第一章渐开线直齿轮的二次开发.docx

1、第一章 渐开线直齿轮的二次开发第一章 渐开线直齿轮的二次开发第一节 前言齿轮是机械零件中非常重要的一类零件，所以齿轮的二维乃至三维的造型建模，在机械设计中是相当重要的。然而，在设计软件中传统的齿轮建模方法是很麻烦的，尤其是渐开线齿轮。而且还存在着设计的重复性，即之前已经建模好的齿轮模型，不能在下一次设计中进行应用，因为齿轮的相关参数相对较多，而且相互之间也存在一定的数学关系，因此，不同的齿轮只能进行不同的建模。这样极大地浪费了人力，增加了重复而又不必要的劳动。应用UG进行齿轮的二次开发，就能很大程度上减少建模程序，提高工作效率。第二节 渐开线渐开线的形成是渐开线齿轮建模中的基础。UG有着功能强

2、大的公式导入的功能，因此可以通过添加渐开线控制参数（xt，yt，zt，s，t）来生成渐开线。其中关系式如下所示： S=pi()*db*t/4Xt=db*cos(angle)/2+s*sin(angle)Yt= db*sin(angle)/2-s*cos(angle) Zt=0由此可以生成渐开线，然后通过镜像处理，可形成单齿，再进行阵列就能形成完整齿轮。第三节 参数化设计一、通过创建电子表格进行参数化设计利用上述第二节里完成的齿轮建模，就能进行最基本的参数化控制建模了。这里探讨利用Excel电子表格控制已存模型里的表达式及公式，最终控制模型进行参数化设计。1. 确定驱动参数在这里，可以选用模数，

3、齿数等参数进行建模控制2. 启动Modeling应用3. 在Excel表格里从部件里抽取表达式，并清除不需要的表达式4. 修改表格，定义表达式区域，更新部件以上是简单的通过创建关联的电子表格来实现参数化建模控制，但是这种方法需要以已经建模成功的模型为基础，而且进行操作的时候，驱动参数的选择有很大的局限性，不能由用户进行自由的设计，也就是人性化不够。二、通过UG的内置编程语言进行参数化设计 Grip(Graphics Interactive Programming)是一种专用的图形交互编程语言，用户通过Grip语言编程能够自动完成在UG下进行参数化设计和绝大部分操作。用户编制的Grip主程序可以

4、读取用户编制的数据文件，从而使一个主程序可以得到一系列不同规格标准的三维实体。 直齿轮的参数化设计程序主要通过UG/Open Grip程序实现，依据渐开线方程，计算关键点的数据，应用Grip中的样条指令绘制出渐开线，然后根据直齿轮的参数计算公式，得到相应的曲线，最后用实体建模命令以及变换矩阵得到渐开线直齿轮实体模型。(1) 渐开线方程的Grip实现do/l20:,ak,0,36rk=0.5*db/cosf(ak)ok=sinf(ak)/cosf(ak)-ak*&pi/180xk=rk*cosf(ok*180/&pi)yk=rk*sinf(ok*180/&pi)pp(ak+1)=point/xk

5、,ykl20:(2) 渐开线直齿轮的参数d=m*zdb=d*cosf(a)da=d+2*ha*mdf=d-2*(ha+c)*ms=&pi*m/2ra=da/2rd=d/2rf=df/2rb=db/2其中是m模数，z是齿数，a是压力角，ha是齿顶高系数，c是径向间隙系数，d是分度圆直径，db是基圆直径，da是齿顶圆直径，df是齿根圆直径，s是分度圆上齿轮的厚度。(3) Grip程序的实现number/m,z,a,w,ha,cnumber/mat(12),mat1(12),mat2(12),mat3(12),mat4(12)data/ha,1,c,0.25entity/involute,gda,g

6、db,gdf,gd,invo_rot,pt_mir,ln_mir,invo_mir,ln1,invo_lnentity/pp(37),pt,pt1,pt2,pt3,pt4,pt5,pt6,pt7(1000),curda,curdf,pp2,ptorientity/solid,shape(1000),shape1(1000),shape2(1000)entity/shape3(1000),shape4(1000),shape5(1000)ufargs/m,z,a,wifthen/z120messg/输入齿数超过120!jump/stop:endifd=m*zdb=d*cosf(a)da=d+2*

7、ha*mdf=d-2*(ha+c)*ms=&pi*m/2ra=da/2rd=d/2rf=df/2rb=db/2do/l20:,ak,0,36rk=0.5*db/cosf(ak)ok=sinf(ak)/cosf(ak)-ak*&pi/180xk=rk*cosf(ok*180/&pi)yk=rk*sinf(ok*180/&pi)pp(ak+1)=point/xk,ykl20:gda=circle/0,0,0,ragd=circle/0,0,0,rdgdf=circle/0,0,0,rfgdb=circle/0,0,0,rbinvolute=spline/ppcrvtrm/involute,ref,

8、pp(37),first,gda,notrim,status,stusview/7pt=point/intof,gd,involutemat=matrix/xyrot,(s/rd)*(180/&pi)/2pt_mir=transf/mat,ptptori=point/0,0,0ln_mir=line/ptori,pt_mir,perpto,gdablank/gda,gdfifthen/dfdbln1=line/pp(1),pp(1),tanto,involutepp2=point/xlarge,intof,ln1,gdfdelete/ln1ln1=line/pp(1),pp2mat1=matr

9、ix/mirror,ln_mirinvo_mir=transf/mat1,involuteinvo_ln=transf/mat1,ln1pt4=point/intof,gda,ln_mirpt5=point/intof,gda,involutept6=point/intof,gda,invo_mircurda=circle/pt5,pt4,pt6pt1=point/intof,gdf,ln1mat4=matrix/xyrot,360/zpt1=transf/mat4,pt1pt2=point/intof,gdf,invo_lnpt3=point/intof,gdf,ln_mirpt7(1)=p

10、t3j=1do/l30:,i,1,2*z-1mat3=matrix/xyrot,i*180/zifthen/modf(i,2)0pt7(j+1)=transf/mat3,pt7(1)j=j+1endifl30:curdf=circle/pt2,pt7(2),pt1shape(1)=involuteshape1(1)=ln1shape2(1)=curdfshape3(1)=invo_lnshape4(1)=invo_mirshape5(1)=curdado/l40:,i,1,z-1mat2=matrix/xyrot,i*360/zshape(i+1)=transf/mat2,shape(1)sh

11、ape1(i+1)=transf/mat2,shape1(1)shape2(i+1)=transf/mat2,shape2(1)shape3(i+1)=transf/mat2,shape3(1)shape4(i+1)=transf/mat2,shape4(1)shape5(i+1)=transf/mat2,shape5(1)l40:mask/2delete/allmask/3blank/allmask/5blank/allmask/9blank/allsolid=solext/shape(1.z),shape1(1.z),shape2(1.z),$ shape3(1.z),shape4(1.z

12、),shape5(1.z),$ height,w,axis,0,0,1elsecrvtrm/involute,ref,pp(1),first,gdf,notrim,status,stusmat1=matrix/mirror,ln_mirinvo_mir=transf/mat1,involutept4=point/intof,gda,ln_mirpt5=point/intof,gda,involutept6=point/intof,gda,invo_mircurda=circle/pt5,pt4,pt6pt1=point/intof,gdf,involutemat4=matrix/xyrot,3

13、60/zpt1=transf/mat4,pt1pt2=point/intof,gdf,invo_mirpt3=point/intof,gdf,ln_mirpt7(1)=pt3j=1do/l50:,i,1,2*z-1mat3=matrix/xyrot,i*180/zifthen/modf(i,2)0pt7(j+1)=transf/mat3,pt7(1)j=j+1endifl50:curdf=circle/pt2,pt7(2),pt1shape(1)=involuteshape1(1)=curdfshape2(1)=invo_mirshape3(1)=curdado/l60:,i,1,z-1mat

14、2=matrix/xyrot,i*360/zshape(i+1)=transf/mat2,shape(1)shape1(i+1)=transf/mat2,shape1(1)shape2(i+1)=transf/mat2,shape2(1)shape3(i+1)=transf/mat2,shape3(1)l60:mask/2delete/allmask/3blank/allmask/5blank/allmask/9blank/allsolid=solext/shape(1.z),shape1(1.z),shape2(1.z),$ shape3(1.z),height,w,axis,0,0,1en

15、difstop: halt(4) 编译和连接对UG/Open Grip 程序通过UG自身带的NX Open Grip进行编译和连接，生成*.grx文件，之后就能在启动UG之后进行调用，进行自动建模了。三、用户界面设计编译完成的Grip程序在使用时需要用户进行手动调用，在实际运用时可能会存在麻烦，所以可以进行对用户友好的界面设计，从而更进一步简化设计过程。1. UG应用开发环境设计(1) 新建文件夹，并在该文件夹下建立startup和application连个文件夹，startup子文件夹用于放置菜单以及dll文件，application子文件夹用于放置对话框文件*.dlg。(2) 注册环境变量

16、，新建变量名“UGII_USER_DIR”，变量值为上述文件夹的地址。这样，以便UG在进行程序调用时成功能进行动态链接。如图1所示。图1 环境变量设置2 . 菜单设计在startup文件夹下，新建菜单文件(.men)，内容如下：VERSION 120EDIT UG_GATEWAY_MAIN_MENUBARAFTER UG_APPLICATIONCASCADE_BUTTON gear_menuLABEL 齿轮参数化设计系统END_OF_AFTERMENU gear_menuBUTTON zgearLABEL 渐开线直齿轮ACTIONS zgear.dlgEND_OF_MENU上面的脚本程序将添加

17、菜单栏项目如图2所示： 图2 菜单栏3 . UIStyler 对话框设计启动UG的UIStyler制作对话框界面，完成后的对话框界面如图3所示。图3 对话框界面 在此对话框中有5个文本框，【确定】按钮和【取消】按钮，对话框及对话框中各控件的属性如图4和图5所示。图4对话框属性图5 对话框属性的定义在此对话框中，定义了4个回调函数。Cancel按钮回调函数cancel_zgear，构造回调函数constructor_zgear，析构回调函数destructor_zgear，OK按钮回调函数ok_zgear，如图6所示。图6回调函数的定义最后，将制作完成的对话框另存至上述建立的applicatio

18、n文件夹中。4 . 使用 Visual C+建立应用程序框架编写相应的回调函数，代码如下：(1) 框架源程序：#ifndef ZGEAR_H_INCLUDED#define ZGEAR_H_INCLUDED #include #include #include #ifdef _cplusplusextern C #endif#define ZGEAR_NUM (NUM)#define ZGEAR_M (M)#define ZGEAR_Z (Z)#define ZGEAR_A (A)#define ZGEAR_W (W)#define ZGEAR_DIALOG_OBJECT_COUNT ( 5

19、)int ZGEAR_constructor_zgear ( int dialog_id, void * client_data, UF_STYLER_item_value_type_p_t callback_data);int ZGEAR_donstructor_zgear ( int dialog_id, void * client_data, UF_STYLER_item_value_type_p_t callback_data);int ZGEAR_ok_zgear ( int dialog_id, void * client_data, UF_STYLER_item_value_ty

20、pe_p_t callback_data);int ZGEAR_cancel_zgear ( int dialog_id, void * client_data, UF_STYLER_item_value_type_p_t callback_data);void write_para(int dialog_id);#ifdef _cplusplus#endif#endif /* ZGEAR_H_INCLUDED */(2) 对话框源程序： #include #include #include #include #include #include #include #include #inclu

21、de #include zgear.h#define ZGEAR_CB_COUNT ( 4 + 1 ) UF_STYLER_item_value_type_t data5; static UF_STYLER_callback_info_t ZGEAR_cbsZGEAR_CB_COUNT = UF_STYLER_DIALOG_INDEX, UF_STYLER_CONSTRUCTOR_CB , 0, ZGEAR_constructor_zgear, UF_STYLER_DIALOG_INDEX, UF_STYLER_DESTRUCTOR_CB , 0, ZGEAR_donstructor_zgea

22、r, UF_STYLER_DIALOG_INDEX, UF_STYLER_OK_CB , 0, ZGEAR_ok_zgear, UF_STYLER_DIALOG_INDEX, UF_STYLER_CANCEL_CB , 0, ZGEAR_cancel_zgear, UF_STYLER_NULL_OBJECT, UF_STYLER_NO_CB, 0, 0 ;static UF_MB_styler_actions_t actions = zgear.dlg,NULL, ZGEAR_cbs, UF_MB_STYLER_IS_NOT_TOP , NULL, NULL, NULL, 0 ;/#ifdef

23、 MENUBAR_COMMENTED_OUTextern void ufsta (char *param, int *retcode, int rlen) int error_code; if ( (UF_initialize() != 0) return; if ( (error_code = UF_MB_add_styler_actions ( actions ) ) != 0 ) char fail_message133; UF_get_fail_message(error_code, fail_message); printf ( %sn, fail_message ); UF_ter

24、minate(); return;/#endif #ifdef DISPLAY_FROM_CALLBACKextern int ( int *response ) int error_code = 0; if ( ( error_code = UF_initialize() ) != 0 ) return (0) ; if ( ( error_code = UF_STYLER_create_dialog ( zgear.dlg, ZGEAR_cbs, ZGEAR_CB_COUNT, NULL,/ response ) ) != 0 ) char fail_message133; UF_get_

25、fail_message(error_code, fail_message); UF_UI_set_status (fail_message); printf ( %sn, fail_message ); UF_terminate(); return (error_code);#endif #ifdef DISPLAY_FROM_USER_EXITextern void (char *param, int *retcode, int rlen) int response = 0; int error_code = 0; if ( ( UF_initialize() ) != 0 ) retur

26、n; if ( ( error_code = UF_STYLER_create_dialog ( zgear.dlg, ZGEAR_cbs, /* Callbacks from dialog */ ZGEAR_CB_COUNT, /* number of callbacks*/ NULL, /* This is your client data */ &response ) ) != 0 ) char fail_message133; UF_get_fail_message(error_code, fail_message); UF_UI_set_status (fail_message);

27、printf ( %sn, fail_message ); UF_terminate(); return;extern int ufusr_ask_unload (void) return ( UF_UNLOAD_IMMEDIATELY );extern void ufusr_cleanup (void) return;#endif int ZGEAR_constructor_zgear ( int dialog_id, void * client_data, UF_STYLER_item_value_type_p_t callback_data) if ( UF_initialize() !

28、= 0) return ( UF_UI_CB_CONTINUE_DIALOG ); UF_terminate (); return (UF_UI_CB_CONTINUE_DIALOG); int ZGEAR_donstructor_zgear ( int dialog_id, void * client_data, UF_STYLER_item_value_type_p_t callback_data) if ( UF_initialize() != 0) return ( UF_UI_CB_CONTINUE_DIALOG ); UF_terminate (); return (UF_UI_C

29、B_CONTINUE_DIALOG); int ZGEAR_ok_zgear ( int dialog_id, void * client_data, UF_STYLER_item_value_type_p_t callback_data) if ( UF_initialize() != 0) return ( UF_UI_CB_CONTINUE_DIALOG ); UF_STYLER_item_value_type_t num; num.item_attr=UF_STYLER_VALUE; num.item_id=ZGEAR_NUM; UF_STYLER_ask_value(dialog_id,&num); if(num.value.string)=) uc1601(齿轮号不能为空!,1); return ( UF_UI_CB_CONTINUE_D