UG绘制锥齿轮设计_毕业设计论文

(6)装配特征用于表达零件在装配过程中所需用的信息，如与其他零件之间的配合、配作等关系，装配尺寸链信息、父项子项的信息。

以上特征是根据产品的对象定义的，是支持产品生命周期多个阶段的通用特征，不同阶段之间的信息传递主要是通过基本特征这个信息载体来实现的。基本特征对不同应用领域具有不同视图、不同投影与继承，是特征模型支持下游操作和模型本身不断完善的途径。各个分系统结合各自不同信息，形成了各自的应用特征，如工艺特征、制造特征、检测特征。所以应用特征是面向具体应用领域或具体应用系统的专用特征，它满足具体系统的操作要求，同时它的信息是可以从基本特征中导出的。

2.3.3 特征造型的实现

特征建模的方式有三种：

(1)人工辅助特征标识。首先建立产品的几何模型，而后用户直接通过图形检取定义特征几何所需要的几何要素，并将特征参数或精度特征、技术特征详细作为属性添加到特征模型中。

(2)自动特征识别。用户在建立几何模型后，通过启动特定程序自动的处理几何数据库，找到并提取特征。

(3)基于特征的设计所示。以特征库中标准的特征或用户自定义特征的实例为基本单元建立特征模型，从而完成产品的设计。

2.4参数化特征造型

将参数化设计的思想用到特征造型技术中，用尺寸驱动或变量设计的方法定义特征并进行尺寸驱动的操作，这样就形成了参数化特征造型。由于特征均采用参数化定义，因此对形状、尺寸、公差、表面粗糙度等均可随时修改，最终达到修改零件的目的。

参数化特征造型的基本思想是用几何约束说明产品模型的形状特征，从而设计出一套形状或功能相似的设计方案。在此思想指导下，参数化特征造型的技术路线有2条：一是记录特征造型的整个过程，修改尺寸即修改造型过程的某一

数据；二是基于变分几何的约束方程数值计算方法。

基于以上2条技术路线，现行的参数化特征造型方法主要有三大类[6]：首先是Sunde等人提出的面向人工智能的表示方法，该方法用一阶逻辑谓词描述几何形体的约束关系，进而借助推理机确定图形元素（点、线、面）的关系进行造型。面向人工智能的参数化特征造型方法运用符号化的表达方式表示各种类型的数据，使系统对语义的表达更为直接。但由于目前还不能很好地处理约束一致性问题，以及存贮空间消耗大，对数值计算和图形交互的支持能力弱等不足，因而该方法主要用于构造二维图形和简单的三维形体。第二类方法是以Emmerik为代表提出的数据结构方法，它是在传统的几何模型信息上加入几何约束信息，采用CSG树和几何树构造三维形体，适用于构造拓扑关系发生改变的形体参数化。该方法的局限性在于：适用的几何约束范围较小，且问题的解决需建立在成熟的算法基础上。第三类是变分几何的参数化造型方法，它由Gossard提出。该方法比较成熟，能较好地处理不同类型的约束关系及约束一致性问题。目前成熟的CAD/CAM系统多采用第一类和第三类方法。

2.5微波器件的特征分析与参数确定

根据上述参数化特征造型理论，本课题基于UG平台的微波器件参数化设计方法是：利用设计变量与编程技术相结合的方式实现三维模型的参数化设计。实现原理是以三维参数化特征造型技术生成的模型为基础，用设计变量作为参数化程序与三维模型的联系纽带。主要设计思路为：

(1)建立三维零件模版。先对零件进行分类，用反映该类零件所有特征的复合零件作为三维零件模版，然后根据复合零件用人机交互的形式直接在UG环境中建立模型，确定和创建设计变量；

(2)设计参数化程度。从已构建的零件模版中获取设计变量，采用图形用户界面对设计变量进行查询和修改，最后生成新的三维模型。为了实现参数化设计，首先要对微波器件的典型特征有一个清楚的认识，并对其进行分类，这也是建立零件库所必须进行的前期分析工作。以普通矩形波导法兰盘为例，其基本形状特征是法兰盘体（混合类特征）和波导安装孔（拉伸类），附加形状特征有：孔类特征—定位孔和连接孔、槽类特征—密封槽和扼流槽、凸起特征——法兰盘凸台等等。图3-8清楚表示了这些特征的分类及层次关系。

了解了零件的特征分类，就可以对特征参数进行分析，以方便后面的零件库

的建立，特征参数的提取以及参数化设计中的设计变量的确定等工作。对于锥齿轮我们从参数表达式进行齿轮的平面参数约束从而完成齿轮的参数化建模。

第三章 直齿锥齿轮的数学模型的建立与参数化建模

首先分析渐开线齿形曲线的特性，建立了相应的渐开线数学模型，以此指 导渐开线齿廓的参数化建模。其次，在上述研究的基础上建立直齿圆锥齿轮的数学模型，并运用 UG实现各种齿轮的三维参数化造型。

3.1齿轮常用的齿形曲线-渐开线

目前齿轮齿形曲线通常采用渐开线、摆线及变态摆线，近年来还有圆弧和渐开线齿形等。齿形齿廓除了要满足定传动比外，还必需从设计、制造、测量、安装及使用等方面要求，和其它的齿形相比，渐开线拥有保持瞬时传动比恒等和可分离性等优点，因此绝大部分的齿轮都是采用渐开线作为齿形齿廓的。齿轮的齿廓曲线包括齿顶圆部分、齿形曲线部分、过渡曲线及齿根圆部分如图4-l所示。其中齿形曲线部分为齿轮啮合传动接触的重要部分，也是构造齿廓的重要曲线。

图4-l齿廓曲线组成

3.1.1 渐开线的形成及其特性

1.渐开线的形成的原理

当有一条直线(常称发生线)在一个半径为rb的固定圆的圆周上作纯滚动时，直线上任意点A的运动轨迹线AA。就是形成的渐开线。半径为rb的固定圆称为渐开线的基圆。当发生线在基圆上做纯滚动时，发生线上的一些任意点如B、C都会展出渐开线。尽管这些渐开线的位置不同，但渐开线的形状相同。

渐开线齿轮的轮齿齿形就是由两条对称的渐开线所形成。 2.渐开线特性

(l)渐开线自基圆开始，基圆外面才有渐开线，基圆以内无渐开线。 (2)渐开线上任意点的法线必切于基圆，切于基圆的直线必为渐开线上一点

的法线。

(3)发生线与基圆的切点G。是渐开线在点A的曲率中心，线段AG。是渐开线在点A的曲率半径，渐开线上越接近基圆的点，其曲率半径越小。

(4)同一基圆上任意两条渐开线之间各处的公法线长相等。

(5)渐开线的形状取决于基圆的大小。在相同展开角处，基圆半径越大，其渐开线的曲率半径越大，当基圆半径为无穷大时，其渐开线变成直线。故齿条的齿廓曲线就是变为直线的渐开线。

(6)渐开线上任意点的法线长度(也是曲率半径)等于发生线在基圆上滚过的弧长。

3.齿轮的齿形曲线

对于定传动比的齿轮机构，选择的齿形曲线除了要满足定传动比外，还必需从设计、制造、测量、安装及使用等方面综合考虑。其中渐开线齿形能够较为全面地满足上述方面的要求，渐开线齿形的优点如下:

(l)渐开线齿形能够保证瞬时传动比不变。

(2)渐开线齿轮传动具有“可分离性”。渐开线齿轮传动，如果把两轮的中心距离稍微增大或减小些，此时，两轮的啮合时的传动比仍能保持不变。即:渐开线齿轮的瞬时传动比不因中心距稍有变化而发生变化。这种性质称为渐开线齿轮传动的“可分离性”。

(3)因为渐开线的形成原理较其它齿形曲线简单，并可用直线廓形的工具进行加工，所以制造精度也容易提高。