一出现，就受到人们的普遍关注和重视，并且出现了许多基于动态方=仿真技术的商业软件，较有影响的有美国参数技术公司的PTC。 以Pro/MECHANICA为分析平台，运用有限元分析方法，对直齿轮、斜齿轮实际受力情况、边界条件和施加载荷进行研究。运动分析模块可以进行机构的干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析机构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。运动分析模块的分析结果可以指导修改零件的结构设计(加长或者缩短构件的力臂长度、修改凸轮型线、调整齿轮齿数比和中心距等)或者调整零件的材料(减轻或者加重或者增加硬度等)。设计的更改可以直接反映在装配主模型的复制品分析方案(Scenario)中，再重新分析，一旦确定优化的设计方案，设计更改就可直接反映到装配主模型中。将Pro/E三维实体造型与Pro/MECHANICA机构运动分析相结合，完成对连杆和凸轮机构的机构运动分析，及运动仿真。加强对连杆和凸轮机构的认识与理解。 关键词: 直齿轮、斜齿轮; Pro/E 、Pro/MECHANICA; 运动仿真、有限元
Abstract With the development of technology, computer-aided design technology becomes more widely used in various design.Now, it has broken through the framework of two-dimensional drawings、 electronic、shift tothree-dimensional solid modeling, dynamic simulation and finite element analysis of the main line of the mechanical system dynamic simulation techniques.The major areas of its study kinematics and dynamics of mechanical systems, the core technology is the use of computer-aided kinematics and dynamics of mechanical systems analysis to determine the system and its components at any time of the position, velocity and acceleration at the same time,by solving algebraic equations determine the cause of the required system component moving action and reaction.Dynamic simulation appeared to be widespread concern and attention, and there were many parties = simulation based on dynamic business software, more influential technology companies of U.S. parameters PTC. To Pro / MECHANICA platform for analysis using the finite element method, on the spur gear, helical gear by the force of the actual situation, boundary conditions and applied load were studied.Motion analysis module analyzes institutional interference, tracking the trajectory of parts, parts of bodies in the speed, acceleration, force, reaction force and torque and so on.Motion analysis results of the analysis module to modify parts of the structure could guide design (longer or shorter moment arm length of the component, modify the cam, adjust the gear ratio and center distance, etc.) or adjust the parts of the material (to reduce or add to or increase the hardnessetc.).Design changes can be directly reflected in the assembly of copies of the master model program (Scenario), the re-analysis, Once optimized design, design changes can be directly reflected in the assembly of the main model.The Pro / E three-dimensional solid modeling and Pro / MECHANICA combined kinematic analysis, complete linkage and cam mechanism of the body motion analysis and
SolidWorks的参数化功能有多种实现方式，本文详细介绍了利用Excel表格驱动SolidWorks模型的方法：通过Excel输入参数，利用Excel表格ActiveX控件、方便的数据计算能力，结合SolidWorks方程式及宏功能，实现对SolidWorks模型尺寸修改及更新。 参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。对于变量化参数赋予不同数值，就可得到不同大小和形状的零件模型。 用CAD方法开发产品时，产品设计模型的建立速度是决定整个产品开发效率的关键。如果该设计是从概念创意开始，则产品开发初期，零件形状和尺寸有一定模糊性，要在装配验证、性能分析之后才能确定，这就希望零件模型具有易于修改的柔性;如果该设计是改型设计，则快速重用现有的设计数据，不啻为一种聪明的做法。无论哪种方式，如果能采用参数化设计，其效率和准确性将会有极大的提高。 在CAD中要实现参数化设计，参数化模型的建立是关键。参数化模型表示了零件图形的几何约束、尺寸约束和工程约束。几何约束是指几何元素之间的拓扑约束关系，如平行、垂直、相切和对称等;尺寸约束则是通过尺寸标注表示的约束，如距离尺寸、角度尺寸和半径尺寸等;工程约束是指尺寸之间的约束关系，通过定义尺寸变量及它们之间在数值上和逻辑上的关系来表示。 在参数化设计系统中，设计人员根据工程关系和几何关系来指定设计要求。要满足这些设计要求，不仅需要考虑尺寸或工程参数的初值，而且要在每次改变这些设计参数时维护这些基本关系。即将参数分为两类：其一为各种尺寸值，称为可变参数;其二为几何元素间的各种连续几何信息，称为不变参数。参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有的不变参数。因此，参数化模型中建立的各种约束关系，正是体现了设计人员的设计意图。 SolidWorks是典型的参数化设计软件，参数化功能非常强大，并且实现方法多种多样。笔者今天介绍一种通过Excel表格对模型参数进行驱动的方法，其特点是充分利用Excel 表格强大的公式计算、直观的参数输入、方便的数据维护功能，来实现产品的参数化、系列化设计。如图1所示Excel表格，展示的是一个压力容器的法兰参数。表中直观地将不同法兰用不同颜色体现，并对应相同颜色块的参数。该参数采用下拉列表的方式，直接选取即可，最后只需要点击右下角的“更新法兰参数”，SolidWorks中的模型便实时得到更新。
参数化柱形斜齿轮的建模 建模分析： （1）输入参数、关系式，创建齿轮基本圆 （2）创建渐开线 （3）创建扫引轨迹 （4）创建扫描混合截面 （5）创建第一个轮齿 （6）阵列轮齿 斜齿轮的建模过程 1.输入基本参数和关系式 （1）单击，在新建对话框中输入文件名“hecial_gear”，然后单击。 （2）在主菜单上单击“工具”→“参数”，系统弹出“参数”对话框，如图1所示。 图1“参数”对话框 （3）在“参数”对话框内单击按钮，可以看到“参数”对话框增加了一行，依次输 入新参数的名称、值、和说明等。 需要输入的参数如表1所示。 表1齿轮参数设置 名称值说明名称值说明 Mn5模数HA0齿顶高 Z25齿数HF0齿根高ALPHA20压力角X0变位系数BETA16螺旋角D0分度圆直径B50齿轮宽度DB0基圆直径HAX1齿定高系数DA0齿顶圆直径CX0.25顶隙系数DF0齿根圆直径
注意：表1中未填的参数值（暂时写为0），表示是由系统通过关系式将自动生成的尺寸，用户无需指定。 完成后的参数对话框如图2所示。 图2完成后的“参数”对话框 （4）在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框，如图3所示。 图3“关系”对话框 （5）在“关系”对话框内输入齿轮的分度圆直径关系、基圆直径关系、齿根圆直径关系和齿顶圆直径关系。由这些关系式，系统便会自动生成表1所示的未指定参数的值。输入的关系式如下：
ha=(hax+x)*mn hf=(hax+cx-x)*mn d=mn*z/cos(beta) da=d+2*ha db=d*cos(alpha) df=d-2*hf 完成后的“关系”对话框如图4所示。 图4完成后的“关系”对话框 点击“再生”按钮，再进入“参数”对话框后，发现数据已经更新，如图5所示。 图5更新后的“参数”对话框
基于SolidWorks的参数化设计 □李轩斌单红梅韩玲 【摘要】论述了SolidWorks环境中，通过产品、部件和零件三者之间参数关联，用一种基于装配约束的参数化设计方法实现部件的参数化建模，阐述了这种参数化设计方法中的关键技术，包括产品结构的划分、尺寸分析、关联设计、基于布局草图的装配体设计和方程式的添加；运用部件参数化设计方法构建SolidWorks部件库。采用这种方法，有利于产品的修改和系列化，提高设计效率。 【关键词】SolidWorks；装配约束；参数化设计；零部件库 【作者简介】李轩斌（1972 ），男，长春轨道客车股份有限公司工程师；研究方向：夹具设计与焊接数控编程 单红梅，女，吉林大学交通学院助工，博士；研究方向：车辆智能化检测 韩玲，女，吉林大学交通学院载运工具运用工程专业在读博士 一、引言 机械制造业的设计制造水平，在很大程度上反映出企业工艺技术水平和制造能力的高低，直接影响着机械产品的加工质量、工人的劳动强度、生产效率和生产成本。 为了提高设计质量和设计效率，提高企业市场竞争力，多年来，许多企业一直致力于参数化设计的研究。大量三维实体造型软件崛起，推动了设计领域的新革命，SolidWorks就是优秀的三维参数化设计软件之一。这些三维软件，不仅仅可创建三维实体模型，还可利用设计出的三维模型来进行模拟装配和静态干涉检查、机构分析、动态干涉检查、动力学分析、强度分析等，产品设计也由原先的二维平面设计向着三维化、集成化、智能化和网络化方向发展，三维CAD的开发受到了普遍关注，并取得了较快的进展。SolidWorks是完全基于Windows的三维CAD/CAE/CAM软件。它采用与UG相同的底层图形核心Parasolid，具有强大的基于特征的参数化实体建模能力，然而要使SolidWorks软件真正为我国企业带来经济效益，必须使其国产化、专业化。 采用参数化设计技术，可以大大提高产品的设计速度。在大多数工程设计中，一个产品往往是多个零件的组合。将零件参数化的思想扩展到部件参数化设计中，实现部件整体参数化设计，无疑会更大程度地提高设计效率，为企业创造经济效益。部件参数化设计的实现以各组成零件的参数化设计为基础，但又不是组成部件的各零件的参数化的简单累加。部件的参数化问题除需解决各组成零件的参数化设计以外，还必须解决参数化时的同步更新问题。所谓的同步更新，是指当进行部件的参数化设计时，对其中某一个零件进行了更改，要求能够引起与之关联的一个或者多个零件的同步更新。同步更新主要有两方面要求，一是部件参数化设计中，各零件的相对位置关系要始终保持正确，二是各零件之间有配合关系的尺寸参数始终保持正确。 二、部件参数化设计方法 本文采用了一种基于装配体的参数化设计方法，来实现部件的参数化。其基本思想是：在参数化零件的基础上，引入零件装配关系作为约束，合理地建立零件之间的装配约束关系，以确保零件之间的相对位置关系；同时建立零部件相互关联的参数之间的关系，以保证参数之间能够联动。这样就可以实现同步更新，在此基础上建立部件的装配布局图，最终实现整个部件的参数化设计。 （一）产品结构的划分。复杂的产品按照功能和企业的生产组织特点分解为一系列的部件，而每个部件可能还会进一步划分为子部件和零件，尤其在民用飞机、汽车等产品中，产品构成十分复杂，涉及到机械、电气、液压、附件（如座椅、 原理都与之不符。现在迈克尔逊－莫雷实验同样被证明是没有说服力的，看来，相对论理论是站不住脚的。由此引发的直接效果就是量子理论失去了理论基础，同样是不科学的。 那么是不是就证明了牛顿力学的绝对正确性呢？起码目前不能这样讲，因为在近代毕竟发现了经典理论不能解释的物理现象。但可以肯定的是，这些现象肯定不能由相对论理论或现有的量子理论来科学解释，需要利用全新的科学方法重新研究和解决。 由此看来，惯性系变换引发的高速粒子的动力学问题是一项十分复杂的物理学课题，目前物理学界对于该问题的认知是不准确的，也是远远不够的，因此非常有必要进行科学细致地研究。 【参考文献】 1．郭硕鸿．电动力学［M］．北京：高等教育出版社（第2版），1997 2．周世勋．量子力学教程［M］．北京：高等教育出版社（第1版），1979 · 94 ·
第1 章Solidworks设计基础 【教学提示】 SolidWork是由美国SolidWorks公司（该公司是法国Dassult System公司的子公司）于1995年推出的三维机械CAD软件，它具有基于特征、单一数据库、参数化设计及全相关性等特点。本章主要对Solidworks做个概略性的介绍，使学生对SolidWorks的基本知识有一定的了解，为以后的学习打好基础。 【教学要求】 了解SolidWorks 软件的特点 熟悉SolidWorks 工作环境 掌握在SolidWorks 工作环境中文件的打开、保存等基本操作，掌握三维建模的流程。 1.1 CAD 技术的发展及SolidWorks 概述 CAD(Computer Aided Design)就是设计者利用以计算机为主的一整套系统在产品的全生命周期内帮助设计者进行产品的概念设计、方案设计、结构设计、工程分析、模拟仿真、工程绘图、文档整理等方面的工作。CAD既是一门多学科的交叉学科，它涉及计算机学科、数学学科、信息学科、工程技术等；CAD也是一项高新技术，它对企业产品质量的提高、产品设计及制造周期的缩短、提高企业对动态多变市场的响应能力及企业竞争能力都具有重要的作用。CAD技术在各行各业都得到了广泛的推广应用。SolidWorks 正是优秀CAD软件的典型代表之一。SolidWorks 作为Windows 平台下的机械设计软件，完全融入了Windows 软件使用方便和操作简单的特点，其强大的设计功能可以满足一般机械产品的设计需要 1.1.1 CAD技术的产生与发展 20世纪60年代初，美国麻省理工学院MIT开发了名为Sketchpad的计算机交互处理系统，并描述了人机对话设计和制造的全过程，这就是CAD/CAM的雏形，形成了最初的CAD 概念：科学计算、绘图。计算机在设计过程中的应用，形成了CAD 系统。 从20世纪60年代初到70年代中期，CAD从封闭的专用系统走向开放式的商品化软件系统，主要技术特点是二维、三维线框造型，其软件系统只能表达基本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑关系；且系统需配备大型计算机系统，价格昂贵。此时期有代表性的产品是：美国通用汽车公司的DAC-1，洛克希德公司的CADAM系统。在此时期CAD开始进入应用阶段。 20世纪70年代后期，CAD系统进入发展时期。一方面CAD系统硬件价格下降；同时，飞机和汽车工业蓬勃正值发展时期，飞机和汽车制造中遇到了大量的自由曲面问题，法国达索飞机制造公司率先开发出以表面模型为特点的曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统CATIA，该系统采用多截面视图、特征纬线的方式来近似表达自由曲面。该阶段的主要技术特点是自由曲面造型。曲面造型系统为人类带来了第一次CAD技术革命。此后一些军用工业相继开发了CAD 软件，如美国洛克希德公司的CADAM、美国通用电气公司的CADAM、美国通用电气公司的CALMA、美国波音公司的CV、美国国家航空及宇航局(NASA)支持开发的I-DEAS、美国麦道公司开发的UG等。
第 1 章Solidworks设计基础 【教学提示】 SolidWork是由美国SolidWorks公司（该公司是法国Dassult System公司的子公司）于 1995年推出的三维机械CAD软件，它具有基于特征、单一数据库、参数化设计及全相关性等特点。本章主要对Solidworks做个概略性的介绍，使学生对SolidWorks的基本知识有一定的了解，为以后的学习打好基础。 【教学要求】 了解SolidWorks 软件的特点 熟悉SolidWorks 工作环境 掌握在SolidWorks 工作环境中文件的打开、保存等基本操作，掌握三维建模的流程。 1.1 CAD 技术的发展及SolidWorks 概述 CAD(Computer Aided Design)就是设计者利用以计算机为主的一整套系统在产品的全生命周期内帮助设计者进行产品的概念设计、方案设计、结构设计、工程分析、模拟仿真、工程绘图、文档整理等方面的工作。CAD既是一门多学科的交叉学科，它涉及计算机学科、数学学科、信息学科、工程技术等；CAD也是一项高新技术，它对企业产品质量的提高、产品设计及制造周期的缩短、提高企业对动态多变市场的响应能力及企业竞争能力都具有重要的作用。CAD技术在各行各业都得到了广泛的推广应用。SolidWorks 正是优秀CAD软件的典型代表之一。SolidWorks 作为Windows 平台下的机械设计软件，完全融入了Windows 软件使用方便和操作简单的特点，其强大的设计功能可以满足一般机械产品的设计需要 1.1.1 CAD技术的产生与发展 20世纪60年代初，美国麻省理工学院MIT开发了名为Sketchpad的计算机交互处理系统，并描述了人机对话设计和制造的全过程，这就是CAD/CAM的雏形，形成了最初的CAD 概念：科学计算、绘图。计算机在设计过程中的应用，形成了CAD 系统。 从20世纪60年代初到70年代中期，CAD从封闭的专用系统走向开放式的商品化软件系统，主要技术特点是二维、三维线框造型，其软件系统只能表达基本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑关系；且系统需配备大型计算机系统，价格昂贵。此时期有代表性的产品是：美国通用汽车公司的DAC-1，洛克希德公司的CADAM系统。在此时期CAD开始进入应用阶段。 20世纪70年代后期，CAD系统进入发展时期。一方面CAD系统硬件价格下降；同时，飞机和汽车工业蓬勃正值发展时期，飞机和汽车制造中遇到了大量的自由曲面问题，法国达索飞机制造公司率先开发出以表面模型为特点的曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统CATIA，该系统采用多截面视图、特征纬线的方式来近似表达自由曲面。该阶段的主要技术特点是自由曲面造型。曲面造型系统为人类带来了第一次CAD技术革命。此后一些军用工业相继开发了CAD 软件，如美国洛克希德公司的CADAM、美国通用电气公司的CADAM、美国通用电气公司的CALMA、美国波音公司的CV、美国国家航空及宇航局(NASA)支持开发的I-DEAS、美国麦道公司开发的UG等。 -可编辑-
基于PRO/E的齿轮参数化设计 程佳，任大为，翟文进，王硕，高照锋 中北大学材料科学与工程学院, 太原（030051） E-mail：mschj19870627@https://www.doczj.com/doc/8c2819802.html, 摘要：齿轮是广泛应用于各种机械传动的一种常用零件，用来传递动力、改变转速和旋转 方向。常见的有直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮、人字齿轮等。文章介绍了基于 PRO/E利用Program实现齿轮参数化设计的方法。根据渐开线生成的原理和理论公式，在方 程编辑器中输入笛卡尔坐标方程，从而生成精确的齿轮轮齿渐开线，再据角变位斜齿轮各参 数的计算公式,精确创建了齿廓曲线;利用扫描混合和阵列命令创建斜齿轮的轮齿特征。从而 使设计人员能方便快捷地实现齿轮的三维特征造型设计以便提高设计效率。 关键字：齿轮；PRO/E Program ；参数化 1 引言 随着CAD技术的发展，在齿轮设计过程中，越来越广泛地采用三维建模的方法。PRO/E 是被广泛应用的CAD优秀软件，它有强大的三维建模功能。利用PRO/E的二次开发工具模 块Program，就可以方便地实现齿轮设计的参数化，从而大大提高设计效率。当用户在PRO/E 中对齿轮进行三维建模时，Program就以程序的形式记录了齿轮的主要设计步骤和尺寸参数 列表，用户可以根据需要对程序进行修改。这样只要用户重新运行这个程序并变更齿轮的参 数就可以生成新的齿轮，从而使不熟悉三维建模技巧的设计人员也可使用现有的三维齿轮模 型进行更新设计，减少繁琐复杂的重复劳动。 2 系统介绍 Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同设计专用功能来实现，其中 包括：筋（Ribs）、槽（ Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用这种手段来建 立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数 比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样 工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也 会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。参数化设计方法作为一 种全新的设计方法现已广泛用于工业界，充分运用Pro/E软件的参数化技术,实现渐开线齿轮 的三维参数化建模已广泛应用[2]。 3 参数化齿轮的设计 3.1圆柱斜齿齿轮参数化设计 首先，按设计要求确定齿轮的相关参数，如表一所示为斜齿轮各参数：M（法向模数）、 Z (齿数)、AFPH (压力角)、BTA（螺旋角）、W（齿厚）等。 表一斜齿圆柱齿轮参数 序号名称符号参数值 1 法向模数M 3 2 齿数Z 45 3 压力角AFPH 20
基于Solidworks的零件参数化设计摘要：论述了利用Visual C++ 6.0对Solidworks进行二次开发的基本原理和一些关键技术，开发了可以与Solidworks无缝集成的动态链接库DLL，并且介绍了一个简单的应用实例的实现。 0 引言 Solidworks是一款非常优秀的三维机械软件，其易学易用、全中文界面等特点深受广大工程技术人员喜欢。随着学习和使用Solidwork的人员越来越多，企业为了提高效率和市场竞争力，必然有快速开发新产品、形成自身产品特色的需求，而且对于一些存在着许多重复性的劳动的产品设计需要缩短产品的开发周期。因此有必要对SolidWorks进行二次开发，使其能够在输入少量变化参数的情况下迅速生成所有产品模型并装配，最终生成工程图。 SolidWorks二次开发分两种，一种是基于OLE Automation的IDispatch技术，一般常用于Visual Basic、Delphi编程语言的接口，通过IDispatch接口暴露对象的属性和方法，以便在客户程序中使用这些属性并调用它所支持的方法，此种技术只能开发EXE 形式的程序，所开发的软件不能直接加挂在SolidWorks 系统下，无法实现与SolidWorks 的集成；另一种开发方式是基于COM的，这种技术可以使用最多的SolidWorks API(Application Programming Interface，应用程序接口) 函数。实际上SolidWorks 本身就是用Visual C++编写的，所以使用Visual C++通过COM接口
开发，可以实现对SolidWorks底层的开发并且代码的执行效率高。因为本文开发的是SolidWorks DLL(Dynamic Link Library，动态链接库) 插件，故采用基于COM的开发方式。 1 SolidWorks二次开发原理 1.1 SolidWorks API中的术语 COM（Component Object Model，组件对象模型）技术是SolidWorks API的基础，COM对象是一种包含接口、属性和事件以对象形式封装的实体，它以接口的方式提供服务，这种接口是COM 对象与使用COM对象的客户程序进行通信的唯一通道。 OLE (Object Linking and Embedding，对象的链接和嵌入)可以使应用程序之间能够通过数据嵌入或链接的方式共享数据。它是SolidWorks API构造的基础，是深入理解SolidWorks API的关键。SolidWorks API是SolidWorks作为OLE自动化服务器提供的属性和方法，我们开发的插件就是使用这些接口的OLE客户。 1.2 开发工具Visual C++ 6.0 SolidWorks API是基于COM组件技术构造的，SolidWorks通过COM技术为开发人员提供了强大的二次开发接口，因此Visual C++ 6.0作为当今最流行的软件开发工具之一，是程序员的首选编程利器。它提供了强大的集成开发环境，用以方便、有效地管理、编写、编译、跟踪C++程序，大大加速了程序员的工作，提高了程序代码
运行环境：CATIA P3 V5 R20 一齿轮参数与公式表格 表1 序号参 数 类型或单 位 公式描述 1 a 角度 (deg) 标准值：20deg 压力角： （10deg≤a≤20deg） 2 m 长度(mm) ——模数 3 z 整数——齿数（5≤z≤200） 4 p 长度(mm) m * π齿距 5 ha 长度(mm) m 齿顶高=齿顶到分度圆的高度 6 hf 长度(mm) if m > 1.25 ，hf = m * 1.25； else hf = m * 1.4 齿根高=齿根到分度圆的深度 7 rp 长度(mm) m * z / 2 分度圆半径 8 ra 长度(mm) rp + ha 齿顶圆半径 9 rf 长度(mm) rp - hf 齿根圆半径 10 rb 长度(mm) rp * cos( a ) 基圆半径 11 rr 长度(mm) m * 0.38 齿根圆角半径 12 t 实数0≤t≤１渐开线变量 13 x 长度(mm) rb * ( cos(t * π) +sin(t * π) * t * π ) 基于变量t的齿廓渐开线X 坐标 14 y 长度(mm) rb * ( sin(t * π) -cos(t * π) * t *π ) 基于变量t的齿廓渐开线X 坐标 15 b 角度——斜齿轮的分度圆螺旋角
(deg) 16 l 长度(mm) ——齿轮的厚度 （在定义计算参数中舔加公式时，可以直接复制公式：注意单位一致）图1 二、参数与公式的设置 1、点击 中的工具，选择“选项”，出现如下界面，操作如图
选上蓝色圈内的选项，然后 同样选上蓝色圈内的选项 3、新建零件图 1、点击“文件”——“新建”——“part”——命名为“参数齿轮” 2、点击“开始”——“形状”——“创成式外形设计”——“参数齿轮”
参数化 一.斜齿圆柱齿轮的几何特征 斜齿轮齿廓在啮合过程中，齿廓接触线的长度由零逐渐增长，从某一个位置开始又逐渐缩短，直至脱离接触，这种逐渐进入逐渐脱离的啮合过程减少了传动时的冲击、振动和噪声，从而提高了传动的稳定性，故在高速大功率的传动中，斜齿轮传动获得了较为广泛的应用。 二.斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的几何关系 三.catia画图思路 我们已经看到了，斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，就是斜齿圆柱齿轮两端端面旋转了一个角度，如果旋转角度为零，那这个斜齿圆柱齿轮就是一个直齿圆柱齿轮了，因而直齿圆柱齿轮就是螺旋角为零的特殊斜齿圆柱齿轮。因此，我们可以将直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮用同一个画法画出来，只改变一下参数（为端面的参数）就可以输出不同的直齿或者斜齿的齿轮，大概思路如下：
a.首先用formula输入齿轮各参数的关系; b.画出齿轮齿根圆柱坯子； c.通过输入的公式得出一个齿的齿廓； d.在曲面设计模块下将齿廓平移到坯子的另一端面（通过平移复制一个新的齿廓到另一端面）； e.将新的齿廓旋转到特定角度； f.多截面拉伸成形一个轮齿； g.环形阵列这个轮齿 这样，斜齿圆柱齿轮就画完了。 四.catia绘图步骤 1.设置catia，通过tools-->options将relation显示出来，以便待会使用，如图所示： 2.输入齿轮的各项参数 斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系，不涉及法向参数 齿数 Z 模数 m 压力角 a 齿顶圆半径 rk = r+m 分度圆半径 r = m*z/2 基圆半径 rb = r*cosa 齿根圆半径 rf = r-1.25*m
螺旋角 beta 齿厚 depth 进入线框和曲面建模模块（或part design零件设计模块）如图： 输入各参数及公式，如图所示：
SolidWorks零件设计表运用参数化设计 1.首先以现有零部件为基准。例如：一个套筒，在现实使用中，套筒为铸铝成型，所以套 筒的长度在实际产品配对中，其长度L是多种多样的。示例中：默认L=10mm。 2.选择SW中插入→表格→设计表，进入界面。如下图所示：
3.默认选择自动生成，选择所需草图特征，确认后进入设计表格。如下图所示： 4.选中表格中“普通”右击选择“设置单元格格式”选择“常规”进行确认，将表格中： “普通”转换零件尺寸数值。（如同Excel表格操作一样）
5.在本示例中，我们所关心的只是套筒L长度，所以可以把表格中后面三项“套筒的内径”、 “套筒的外径”以及“旋转生成所需的中心轴”草图特征删除。同时为便于查看表格，可以对表格进行优化（根据个人习惯，无非就是单元格的插入、删除、输入而已）。如下图所示： 6.依次在表格中输入我们所需要的参数值，示例中，我们取套筒五种型号，从P01到P05， 长度依次递增10mm，（注：在输入新的L值时，我们输入的是数字但有可能会显示出文字“普通”，只需参照步骤4设置单元格格式即可调节成数值）如下图：
7.到此为止，我们设计表中的参数已设置好，只需在SW界面中，鼠标点击设计表以外的 操作区域，设计表将会自动保存。弹出如下对话框，点击确定即可！ 8.回到SW界面设计树中，选择“配置”界面，如下图所示。可以清楚的看到我们刚刚在 设计表中所输入的参数值。可以把不需要的配置删除（例如：默认这个配置），保留我们所需。
9. 点击我们所做的配置，可以相应得到套筒的不同规格长度L 。如下图所示： 1）P01，L=10mm
基于CATIA的斜齿圆柱齿轮全参数化建模方法 作者：林波 关键词：全参数化建模；斜齿圆柱齿轮；CATIA；渐开线；脊线 1渐开线的绘制 工业用斜齿圆柱轮的齿廓曲面大多是一个渐开线螺旋面，可以看成是沿一条螺旋线排列的无数个渐开线形成的曲面，因此建模的关键就是绘制精确的渐开线 打开CATIA软件，首先新建“创成式外形设计”文件，点击下拉菜单“工具”，单击里面的“f(x)公式”，出现公式对话框，在其中输入表1中罗列的参
数和公式，如图1所示。 图1输入参数和公式后的“公式”对话框 1.2创建法则曲线 工业用标准齿轮齿廓线大都为渐开线，CATAI软件中渐开线的创建依靠渐开线方程驱动，公式（1）和（2）为渐开线方程： x=rb*sin(PI*t*1 rad)-PI*t*rb*cos(PI*t*1 rad) （1） y=rb*cos(PI*t*1 rad)+PI*t*rb*sin(PI*t*1 rad) （2）x和y分别为渐开线上点的坐标值变量，PI相当于π，t为实数自变量，1rad 是角度。下面利用CATIA软件里的fog命令创建法则曲线，步骤如下：（1）单击“知识工程”工具栏里的“规则（fog）”命令，首先创建x规则曲线，法则曲线名称为x。在“规则编辑器”对话框中创建一个实数自变量t，另一个长度变量x，然后在右边按照公式（1）输入方程式，单击确定。如图2所示。
偏移量为法则曲线方程x，即获得在yz 平面上的偏移曲线，
x法则曲线 平面上的偏移曲线，方法同x法则曲线，如图4所示。 图4 利用fog命令创建y法则曲线效果图 得到过渡曲线后，有两种方式创建渐开线。 方法一：拉伸上一步中创建的两条过渡曲线，方向分别为x轴和y轴，得到两个相交的拉伸曲面，使用“相交”命令创建两曲面的交线，然后将其交线向xy 平面投影，投影即为渐开线； 方法二：使用混合(combine) 命令，合并两条过渡曲线，然后将合并的曲线向 xy 平面投影。这两种方法原理相同，都可以消去中间变量创建渐开线。如图5所示。
Catia画斜齿轮 0:这种方法同样可以用于画直齿轮 一.斜齿圆柱齿轮的几何特征 斜齿轮齿廓在啮合过程中，齿廓接触线的长度由零逐渐增长，从某一个位置开始又逐渐缩短，直至脱离接触，这种逐渐进入逐渐脱离的啮合过程减少了传动时的冲击、振动和噪声，从而提高了传动的稳定性，故在高速大功率的传动中，斜齿轮传动获得了较为广泛的应用。 二.斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮的几何关系 三.catia画图思路 我们已经看到了，斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比，就是斜齿圆柱齿轮两端端面旋转了一个角度，如果旋转角度为零，那这个斜齿圆柱齿轮就是一个直齿圆柱齿轮了，因而直齿圆柱齿轮就是螺旋角为零的特殊斜齿圆柱齿轮。因此，我们可以将直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮用同一个画法画出来，只改变一下参数（为端面的参数）就可以输出不同的直齿或者斜齿的齿轮，大概思路如下：
a.首先用formula输入齿轮各参数的关系; b.画出齿轮齿根圆柱坯子； c.通过输入的公式得出一个齿的齿廓； d.在曲面设计模块下将齿廓平移到坯子的另一端面（通过平移复制一个新的齿廓到另一端面）； e.将新的齿廓旋转到特定角度； f.多截面拉伸成形一个轮齿； g.环形阵列这个轮齿 这样，斜齿圆柱齿轮就画完了。 四.catia绘图步骤 1.设置catia，通过tools-->options将relation显示出来，以便待会使用，如图所示： 2.输入齿轮的各项参数 斜齿圆柱齿轮中有如下参数及参数关系，不涉及法向参数 齿数 Z 模数 m 压力角 a 齿顶圆半径 rk = r+m 分度圆半径 r = m*z/2 基圆半径 rb = r*cosa 齿根圆半径 rf = r-1.25*m
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 Ⅰ
ABSTRACT Gear 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 efficiency Key words: The helical gear and shift gears; Involute; Transition curve; Symmetrical equation; Parameterized modeling Ⅱ
SolidWorks参数化设计简介 说明：简单介绍下SW2012版本参数化设计，以下仅仅是自己日常工作运用的总结，如有雷同，敬请谅解！！！随着SW版本的相继更新，应该会具有更佳的人性化、便捷性！共同学习。 1.如下图，以如下CAD二维图纸为例。首先我们按照下图，在SW中建立三维模 型。我们先以P01参数建立最初的三维模型。 2．参数化应用，首先在SW里选取命令“方程式”，图标如 。命令路径在“工具”→“方程式”。点击拾取后，会弹出如下对话框。
说明：这里有两种方法建立参数化关系，第一种直接该对话框里进行建立参数化的函数关系，然后每次修改参数的时候都要打开SW软件，进入上述方程式对话框里进行更改参数值；第二种也是在该对话框里建立好所有的参数化函数关系，只不过会选取一个txt格式的外部文件，在txt格式文件里输入参数变值，这样相应的每次修改只更改txt格式文件，不需要打开SW软件，最多使用的时候，进行一步重生成工作。下面我们逐一介绍下。 1）SW中更改参数值方法： ●首先在全局变量中输入我们想要的参数代码“L”，数值就等于100。 ●其次在方程式中去拾取那些会随着参数变化的变量，在数值中建立他们同参数值的函数关系。例如我们这个案例：我们的参数变化是依据板材的长度尺寸变化而变化的。 ●最后，我们可以直接点入确定。这样就建立完成了。 ●验证：首先进入方程式对话框里。在设计树种选中方程式右击，选中管理方程式，进入方程式对话框，更改全局变量L的数值。最初P01 L=100。
P02 L=150 P03 L=200 P04 L=250
P05 L=300
斜齿轮的创建 本节将介绍渐开线斜齿圆柱齿轮的创建，渐开线斜齿圆柱齿轮的创建方法与渐开线直齿圆柱齿轮的创建方法相似。本节同样使用参数化的设计方法，创建渐开线斜齿圆柱齿轮。3.2.1斜齿轮的建模分析 建模分析（如图3-52所示）： （1）输入参数、关系式，创建齿轮基本圆 （2）创建渐开线 （3）创建扫引轨迹 （4）创建扫描混合截面 （5）创建第一个轮齿 （6）阵列轮齿 图3-52渐开线斜齿圆柱齿轮建模分析 3.2.2斜齿轮的建模过程 1．输入基本参数和关系式 （1）单击，在新建对话框中输入文件名“hecial_gear”,然后单击； （2)在主菜单上单击“工具”→“参数”，系统弹出“参数”对话框，如图3-53所示；
图3-53参数”对话框 （3）在“参数”对话框单击按钮，可以看到“参数”对话框增加了一行，依次输入新参数的名称、值、和说明等。需要输入的参数如表3-2所示； 名称值说明名称值说明 Mn 5 法面模数HA ___ 齿顶高 Z 25 齿数HF ___ 齿根高ALPHA 20 压力角X 0 变位系数BETA 16 螺旋角 D ___ 分度圆直径 B 50 齿轮宽度DB ___ 基圆直径 HAX 1.0 齿顶高系数DA ___ 齿顶圆直径CX 0.25 顶系系数DF ___ 齿根圆直径 注意：表3-2中未填的参数值，表示是由系统通过关系式将自动生成的尺寸，用户无需指定。 完成后的参数对话框如图3-54所示：
图3-54“参数”对话框 （4）在主菜单上依次单击“工具”→“关系”，系统弹出“关系”对话框，如图3-55所示； （5）在“关系”对话框输入齿轮的分度圆直径关系、基圆直径关系、齿根圆直径关系和齿顶圆直径关系。由这些关系式，系统便会自动生成表3-2所示的未指定参数的值。输入的关系式如下： D=m*z/cos(beat) At=atan(tan(a)*cos(beat)) Db=d*cos(at) Df=d-2*m*((ha+c)-x) Da=d+2*m*(ha+x) Sd0=da Sd1=d Sd2=db