U n i g r a p h i c s ( 簡 稱 U G ) 是 面 向 制 造 業(yè) 的 緊 密 集 成的 C A D / C A M / C A E 高 端 軟 件 之 一 , 具 有 穩(wěn) 定 的 性 能 、多 樣 的 設(shè) 計(jì) 功 能 和 大 容 量 的 數(shù) 據(jù) 處 理 能 力 , 擁 有 逼真 的 視 覺 效 果 , 追 求 真 正 的 并 行 工 程 。 目 前 , 已 廣 泛應(yīng) 用 于 汽 車 、 航 空 、 航 天 、 家 電 、 機(jī) 械 、 醫(yī) 療 儀 器 等 行業(yè) 領(lǐng) 域 , 實(shí) 現(xiàn) 了 設(shè) 計(jì) 優(yōu) 化 技 術(shù) 與 基 于 產(chǎn) 品 和 過 程 的知 識 工 程 的 結(jié) 合 。 在 產(chǎn) 品 的 建 模 過 程 中 , 經(jīng) 常 遇 到 各種 標(biāo) 準(zhǔn) 件 的 設(shè) 計(jì) 造 型 , 對 于 大 公 司 可 高 價(jià) 購 買 標(biāo) 準(zhǔn)件 庫 , 但 是 對 于 中 小 企 業(yè) , 只 能 花 費(fèi) 時(shí) 間 去 自 己 動 手一 步 一 步 建 模 。 鑒 于 此 , 用 戶 可 以 開 發(fā) 自 己 常 用 的 零件 庫 , 僅 需 輸 入 零 件 參 數(shù) 即 可 快 速 建 模 , 大 大 提 高 建模 速 度 和 精 度 。1 U G 二 次 開 發(fā) 工 具 簡 介U G / o p e n 是 一 系 列 U G 開 發(fā) 工 具 的 總 稱 , 是 U G軟 件 為 用 戶 或 第 三 方 開 發(fā) 人 員 提 供 的 最 主 要 的 二 次開 發(fā) 工 具 , 包 括 U G / o p e n M e n u s c r i p t , U G / o p e n U IS t y l e r , U G / o p e n G R I P , U G / o p e n A P I , U G / o p e n G R I PN C , U G / o p e n C + + 。 用 U G / o p e n M e n u s c r i p t 這 一 工 具可 以 實(shí) 現(xiàn) 用 戶 化 的 菜 單 。 U G / o p e n U I S t y l e r 是 開 發(fā)U G 對 話 框 的 可 視 化 工 具 , 生 成 的 對 話 框 能 與 U G 集成 , 讓 用 戶 更 方 便 、 更 高 效 地 與 U G 進(jìn) 行 交 互 操 作 。G R I P ( G r a p h i c s I n t e r a c t i v e P r o g r a m m i n g ) 是 一 種 專 用的 圖 形 交 互 編 程 語 言 , 開 發(fā) 者 可 以 用 G R I P 編 程 的 方法 自 動 實(shí) 現(xiàn) 在 U G 下 進(jìn) 行 的 絕 大 部 分 操 作 。U G / o p e n A P I 又 稱 U s e r F u n c t i o n , 是 一 個(gè) 允 許 程 序 訪問 并 改 變 U G 對 象 模 型 的 程 序 集 。 U G / o p e n A P I 封 裝了 近 2 0 0 0 個(gè) U G 操 作 的 函 數(shù) , 通 過 它 可 以 在 C 程序 和 C + + 程 序 中 以 庫 函 數(shù) 的 形 式 調(diào) 用 U G 內(nèi) 部 的 近2 0 0 0 個(gè) 操 作 , 它 可 以 對 U G 的 圖 形 終 端 、 文 件 管 理系 統(tǒng) 和 數(shù) 據(jù) 庫 進(jìn) 行 操 作 , 幾 乎 所 有 能 在 U G 界 面 上 的操 作 都 可 以 用 U G / o p e n A P I 函 數(shù) 實(shí) 現(xiàn) 。 U G / o p e nG R I P N C 允 許 用 戶 不 通 過 交 互 式 的 對 話 框 設(shè) 置 , 而是 通 過 編 程 的 方 式 創(chuàng) 建 U G 的 加 工 工 具 路 徑 。U G / o p e n C + + 允 許 用 戶 使 用 C + + 類 來 操 作 U G 對象 , 實(shí) 現(xiàn) U G 的 功 能 。2 參 數(shù) 化 建 模 過 程參 數(shù) 化 是 一 種 基 于 特 征 、 尺 寸 約 束 、 數(shù) 據(jù) 相 關(guān) 、尺 寸 驅(qū) 動 設(shè) 計(jì) 修 改 的 技 術(shù) 。 齒 輪 的 類 型 很 多 , 齒 廓 形狀 也 很 多 , 鑒 于 漸 開 線 的 直 齒 圓 柱 齒 輪 的 廣 泛 應(yīng) 用 ,通 過 對 漸 開 線 直 齒 圓 柱 齒 輪 參 數(shù) 化 建 模 , 并 參 考 文獻(xiàn) 2 和 3 來 說 明 利 用 U G / o p e n 系 列 工 具 開 發(fā) 零件 庫 的 過 程 , 流 程 見 圖 1 。一 個(gè) 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 的 基 本 參 數(shù) 即 齒 數(shù) 、 模 數(shù) 、 壓 力角 、 齒 頂 高 系 數(shù) 、 頂 隙 系 數(shù) 確 定 之 后 , 其 主 要 尺 寸 及齒 廓 形 狀 就 完 全 確 定 。2 . 1 齒 輪 參 數(shù) 化 建 模采 用 G R I P 語 言 編 寫 建 模 程 序 , 替 代 手 工 建 模 ,具 體 實(shí) 現(xiàn) 可 分 為 兩 個(gè) 步 驟 , 即 繪 制 齒 廓 漸 開 線 和 生成 齒 輪 實(shí) 體 ?；?于 U G 二 次 開 發(fā) 工 具 實(shí) 現(xiàn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 的 參 數(shù) 化 設(shè) 計(jì)李 貴 長 李 銳 宋 光 鑫( 太 原 科 技 大 學(xué) , 山 西 太 原 0 3 0 0 2 4 )摘 要 : 通 過 使 用 U G / o p e n 系 列 的 U G 二 次 開 發(fā) 工 具 , 以 直 齒 圓 柱 齒 輪 的 參 數(shù) 化 設(shè) 計(jì) 為 例 , 研 究 構(gòu) 建 U G 的 零件 庫 的 新 方 法 。 在 分 析 了 標(biāo) 準(zhǔn) 漸 開 線 直 齒 輪 設(shè) 計(jì) 模 型 的 基 礎(chǔ) 上 , 建 立 了 直 齒 齒 輪 的 三 維 參 數(shù) 化 模 型 , 并 編 寫 程序 實(shí) 現(xiàn) 參 數(shù) 化 設(shè) 計(jì) , 簡 化 了 齒 輪 建 模 過 程 , 提 高 了 效 率 , 豐 富 了 零 件 建 模 方 法 。關(guān) 鍵 詞 : U G / o p e n 直 齒 圓 柱 齒 輪 參 數(shù) 化 設(shè) 計(jì) 二 次 開 發(fā) 漸 開 線 菜 單 零 件 庫中 圖 分 類 號 : T P 3 1 1 . 5 2 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識 碼 : A 收 稿 日 期 : 2 0 0 7 - 1 1 - 0 5基 金 項(xiàng) 目 : 國 家 自 然 科 學(xué) 基 金 資 助 項(xiàng) 目 ( 5 0 6 7 5 1 4 5 )第 一 作 者 簡 介 : 李 貴 長 , 男 , 1 9 8 1 年 生 , 現(xiàn) 為 太 原 科 技 大 學(xué) 材料 科 學(xué) 工 程 學(xué) 院 在 讀 碩 士 研 究 生 , 主 要 研 究 C A D / C A E 軟 件 的 二次 開 發(fā) 。 T e l : 1 3 4 5 3 1 0 8 1 0 0 0 , E - m a i l : l i g u i c h a n g 1 2 3 1 2 6 . c o m圖 1 程 序 流 程建 模 程 序定 制 用 戶 菜 單 交 互 界 面利 用 M e n u s c r n t 利 用 G R I P 利 用 G R I P文 章 編 號 : 1 6 7 2 - 1 1 5 2 ( 2 0 0 8 ) 0 1 - 0 0 1 6 - 0 3總 第 1 1 1 期2 0 0 8 年 第 1 期山 西 冶 金S H A N X I M E T A L L U R G YT o t a l 1 1 1N o . 1 , 2 0 0 82 . 1 . 1 繪 制 齒 廓 漸 開 線通 過 對 U G 二 次 開 發(fā) 實(shí) 現(xiàn) 進(jìn) 入 U G / o p e n g r i p 開發(fā) 環(huán) 境 , 從 齒 根 圓 與 Y 軸 的 交 點(diǎn) 開 始 為 第 一 點(diǎn) , 以后 各 點(diǎn) 繪 制 過 程 如 下 :由 u = k + k 及 k = t a n k - k 可 得 = t a n k , 因 此u = s i n f( f + a v * i - a v ) / c o s f( f + a v * i - a v ) * 1 8 0 / p , ( 1 )x ( i ) = r b * s i n f( u ) - r b * u * c o s f( u ) * p i / 1 8 0 , ( 2 )y ( i ) = r b * c o s f( u ) + r b * u * s i n f( u ) * p i / 1 8 0 。 ( 3 )其 中 : a v = ( a - f ) / 2 0 ; k 為 壓 力 角 ; r b 為 齒 輪 基 圓 直 徑 ;a 為 大 徑 ; f 為 小 徑 ; x ( i ) , y ( i ) 分 別 為 所 生 成 點(diǎn) 的橫 、 縱 坐 標(biāo) 。由 ( 1 ) ( 3 ) 式 得 到 漸 開 線 在 齒 根 圓 與 齒 頂 圓之 間 的 若 干 個(gè) 點(diǎn) , 據(jù) 此 可 用 B 樣 條 曲 線 繪 制 漸 開 線 ,再 用 鏡 像 及 循 環(huán) 旋 轉(zhuǎn) 的 措 施 完 成 各 個(gè) 花 鍵 齒 的 漸 開線 的 繪 制 。 最 終 生 成 的 漸 開 線 曲 線 見 圖 2 。2 . 1 . 2 生 成 齒 輪 實(shí) 體用 編 程 的 方 法 實(shí) 現(xiàn) U G 特 征 生 成 命 令 和 布 爾 操作 命 令 , 生 成 齒 輪 毛 坯 ; 其 次 , 利 用 各 種 點(diǎn) 、 線 、 面 的生 成 、 旋 轉(zhuǎn) 、 對 稱 命 令 生 成 齒 的 外 輪 廓 線 , 并 利 用 拉伸 成 體 、 旋 轉(zhuǎn) 陣 列 、 布 爾 運(yùn) 算 等 操 作 生 成 直 齒 圓 柱 齒輪 。 齒 輪 生 成 過 程 與 在 U G 中 進(jìn) 行 草 圖 建 模 操 作 相似 , 只 是 采 用 U G / o p e n G R I P 語 言 將 生 成 過 程 程 序化 , 以 達(dá) 到 可 以 方 便 重 復(fù) 使 用 的 目 的 。根 據(jù) 直 齒 圓 柱 齒 輪 建 模 思 路 參 考 文 獻(xiàn) 1 , 設(shè)計(jì) 程 序 實(shí) 現(xiàn) 步 驟 為 : 根 據(jù) 輸 入 的 齒 輪 基 本 參 數(shù) 計(jì) 算齒 輪 重 要 尺 寸 建 立 齒 輪 毛 坯 創(chuàng) 建 齒 槽 曲 線 創(chuàng)建 齒 廓 曲 線 繪 出 齒 輪 形 體 拉 伸 成 齒 槽 布 爾 操作 成 齒 掃 描 陣 列 生 成 齒 輪 。 圖 3 為 本 實(shí) 例 所 生 成的 齒 輪 。2 . 2 人 機(jī) 交 互 窗 口程 序 開 發(fā) 的 目 的 是 為 了 提 高 建 模 效 率 , 提 供 一種 零 件 庫 創(chuàng) 建 思 路 , 設(shè) 計(jì) 者 要 設(shè) 計(jì) 自 己 所 需 要 的 齒輪 , 必 須 輸 入 齒 輪 的 基 本 參 數(shù) 。 通 過 人 機(jī) 交 互 窗 口 ,可 以 方 便 地 將 齒 輪 參 數(shù) 寫 入 U G , 達(dá) 到 控 制 齒 輪 建 模的 目 的 。 交 互 界 面 見 圖 4 。 本 界 面 采 用 U G / o p e n G R I P語 言 設(shè) 計(jì) , 運(yùn) 行 后 得 到 如 圖 3 所 示 齒 輪 。2 . 3 定 制 用 戶 菜 單利 用 U G / o p e n M e n u s c r i p t 制 作 用 戶 自 定 義 菜單 , 以 達(dá) 到 方 便 調(diào) 用 齒 輪 建 模 程 序 , 見 圖 5 。單 擊 菜 單 中 的 “ 圓 柱 直 齒 輪 ” 會 彈 出 圖 4 所 示的 交 互 界 面 , 該 界 面 請 求 用 戶 輸 入 齒 輪 所 需 參 數(shù) 。 通過 完 善 菜 單 中 的 選 項(xiàng) , 可 建 立 適 合 用 戶 需 要 的 完 善圖 2 漸 開 線 曲 線 的 生 成圖 3 所 得 到 的 齒 輪圖 4 交 互 窗 口圖 5 擬 定 制 的 用 戶 菜 單李 貴 長 , 等 : 基 于 U G 二 次 開 發(fā) 工 具 實(shí) 現(xiàn) 直 齒 圓 柱 齒 輪 的 參 數(shù) 化 設(shè) 計(jì)2 0 0 8 年 第 1 期1 7 S h a n x i A l u m i n u m I n d u s t r y D e v e l o p m e n t P r e s e n t S i t u a t i o nA n a l y s i s a n d C o u n t e r m e a s u r e S t u d yL I U Y E( S h a n x i P r o v i n c e E n e r g y E c o n o m i c s R e s e a r c h I n s t i t u t e , T a i y u a n 0 3 0 0 0 6 )A b s t r a c t : A f o o t h o l d p r o v i n c e e m o t i o n , S h a n x i a l u m i n u m i n d u s t r y d e v e l o p m e n t p r e s e n t s i t u a t i o n a n de x i s t i n g o f p r o b l e m a r e a n a l y z e d . B i n d i n g n a t i o n a l a l u m i n u m i n d u s t r y p o l i c y , p r o p u l s i o n S h a n x ia l u m i n u m i n d u s t r y d e v e l o p m e n t o f t h i n k i n g a n d c o u n t e r m e a s u r e a r e p u t f o r w a r d .K e y w o r d s : a l u m i n u m i n d u s t r y , p r e s e n t s i t u a t i o n , p r o b l e m , c o u n t e r m e a s u r e設(shè) 備 ; 推 廣 高 效 率 、 低 成 本 、 低 能耗 、 短 流 程 、 環(huán) 保 型 鋁 加 工 新 技 術(shù) 、 新 工 藝 ; 提 高 生 產(chǎn)過 程 的 穩(wěn) 定 性 、 可 靠 性 ; 樹 立 循 環(huán) 經(jīng) 濟(jì) 理 念 , 發(fā) 展 廢雜 鋁 回 收 再 生 產(chǎn) , 降 低 消 耗 , 減 少 污 染 , 提 高 鋁 資 源利 用 率 。 在 發(fā) 展 壯 大 鋁 工 業(yè) 的 同 時(shí) , 逐 步 壓 縮 高 鋁 熟料 、 耐 火 材 料 的 生 產(chǎn) 規(guī) 模 。參 考 文 獻(xiàn) 1 王 香 槐 . 按 照 科 學(xué) 發(fā) 展 觀 加 快 山 西 鋁 工 業(yè) 結(jié) 構(gòu) 調(diào) 整 J . 中 國金 屬 通 報(bào) , 2 0 0 4 ( 3 4 ) : 7 - 9 . 2 張 春 亮 . 按 照 科 學(xué) 發(fā) 展 觀 要 求 深 化 冶 金 行 業(yè) 結(jié) 構(gòu) 調(diào) 整 對 山 西冶 金 工 業(yè) 發(fā) 展 的 幾 點(diǎn) 思 考 J . 山 西 冶 金 , 2 0 0 4 ( 3 ) : 1 - 2 .( 責(zé) 任 編 輯 : 苗 運(yùn) 平 )( 上 接 第 1 0 頁 )T h e S e c o n d D e v e l o p m e n t T o o l s o f U G R e a l i z e s P a r a m e t e rD e s i g n o f S t r a i g h t - t o o t h e d S p u r G e a rL I G u i c h a n g L I R u i S O N G G u a n g x i n( T a i y u a n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 )A b s t r a c t : T h e n e w m e t h o d o f c r e a t i n g a c c e s s o r y c o l l e c t i o n , t a k i n g t h e p a r a m e t e r d e s i g n o f s t r a i g h t -t o o t h e d s p u r g e a r a s e x a m p l e , b y u s i n g U G / o p e n s e r i a l s t o o l s w e r e r e s e a r c h e d . I n t h e b a s e m e n t o fh a v i n g a n a l y z e d i n t h e s t a n d a r d i n v o l u t i o n s p u r g e a r d e s i g n m o d e l f o u n d a t i o n , t h r e e d i m e n s i o n a lp a r a m e t e r i z a t i o n m o d e l o f t h e s t r a i g h t t o o t h g e a r w a s e s t a b l i s h e d . T h e p e r f o r m a n c e p r o c e d u r e w a si n t r o d u c e d . T h e p r o c e d u r e w a s c o m p i l e d . T h e g e a r m o d e l e d p r o c e s s w a s s u m p l i f i e d . T h e e f f i c i e n c yw a s e n h a n c e d . T h e c o m p o n e n t s m o d e l m e t h o d w a s e n r i c h e d .K e y w o r d s : U G / o p e n , s t r a i g h t - t o o t h e d s p u r g e