論文題目：基于UG的斜齒輪參數化精確建模研究學生姓名：所在院系：機電學院所學專業：機電技術教育導師姓名：完成時間：摘要傳統的造型方法都只是幾何要素的簡單堆疊，僅描述了產品的幾何形狀，而不具備由于幾何尺寸變化而使圖形變換的尺寸驅動功能。這樣一來，哪怕是要改變復雜模型的一個尺寸，也需要擦掉原有圖形，重新構建一個新的圖形，這種簡單的重復工作嚴重影響設計效率。能否建立起圖形幾何尺寸與幾何數據的關聯，通過更改數據實現幾何模型的變化呢？這就是參數化設計！UG作為新一代的三維造型系統具有先進的參數化設計功能，本文主要分析了在UG下漸開線生成的方法及斜齒輪參數化建模的過程，在UG下建立了斜齒輪的基本結構模型，并且斜齒輪模型的基本尺寸參數都通過表達式加以關聯，實現了斜齒輪的參數化驅動，這樣通過修改斜齒輪模型相應的基本結構參數就可以快速實現斜齒輪的三維建模。從而提高了建模速度、降低了造型難度、減少了重復性的勞動、節約了時間、提高了設計效率。關鍵詞:UG,參數化設計,表達式,斜齒輪,漸開線TheParameterizationDesignofHelicalgearBasedonUGAbstractTraditionalmodelmethodsareallonlythepilingpilebrieflyofkeyelementsofgeometric.Theyonlydescribethegeometricformoftheproducts,buttheycantpossessthepromotingfunctionofchangingthefiguredependsonthevarietiesofgeometricsize.Inthiscase,evenchangingassizeofthecomplicatedmodel,itneedstowipeofftheoriginalfigure,andconstructanewfigureagain.Suchsimplerepeatedwokinfluencestheefficiencyofdestgningseriously.Whethercanitsetuprelationshipbetweenthegeometricsizeofthefigureandgeometricdataandgeometricdataandsealizethechangeofthegeometricmodelthroughchangingthedata?Thisisthedesignofparameter!UGhasadvancedfunctionofdesigningbyparameterastri-dimensionalmodelsystemofnewgeneration.Thepapermainlyanalysisthemethodofinvolutesgenerationandthebuildingcourseofthehelicalhelicalgearparametricdesign,andthebasicsizeparameterofhelicalgearmodelislinkedwitheachotherthroughexpression,thedriveofthehelicalgearparametercanbeachieved,thehelicalgearfastthree-dimensionalbuildmouldcanrealizedthroughmodifyingthebasicstructuralparameterofcorrespondinghelicalgearmodel.Itrisespeedofbuildingmould,reducemodelingdifficultyandtherepeatabilitylabors,savetime,raisedesignefficiency.Keywords:UG，Parametricdesign，Expression，helicalgear，I目錄1緒論.12UG的參數化設計概念.13斜齒輪參數化設計過程.23.1漸開線的形成原理.23.242齒以下斜齒輪的繪制.33.2.1斜齒輪基本曲線的輪廓繪制.33.2.2漸開線表達式建立與生成.53.2.3齒廓的生成.63.2.4單個輪齒的生成.73.2.5齒輪生成.93.341齒以上斜齒輪繪制.103.3.1斜齒輪基本曲線的輪廓繪制.103.3.2漸開線表達式建立與生成.123.3.3齒廓的生成.143.3.4單個輪齒的生成.153.3.5齒輪生成.164結束語.17謝辭.18參考文獻.181緒論齒輪傳動機構是在各種機械傳動形式中應用最多的一種傳動機構，它廣泛應用于各種機器的傳動裝置中，齒輪又是齒輪傳動機構中的核心零件,所以齒輪在機械傳動中的作用非常重要。近年來隨著運用計算機進行機械運動仿真和對齒輪機構進行準確有效分析的需要,齒輪的精確建模也顯得極其重要。由于齒輪輪廓不是標準曲線,工程設計人員在齒輪的精確建模和設計制造中會涉及到曲線公式坐標旋轉等較為復雜的問題,而且在工程設計中經常需要對齒輪進行造型，大多數三維建模系統都不能直接、快速、高效、精確的生成齒輪的三維模型，因此齒輪的三維建模過程比較困難。所以齒輪的參數化設計顯得非常重要。所謂參數化就是對零件上各個特征施加各種約束，各個特征的幾何形狀與尺寸大小用變量參數的方式來表示，如定義某個特征變量的參數發生了改變，則零件的這個特征的幾何形狀或尺寸的大小將隨參數的改變而改變1。目前有許多三維造型軟件如UG、Pro/E、SolidWorks等，本文是基于UG下對齒輪進行參數化設計，是用表達式生成方法即用尺寸來驅動圖形，UG的表達式是算術或條件語句，它可以用來控制同一零件上的不同特征間的關系。利用UG表達式并利用漸開線方程和與齒輪幾何尺寸相關的計算公式，建立表達式生成漸開線曲線及其它相關聯的曲線，并通過特征操作實現齒輪的參數化設計。2UG的參數化設計概念UG（Unigraphics）是美國EDS公司開發的CAD/CAM/CAE系統，是當前國際流行的工業設計平臺。它在全球已經擁有眾多用戶，廣泛應用于機械、汽車、飛機、電器、化工等各個行業的產品設計、制造與分析。作為一款實用的工業設計軟件包，UG為用戶提供了強大的復合建模手段，包括實體建模、自由曲面建模、特征建模、裝配建模等基本建模功能。同時，它的表達式功能也十分強大，為用戶提供了包括算術表達式（ArithmeticExpressions）、條件表達式（ConditionalExpressions）、幾何表達式（GeometricExpressions）等3種表達式。表達式對于參數化建模是很有用的，因為它可以用來控制部件各個特征間的聯系，也能夠用來生成規律曲線（LawCurves）。本文正是基于UG的實體建模模塊對直齒齒輪進行三維模型建立的，同時齒廓線的生成通過使用算術表達式來實現。參數化設計模型是以約束來表達產品模型的形狀特征,以一組參數來控制設計結果,從而能通過變換一組參數值,方便地創建一系列形狀相似的零件。參數化設計的基本手段有程序驅動與尺寸驅動。程序驅動法是通過分析圖形幾何模型的特點,確定模型的主參數以及各尺寸間的數學關系,將這種關系輸入程序中,進而在零件設計時只需輸入幾個參數即可生成所要求的模型。尺寸驅動是對程序驅動的擴展,它的基本思想是由應用程序生成所涉及的基圖,該圖的尺寸有一系列的尺寸標識,這些尺寸由用戶在編程時輸入或交互式輸入,從而生成用戶的模型。參數化設計的優點有:參數化設計技術以其強有力的尺寸驅動修改圖形功能為初始產品設計、產品建模和修改系列產品設計提供了有效的手段；參數化設計可以滿足設計具有相同或相近幾何拓撲結構的工程系列產品及相關工藝裝備的需要2。數化設計是一種把設計意圖融入計算機輔助設計模型的強大工具，利用多組參數驅動零部件的特征尺寸和位置尺寸以完成零部件的三維建模，從而為設計人員減少了大量重復、繁瑣、復雜的設計過程，大大提高了設計效率和設計精度。3斜齒輪參數化設計過程在漸開線標準斜齒輪中，有三種情況需要討論，當齒數為41.45時，齒輪的齒根圓直徑fd等于基圓直徑bd（見圖1所示），這種情況在理論上存在，但是在實際生產中不存在，所以不做討論；當齒數在42個齒以下時，齒輪的齒根圓直徑fd大于基圓直徑bd；當齒數在41個齒以上時，齒輪的齒根圓直徑fd小于基圓直徑bd。在這種情況下，對齒輪的建模應分為兩種情況討論。圖1齒根圓直徑和基圓直徑重合的情況3.1漸開線的形成原理根據機械原理中的知識，我們可以得出（1）漸開線的極坐標參數方程式：/coskbrrtan（1）其中，kr漸開線上任意點的向徑；br基圓半徑；k壓力角；k漸開線AK段的展角(如圖1所示)圖1漸開線形成原理在UG中，我們要使用直角坐標函數，所以必須要將漸開線的極坐標參數方程轉化成直角坐標方程，其方程式為（2）:sin-()costbbxrurraduucos()sintbbyrurraduu（2）其中，u為漸開線的發生線所滾過的弧長對應的圓心角，即弧AB所對應的圓心角，u。其中arccos(/)brr3，tank3。因為本次斜齒輪設計中使用的三角函數較多，所以多采用角度,且直接變量只能在t=（01）之間變化。因此為了便于在UG中輸入表達式,可利用UG中從0到1變化的變量t,建立參數表達式,從而使漸開線從齒根圓變化到齒頂圓,這樣就為繪制一條漸開線做