1、摘 要齿轮是各种机械传动设备中常用的零件，随着CAD/CAM技术的发展, 使用计算机对齿轮进行设计与分析已成为一种重要的研究手段。齿轮三维模型是进行有限元分析，机构仿真和数控加工等必不可少的环节。目前一些三维造型软件如UG都不能直接生成齿轮的三维模型，另外齿轮的设计计算过程复杂，这些都影响了设计效率。本课题的主要任务是基于UG开发直齿圆柱齿轮CAD系统，从而简化齿轮建模过程, 提高了效率, 丰富了零件建模方法。通过调研和查阅相关文献，掌握参数化建模、齿轮设计的基础知识，明确系统的各功能模块作用，运用UG二次开发原理和方法及相关的程序设计方法来进行系统的开发。以能满足根据用户输入的原始参数来计算
2、相关的结构参数，然后绘制三维模型。在分析了标准渐开线直齿轮设计模型的基础上，主要通过使用UG/ open 系列的UG 二次开发工具GRIP语言来编写程序以实现相关的参数化建模。本次齿轮CAD系统方案的设计，还可增加齿轮设计计算校核模块及参数化造型模块来完善，以致能根据用户输入的原始参数（功率、 转速、传动比等），计算设计相关结构参数，并进行齿面接触强度、齿根弯曲强度设计计算和校核（在计算过程中，系统自动选择相关图表参数），最后绘制三维模型。关键字：UG/ open GRIP；直齿圆柱齿轮；参数化设计；二次开发；渐开线；菜单AbstractGear is a variety of mechani
3、cal transmission equipment used in the parts, with the development of CAD/CAM technology, the use of computer design and analysis of gear has become an important research method. The three-dimensional model of gear is an essential links, which in finite element analysis, institutions, NC machining s
4、imulation and so on. Some three-dimensional modeling software, such as the UG can not directly generate three-dimensional model of gear, and the designing calculation process of gear is complexity, which affected the efficiency of designing. The main task of this subject is based on the developed CA
5、D system of UG spur gear, which simplifies the process of modeling gear, improved efficiency, enriched parts modeling.To master the ways of parametric modeling, the basic knowledge of gear designing and the role of the various functional modules is nessesary through researching and related literatur
6、e. To development this system by the secondary development of the use of UG principles, methods and procedures related to system design. When the user input parameters, it can calculate the structure of the relevant parameters, and then draw three-dimensional model.After analyzing the standard of in
7、volutes spur gear which is based on the designing model, in order to achieve the relevant parametric modeling, we compile the program by the use of UG/open series, secondary development tools and its programming language. It can also become better by increasing the parametric modules of the calculat
8、ion and verification of gear designing, which can calculate the designing parameters of structure, the intensity of tooth contact, and the strength design calculation and check of root bending of tooth (the system will select the relevant parameters of the chart automatically in the calculation proc
9、ess), with the original parameters (power, speed, transmission ratio, etc.), and then finish the drawing of three-dimensional model.Key words: UG/open GRIP; spur gear; parametric design; secondary development; involute; menu 目 录引言 11 UG/Open开发工具简介11.1 UG/Open GRIP 11.2 UG/Open API 21.3 UG/Open MenSc
10、ript21.4 UG/Open UIStyler 31.5 User Tools工具31.6 二次开发工具之间的相互关系42 总体方案的拟定 42.1 齿轮分析42.1.1齿轮的分类52.1.2齿轮的失效形式62.1.3齿轮的设计准则72.2 方案的分析与确定82.2.1方案一 82.2.2方案一92.2.3方案的确定103 直齿圆柱齿轮的参数化建模103.1 直齿圆柱齿轮的尺寸103.1.1几何尺寸103.1.2结构尺寸113.2 基准曲线133.3 渐开线齿廓的形成143.3.1渐开线方程的推导143.3.2渐开线的绘制153.3.3镜像中心的确定153.3.4完整的齿轮造型154 插件
11、设计及应用实例164.1 插件设计164.1.1设计程序框图164.1.2模块的设计174.1.2.1用户菜单模块的设计174.1.2.2人机交互窗口的设计184.1.2.3齿轮模块的设计194.2 插件应用实例285 结论29谢辞 30参考文献 31引言齿轮机构是应用广泛的一种传动机构，具有传动效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等优点。直齿圆柱齿轮是常见的机械传动件之一, 常用于两平行轴之间的传动。因此 ,现代齿轮机构的设计建模以及虚拟装配技术有着广泛的工程应用背景和研究。随着计算机技术和现代设计理论与方法的迅速发展 ,三维设计软件尤其是Unigraphics在机械零件和产品设计中的日益普及
12、。但基于UG的齿轮设计系统一般都局限于齿轮二维轮廓的绘制或三维实体建模 ,齿轮参数的设计计算难以与CAD系统很好地集成 , 一旦齿数、模数和变位系数发生变化后，则需要进行复杂的设计计算和造型，工作量大，因此给齿轮的 CAD/ CAM 带来不利影响。本文利用UG的二次开发技术 ,为解决这一问题提供了可行的方法 ,通过直接输入齿轮设计条件 ,利用计算得出的有关设计参数(模数、齿数、压力角、变位系数、齿顶高系数、顶隙系数)进行实体建模 ,实现齿轮的自动化设计，提高齿轮设计的效率和准确性。1 UG/Open开发工具简介Unigraphics(简称UG)是当今世界上最先进和紧密集成的、面向制造行业的CAD/CAE/CAM高端软件。它为制造行业产品开发的全过程，包括概念设计、工程设计、性能分析和制造提供了一整套的解决方案，在汽车、航空航天、船舶、通用机械、医疗仪器和工具等行业得到了广泛的应用。然而，在软件的具体使用过程中，UG只是一个面向通用产品的平台，并没有把用户已有的设计经验与成功示例集成到系统中，为此，有必要在此基础上利用UG提供的开发工具进行二次开发，提高设计效率，缩短设计周期。UG/Open是一系列UG开
