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基于UG的二次开发技术实现齿轮参数化设计
学生：江风 指导教师：王祥 机械与材料学院
摘要：渐开线齿轮是机械传动中的常用零件,由于齿形轮廓复杂,其参数化设计困难。本课题基于Unigrphics二次开发平台，应用其UG/Open API开发工具和VC++6.0开发环境对渐开线齿轮三维参数化造型系统进行了研究。在研究了Unigrphics与应用程序的接口UG/Open API的基础上，引入参数化建模的思想，基于UG构建了渐开线齿轮的三维参数化造型系统。该系统具有友好的用户界面，能方便地进行齿轮的三维参数化建模。 Abstract: Helical gear is a part in mechanical drives in common use,while because of its complex tooth profile, it is difficult to conduct parameterized design.In this paper, the 3D parametric modeling system for helical gear is researched using the UG/Open API and VC++6.0 based on Unigrphics secondary development. By researching the interface-UG/Open API between the Unigrphics and application procedures, the 3D parametric modeling system for typical gear is constructed based on Unigrphics and the concept of parametric modeling. This system has friendly user interface, can conveniently construct 3D parametric model of helical gear.
关键词：齿轮；参数化建模；二次开发；Unigrphics
Keywords: Gear; Parametric modeling; Secondary developing; Unigrphics
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前言
日益激烈的市场竞争,迫切要求企业具备快速响应市场的能力,在产品设计和开发过程中,零部件的标准化、通用化和系列化是提高产品设计质量、缩短产品开发周期的有效途径。U G是市场上优秀的三维设计软件,它是集CAD/ CAE/CAM于一体的软件集成系统,其功能覆盖了整个产品的开发过程,即从概念设计、功能工程、分析到制造的过程。但是没有一个CAD系统能够完全满足用户的各种需求,因此主流的CAD软件都提供二次开发工具和用户定制功能。目前,关于CAD应用的UG二次开发方面的研究逐渐推广开来,UGS 公司提供了一个开放的二次开发平台,软件用户或者第三方开发商在其基础上进行客户化的开发,如上海同捷数字化技术有限公司开发的Gear Engineering Wizard 等。
UG 软件是现在市场上比较成熟的三维建模软件, 但是对于复杂的零件来说, UG 本身因功能复杂，往往在生产中操作显得繁琐，加上许多企业对其的应用一般只限于若干应用模块，不需要全部的功能，企业也有许多通用件、常用件、标准件，也不必每次都进行重复的设计操作，单纯的使用软件本身所带的工具已经无法满足客户的需求, 如渐开线的绘制就很难达到精确绘制的目的。考虑到这些，UG 专门提供了多种二次开发工 具，供企业根据自身特点，开发用户自定义模块。目前, 国内外有不少学者对UG平台下齿轮参数化建模进行了研究, 但通常采用的方法是表达式生成法和创建模板零件。本文提出了一种在UG4.0环境下, 采用自身的编程语言UG/Open API, 调用UG造型函数来实现渐开线的绘制, 达到提高设计效率的目的。
目前, 常用的利用UG二次开发进行参数化设计的方法分为图形交互设计和编程方法两种。图形交互设计是指在现有的参数化CAD系统环境下, 通过交互操作来完成产品的参数化模型设计, 是在产品设计中不可缺少的方法。编程方法是指在现有的CAD系统基础上, 利用二次开发接口、高级语言和数据库等相关技术, 来定义产品的参数化模型, 并支持对参数化模型的建立、管理和使用, 它是一种高级的参数化设计方法。本文将采用编程的方法实现齿轮的参数化设计。利用UG/Open API、UIStyler 和MenuScript进行菜单和界面设计, 使用户有一个良好直观的操作环境, 通过VC++6.0 建立齿轮的人机交互界面。
本文根据上述基本情况，针对渐开线齿轮进行参数化建模，并利用UG二次开发工具UG/Open API、UIStyler 和MenuScript对其进行对话框的设计和菜单文件的添加，以达到本课题所要求的基于UG的二次开发技术实现齿轮的参数化设计的目的。
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1 绪 论
1.1 Unigraphics简介与发展现状
Unigraphics(简称UG)是美国Unigraphics Solutions公司五大主要产品(UG，Parasolid，iMAN，Solid Edge，ProductVision)之一，以CAD/CAE/CAM一体化而著称。其主要具有如下优势:
(1)可以为机械设计、模具设计以及电器设计单位提供一套完整的设计、分析和制造方案。
(2)UG是一个完全的参数化软件，为零部件的系列化建模、装配和分析提供了强大的基础支持。
(3)可以管理CAD数据以及整个产品开发周期中所有相关数据，实现逆向工程和并行工程等先进设计方法。
(4)可以完成包括自由曲面在内的复杂模型的创建，同时在图形显示方面运用了区域化管理方式，节约系统资源。
(5)具有强大的装配功能，并在装配模块中运用了引用集的设计思想，为节省计算机资源提出了行之有效的解决方案，可以极大地提高设计效率。
UG软件自1990年进入中国市场，经过十余年的发展，目前国内用户已近千家。国内许多大型企业、公司均采用UG作为其产品设计生产的支撑软件。国内外关于UG应用包括两种类型，一是直接利用UG软件进行产品的建模、分析、制造，二是在UG平台上进行二次开发。具体应用有以下几类。
1 开发用户自定义模块进行快速建模
UG现有的建模功能完全能够实现复杂零件的建模要求，快速建模的目的是提高建模速度以缩短产品的整个研制周期。快速建模通常是针对某一复杂零件。这类零件的特点是设计参数多，各参数满足一定的函数关系，从设计参数向结构参数转化需要复杂的数学运算。通常的设计方法是:首先根据设计参数计算出结构参数，然后用UG软件建模。这种方法的缺点是:模型生成速度慢且不易修改设计。一旦调整某一设计参数，则牵一动全身，模型所有结构参数均可能改变;建模就得从头开始。如果利用UG/Open API或UG/Open GRIP创立用户程序，使设计计算和UG建模集成在一起，实现设计、建模的自动化，则建模速度将大大提高，改动设计也十分方便，非常适合系列化零件的建模设计。有些模型的生成是以实测的数据为基础，则可通过用户程序实现数据的自动采集、处理，最后建立模型。
2 建立用户参数图库