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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。
第6期(总第157期)2009年12月机械工程与自动化M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G & AU T O M A T IO N N o.6Dec.文章编号:1672-6413(2009)06-0156-03基于U G 的渐开线圆柱齿轮参数化建模方法梁 刚1,程洪涛2,叶冬盛1(1.景德镇高等专科学校物理系,江西 景德镇 333000; 2.江西蓝天学院制造系,江西 南昌 330098)摘要:提出了一种基于U G N X 5.0/Ex pr ession 的渐开线圆柱齿轮全参数化建模方法,建立了渐开线变位圆柱斜齿轮的参数化模型,在此模型的基础上通过修改模型中由表达式建立的齿轮基本参数值,便可自动更新生成所需类别的渐开线圆柱齿轮,从而实现齿轮的参数化建模,提高了建模的精确性与效率。
关键词:渐开线;圆柱齿轮;参数化;建模;U G 中图分类号:T B115∶T H132.41 文献标识码:B收稿日期:2009-01-15;修回日期:2009-06-27作者简介:梁刚(1979-),男,湖北孝感人,讲师,硕士,主要研究方向为机械设计制造及其自动化。
0 引言齿轮机构是现代机械中应用最广泛的一种传动机构,关于渐开线圆柱齿轮的精确建模有不少文献涉及,但总结起来有3类缺陷: 大多采用了软件中的草图功能,使建模效率降低甚至无法实现自动化与成组化建模; 根据部分文献所提供的方法建立的模型只能更新生成某一类渐开线圆柱齿轮,成组化范围不大; 部分文献将齿廓的过渡段与齿根圆弧段曲线设计得过于复杂,主要是考虑到齿轮展成法加工时齿廓曲线的形成原理,这样的处理虽然接近实际齿廓,并在随后的仿真分析中避免了齿根部分的干涉,但对仿真分析影响甚微,却使建模效率大大降低。
鉴于此,本文在UG NX 5.0中利用其Ex pression 功能独立于草图之外建立了齿廓曲线各段的参数化方程以及渐开线变位圆柱斜齿轮的全参数化模型,通过改变模型Expression 列表中的齿轮基本参数值,便可自动更新生成所需的各类渐开线圆柱齿轮。
UG直齿圆柱齿轮建模1、建立文件名【zcl】2、绘制草图在XC-YC平面上绘制草图，如图1所示。
图1 图23、回转，图24、绘制草图2在YC-ZC平面上绘制草图，图3，形状尺寸是有了，但是有的位置尺寸没有标出，自己具体定吧。
图35、拉伸、阵列后，图4筋板拉伸后，拔模，拔模参数：【从截面不对称—多个—14】，图46、输入表达式打开“工具”中的“表达式”，逐项录入，注意单位选择。
a=0 (角度)ap=20 (角度)b=360 (角度)t=1 （恒定）即常数s=(1-t)*a+t*b (角度)m=5 (mm)z=99 （恒定）r=z*m*cos(ap) (mm)xt=0 (mm)yt=r*cos(s)+r*rad(s)*sin(s) (mm)zt=r*sin(s)-r*rad(s)*cos(s) (mm)图57、绘制草图3分绘出齿轮的齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆。
用公式驱动，如图6用公式驱动直径齿顶圆d1=z*m+2*m分度圆d2=z*m齿根圆d3=z*m-2.5*m基圆d4=z*m*cos(ap)图68、绘制渐开线通过“规律曲线”定义xt;yt;zt，单击【规律曲线】图标，出现图7-a所示对话框。
一直点击【确定】按钮，直至弹出【规律曲线】窗口，图8所示。
a b c图7单击“点构造器”，弹出图9窗口，确定渐开线基圆中心坐标（0，0，0），再单击确定，如图10所示。
图8 图9 图109、创建直线通过【直线】命令（而不是【基本曲线】里面的直线命令），创建一条将渐开线与分度圆的交点和基圆的圆心连接成直线1，图11图11 图12以直线1为旋转对象，在“基圆”所在的平面内旋转，“编辑”/“移动对象”顺时针绕【基准轴Z】旋转“360/4z”度，得直线2，图12。
对360/4Z的理解，中径线处，一个齿槽宽对应的圆心角是360/2Z，那么二分之一齿槽宽对应的圆心角便是360/4Z.以直线2做为旋转轴，将渐开线旋转180°，如图13图1310 修剪曲线调用【修剪曲线】命令，由于齿数99>41，所以齿根圆直径大于基圆直径，在基圆内没有渐开线，修剪结果如图14所示。
渐开线圆柱齿轮UG参数化建模要点分析
摘要：渐开线圆柱齿轮UG参数化建模的关键是渐开线齿廓的创建，而渐开线齿廓的形成要充分运用表达式的操作，同时对渐开线的编辑也十分重要。
关键词：渐开线圆柱齿轮UG参数化建模要点分析
渐开线圆柱齿轮UG参数化建模是UG机械设计一个经典的问题，同时也是一个难点问题。
渐开线圆柱齿轮一般由轮齿、键槽、轴孔等基本结构特征组成，其参数化建模主要步骤有创建渐开线、创建齿轮型面特征、创建阵列特征和创建修饰特征等，本文以渐开线直齿圆柱齿轮为例，对渐开线圆柱齿轮UG参数化建模的要点进行一般性的讨论。
1 创建渐开线
渐开线齿轮的齿廓为渐开线，创建渐开线齿廓需要用到UG参数化设计的重要工具—表达式。
设渐开线直齿圆柱齿轮的设计参数如下：
m=2.75 mm
alpha=20°
z=10 mm
b=24 mm
d=m*z=27.5 mm
da=m*z+2m=33 mm
db=m*z*cos(alpha)=25.841 mm
df=m*z-2.5m=20.625 mm
1.1 创建齿轮设计参数
选择主菜单中的“工具”→“表达式”命令，在表达式对话框中依次输入上述渐开线直齿圆柱齿轮的设计参数。
1.2 创建齿轮参照圆
选择菜单“插入”“草图”→“圆弧”，依次创建同心的齿顶圆da、齿根圆df、分度圆d和基圆db，如图1所示：
1.3 创建渐开线
（1）添加渐开线参数
选择主菜单中的“工具”→“表达式”，分别输入系统变量、渐开线控制参数如下：
t=0(t的取值范围为0～1);
s=pi()*db*t/4 (pi是在UG中的表达式);
angle=90*t;
xt=db*cos(angle)/2+s*sin(angle);
yt=db*sin(angle)/2-s*cos(angle);
zt=0
（2）生成渐开线
选择菜单“插入”→“曲线”→“规律曲线”→“根据方程”，分别定义xt、yt和zt的函数表达式，完成定义，单击“确定”，在原有的工作坐标上生成渐开线，如图1所示。
2 创建第一个齿槽特征
2.1 镜像渐开线
选择“插入”→“基准/点”→“基准轴”，定义ZC为基准轴；选择“插入”→“基准/点”→“基准平面”，定义XC-ZC为基准平面；再选择“插入”→“基准/点”→“基准平面”→“成一角度”，以XC-ZC基准平面为参考平面，以ZC基准轴为中心转轴，定义一个与参考平面有360/（4*z）度夹角的基准平面XC′-ZC′。
选择菜单“编辑”→“变换”，以XC′-ZC′
为镜像中心平面，镜像复制渐开线如图2。
2.2 创建齿槽轮廓线
（1）创建与渐开线相切的直线
双击图2任一同心圆，进入草图坏境。
选择“直线”命令，选取渐开线的端点为起点、齿根圆上任一点为终点建立直线。
选择“约束”命令，约束所建直线与渐开线相切。
（2）创建齿槽曲线
选择“圆角”命令，选取所建直线与齿根圆为圆角对象，输入圆角半径0.38*m,完成圆角即生成齿槽曲线，并退出草图环境。
（3）生成齿槽轮廓线
选择菜单“编辑”→“变换”，以基准平面XC′-ZC′为镜像中心平面，镜像复制上述所建齿槽曲线，生成齿槽轮廓线。
（4）修剪齿槽轮廓线
选择菜单“编辑”→“曲线”→“修剪”，对所建齿槽轮廓线进行修剪，如图3所示。
（5）创建齿槽
选择“插入”→“特征”→“拉伸”，通过拉伸和布尔操作，创建成第
一个齿槽，如图4所示。
3 阵列齿槽特征和创建修饰特征
选择“插入”→“关联复制”→“阵列”等命令，完成齿轮整体齿槽的创建，选择“插入”→“设计特征”等命令，完成齿轮的修饰特征的创建，如图5所示。
通过上述建模过程的分析，我们知道了渐开线圆柱齿轮参数化建模的关键是渐开线齿廓的创建，而渐开线齿廓形成的相关要点是在表达式运用的基础上进行齿轮设计参数的创建、渐开线控制参数的创建,以及齿槽曲线的生成与编辑等。
这些建模要点的理解和掌握对于我们进行渐开线圆柱齿轮UG参数化建模必然会事半功倍。
