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1、机械传动 282007年文章编号:1004-2539(2007)04-0028-03基于UG的汽车差速器圆锥齿轮参数化造型系统的开发11112郑 威 夏巨谌 金俊松 王新云 李大才(1华中科技大学模具技术及塑性成型模拟国家重点实验室, 湖北武汉 430074)(2东风汽车公司精工齿轮厂, 湖北十堰 442716)摘要 介绍了基于UG开发的汽车差速器圆锥齿轮三维实体参数化造型系统的方法,其关键是齿廓曲线采用精确的空间球面渐开线,通过用户输入的参数驱动UG/openAPI函数直接绘制齿轮实体模型。关键词 汽车差速器
2、直齿圆锥齿轮 UG 二次开发 参数化大齿轮或小齿轮的选择对话框。利用UG/Open引言UIStyler设计的系统界面对话框如图1所示,各对话框直齿圆锥齿轮广泛地应用于汽车差速器上,由于的调用顺序如图2所示。其形状复杂,设计过程中需要计算的参数很多。一般是先计算其相关参数,然后在CAD软件中手工造型。其设计过程复杂烦琐,重复性劳动太多,并且对于同一类型但尺寸不同的圆锥齿轮不能实现模型的自动更新。如果对CAD软件进行二次开发,编制专用的圆锥齿轮参数化设计系统则可以解决这个问题。在目前流行的三维CAD/CAE/CAM软件中,UG(Unigraphicssolu
3、2tion)以其强大的三维建模功能以及优秀的参数化技[1]术,在制造业得到了广泛的应用。本文利用UG的图1 系统界面对话框二次开发工具UG/OpenUIStyler和UG/open开发了汽车差速器圆锥齿轮的参数化实体造型系统,该系统能够根据输入的参数精确而快速地生成齿轮实体模型,大大提高了设计质量和设计效率。1 系统功能及其设计思路汽车差速器圆锥齿轮参数化造型系统各模块的功图2 各对话框调用顺序示意图能及其设计思路如下所述。1.1 系统界面模块1.2 齿轮参数计算模块该模块供用户输入齿轮造型所需的参数,包括基该模块根据输入的基本参数计算齿轮的形状参本参数
4、和形状参数。汽车差速器的小齿轮(行星齿轮)数。由于汽车差速器直齿锥齿轮的齿制均为“格里森”[2]和大齿轮(半轴齿轮)是成对设计,除齿数不同外,设计制,故计算所用的公式采用“格里森”制。所需的基本参数是相同的(大小齿轮的变位系数数值1.3 齿轮齿形生成模块相同,符号相反)。形状参数包括两部分,一部分由基该模块用来计算生成齿廓曲线所需的一些参数,本参数计算得到(如节锥角、弧齿厚等),另一部分需要并根据这些参数生成齿廓曲线,然后由齿轮大端和小用户指定(如齿轮背面的球半径、齿轮中心孔直径等)。端的齿廓曲线生成齿廓曲面,最后由两相对齿廓曲面在实际的工程应用中,由基
5、本参数计算得到的部分数生成齿形实体。据还需要进行修改(弧齿厚、齿顶角、齿根角)。因此,1.4 齿轮实体生成模块设计的系统界面包括基本参数输入对话框和需要用户首先由齿轮的形状参数生成齿轮中心实体,然后指定或修改的形状参数输入对话框。由于大小齿轮的根据齿轮齿数,调用齿轮齿形生成模块,在中心实体上形状参数不同,需要分别指定,故还需要一个选择生成生成沿圆周均匀分布的齿形实体并与中心实体合并,第31卷 第4期 基于UG的汽车差速器圆锥齿轮参数化造型系统的开发 29最后根据齿轮形状参数裁减齿轮轮廓,得到最终的齿的连线与z
6、轴的夹角,θ为一变量,其变化范围可由圆轮实体。弧的起点和终点坐标求出。本文采用插值的方法,用三次B样条曲线拟合生2 系统的关键技术和实现过程成齿廓曲线。首先根据β的变化范围,将球面渐开线2.1 参数化建模方法划分为满足精度要求的若干个点,由式(1)求出每一点目前常用的齿轮参数化建模方法有两种,一种是的坐标。若根锥角小于基锥角,则将反向延长的一段利用API函数直接创建对象,利用这些对象来完成齿圆弧也划分为若干个点,根据θ的变化范围,由式(2)轮实体的建模、编辑和修改;另一种是手工创建参数化求出圆弧上各点的坐标。这样齿廓曲线就被离散成若的齿轮模板,提取其中的
7、关键参数/变量,通过修改关干个插值节点,最后由UG/openAPI函数UF-CURVE-键参数/变量来实现齿轮模型的更新。前一种方法应create-spline-thru-pts生成通过各节点的三次B样条曲用面广,涉及的知识面较宽,对编程人员要求较高;后线,即为圆锥齿轮的齿廓曲线。一种方法比较简单,但应用面窄,对于参数较多的复杂2.3 汽车差速器直齿圆锥齿轮实体建模过程[3]实体容易出错。由于汽车差速器直齿圆锥齿轮形状(1)创建齿轮中心实体。如图4所示,在z-x平比较复杂、参数较多,在UG中手工造型时不能实现完面内,点12为原点。若中心实体左端有凸台,则
8、求出全参数化,所得到的齿轮模板无法实现参数驱动下的点1、3、7、10的坐标,由圆
