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UGNX软件全参数化斜齿轮设计的研究UGNX（Unigraphics NX）软件是与CAD、CAM、CAE等先进工程设计软件齐名的国际化软件，被广泛应用于航空、汽车、机械等领域的产品设计和制造。

全参数化设计是UGNX软件的一大特色，其具有高效、精确和实用性强等优点，被越来越多的设计师和制造工程师所青睐。

斜齿轮作为一种传动机构，其结构简单，运动稳定，适用于高速工作环境。

在机械设计中，斜齿轮被广泛应用于汽车、机床、风电、船舶等领域中。

斜齿轮的设计需要注意到齿轮剖面曲线、齿轮轮齿数、齿轮轴与交点角等参数，这些参数对于斜齿轮的运动和传动都有着重要的影响。

如何通过UGNX软件实现斜齿轮的全参数化设计，是一个需要研究和探索的课题。

UGNX软件全参数化斜齿轮的设计过程如下：1.定义参数：首先需要定义斜齿轮的参数，如齿轮轮齿数、齿轮轴与交点角、齿轮齿高等参数。

这些参数不仅影响斜齿轮的传动效果，也影响着斜齿轮的结构尺寸。

2.绘制基础形状：在UGNX软件中，可以利用线条、圆弧、直线等工具绘制斜齿轮的基础形状，如齿轮齿面、齿根、齿顶等。

这些基础形状可以根据定义的参数进行相应的调整和修改。

3.生成斜齿轮模型：在绘制好基础形状之后，利用UGNX软件中的斜齿轮建模工具，可以快速地生成斜齿轮模型。

4.修改参数：通过修改定义的参数，可以调整斜齿轮的轮齿数、齿高以及齿轮轴与交点角等参数，从而实现斜齿轮的全参数化设计。

通过UGNX软件全参数化斜齿轮设计，可以使设计师更快速、简便地设计出符合要求的斜齿轮。

同时，全参数化设计也可以在设计过程中针对不同要求的斜齿轮进行快速构建和修改调整，提高了设计的效率和准确性。

在进行斜齿轮的全参数化设计时，需要对UGNX软件的使用有一定的了解和掌握，以便可以更好地利用其强大的特性和功能。

在UGNX软件中进行斜齿轮的全参数化设计时，需要考虑齿轮的轮齿数、齿高、齿距等参数。

以下是斜齿轮设计中涉及到的一些常见数据和相关分析。

第七部分：齿轮---圆柱斜齿轮圆柱斜齿轮的建模（法面模数Mn=4,齿数z=18,齿宽b=45,压力角α=20°，螺旋角β=16°）斜齿轮的创建关键在于螺旋线（引导线）的创建，由于NX和SolidWorks自带有创建齿轮的工具，所以先介绍两种软件简捷的方法，再一一介绍各个软件用参数创建的方法。

NX:结果如下：SolidWorks: 结果如下：A.NX的参数建模为了便于理解，此斜齿轮的模数（即：法面模数）和齿数与直齿轮的一样。

（1）此斜齿轮除了螺旋角之外，还要增加一些参数。

先打开直齿齿轮将其表达式导出并命为z=18.exp 新建斜齿轮文件打开表达式对话框，将导出的z=18.exp文件导入，并添加β=16°和螺旋线的关系式并作相应的修改，如下：（略去部分）将z=18.exp导入表达式后做相应的修改。

①添加了螺旋角β=16°②添加了螺旋升角λ=90-16=74°③添加了基圆周长c=db*π④添加了螺旋线螺距s=c*tanλ⑤修改了模数为法面模数，m改为Mn⑥修改了分度圆直径为d=mn*z/cosβ⑦添加了齿廓旋转角度θ=arcsin(b*tanβ/rb)⑧添加了端面压力角αt=arctan(tanα/cosβ)（2）在草图中作4个圆并用直径da,d,db,df分别约束。

（3）拉伸齿顶圆da,深度为齿宽b=45。

（5）将渐开线投影到草图上。

（6）参照直齿轮轮廓的画法，做出镜像中心线及镜像后的渐开线，并修改。

（7）做出一个齿廓。

拉伸齿顶圆(注意草图的平面为XY平面) 画出渐开线投影后的渐开线直径大于齿顶圆的圆（之所以要画直径大于齿顶圆的圆，是为了以防做出扫掠体后求差时出现不能完全切除的情况）连结分度圆与渐开线的交点与圆心的线段旋转（-90/z）°后的线段作为镜像中心线与渐开线相切的直线投影后的齿根圆镜像后的倒角为：r1（即，r1=if(hax>=1)(0.38*mn)else(0.46*mn)如果顶隙系数hax≥1则r1=0.38*mn如果顶隙系数hax＜1则r1=0.46mn（8）画螺旋线（即扫掠中的引导线）圈数：b/s，这里s可理解成齿宽为1个螺距的长度。

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。

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的变位直齿轮参数化建模董文磊（济南钢铁股份有限公司机械设备制造厂，山东济南250101）齿轮是机械行业中应用最广泛的零件之一。

齿轮轮齿精确的三维造型是齿轮机械动态仿真、NC加工、干涉检验以及有限元分析的基础。

由于齿轮轮廓线不是标准曲线，有些制图软件用计算出轮廓线上的点，再利用样条曲线拟合生成近似轮廓的方式建模，这样绘制的轮廓曲线不准确。

这里介绍应用UGNX3.0软件表达式功能通过齿轮渐开线方程精确生成齿轮轮廓的方式对齿轮进行参数化的设计和三维造型。

1确定齿轮模型主参数齿轮结构一般由轮齿、齿槽、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆等组成。

而每种结构形成均由一组对应的参数决定。

以渐开线圆柱直齿轮为例，有以下几个基本参数影响齿轮形状和尺寸：模数m、齿数Z、分度圆压力角α、齿顶高系数hα*、顶隙系数c*、变位系数x和齿宽b。

为了达到齿轮和各项技术要求，就要考虑齿轮每个参数的改变，这些参数与齿轮尺寸形状位置之间以各种表达式关联，每个参数的改变都会引起齿轮的形状发生改变。

将这些参数提取，通过变量的定义和传递进行齿轮实体造型设计，当赋予一组具体参数值时，得到一个新齿轮，从而实现齿轮设计的参数化。

渐开线齿轮的齿型比较复杂，一些低端CAD 软件很难通过参数化直接建立齿轮的三维模型。

使用UGNX3.0中的参数化设计，利用渐开线方程，确定齿廓曲线，并利用其他有关的计算公式建立相关的表达式，使模型的尺寸和特征参数相互关联，从而精确地生成渐开线齿轮的齿廓或齿槽廓，并建立渐开线齿轮的三维模型。

2变位直齿轮表达式的建立渐开线标准齿轮的特性是其基本参数m、α、hα*、c*均为标准值，标准齿轮传动虽然具有设计比较简单、互换性较好等一系列优点，得到十分广泛的应用。

但是随着机械工程的发展，尤其是在高速重载传动的情况下，暴露出了许多不足之处，因此需要对标准齿轮进行必要的修正，现在最为广泛采用的是“变位修正法”。

变位并不影响基圆、分度圆的大小，渐开线方程也和标准齿轮的相同（x=rbsinu-rbucosu y=rbcosu+rbusinu），只是变位齿轮的齿厚、齿高、齿顶圆直径、齿根圆直径与标准齿轮不同，以下是变位齿轮的参数：分度圆齿厚为：s=πm/2+2xmtanα齿根圆半径为：r f=r-h f=r-（hα*+c*-x）m齿顶圆半径为：r a=r+h a=r+（hα*+x）m3渐开线变位直齿轮的参数设计过程1）在表达式列表框中输入下列表达式，由于UG的表达式不能输入希腊字母，所以表达式希腊字母改为英文字母表示：t=0afa=180*tm=4z=30alfa=20ha=1c=0.25x=0.05b=20r=m*z/2rb=r*cos(alfa)u=afa*pi()/180xt=rb*sin(afa)-rb*u*cos(afa)yt=rb*cos(afa)+rb*u*sin(afa)rf=r-(ha+c-x)*mra=r+(ha+x)*mrp=c*m/(1-sin(alfa))2）在[曲线]菜单中选择［规律曲线］命令，弹出[规律曲线]对话框，选择[根据公式]设置自变量为t、横坐标的因变量为xt、纵坐标的因变量为yt，设第三个坐标zt为常量0。

第1章前言1.1 齿轮设计的概述齿轮是机械传动系统中的重要传动零件，它的性能质量直接影响整体机械的运行性能质量。

齿轮传动作为重要的机械传动形式，具有瞬时传动比恒定、传动效率高、传递功率范围广、寿命长等优点，但是在齿轮啮合传动过程中，对齿轮的齿廓设计、制造精度有很高的要求，否则将会引起传动过程中的振动、噪声，使得传动不稳定，降低传动质量。

齿轮的通用设计方法是对其传递的转矩进行分析计算，然后按齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度进行设计和校核，而对啮合齿所受的应力分布状态则使用ADAMS、ANSYS等有限元分析软件进行受力分析，而这些都需要精确的齿轮三维数字模型。

齿轮设计可分为齿轮传动设计和齿轮结构设计两部分。

齿轮传动设计一般应首先选择材料和热处理方法,然后按齿面接触强度计算中心距,再根据中心距确定模数、齿数、齿宽等参数。

设计过程中需要从有关的工程手册或设计规范中查找各种系数或数据,并套用经验公式。

为了在UG进程中高效、快速处理,可以将数表、线图程序化, 建立起图形几何尺寸与尺寸数据的关联，具备由于几何尺寸变化而使图形变换的尺寸驱动功能，编程实现齿轮参数的自动计算和数据输出。

齿轮结构设计通常先按齿轮的直径大小,选定合适的结构形式,还要确定齿轮与轴的联接形式,最后根据具体参数进行结构设计。

目前齿轮的结构设计往往利用三维造型软件进行实体设计。

因此，齿轮的三维建模是齿轮结构设计及计算机辅助设计中的一个主要问题，如何提高设计效率和保证设计精度，一直是当前三维实体设计和虚拟样机设计中的难点所在。

而参数化设计这一技术恰恰迎合了这种需求，避免了重复劳动和资源的浪费。

在产品设计阶段应用参数化技术，能够提高产品的设计效率，缩短产品的开发周期，使设计人员从繁重的计算与绘图中解放出来，将主要精力放到创造性的设计工作中去。

1.2 UG软件及齿轮模块开发的简介一 UG软件的概述Unigraphics NX （简称UG）软件是目前应用最为广泛的大型 CAD/ CAE/CAM 集成化软件之一 ,其内容涵盖设计、分析、加工、管理等各个领域 ,它除了为用户提供零件建模、装配、有限元分析、数控加工编程等通用模块 ,还提供了各种专用、模块 ,如工业设计、模具设计加工、钣金设计加工、管路设计等。

!"#!$%&$'(')*+&,-./&$01$21(3$&)%))$1%(%基于P V和I JA-5的渐开线斜齿圆柱齿轮参数化设计乐治后4王琳4邹云伟4王振宁南昌工学院!江西南昌!##$&$;摘4要 利用J b$%&%软件表达式工具对渐开线斜齿圆柱齿轮进行三维参数化精确设计 可保证渐开线齿廓的准确性 基于J b和O R,A B软件 建立渐开线斜齿轮零件的模型零件库 在批量设计中 通过调用零件族文件 自动更新设计模型 减少大量的工作关键词 表达式 J b O R,A B 参数化 零件族中图分类号 U\('$&1(7(:-47/A,-./012&731@&5<4-;-5/A(5M95/1>7/A(5V-(7Q(.->&1P V(1>I JA-5C<-B=/=&<46(10%/14B&<C<1G-/46(10B=-11/10C-,=7-,9.,/010+0234@612,62R5267,3839:!K1-,9H1C-,67-,9!##$&$;D E.47(A4!U MA K?<?>AE A</_A==A C/H-L;</-P;B NE A MA B/,?B H A?<V?C,?<</A=;NE TF NC/-H A R K<A C C/;-L N-,E/;-;L J b$%&%C;L E V?<A& 7/>/-H?E E MA H A?<K?<E C V/E M C/>/B?<C M?KA?-==/L L A<A-E C/_A"E MA K?<E B/T<?<F;L MA B/,?B H A?<K?<E C/C A C E?TB/C MA=TF NC/-H J b?-= O R,A B C;L E V?<A&#-E MA T?E,M=A C/H-"E MA=A C/H->;=A B/C?NE;>?E/,?B B F NK=?E A=TF,?B B/-H K?<E L?>/B F"?-=?B;E;L V;<./C<A=N,A=&& F-9G&7>.!A R K<A C C/;-'J b'O R,A B'K?<?>A E A</_A='K?<E L?>/B F&概述渐开线斜齿圆柱齿轮广泛应用在变速器$减速器$差速器等各种传动装置中"是一种特殊的重要机械零件*$+#在设计制造中"渐开线斜齿轮的三维建模过程比较困难*)+# J b1&9以上中文版可以直接生成渐开线斜齿轮三维模型"但面临斜齿轮广泛应用$批量化生产的现实"重复的进行斜齿轮三维建模"工作量较大"极其浪费时间和精力#J b中的表达式%O R K<A C C/;-&工具具备参数化设计功能"可以用来控制同一零件上不同特征之间的关系或同一装配不同零件之间的关系"可以用来进行渐开线斜齿轮的三维参数化建模#O R,A B软件输入数据比较方便"可进行数据管理"提取J b软件中三维模型的参数数据到O R,A B 软件中生成零件表"在二次设计中只需修改O R,A B数据表中部分相应的参数数值"生成零件族文件#调用该零件族文件中的参数数值就可以在J b中设计出符合相应参数要求的齿轮零件*(+#这样可以减少大量工作量"较直接生成三维模型也有优势#本文基于J b$%&%软件"使用J b中的表达式%O R K<A C2 C/;-&工具"在J b中建立渐开线斜齿圆柱齿轮的三维模型*(+#利用J b的\?<E@?>/B F%部件族&命令"结合O R,A B软件"建立渐开线斜齿轮的零件族"有利于批量化设计不同系列的齿轮#本文采用的是J b$%&%和"@@#W O)%$%"考虑到J b软件和O R,A B软件的兼容性"建议采用"@@#W O)%$%或以下版本"否则与J b$%&%不能兼容#'建立零件族的思路首先要整体分析零件特征"明确零件特征内在联系及进行零件驱动的参数个数#然后录入尺寸关系#通过O R,A B软件输入不同系列零件的各个尺寸"能够快速地得到一个参数零件库#将参数零件库中一个零件的尺寸作为参数变量提取到J b的表达式中"从而在J b软件中建立三维参数化零件模型*(2'+#J b的O R K<A C C/;-%表达式&中有\?<E L?>/B F%部件族&命令"通过这个\?<E L?>/B F%部件族&命令可以创建一个含有这些参数变量的O R,A B驱动表"在这个O R,A B驱动表中新建多个系列"并输入不同系列的参数数值"保存部件族"即可形成一个齿轮零件族文件#用一个零件模型就可表达多个相同结构类型$尺寸不完全一致的零件"减少了在二次设计中的大量工作"这样就建立了一个模型库文件*(2'+#建立零件族的流程如图$所示!<;图$建立零件族的流程图#斜齿圆柱齿轮建模渐开线斜齿轮在Jb 中的精确设计过程可分为*0+!%$&通过表达式工具建立相互关联的表达式'%)&绘制渐开线斜齿轮齿廓截面'%(&创建斜齿轮基本齿廓'%3&创建斜齿轮整体齿形'%9&创建斜齿轮细节特征#(&$渐开线斜齿轮结构分析标准的渐开线齿轮的齿型*$+如图)所示!图)渐开线齿轮齿形由机械原理可知渐开线的方程式*$%2$(+为!&F S J ),;C %1&n J #,%1&C /-%1&[]B F S J )C/-%1&l J #,%1&,;C %1&[]C F S %1S #=n )=J F S J )@+K 1#=)=S $3L #=S F #3#=l #=斜齿轮的形状和几何尺寸取决于齿轮的1个基本参数"分别是齿数_$法向模数>-$法向压力角"-$分度圆上的螺旋角)$齿轮高度M],B $法向齿顶高系数M "-$法向顶隙系数,-#根据J b 系统对参数变量的要求"这1个基本参数先要赋予初值"而实际中大部分齿轮是变位齿轮"故设计时需考虑变位系数*)+#再加上计算推导出来的$(个参数共有)%个参数#(&)建立表达式建立表达式是很关键的一步"是为了建立零件特征之间的内在联系#方法*$)2$(+如下!在J b 主界面中"选择工具%U ;;B C &[表达式%O R 2K<A C 2C /;-C &"弹出表达式对话框输入*名称+和*公式+"其中在*单位+下拉列表中选择*恒定+选项#输入完成后"单击*接受编辑+图标"建立如下表达式!E S %**J b 规律曲线系统变量T S 8&$%'33**螺旋角?-S )%**法向压力角?S ?<,E ?-%E ?-%?-&*,;C %T &&**端面压力角>-S (**法向模数R S %**变位系数_S 1'**齿轮齿数B +S K/%&!>!_*E ?-%T &**螺距=S >!_**分度圆直径=%S >!_!,;C %?&**基圆直径=],=F S =n )!M],=**齿顶圆直径=],H F S =l )!M],H **齿根圆直径M],=S %$n R &!>**齿顶高M],H S $&)9!%$n R &!>**齿根高>S >-*,;C %T &**端面模数C S '%!E **渐开线展角%%"'%&R E S %=%*)&!,;C %C &n %=%*)&!<?=%C &!C /-%C &**渐开线方程F E S %=%*)&!C /-%C &l %=%*)&!<?=%C &!,;C %C &**渐开线方程_E S %M],B S 0%**齿轮高度也可以在记事本文件中输入以上表达式"保存为A R K文件"再打开NH "选择工具%U ;;B C &[表达式%O R 2K<A C C /;-C &"点击#>K;<E O R K<A C C /;-C L <;>L /B A C "选择保存好的A R K 文件"导入即可"这样输入方便快捷"也可避免出错#(&(绘制渐开线斜齿轮齿廓截面(&(&$创建渐开线运用规律曲线命令创建渐开线"如图(所示!图(创建渐开线$<44(&(&)草绘齿轮截面在建模状态下"草图环境中"绘制圆#这里要建立三个草图"在每个草图里绘制一个圆"分别绘制齿轮的分度圆$齿根圆和齿顶圆#尺寸分别选择=$=],H F 和=],=F #如图3所示!图3绘制圆绘制直线#直线起点为坐标原点"终点为分度圆与渐开线的交点#绘制时打开*交点+捕捉模式#如图9!图9绘制直线创建阵列曲线#选择上步绘制的直线作为阵列对象"数量为)"节距角为l'%*_"进行圆形阵列"如图0!图0阵列曲线44(&(&(创建镜像曲线利用镜像曲线命令"创建渐开线曲线的镜像曲线"如图1所示!图1镜像曲线(&(&3创建螺旋线在建模状态下绘制螺旋线"螺旋线的旋向与斜齿轮一致"螺旋线直径为齿顶圆直径=],=F "螺距为B +"起始点默认%%"%"%&"圈数取%&%$9圈"绘制出螺旋线"如图8所示!图8创建螺旋线(&3创建斜齿轮基本齿廓运用扫掠命令"选择齿廓截面曲线"沿引导线扫掠"形成扫掠特征如图所示#其中"曲线规则选择相连曲线"且在相交处停止"截面选项中应勾选保留形状#如图'!图'扫掠特征&<(&9创建斜齿轮整体齿形(&9&$创建齿顶圆拉伸特征运用拉伸命令"以齿顶圆为拉伸对象"拉伸距离为M],B "曲线规则为相连曲线"形成拉伸特征#如图$%所示!图$%拉伸齿顶圆(&9&)创建偏置面特征运用偏置面命令"选择上步拉伸特征的外侧面为偏置对象"曲线规则为单个面"距离为)"形成偏置特征如图$$所示!图$$偏置面再以齿顶圆拉伸特征为目标体"偏置面特征为工具体"进行求差操作"对实体圆弧两侧边进行倒斜角操作"如图$)所示!图$)求差,倒斜角(&9&(创建阵列面特征运用阵列面命令"创建阵列面特征"其中曲线规则选择特征面"角度为(0%*_"圆数量为_#结果如图$(所示!图$(阵列面(&0创建斜齿轮细节特征先草绘截面"再拉伸创建齿轮中心孔$减轻孔和侧面凹槽特征"最后倒斜角和圆角#最后结果如图$3所示!图$3齿轮三维模型(参数化控制库的建立建立齿轮零件参数化控制库是基于Jb 软件和O R ,A B 软件"通过Jb 建立单个零件三维参数化模型"结合O R ,A B 生成模型零件族"目前有两种方式#第一种方式是Jb 的电子表格功能"在J b 界面主菜单中选择U ;;B C %工具&[C K<A ?=C MA A E %电子表格&[加载项[O R E <?,E O R K<%提取表达式&"提取第一步建立的表达式到C K<A ?=C MA A E %电子表格&中#在电子表格中可以修改相应的参数数据"并在电子表格中选择加载项[J K=?E AJ b \?<E %更新J b 零件&"则齿轮的三维参数化模型将自动更新*)+#但这种方式每次修改参数后前面的参数都被更新"只能保存一种类别的参数"无法形成一个参数库随时调用#要形成一个参数库能被随时调用不同类别的参数要采用下面的方法#进入\?<E @?>/B F %部件族&命令"依次将_$>-$?-$M],B $T $R 添加到参数序列#然后确定进入O R ,A B 表格"在O R ,A B 表格中输入斜齿轮如图$9的主要参数"点击D?P A\?<E L ?>/B F%保存族&命令"返回到J b 界面"点击确定"就完成了参数库的建立*'2$$+#J b 的模型建立功能和O R ,A B 的数'<据处理功能也结合起来了#再新建一个装配文件"从添加组件命令导入保存好的部件族文件#建立装配文件是因为装配状态便于调用部件族文件"在这里不必重复建立斜齿轮的三维模型"只要调用导入的零件族文件"选择零件代号%如HA ?<$$H A ?<)$H A ?<($H A ?<3$H A ?<9$H A ?<0即可&#就可以自动更新模型"这大大减少了模型建立所需的时间*(23+#图$9部件族44图$0零件库中齿轮三维模型结语对斜齿轮进行参数化设计"并基于J b 和O R ,A B 建立参数化控制库"有利于批量化快速进行齿轮设计"可节省大量时间和精力#笔者给出的参数化设计方法也适用于其他机械零件的参数化设计#本文建立的齿轮模型可进行后续的运动仿真$有限元分析等#参考文献$$%徐江敏!孟慧亮!苏石川&渐开线斜齿轮的参数化设计与应用$c %&计算机应用技术!)%%8!(9($$*+((2(9&$)%梁新平&基于Jb 的斜齿圆柱齿轮建模参数化方法$c%&机械传动!)%%'!((()*+3123'&$(%关意鹏!关来德&基于O R ,A B 参数表的三维零件库的设计$c %&柳州职业技术学院学报!)%%0!0(3*+33238&$3%陈志英!张向强&基于J b 零件库的建立$c %&机械设计!)%%$(8*+3'29$&$9%薛辰&基于J b 和O R ,A B 的滚动轴承参数化设计方法研究$c%&制造业信息化!)%$%+$$12$$8&$0%宋娓娓!汪洪峰!汪建利!左敦稳!王珉!叶欢&基于J b 环境下齿轮库系统建立$c %&机械设计与研究!)%$(!)'(3*+93290&$1%张海军!金永福&基于J b 电子表格的三维零件库设计$c %&新技术新工艺!)%%8('*+$92$0&$8%杨英芸&基于J b 表驱动的带轮参数化设计与实现$c %&制造业信息化!)%$(($%*+'02'1&$'%赵斐!戴道立!陆 &基于J b 和O R ,A B接地开关的参数化设计$c %&高压电器!)%$'!99($%*+$%$2$%3&$$%%袁锋&J b 机械设计工程范例教程$a %&北京+机械工业出版社!)%$9+892'8&$$$%赵自强!张春林&机械原理$a %&北京+机械工业出版社!)%$9+$3'2$9%&$$)%郭志全!朱征&斜齿圆柱齿轮在J b 中的三维建模$c %&机械设计!)%%(!)%(8*+9129'&$$(%庄宿涛!孟晓军&基于对称方程的渐开线直齿圆锥齿轮J b 参数化建模$c %&机械传动!)%$)!(0(0*+3129%&作者简介 乐治后($'8')4*!男!湖北黄冈人!硕士!主要研究方向+机械设计理论及方法"#<。

下载之后可以联系QQ1074765680索取图纸，PPT，翻译=文档摘要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，哪怕是要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！UG作为新一代的三维造型系统具有先进的参数化设计功能，本文主要分析了在UG下渐开线生成的方法及斜齿轮参数化建模的过程，在UG下建立了斜齿轮的基本结构模型，并且斜齿轮模型的基本尺寸参数都通过表达式加以关联，实现了斜齿轮的参数化驱动，这样通过修改斜齿轮模型相应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、减少了重复性的劳动、节约了时间、提高了设计效率。

关键词:UG,参数化设计,表达式,斜齿轮,渐开线The Parameterization Design of Helical gear Based on UGAbstractTraditional model methods are all only the piling pile briefly of key elements of geometric .They only describe the geometric form of the products, but they can’t possess the promoting function of changing the figure depends on the varieties of geometric size. In this case ,even changing assize of the complicated model , it needs to wipe off the original figure ,and construct a new figure again .Such simple repeated wok influences the efficiency of destgning seriously . Whether can it set up relationship between the geometric size of the figure and geometric data and geometric data and sealize the change of the geometric model through changing the data? This is the design of parameter! UG has advanced function of designing by parameter as tri-dimensional model system of new generation .The paper mainly analysis the method of involutes generation and the building course of the helical helical gear parametric design, and the basic size parameter of helical gear model is linked with each other through expression , the drive of the helical gear parameter can be achieved, the helical gear fast three-dimensional build mould can realized through modifying the basic structural parameter of corresponding helical gear model. It rise speed of building mould , reduce modeling difficulty and the repeatability labors, save time , raise design efficiency.Key words:U G，Parametric design，Expression，helical gear，Involutes目录1 绪论 (1)2 UG的参数化设计概念 (1)3 斜齿轮参数化设计过程 (2)3.1渐开线的形成原理 (2)3.2 42齿以下斜齿轮的绘制 (3)3. 2.1斜齿轮基本曲线的轮廓绘制 (3)3.2.2 渐开线表达式建立与生成 (5)3.2.3 齿廓的生成 (6)3.2.4 单个轮齿的生成 (7)3.2.5 齿轮生成 (9)3. 3 41齿以上斜齿轮绘制 (10)3. 3.1斜齿轮基本曲线的轮廓绘制 (10)3.3.2 渐开线表达式建立与生成 (12)3.3.3 齿廓的生成 (14)3.3.4 单个轮齿的生成 (15)3.3.5 齿轮生成 (16)4 结束语 (17)谢辞 (18)参考文献 (19)1 绪论齿轮传动机构是在各种机械传动形式中应用最多的一种传动机构，它广泛应用于各种机器的传动装置中，齿轮又是齿轮传动机构中的核心零件,所以齿轮在机械传动中的作用非常重要。

・计算机技术应用・基于UG II的齿轮精确三维参数化建模技术3纪小辉,陈　彤(西安工业大学光电学院,陕西西安　710032)摘　要:针对仿型加工和快速成型加工对实体模型精度的要求,介绍一种用UG软件进行齿轮的精确建模方法,包括标准直齿和标准斜齿。

关键词:UG;标准直齿建模;标准斜齿建模中图分类号:T H128 文献标识码:A 文章编号:1007-4414(2007)01-0093-03Gear accura tely m odeli n g ba sed on UG IIJ i Xiao-hui,Chen　T ong(Photoelectricity institute,X i′an technological university,X i′an Shannxi　710032,China) Abstract:The paper refers t o a method that how t o accurately model gear by UG in order t o meet the de mand of p r ot otype technol ogy.It includes t w o t op ics about standard gear modeling and standard bevel wheel modeling.Key words:UG;standard gear modeling;standard bevel wheel modeling 随着现代加工技术的迅速发展,C AD和CAM之间的联系日益紧密,同时C AM的技术发展对CAD提出新要求。

有些CAD的设计软件本身就生成输出加工系统所能识别的加工代码,其加工精度直接由C AD的设计精度来保证。

现代加工方法日新月异,快速成型技术、精密铸造成型技术也对CAD软件所设计的模型精度提出更高的要求。

笔者对用UG NX2三维设计软件进行齿轮精确设计提出一些方法。

泰山学院本科毕业论文基于UG的标准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申请学士学位所属学科工学年级二零一二级（3+2）学生姓学号指导教师姓名、职称完成日期 2014年5月30日摘要摘要圆柱齿轮是机械设计制造行业之中被广泛使用的零部件之一，圆柱齿轮的轮齿精确三维造型常看做是齿轮的机械动态仿真、NC加工、有限元分析的基础。

然而在UG6.0软件上缺少专门化的模块，因此本论文详细论述的是在UG6.0的平台上建立直齿圆柱齿轮及变位齿轮三维模型的新方法。

由于直齿轮斜、齿轮的轮廓线并不是标准曲线，想实现齿轮造型的精确建模有一定的难度。

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：齿轮及变位齿轮，渐开线，过渡曲线，对称方程，参数化建模IABSTRACTABSTRACTCylindrical gear is one of the parts in the mechanical design andmanufacturing industries are widely used, the cylindrical gear is often regarded as precise 3D modeling based gear mechanical dynamic simulation, NC machining, finite element analysis. But in the UG6.0 software and there is nospecialized module, this paper details the spur gear is established on the platform of UG6.0 and the new method of variable gear 3D model.Because of the straight helical gear, gear profile is not the standard curve, in order to realize the accurate modeling of gear modeling does exist some difficulties. The gear shaping methods often used is swept molding method,but this method modeling accuracy is not high. In order to change these shortcomings, this paper proposed the establishment of involute, dedendum transition curve equation by applying the symmetry, calculated the division between the tooth number and start, end angle, with the free form feature ofsweep as solution tool. The definition of this method conforms to the standardspur gear tooth profile, achieve accurate modeling of gear.Keywords: gear and gear; involute; transition curve equation;symmetry;parameterizationII目录1引言 (1)1.1参数化定义、优势 (2)1.2UG参数化功能 (2)1.3齿轮、变位齿轮简介 (3)1.4课题研究内容 (4)2 渐开线齿轮参数化对称方程 (5)2.1齿廓曲线构成的判断 (5)2.2圆柱齿轮的齿廓曲线方程 (5)2.2.1渐开线齿轮公式推理 (6)2.2.2 标准直齿圆柱齿轮渐开线方程 (6)2.2.3 标准斜齿轮渐开线方程 (7)2.2.4 齿根过渡曲线方程 (8)3 标准渐开线直齿圆柱齿轮参数化设计 (11)3.1直齿轮基本参数设置 (11)3.2 直齿轮计算参数设置 (12)3.3 直齿轮参数化建模 (12)3.3.1 db<df直齿轮参数化建模 (12)3.3.2 db＞df直齿轮参数化建模 (15)4渐开线变位直齿圆柱齿轮的参数化设计 (18)4.1变位齿轮的几何参数 (18)III4.2 变位齿轮基本参数的设置 (19)4.3变位齿轮计算参数设置 (19)4.4 db<df直齿变位轮参数化建模 (21)4.5 db>df直齿变位轮参数化建模 (24)5 渐开线斜齿圆柱齿轮参数化设 (29)5.2 斜齿轮计算参数设置 (30)5.3 斜齿轮参数化建模 (31)5.3.1 db<df斜齿轮参数化建模 (31)5.3.2db>df斜齿轮参数化建摸 (36)6变位斜齿轮的实体建模 (43)6.1概述 (43)6.2变位斜齿轮基本参数设置 (44)6.3变位斜齿轮计算参数设置 (45)6.4变位斜齿轮的参数化设计 (45)6.5 db<df斜齿轮参数化建模 (46)6.6 db>df斜齿轮参数化建模 (51)7 齿轮参数化实现 (59)7.1参数化设计步骤及其方法 (59)7.1.1利用表达式进行参数化 (60)7.1.2利用表达式的电子表格功能实现参数化 (60)7.1.3利用部件族电子表格功能实现参数化 (61)IV8 总结与展望 (63)参考文献 (64)致谢 (64)V1引言参数化设计模型是以约束来表达产品模型的形状特征，以一组参数来控制设计结果，从而能通过变换一组参数值方便地创建一系列形状相似的零件。

基于UG 的斜齿轮造型设计【摘要】本文重点介绍了如何根据齿轮加工方式确定了齿槽的过渡曲线参数方程。

为了实现各段曲线参数方程的连续性，根据齿轮的实际情况确定了各段曲线连接端点的取值范围。

并结合UG 软件的相关特征操作实现斜齿轮的三维精确造型。

【关键词】斜齿轮；造型；UG机械传动中，渐开线斜齿轮的应用相当广泛。

由于齿廓曲线比较复杂，尤其是齿根部分的过渡曲线与齿轮的加工方式有关，所形成的过渡曲线也不一样。

为了得到齿廓曲线，必须通过数学模型来描述齿廓的各段曲线。

1 齿廓曲线的数学表达斜齿轮端面齿廓曲线包括渐开线、齿根过渡曲线、齿根圆弧和齿顶圆弧。

1.1 齿廓渐开线的数学表达斜齿轮端面渐开线的生成方法与直齿圆柱齿轮基本相同。

不同之处在于斜齿轮法面模数mn、法面分度圆压力角α、法面齿顶高系数h*an和法面顶隙端系数c*an为标准值，而齿廓曲线方程中用到的是端面压力角αt与端面模数mt。

建立圆的渐开线参数方程：x=rbcosθ+rbθsinθy=rbsinθ-rbθcosθ式中：rb为基圆的半径；θ 为发生线与基圆的接触点A 与 B 之间所对应的圆心角。

1.2 齿廓过渡曲线的数学表达过渡曲线与齿轮加工方式有关，但其原理基本相同。

标准齿条刀具顶部比普通齿条多出一段c*m，用于被加工齿轮的齿根部分切出齿顶间隙。

现以齿条形刀具参数为例进行分析，刀具齿廓的顶部有两个圆角，Cp是圆角的圆心，圆角半径等于rp。

刀具各参数间具有以下关系：rp=■a=（h■■■+c*）m-rpb=■+h■■mtanα+rpcosα式中：m 为齿条的模数；a为点Cp至中线的距离；b为点Cp至齿形中心线的距离；α 为齿条的压力角也就是被加工齿轮的分度圆压力角；h*a为齿顶高系数；c*为顶隙系数；rp为圆角半径。

图1 渐开线的形成被加工齿轮齿廓的渐开线部分由刀具的斜直线部分切出，而齿根过渡曲线则由刀具的圆角部分切出。

如图2所示，加工过程中刀具的加工节线与齿轮的节圆相切纯滚，刀具圆角的圆心将形成延伸渐开线，因此齿轮的过渡曲线是该延伸渐开线的等距曲线。

摘要基于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。

UG/Open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 UG/Open API编程语言，结合使用UG/Open Menu Script和UG/Open 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, UG/Open, 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 UG/OPEN GRIP (6)2.2.2 UG/OPEN API (7)2.2.3 U G/OP EN Me nu Sc ri pt (7)2.2.4 UG/OPEN 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。