《【期刊-齿轮设计】基于UG平台的圆锥齿轮参数化造型的实现.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【期刊-齿轮设计】基于UG平台的圆锥齿轮参数化造型的实现.pdf(5页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、2 0 0 9 年第2 期设计与研究文章编号:1 0 0 1 2 2 6 5(2 0 0 9)0 2 0 0 3 5 0 2基于U G 平台的圆锥齿轮参数化造型的实现韩玉林,王晶(宝鸡职业技术学院机械系,陕西宝鸡7 2 1 0 1 3)摘要:在U G 建模环境下,利用表达式功能实现圆锥齿轮模型的参数化设计的思路和方法,通过对相关参数的不同赋值实现对圆锥齿轮三维模型的重建和修改。关键词:圆锥齿轮;参数化造型;U G N X 4 0中图分类号:T G 6 5文献标识码:AE s t a b l i s h m e n tP a r a m e t e e r sD e s i g no fB e
2、v e lG a e rB a s e do nU GH A NY u-l i n,W A N GJ i n g(B a o j iP r o f e s s i o n a lT e c h n o l o g yI n s t i t u t e,B a o j iS h a n x i7 21013,C h i n a)A b s t r a c t:U n d e rt h eU Gm o d e l i n g,a c h i e v et h em e t h o d so ft a p e rg e a rp a r a m e t e r sd e s i g nb yt h
3、ee x p r e s s i o nf u n c t i o n,t h r o u g ht h ee v a l u a t ed i f f e r e n tp a r a m e n t s,a c h i e v et h er e b u i l da n dr e w o r kt h em o d e l K e yw o r d s:b e v e lg a e r;p a r a m e t e r sd e s i g n;U G N X 4 0O引言传统的设计方法很难构建出精确的渐开线齿廓形状。随着C A D 技术的发展,齿轮齿廓的精确成型设计以变成现实。然而由
4、于设计思路及设计方法的局限性,很难对齿廓形状实现参数化控制,更多的只是对其进行非参数化设计,设计结果没有延续性和继承性。本文基于U G N X 4 0 版本下,就圆锥齿轮参数化设计的思路和方法进行探讨。1U G 参数化设计圆锥齿轮的思路参数化设计是一种把设计意图融入计算机辅助设计模型的设计理念。所谓参数化就是对零件的各个特征施加各种约束,各特征的几何形状和尺寸大小用变量参数形式表示,如果定义某个特征的变量参数发生了改变,则特征的几何形状将随变量参数的改变而改变。这样把多组变量参数融入图形模型中,利用多组参数驱动零件的特征形状和尺寸完成零件的i 维建模,通过对参数的不同赋值实现对三维模型的重建和
5、修改。U G 是完全参数化的造型系统,按照齿轮传动的基本规律和渐开齿形的生成原理,由渐开线方程与齿轮几何尺寸相关的计算公式,建立表达式生成精确渐开线曲线及与其相关联的其它曲线,并通过旋转、修剪、关联复制等特征操作实现圆锥齿轮的参数化设计,精确的建造出三维模型。2 参数化设计圆锥齿轮的方法(1)构建母锥体的二维曲线。母椎体是圆锥齿轮齿形附着的基本体,构建参数化的母椎体二维曲线是实现圆锥齿轮参数化设计的的前提。在U G 建模环境下建立以下表达式:z=2 7齿数m=2模数(m m)a=5 0圆锥齿轮分度网锥角(。)。=2 0压力角(。)h a=m齿顶高(m m)b y=1 2 5 m齿根高(m m)
6、r=m z(2 s i n(a)外锥距(m m)r l=h a+V+5背锥长度(m m)r 2=h a+V(m m)b=r 3齿宽(m m)选择茗c 一平面绘制草图,并进行如下几何约束:直线A C 水平并固定;B G 平行于册并垂直于A K;H E收稿日期:2 0 0 8 0 7 2 8作者简介:韩玉林(1 9 6 3 一)男,陕西宝鸡人,宝鸡职业技术学院讲师,研究方向为数控技术及C A D C A M 技术应用(E m a i l)h y l i n 6 3 0 5 2 0 s i n a e o m。3 5 万方数据设计与研究组合机床与自动化加工技术平行G F;E、F 两点约束到直线A C
7、 上;C D 垂直G C;C点固定。再按图1 所示实现尺寸约束(图1)。当参数:、m 等改变时,母锥体二维曲线以c 点为水平基准、A C为垂直基准更新变化。这样就实现了母锥体二维曲线的参数化设计。图1 母锥体二维曲线(2)齿形渐开线曲线的绘制。圆锥齿轮的齿形是在圆锥面上加工而成的,大端模数为标准模数,所以应创建与草图平面垂直且通过背锥素线B G 的基准平面S,把该基准平面作为绘制齿形曲线的放置面,是实现圆锥齿轮参数化设计的关键(图2)。建立以下表达式:z l=z c o s(a)当量齿数d l=z l m当量分度圆直径(m m)d b l=d l c o s(a O)当量基同直径(m m)虮=
8、d t 一2 V 当量齿根圆直径(r a m)由于齿形曲线与齿根圃、基园相关,通过插入(I n-s e r f)曲线(C u r v e)圆弧圆(A r c C i r c l e)命令,在基准平面S 上分别绘制圆心在C 点,半径参数为d l 2、d b l 2、胡2 的当量分度圆、当量基圆、当量齿根圆,以实现圆曲线的参数化控制。图2 渐开线放置平面及控制曲线要实现参数控制的渐开线齿形,需两次利用渐开线方程生成两条形状相同方向相反且与草图平面对称的渐开线。为此需要生成基准面P 与基准面Q 作为两条渐开线的水平参考,基准面P、Q 与草图平面的夹角分别为a l=(e 一2 牛b k l)2 度,其
9、中e 为分度园上齿3 6 槽对应的圆心角,b k l 为基圆与分度园之间渐开线展角,使渐开线与P、Q 基准面相关,通过对水平参考位置参数n l 的控制来实现对渐开线位置控制。根据以上分析建立以下表达式:e=1 8 0 z分度圆上齿槽对应的网心角(o)b k l=(t a n(a l p h a)一t a d(a l p h a)1 8 0 p i()基圆与分度园之间渐开线展角(。)a l=(e 一2 b k l)2基准面P 和基准面Q 与草罔平面的夹角(o)=6 0渐开线滚角(。)t=0U G 默认变量0 t 1x t=d b l 2(c o s(“I)+r a d(“t)s i n(“)(m
10、 m)y t J=d b l 2(s i n(L t)一r a d(u f)C 0 5(I t f)(m m)y t 2=一y t!(m m)g t=0(m m)在建立上述表示后,创建与草图平面夹角分别为a l 并通过直线C D(见图1)基准面P 和基准面Q,再两次利用曲线(C u r v e)规律曲线(L a wC u r v e)根据方程(B yE q u a t i o n)命令,定义x 为x t,Y 分别为l 和y t 2,Z 均定义为恒定的(规律值为0),并指定参考坐标系:放置面为基准面J s,水平参考分别为基准面P 和基准面Q,原点为基准轴C D,生成关于草图平面对称的两条渐开线;
11、最后利用曲线(C u r v e)圆弧圆(A r c C i r c l e)命令,绘制起点和终点分别在两条渐开线的起点,并与齿根园相切的齿根过渡圆弧曲线。至此完成了单个齿槽轮廓曲线的参数化设计(图3)。图3 单个齿槽轮廓曲线(3)单个齿槽剪切片体的形成。圆锥齿轮从大端到小端,其齿形沿分度圆锥素线黝由大逐渐变小最终在锥顶A 点积聚。所以齿形由背锥面上的渐开线向锥顶4点方向变小形成。U G 直纹面命令提供了从一点到另一剖面线串形成直纹曲面的功能,完全符合圆锥齿廓成型原理。利用随面直纹面命令,分别选择A 点和齿槽轮廓曲线作为剖面线串,生成齿槽剪切片体(图4)。(下转第4 0 页)万方数据控制与检测
12、组合机床与自动化加工技术作比较。因为,在以紧固法再次拧紧期间,扭矩值的分布特性与装配工序的拧紧扭矩特性相比已有很大差别,故这种比对毫无意义。(6)对M n a l 和M n a 2 值正确评价应该采用如下方式:通过采集至少1 0 0 个实际扭矩测量值,然后借助于统计分析的方法,求出标准偏差s。再根据不同用户的实际情况,以2 S 或士3 s 作为控制范围的上、下极限,用作检验、评价螺栓连接拧紧效果的M n a l 和M n a 2值,必须落在设定的界限范围之内。(7)根据具体情况的不同,各企业可制定相应的、有针对性的检验规范,以确保特定产品螺纹付连接的装配质量。以下是一个实际案例。M n a l
13、 监控范围的确定,以及对工序间螺纹付连接扭矩值测试的实施,均应由车间现场工作人员(技术员和操作工)实施,现场质量工程师则予以监督;而对于拧紧扭矩值M n a 2,以上这些工作都应该由质保部的相关专职人员承担。根据螺纹付拧紧扭矩对产品(如发动机、车身等)的功能影响大小,不少企业都将装配扭矩划分为三个等级:重要、次重要和一般。但在工序间进行M n a l测试时,需对全体螺纹付连接部位进行装配扭矩的检验,然而在对总成产品进行M n a 2 测试时,则只需选择“重要”那一类及“次重要”中的一部分做检查。关于M n a l 的抽检频次,在正常情况下,每班做二次,每次连续测试二台,要求覆盖每个装配工位。对
14、于M n a 2,则与产品性质有关,对发动机、变速箱之类大总成,多数企业每班抽一台做性能测试,则在结束后针对该台进行测试。M n a l、M n a 2 控制范围确定的时间间隔不采用“定期”的方式,在运行正常的情况下,并不需要去重新采样、处理、设置,一般可以持续较长时间。只有在发生产品更换(新),工作参数改变;装配拧紧机或生产线进行大修或技术改造,以及出现了明显的不正常现象,如M n a l、M n a 2 实测值中不合格率骤增等情况。当然,真遇到这类异常情况时,还必须系统地检查拧紧设备和过程。参考文献 I 朱正德机器能力指数评定螺栓拧紧设备的一项重要指标 J 组合机床与自动化加工技术,2 0
15、 0 2(9):4 7 2 螺纹紧同件拧紧工具性能测试方法(I S 0 5 3 9 31 9 9 4 E)3 朱正德螺栓拧紧装配过程的S P C 控制 J 中国质量,2 0 0 3(1 1):7 5 7 8 4 过程能力的统计特性(I S O F D I S2 1 7 4 72 0 0 4 E)(编辑李秀敏)(上接第3 6 页)图4 单个齿槽直纹剪切片体(4)齿轮模型的生成。通过插入特征设计旋转命令,建立母椎体体;通过插人裁剪修剪体命令,对母椎体用齿槽剪切片体剪切形成单个齿槽体(图5);最后通过插入关联复制实例特征图样面圆形命令,分别选择种子面和边界面,数字为“孑”,角度为“3 6 0 z”,
16、最后生成齿轮模型(图6)。图5 母椎体上的单齿槽图6 齿数Z=2 3 圆锥齿轮模型4 0 3结束语以上相当利用U G 编写了一个用于自动建立圆锥齿轮三维模型的程序,它能够使零件在设计要求发生改变时(如齿数、模数等),通过对模型相关参数的修改,就可以实现模型的自动更新及重建。齿轮参数化设计不仅避免了重复设计,提高了工作效率,而且齿轮的齿形准确,能更好地为后续齿轮虚拟装配、动态仿真、干涉检验、有限元分析及数控加工服务,同时对其它具有复杂表面形状形体参数化设计具有参考意义。参考文献 1 西北丁业大学机械设计教研室机械设计 M 北京:高等教育出版社,2 0 0 1 2 机械设计手册第一分册 M 北京:
17、机械工业出版社,2 0 0 2 3 付本国,等U G N X 4 0 三维造型设计应用范例 M 北京:清华大学出版社,2 0 0 6 4 殷富国,等U G N X 2 0 产品设计实例精解 M 北京:机械工业出版社。2 0 0 5(编辑赵蓉)万方数据基于UG平台的圆锥齿轮参数化造型的实现基于UG平台的圆锥齿轮参数化造型的实现作者:韩玉林,王晶,HAN Yu-lin,WANG Jing作者单位:宝鸡职业技术学院,机械系,陕西,宝鸡,721013刊名:组合机床与自动化加工技术英文刊名:MODULAR MACHINE TOOL&AUTOMATIC MANUFACTURING TECHNIQUE年,卷
18、(期):2009,(2)引用次数:0次 参考文献(4条)参考文献(4条)1.西北工业大学机械设计教研室 机械设计 20012.机械设计手册 20023.付本国 UGNX4.0三维造型设计应用范例 20064.殷富国 UGNX2.0产品设计实例精解 2005 相似文献(9条)相似文献(9条)1.期刊论文 徐蔚.杨素君.XU Wei.YANG Su-jun UG/NX中的直齿内圆锥齿轮的三维参数化造型-工程图学学报2008,29(5)从理论上分析了直齿圆锥齿轮的齿廓形状,结合具体实例,以UG NX 4.0为平台,利用其功能强大的表达式工具和三维建模模块,介绍了绘制锥齿轮大端齿槽曲线的方法,模仿齿轮
19、的实际加工,在锥齿轮的背锥上去除齿槽,得到了直齿内圆锥齿轮的三维参数化模型,并对其参数化控制方法进行了简述,为后续直齿内圆锥齿轮的数控加工、虚拟装配等奠定基础.2.期刊论文 李庆章.任宝国.韩滨.Li Qing-zhang.Ren Bao-guo.Han bin 基于Pro/E wildfire2.0的圆锥齿轮三维参数化造型程序设计-机械研究与应用2006,20(3)以Pro/E wildfire2.0为开发平台,以圆锥齿轮为研究对象,利用关系式约束的空间曲线,以旋转、扫描混合及镜像、阵列等方法创建圆锥齿轮实体.并以Pro/Program模块为开发工具,进行圆锥齿轮的三维参数化造型程序设计,用
20、户根据人机交互界面的提示,输入相关参数,即可自动生成圆锥齿轮的三维实体,从而缩短产品的开发周期,提高设计效率.3.期刊论文 路懿.陈修龙 圆锥齿轮实体参数化逆向造型设计-计算机辅助设计与图形学学报2003,15(1)提出实体参数化逆向造型设计的方法,介绍应用该方法开发圆锥齿轮三维实体参数化造型设计系统的过程.采用小型CAD软件的基本造型功能对圆锥齿轮三维基体作造型设计,再利用其宏记录自动生成程序的功能将宏文件和齿形生成程序结合,在Visual Basic环境下实现圆锥齿轮基体与齿形三维实体参数化逆向造型设计.旨在提供一种对CAD软件二次开发的新方法,使设计者掌握运用该方法对复杂三维实体进行参数
21、化设计,从而提高开发小型CAD软件的能力.4.期刊论文 郑威.夏巨谌.金俊松.王新云.李大才.Zheng Wei.Xia Juchen.Jin Junsong.Wang Xinyun.Li Dacai 基于UG的汽车差速器圆锥齿轮参数化造型系统的开发-机械传动2007,31(4)介绍了基于UG开发的汽车差速器圆锥齿轮三维实体参数化造型系统的方法,其关键是齿廓曲线采用精确的空间球面渐开线,通过用户输入的参数驱动UG/open API函数直接绘制齿轮实体模型.5.期刊论文 陈修龙.邓昱.路懿 圆锥齿轮实体参数化造型系统的开发-机械设计2002,19(12)介绍了应用Visual Basic(VB)
22、程序语言,基于三维机械CAD软件SolidWorks97平台,开发直齿圆锥齿轮三维实体参数化造型设计系统的方法.解决了工业生产中圆锥齿轮三维实体造型设计的难题,并且提供了一种对三维CAD软件开发的方法,使设计者掌握运用该方法进行实际开发,提高开发CAD软件的能力.6.期刊论文 谷丽瑶.黄恺.GU Li-yao.HUANG Kai 共轭啮合原理实现斜齿圆锥齿轮的三维实体造型-辽宁工业大学学报2008,28(4)介绍了通过展成加工的方法,利用共轭啮合的原理建立斜齿锥齿轮数学模型的基本思想和具体步骤;利用UG软件完成其三维参数化造型,对齿轮副进行装配条件下的运动分析和干涉检查,以确保设计的准确性,为
23、后续的加工做好铺垫.7.期刊论文 蔺吉顺.胡志勇.王敬品.温玉春.裴承慧.周洁.LIN Ji-shun.HU Zhi-yong.WANG Jing-pin.WEN Yu-chun.PEI Cheng-hui.ZHOU Jie 基于Pro/E Wildfire 2.0的直齿圆锥齿轮三维参数化造型设计-机械2007,34(10)介绍了利用Pro/E Wildfire 2.0软件建立渐开线标准直齿圆锥齿轮零件模型的方法,并以Pro/Program模块为开发工具,进行直齿圆锥齿轮的三维参数化造型程序设计,为该产品的进一步设计、分析和制造提供依据.8.学位论文 刘洪丽 基于UG二次开发的弧齿锥齿轮参数化
24、造型 2007 弧齿锥齿轮广泛应用于航空、航天和工程机械传动系统中,具有传动平稳,承载能力强等优点,有着非常广泛的应用前景。但其结构复杂,设计计算困难。为了满足CAD/CAE/CAM的需要,实现弧齿锥齿轮三维参数化建模为后续工作奠定基础,具有非常重要的现实意义。本论文以功能强大的三维软件UG为开发平台,深入掌握UG二次开发方法,选用UG/OPEN GRIP和UG/OPEN MenuScript二次开发工具,作为本系统的技术支持,实现弧齿锥齿轮三维参数化造型。首先,从建立平面渐开线数学模型入手,分别建立直齿圆柱齿轮,斜齿圆柱齿轮及直齿圆锥齿轮的数学模型,并实现三维参数化造型。其次,在研究锥齿轮啮
25、合原理的基础上,建立了球面渐开线的数学模型和弧齿锥齿轮的数学模型,实现了球面渐开线的参数化建模,完成了弧齿锥齿轮的三维参数化建模。该系统的实现,大大减少了设计人员的繁重工作,提高了设计效率,缩短了设计周期,为弧齿锥齿轮计算机辅助分析、辅助制造提供可能,同时本设计方法的提出对其他类型齿轮造型有一定的指导借鉴意义。9.期刊论文 陈钢.王新云.金俊松.夏巨谌.Chen Gang.Wang Xinyun.Jin Junsong.Xia Juchen 基于UG的轿车差速器直锥齿轮专用CAD/CAM系统-机械传动2009,33(3)以轿车差速器直齿圆锥齿轮为研究对象,借助UG的二次开发工具UG/OPEN中的API,UIStyler,MenuScript和集成开发环境Visual C+6.0,开发出基于UG的汽车差速器直齿圆锥齿轮CAD/CAM系统.该系统利用参数化建模技术实现了齿轮的三维参数化造型,提高了设计质量和设计效率;采用UG WAVE技术实现了部件间关联建模;使用数据库技术体现了加工参数数值的稳定性;同时使加工性能得到保证;运用UG内部调用DLL(动态链接库)功能实现和UG界面的无缝集成;最后的数控加工模块对齿轮凹模进行模拟加工并生成刀具加工的轨迹G代码.本文链接:http:/
限制150内