基于ug的直齒圓錐齒輪的參數(shù)化、可視化設計

1、引 言計算機的進步與制造業(yè)的發(fā)展總是相輔共榮。越來越多的應用軟件被推廣與普及，如 CAD/CAM、UG 等一些輔助設計軟件的廣泛應用，就大大加快了機械零件的設計過程，縮短了產(chǎn)品的設計和制造周期。UG 是一個在二維和三維 空間無結構網(wǎng)格上使用自適應多重網(wǎng)格方法開發(fā)的一個靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。其設計思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對許 多不同的用途進行再利用。Unigraphics(簡稱 UG）是當前世界上最先進和

2、緊密集成、面向制造業(yè)的CAID/CAD/CAE/CAM 高端軟件。它為制造行業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的全過程提供解決方 案，功能包括：概念設計、工程設計、性能分析和制造。它實現(xiàn)了設計優(yōu)化技術與基于產(chǎn)品和過程的知識工程的組合，顯著地改進了如汽車、航天航空、機械、消費產(chǎn)品、醫(yī)療儀器和工具等工業(yè)的生產(chǎn)效率。隨著計算機性能的提高，現(xiàn)在在微機上就可以使用 UG，這樣 UG 的適用范圍更加廣闊，三維設計已經(jīng)不是人們的奢侈品，會越來越多成為設計工程師的首選。而在面

3、對零部件批量設計的需要時，UG 就不僅僅停留在制圖、建模、裝配、出圖等基本功能的運用上。而應實現(xiàn)可編輯、參數(shù)驅動等功能。本文的設計是采用 CAD 數(shù)字化的思想，運用電子表格與 UG 的智能化接口，抽取相關零部件的參數(shù)信息，再被用來更新零部件前做手工處理。再結合電子表格的目標搜索功能，可以對設計進行進一步的優(yōu)化。使用電子表格的前提是模型必須是參數(shù)化的，參數(shù)之間必須是相關的。通過抽取并編輯表達式中的參數(shù)達到控制模型的目的，而其中實用的內部函

4、數(shù)為 工程計算提供了強 大的引擎。完整使用電子表格技術，則需要依賴表達式、內部函數(shù)和用戶自定義函數(shù)三者的有機結合，其工作的實質就是對模型參數(shù)的驅 動以更新模型。本文以一對嚙合的直齒錐齒輪在 UG 中的參數(shù)化、可視化設計為例。多企業(yè)看到這種先機，于是不論系統(tǒng)是多么昂貴，不惜血本買進大量的工作站 系統(tǒng)，事隔幾年，一些企業(yè)叫苦不迭，因為血本并未帶回效益。但回過頭來看，我們發(fā)現(xiàn)，這種思想是對的，只是這個想法未變成現(xiàn)實，因為買來的工作 站系統(tǒng)在閑

5、置，一個靜止的機器怎能去創(chuàng)造效益呢？ 究其原因有很多，但最主要的原因是工作站上的系統(tǒng)軟件和 CAD 軟件使用起來太復雜，并不能使每個設 計人員都能掌握，因此，一旦熟悉操作、使用的（經(jīng)過培訓）技術人員流失，系統(tǒng)馬上進入癱瘓，再培養(yǎng)人員是幾年以后的事情，轉眼到了系統(tǒng)該更新的時候了。是否是我們的設計人員水平低呢？不是，我們的設計水平是夠的，是我 們的 CAD 系統(tǒng)太復雜了，不可能在有限的時間內讓技術人員既精通本專業(yè)，又 精通另外的計算機專業(yè)。

6、所以必須使系統(tǒng)軟件和 CAD 軟件的使用更簡單更容易，只有這樣 CAD 才能真正得到普及，這也是 CAD 產(chǎn)業(yè)發(fā)展、普及的一個方面。1.2.2 分析目前，雖然制造業(yè)的廠家均已完成“甩圖板”工作，在產(chǎn)品設計中應用二維 CAD 圖形繪制工具----AutoCAD 或是基于 AutoCAD 平臺的二次開發(fā)軟件，實現(xiàn)計算機制圖并做一些技術文檔的編制工作。但是，隨著軟件應用時間的增長，企業(yè)各部門都保存有大量的 DWG 格式的產(chǎn)品圖紙文件。在設計

7、過程中，由 于二維 CAD 軟件存在局限性，不能完整地表達產(chǎn)品的設計信息。所以，要達到真正意義上的計算機輔助設計，則必須要使用三維 CAD 軟件，完成諸如零部件的裝配干涉檢查，有限元分析，機構的運動仿真，數(shù)控加工代碼的生成。只有運用三維 CAD 設計軟件，才能在產(chǎn)品設計初始階段全面了解產(chǎn)品的外觀、性能，從而避免產(chǎn)品設計中出現(xiàn)的低級錯誤 1.3 我國制造業(yè)的發(fā)展形勢目前,隨著 CAD/CAE/CAM/CAPP 技術的逢勃發(fā)展,計算機越來越

8、成為人們從事機械設計與制造的重要手段。計算機輔助產(chǎn)品造型是所有上述工作的基礎。因為只有精確的產(chǎn)品造型,才能對產(chǎn)品的裝配與干涉進行檢驗?；谏鲜隹梢钥偨Y出我國 CAD/CAE/CAM 的發(fā)展趨勢: 1. 新產(chǎn)品使用基于特征建模的三維造型來進行設計；2. 在計算機上完成產(chǎn)品整機的總裝配，進行干涉檢查和動力學分析； 3. 重要零件在計算機上進行有限元剛度、強度分析、模態(tài)分析、產(chǎn)品的形狀優(yōu) 化設計；4. 建立各單位自己的三維常用零件庫，盡量避免

9、重復勞動，提高設計效率； 5. 對于有數(shù)控加工工序的零部件自動生成加工代碼。1.4 錐齒輪制造業(yè)的現(xiàn)狀及特點隨著機械工業(yè)的不斷發(fā)展，圓錐齒輪同圓柱齒輪一樣，也已廣泛地應用于機械工業(yè)中，形成一種重要的基礎行業(yè)。1.4.1 概述齒輪傳動是當前機械傳動中的基本形式之一，在機器制造業(yè)及儀器儀表制造業(yè)占有很重要的地位。平行軸間的齒輪傳動用圓柱齒輪，相交（或有一較小 的偏置量）軸間的傳動則主要由圓錐齒輪來完成。圓錐齒輪在機械裝置中的作 用，主要是完