UG参数化设计教程

科技信息．　专题论述　

基孑ＵＧ渐开线圆柱齿轮三维模型蓥数化设ｉ十　

中航黎明非航空产品研发中心　胡云龙　沈阳航空职业技术学院机电工程系　陈艳丽　

［摘要］渐开线圆柱齿轮包括常见的圆柱直齿轮和圆柱斜齿轮，本文通过研究在ＵＧＮＸ６中对渐开线齿轮进行统一参数化数学建　

模方法，实现渐开线齿轮的参数化设计过程，提高了齿轮设计工作的效率。　

［关键词］渐开线齿轮参数化ＵＧ建模　

１．引言　见图２所示。　

ＵＧ是目前先进的计算机辅助设计、分析和造型软件之一，广泛应　用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等领域。其功能强大，可以　

轻松地完成绝大多数机械类设计、分析和制造任务。特别ＵＧ　ＮＸ６中的　

齿轮建模方法比较强大，但每次设计都需要重新建模，存在很多重复性　

工作，从而导致工作效率低下。本文首先对圆柱直齿轮和圆柱斜齿轮　

的数学模型进行了有效地统一，然后采用ＵＧ　ＮＸ６对圆柱齿轮进行了　参数化建模，最后实现齿轮的三维参数化建模，从而提高了设计效率。　

２．渐开线齿轮参数化数学模型　

由于齿轮上的所有轮齿都具有相同的结构特征，本文应用扫掠成　

型法进行圆柱齿轮建模。对于圆柱直齿轮，可以看作是圆柱斜齿轮的特　

例，即螺旋角Ｂ为零的斜齿轮。　现对齿轮参数作统一规定：模数、齿顶高系数、顶隙系数统一为ＩＴＩ、　

ｈａ、Ｃ，对于圆柱斜齿轮则为法向模数、法向齿顶高系数、法向顶隙系数。　

由于圆柱斜齿轮参数化建模时采用端面齿形，所以对圆柱直齿轮和圆　柱斜齿轮进行参数化建模时统一采用端面模数ｍｔ、端面齿顶高系数　

ｈａｔ、端面顶隙系数ｃｔ，以便建立统一的三维模型。　

２．１端面轮廓线的生成　

渐开线齿轮的初始参数如下：　

齿数ｚ＝ｌ８，齿宽ｂ＝１６ｍｍ，模数ｍ＝Ｓｍｍ，齿顶圆螺旋角［３＝１２。２５　５５　

（后面均使用ｂｅｔａ代表螺旋角），旋转方向为左旋。　新建一文本文件ｇｅａｒ．ｔｘｔ（文本文件编辑完成后以扩展名ＥＸＰ保存），　

用以建立参数列表。存文本文件中输入齿轮参数及相关数据如下：　

64 UG的设计应用

第二章 表达式

2.1 综述

2.1.1 表达式的概念

表达式是算术或条件语句，用来控制零件特征。表达式可以用来定义或控制一个模型的多种尺寸，例如一个特征或一个草图的尺寸。

表达式在参数化设计中是十分有意义的，它可以用来控制同一个零件上的不同特征间的关系或一个装配中的不同零件间的关系。例如：我们可以用一个表达式来建立一个支架零件的厚度和长度之间的关系。当支架的长度改变之后，它的厚度自动更新。图2-1所示为表达式的一个实例。在创建表达式时必须注意以下几点：

● 表达式左侧必须是一个简单变量，等式右侧是一个数学语句或一条件语句。

● 所有表达式均有一个值（实数或整数），该值被赋给表达式的左侧变量。

● 表达式等式的右侧可认是含有变量、数字、运算符和符号的组合或常数。

● 用于表达式等式右侧中的每一个变量，必须作为一个表达式名字出现在某处。

Length=.5+2*Cos(60)

图2-1 表达式格式

2.1.2 创建表达式的方法

1．手工创建表达式

●选择下拉菜单Tool→Expression或按快捷键Ctrl+E

●改变一个已存在的表达式的名字，可选择下拉菜单Tool→Expression，选取已存在的表达式，然后单击Rename。

●将文本文件中存在的表达式引入到UG中，可选择下拉菜单Tool→Expression→Import。 第二章 表达式

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2. 系统自动建立表达式

当用户作下列操作时，系统自动地建立表达式，其名字用一个小写字母p开始。

●建立一个特征（Create a Feature）时，系统对特征的每个参数建立一个表达式。

●建立一个草图（Create a Sketch）时，系统对定义草图基准的XC和YC坐标建立两个表达式。例如：p1_YDATUM_V1=0

引用 UG渐开线表达式

引用

鹰击长空 的 UG渐开线表达式

编程方法：

t=1 ;自动增值变量，由0到1逐渐累加

pi=3.1415926 ;定义圆周率

rb=31.144 ;定义基圆半径

a=40 ;定义压力角上限为40

s=a*t ;压力角变量

r=rb/cos(s) ;渐开线函数（极坐标——半径）

w=tan(s)*180/pi-s ;渐开线函数（极坐标——转角）

x=r*cos(w) ;转换成直角坐标系

y=r*sin(w) ;转换成直角坐标系

§5.5 UG环境下渐开线直齿轮参数化建模的步骤

UG环境下有多种方法对齿轮进行建模。本文采用的方法是实体切除，即先建立圆柱齿胚，再根据齿廓曲线建立齿槽轮廓线，最后利用齿槽轮廓线拉伸切除齿胚形成轮齿。具体步骤如下：

1) 利用UG表达式建立齿轮的参数列表

2) 利用列表中的参数（齿顶圆半径、齿宽）建立圆柱齿胚

3) 利用渐开线参数方程通过UG中的法则曲线命令绘制渐开线

4) 根据不同齿数对渐开线进行相应操作形成齿槽轮廓线

5) 利用齿槽轮廓线拉伸切除齿胚

6) 对拉伸切除特征进行圆周阵列形成轮齿

由于首先建立了齿轮的参数列表，所以整个建模过程将完全实现参数化，即需要数据输入的地方可直接键入参数列表中对应的参数符号。

§5.6 互相啮合的一对齿轮的建模实例

本实例中互相啮合的一对齿轮的基本参数为：z1=18、z2=54，m=3mm， = 20?，B=30mm，ha*=1，c*=0.25。

 大齿轮建模。

1）新建一文本文件用以建立参数列表。在文本文件中输入齿轮参数及相关数据如下：

UG Moldwizar应用技巧

Moldwizard模块 pdiewizard 模块，完全中文攻略！

ug 的本身汉化大家都知道了吧，比较简单！

但汉化以后，你会发现 Moldwizard 等其它模块汉化不完全！

其实从 18 版本开始 Moldwizard 等模块已经带有附属的 语言包（不过18的没有中文的），哈哈，只要小小的设置一下就 OK 了！

找到 ug安装目录下的 moldwizard 文件夹

使用记事本打开 mold_defaults.def 文件

修改如下文本：

MW_Language:moldwizard_simpl_chinese.lng

如果操作成功，OK，恭喜你，你现在使用的是完全中文版的 Moldwizard 了！

相应的，比如 pdiewizard 模块，也有类似的设置。

如图，再不会的话， 我也没办法了！

造型思维

*Importing image planes

*Creating and importing sketches

*Applying sketches to geometry

*Creating part lines for visual representation

讨论参数化、变量化方法

1、参数化方法

参数化设计（Parametric）设计（也叫尺寸驱动Dimension-Driven）是CAD技术在实际应用中提出的课题，它不仅可使CAD系统具有交互式绘图功能，还具有自动绘图的功能。目前它是CAD技术应用领域内的一个重要的、且待进一步研究的课题。利用参数化设计手段开发的专用产品设计系统，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，可以大大提高设计速度，并减少信息的存储量。

由于上述应用背景，国内外对参数化设计做了大量的研究，目前参数化技术大致可分为如下三种方法：（1）基于几何约束的数学方法；（2）基于几何原理的人工智能方法；（3）基于特征模型的造型方法。其中数学方法又分为初等方法（Primary Approach）和代数方法（Algebraic Approach）。初等方法利用预先设定的算法，求解一些特定的几何约束。这种方法简单、易于实现，但仅适用于只有水平和垂直方向约束的场合；代数法则将几何约束转换成代数方程，形成一个非线性方程组。该方程组求解较困难，因此实际应用受到限制；人工智能方法是利用专家系统，对图形中的几何关系和约束进行理解，运用几何原理推导出新的约束，这种方法的速度较慢，交互性不好；特征造型方法是三维实体造型技术的发展，目前正在探讨之中。