UG绘制锥齿轮的毕业论文(2)

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调整方案直接影响着齿轮副的啮合质量。我国在生产中广泛使用的用于锥齿轮设计与加工的各种计算和计算机软件大多停留在20世纪70年代初期的水平，其切齿计算中的控制参数多，不易操作使用，切齿计算结果在很大程度上取决于操作者的经验和技术水平。由此可见，关于锥齿轮的设计讨论对于提高我国锥齿轮的设计水平、降低研制成本、提高产品质量，具有重要的理论和实践意义。

1.2意义和研究内容及方法 1.2.1 课题研究的意义

锥齿轮在航空传动中有广泛的应用，在飞行器的动力装置中占有很重要的 地位。锥齿轮传动在设计和生产方面与普通机械中应用的齿轮既有相同之处， 又有很大差别。例如:在保证飞行安全可靠性的前提下，要求单位质量轻、传递功率大、齿轮圆周速度高、精度高、工作平稳性高。传统的成形技术基本上都建立在经验和实验数据基础上，制定一个新的零件成形工艺在生产时往往还要进行大量修改调试。近年来，人们对普通齿轮的计算机辅助设计进行了较深入的研究，而对锥齿轮的CAD研究进行得比较少。以往虽然人们对锥齿轮的计算机辅助 设计也进行过研究，编制过相应的软件，但由于受当时计算机技术发展水平的限制，软件的质量比较低，使用也不太方便。随着计算机软硬件技术的发展，特别是非线性问题的计算技术发展，使成形过程的模拟分析和优化成为可能。虽然我国在这方面己经进行了大量研究，一些单位也研制了一些软件，但由于投入不足，形成商业软件的匾乏。

目前国内外对二维图形参数化和简单三维实体的参数化造型较为成熟。对复杂的三维实体的参数化造型尚不多见，特别是锥齿轮这类形状复杂、精确齿形的三维实体参数化造型设计更少。其原因是:一方面锥齿轮二维图形参数化设计能够满足传统的齿轮加工要求，另一方面运用低级CAD软件对复杂的三维实体很难实现参数化虚拟造型设计。随着塑料齿轮的广泛应用和快速成型与虚拟制造技术的迅速发展，用大型的三维软件实现锥齿轮的参数化造型将成为设计者的迫切需求。

锥齿轮实体参数化造型的意义:

(l)齿轮传动的参数化设计与建模系统是CAD技术与齿轮设计相结合的产物，也是两者发展的趋势所在。

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(2)实现设计过程自动化避免了设计人员手动查阅大量的数据，也避免了手工取点造型的复杂过程，本系统的开发，可以将手算设计的工作人员从繁琐、低效的工作中解放了出来。

(3)实现锥齿轮的参数化设计以及渐开线齿廓的精确造型，可以将设计计算、三维造型与绘制工程图的无缝结合，同时为齿轮的有限元分析、机构仿真和数控加工等工作奠定基础。

1.2.2 课题研究的内容

本课题利用大型软件 UGNX4.O来设计齿轮，尤其锥齿轮的三维参数化造型，可通过改变齿轮的一些基本参数，生成其相应齿轮，达到设计要求。具体内容如下:

(l)研究直齿锥齿轮的基本啮合理论和并建立数学模型，为锥齿轮的理论研究和数学模型的建立奠定基础；

(2)渐开线数学模型的建立是锥齿轮三维参数化造型的基础，通过对锥齿轮的啮合原理的深入研究，建立渐开线数学模型，得到渐开线方程；

(3)深入掌握UG软件的使用，并熟练运用UG参数化建模，在建立锥齿轮的数学模型的基础上，对齿轮实现三维参数化造型；

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第二章 UG软件的介绍

2.1UG软件概述

UG是一个优秀的机械CAD/CAE/CAM一体化高端软件，它基于完全的三维实 体复合造型、特征建模、装配建模技术，能设计出任意复杂的产品模型，再加上技术上处于领先地位的CAM模块、内嵌的CAE模块，使CAD、CAE和CAM有机集成，可以使产品的设计、分析和制造一次性完成。它是当今最先进的计算机辅助设计、分析、制造软件，广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等工业领域。

2.1.1 UG软件的技术特点

Unigraphics Solutions公司（简称UGS）是全球领先的MCAD供应商，主要为汽车与交通、航空航天、日用消费品、通用机械以及电子工业等领域通过其虚拟产品开发（VDP）的理念提供多级化的、集成的、企业级的包括软件产品与服务在内的完整的MCAD解决方案。

公司自1962年创立以来，一直致力与改善用户的产品开发环境，将信息转化为易于共享的数字化知识，为机械制造企业提供包括从设计、分析到制造应用的Unigraphics软件、基于Widows平台灵活应用的设计与制图产品Solid Edge、集团级产品数据管理系统NAN、先进的产品可视化技术Product Vision以及被世界广泛应用的高精度边界表示的实体建模核心Parasolid在内的全线产品。同时，公司还可以根据每个用户提供的不同需求，提供系统开发、系统集成、系统管理及过程管理的产品及服务。

UG软件自1990年进入中国市场以来以其先进的理论基础、强大的工程背景、完善的功能和转业化的技术服务赢得了广大的中国CAD/CAM用户。目前UG软件用有1500多家的中国用户，装机8000多台套。成为我国高档CAD/CAE/CAM系列的主流产品。

Unigraphics CAD/CAM/CAE提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。UG是面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术，在面向过程驱动技术环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发的全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。

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该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和生产工程图等设计功能。而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计可靠性。同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其处理程序支持多种类型数控机床。另外它提供的二次开发语言UG/Open GRIP，UG／Open API简单学，功能强大，便于用户开发专用CAD系统。具体来说，该软件具有以下特点：

1、 具有统一的数据库，真正实现了CAD／CAE／CAM等各模块之间的无数据交换的自由切换，可实施并行工程。

2、 采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体。

3、 基于特征(如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等)的建模和编辑方法作为文体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计办法，并能用参数驱动。 4、 曲面设计采用非均匀B样条作基础，可用多种方法生成复杂的曲面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型。

5、 出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按ISO标准和国标标注尺寸、形位公差和汉字说明等。并能直接对实体做旋转剖、阶梯剖和轴侧图挖切生成各种剖视图，增强了绘制工程图酌实用性。

6、 以Parasolid为实体建模的核心，实体造型功能处于领先地位。日前著名CAD／CAE／CAM软件均以此作为实体造型基础。

7、 提供了界面良好的二次开发工具GRIP (GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING)和UFUNC（USER FUNCTION），并能通过与高级语言的接口，使UG 的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来。

8、 具有良好的用户介面，在UG系统中，绝大多数功能都可通过国标实现。进行对象操作时，具有自动推理功能。同时，在每个操作步骤中，部有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。

9、 获取和重新使用知识成为了Unigraphics比最新版本的一个关键特性，由此它进入了应用知识工程和设计的新时代，KDA(知识驱动自动化)成为UG软件同其他公司软件的最大区别。

2.1.2 UG主要功能模块

1、UG／入口(UG／GsteMsy)

该模块是连接所有UG模块的基础。它支持一些关键操作，如打开存在的u6零部件文件、创建新的零部件文件、绘制工程图以及输入、输出各种不同格式的

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文件。同时该模块还提供层控制、视图定义、屏幕布局、消隐／再现对象和在线帮助功能。另外，在该模块中，可以进行导航、动画、实体和表面模型着色等高级可视化操作。

2、CAD模块

CAD模块包括了实体建模、特征建模、自由形状建模、装配建模和制图等基本模块。

(1)．UG／实体建模(UG／SO1id Modeling)

该模块将基于约束的特征建模和显示几何建模方法无缝地结合起来，提供了强有力的“复合建模”工具，使用户可以充分利用传统的实体、面、线框造型优势。在该模块中，可建立二维和三维线框模型、扫描和旋转实体以及进行布尔运算及参数化编辑。另外，该模块还提供用于快速概念设计的草图工具和一些通用的建模、编辑工具。

(2)．UG特征建模(UG/Features Modeling)

该模块用工程特征定义设计信息，并提供了多种标准的设计特征，如孔、槽、型腔、凸台、柱体、块体、锥体、球体、管道体、倒圆角和倒直角等，还可控主实体建立薄壁件。各设计特征可以用参数定义，其尺寸大小和位置均可以被编辑。用户白定义特征会存储在公共目录下，可以被添加到其他设计模型中。各特征可相对于其他特征或实体定位，也可被引用来建立相关特征组。 (3)．UG自由曲面建模(UG/Freeform Modeling)

该模块用于建立复杂的曲面形状，如机翼、进气道和其他工业产品的造型设计。它将实体建模和曲面建模的技术合并，组成一个功能强大的建模工具组。此建模技术包括沿曲线扫描，用标准二次曲线建立二次曲面体，并能在两个或更多实体间用桥接的方式建立光滑的连接曲面。它还可以用逆向工程的方法，通过曲线喘网格来定义曲面和通过点集来拟合曲面。另外，用户还可以通过修改所定义的曲线、改变参数值和用数学规律来编辑修改。

(4)．UG／用户自定义特征(UG/User-Defined Features)

该模块用自定义特征的方式建立零件族，易于用户送行调用和编辑。它提供了一些常用工具，如允许用存在的参数化实体模型建立特征参数之间的关系，定义特征变量、设置缺省值，以及确定调用特征时所采用的一般形式等工具。用户自定义特征建立以后，被存放在一个目录中，可供用户访问。当用户自定义特征被加入到设计模型后，可用常规的特征编辑方法对该模型的参数进行编辑修改。

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