毕业设计论文基于UG二次开发的齿轮设计系统研究.doc
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1、 安徽建筑工业学院毕业设计(论文) 安徽建筑工业学院 毕 业 设 计 (论 文) 专 业 机械设计与制造及其自动化 班 级 06机械(2)班 学生姓名 学 号 课 题 基于UG二次开发的齿轮设计系统研究 指导教师 2010 年 6 月 10 日2摘要随着计算机技术的飞速发展,CAD已经广泛应用于零件设计和制造中,但一般的CAD软件都具有广而博的通用性,难以满足各类具体产品设计的需要,所以以通用CAD软件为基础,根据本单位的实际,进行不同程度的二次开发成为产品现代设计的重要内容。齿轮作为各种机械传动设备中的重要装置,具有传动平稳,承载能力强等优点,有着非常广泛的应用前景。但其结构复杂,设计计算困
2、难,为了提高设计效率,增加竞争优势,实现齿轮的三维参数化精确建模显得尤为重要。本设计的主要研究内容包括以下两部分:首先,深入掌握UG二次开发方法,选用UG/OPEN API、UG/OPEN GRIP 、UG/OPEN MenuScript和UG/OPEN UIStyler作为UG的二次开发工具,实现直齿圆柱齿的三维参数化造型。其次,利用 UG/OPENAPI、VC+技术、数据库技术开发设计了齿轮信息数据库,使工作者方便的查询齿轮的参数,提高设计效率的目的。关键词:齿轮 UG 二次开发 VC+ 参数化 安徽建筑工业学院毕业设计(论文) ABSTRACTWith the rapid develop
3、ment of computer, CAD has widely used in part design and manufacturing, but because of the commonality of CAD software, it is difficult to meet the specific needs of variable product design, so on the basis of CAD software, according to the actual situation to carry out secondary development has bec
4、ome an important work of modern design. As an important engineering mechanical transmission apparatus, gears have a very wide application potential because of its advantage, such as high stability and bearing loads. However,the structure of gears are very sophisticated,and design difficulties, To im
5、prove the design efficiency and increase the competitive capacity, it is very important to realize the 3-D parametric modeling of gears.This paper mainly described the following two parts. First, this project makes use of UG secondary development languages offered by modules of UG/OPEN API,UG/OPEN G
6、RIP ,UG/OPEN MenuScript and UG/OPEN UIStyler, and then realizes 3-D parametric modeling of cylindrical spur gear. Second, to use of UG/OPENAPI, VC+ technology and database technology developed a gear information database system, this system can convenient inquiry the parameter of gears. It also impr
7、oves design efficiency.Key word: Gear UG secondary development VC+ parameterization目录第1章 绪论11.1 研究背景11.2 研究目的及意义11.3 国内外研究现状21.4 论文主要研究内容3第2章 UG二次开发技术研究42.1 UG及二次开发的相关模块42.1.1 UG软件的特点42.1.2 UG二次开发的相关模块52.2 UG/OPEN API接口技术62.2.1 UG/OPEN API的基础知识62.2.2 UG/OPEN API的应用范围72.2.3 UG/IPEN API运行的环境82.2.4 UG/
8、OPEN API应用程序的初始化和终止82.3 UG/OPEN GRIP编程技术92.4 UG/OPEN MenuScript菜单技术102.5 UG/OPEN UIStyler对话框技术122.6本章小结15第3章 齿轮的参数化建模研究163.1 参数化设计概述163.1.1 参数化设计定义163.1.2 UG参数化设计方法173.2 渐开线的形成及其特性173.2.1 渐开线的形成的原理173.2.2 渐开线特性183.2.3 渐开线数学模型183.3 Grip编程生成渐开线直齿轮193.4 齿轮参数化系统设计203.4.1 创建VC+项目203.4.2 编写回调函数213.5 本章小结2
9、2第4章 齿轮数据库系统开发234.1 数据库基础知识234.2 ODBC数据库技术234.3 系统数据库的建立244.4 在VC中建立可供UG/Open API调用的DLL254.4.1 建立应用程序框架254.4.2 编写相应的接口函数274.5 本章小结27第5章 程序运行和实现结果285.1 程序编译、链接285.1.1 数据库相关程序285.1.2 齿轮参数化设计相关程序285.2 UG运行结果展示295.3本章小结30第6章 总结与展望31致谢32参考文献33附录一34附录二40代码段一40代码段二42代码段三44代码段四45附录三47代码段一47代码段二48代码段三48附录四 科
10、技文献翻译53附录五 毕业设计任务书65图表目录表2-1 常用的头文件名称及其描述7图2-1 GRADE(GRIP高级开发环境)的界面9图2-2 自定义环境变量对话框11图2-3 自定义菜单界面12图2-4 对话框属性定义界面13图2-5 直齿轮参数化设计对话框13图2-6 用户界面样式编辑器14图2-7 对话框回叫界面14图2-8 对话框回叫函数15图3-1 渐开线的形成18图3-2 渐开线的形成19图3-3 安装UG项目文档20图3-4 UG/OPEN API Wizard21图3-5 屏蔽函数21图3-6 步骤(3)操作内容22图4-1 设计器选择界面24图4-2 表shujuku设计2
11、5图4-3 表的数据库25图4-4 数据库注册25图4-5 对话框设计26图4-6 定义成员变量26图4-7 定义菜单的消息相应函数27图5-1 数据读入界面29图5-2 数据库1号齿轮生成图29图5-3 数据库7号齿轮生成图30IV 第1章 绪论 第1章 绪论1.1 研究背景20世纪70年代以来,一个以计算机辅助设计技术为代表的新的技术改革浪潮席卷了全世界,它不仅促进了计算机本身性能的提高和更新换代,而且几乎影响到全部技术领域,冲击着传统的工作模式。CAD技术经历了曲面造型技术、实体造型技术和参数化技术三代飞跃式发展已经、并将进一步给人类带来巨大的影响和利益。渐开线齿轮作为各种机械传动设备中
12、的重要装置,具有传动比大、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等优点,广泛应用于机械、船舶、航空、电力领域。随着大批优秀的三维CAD软件纷纷涌现,一般机械零件的三维设计对普通工程师来说已经不再是困难的工作。但是对于渐开线齿轮,由于其齿廓的复杂性,一般设计者在CAD中很难精确造型,继而影响到后续的齿轮有限元分析、运动仿真和数控加工的操作。CAD参数化设计的理念正是解决这一问题的有效途径。计算机辅助设计的广泛应用以及计算机硬件和软件技术水平的迅速提高,为参数化设计提供了一个良好的基础。参数化实体造型技术大大提高了模型的生成和修改的速度,在产品的系列设计、相似设计及专用CAD系统开发方面都具有较大的应
13、用价值。1.2 研究目的及意义目前,流行的CAD/CAM软件众多,软件功能上也各有千秋,Pro/ENGINEER、UG、CATIA、I-DEAS等,都是比较通用的大型软件系统。但任何通用的CAD软件,由于其具有广而博的通用性,使它在具体应用时不能直接处理特定的产品,难以满足形形色色具体产品设计的需要。为了使其在特定的企业和特定产品设计中最大限度的发挥其潜力和创造效益,就有必要以通用CAD软件为基础,根据本单位的实际,进行同程度的二次开发,以提高生产效率,真正发挥CAD软件的功能。这也是众多使用通用CAD软件的企业一项非常迫切和重要的工作。本设计利用UG二次开发技术、VC+技术、数据库技术对渐开
14、线齿轮进行了参数化设计,并且开发设计了齿轮信息数据库,既保证了造型的精确性,又可以使工作者方便的查询齿轮的参数,达到提高设计效率的目的。1.3 国内外研究现状CAD概念是50年代末由麻省理工学院首次明确提出的,60年代研制成功试验CAD系统、70年代CAD开始实用化,从二维的电路设计发展到三维的飞机、造船、汽车等设计。80年代,由于解决了三维几何造型、仿真等问题,应用范围不断扩大,大中型系统向微型化发展,出现了应用极广的微机CAD系统和性能优良的工作站CAD系统。90年代后随着CAD技术的发展,其系统性能提高,价格降低,CAD开始在设计领域全面普及,成为必不可少的设计工具。随着优化设计和CAD
15、技术在国内外的飞快发展,在新产品设计方面普遍进行参数优化。这样它们在追踪市场、缩短技术准备周期,保证产品性能方面占了很大优势。目前,市场上有很多关于齿轮传动的设计系统,但是都或多或少地存在着不完善的地方。例如,有的软件只具有几何参数设计功能,后来即使实现了齿轮造型的功能,模型却非常粗糙,甚至是使用圆弧等简单曲线代替渐开线对齿廓曲线进行造型,不能很好的表达渐开线齿廓的几何特性;还有一些软件没有充分地注重设计者的主观能动性。表现在:一些经验参数的选取直接采用了系统默认值,当输入的唯一初始值时,只能设计出唯一的一个结果;少数单位也开发了较为完整的齿轮设计软件,虽然比较适于生产实际的需要,价格却很高。
16、因此在生产实际中,很多设计人员为了在特定的要求下进行齿轮的设计和造型,仍然使用手动设计这一古老的方法,这种方法工作量大、效率很低、容易出错。关于齿轮类零件参数化三维计算机辅助设计,国内外不少学者进行了研究,李新华分析了Edge软件在齿轮设计中存在的不足,以VBA作为开发工具,根据特征参数化造型思想,开发出了基于特征的参数化齿轮系统生成模块,提高了绘图效率。王穗选用大型软件I-DEAS作为开发平台,通过选择齿轮系各零部件有关的基本结构形式参数和主要的结构尺寸参数建立起各零部件及子系统的简化模型库。朱凤芹在Pro/E环境下实现了直齿圆柱齿轮的参数化设计,只要改变相关参数就可以得到不同参数的齿轮,达
17、到缩短齿轮设计周期、减少重复工作的目的。1.4 论文主要研究内容本设计利用大型软件UG的二次开发技术来实现圆柱直齿轮的三维参数化造型,可通过改变齿轮的一些基本参数,生成相应的齿轮,达到设计要求,并且利用UG/Open API、UG/OPEN GRIP、UIStyler和Menuscript进行菜单和界面设计,使用户有一个良好直观的操作环境,建立以产品信息为中心的齿轮数据库人机交互界面,并且利用VC+技术开发了齿轮数据库程序应用框架,方便查询齿轮的参数,具体章节安排如下:第一章绪论。主要阐述了本设计的背景、研究目的和意义等,概括了国内外三维CAD技术、参数化设计技术,并对论文的研究内容做了概述。
18、第二章UG二次开发的方法研究。深入研究UG二次开发方法,获取UG二次开发的完整实施进程。包括:基于VC+6.0开发平台的UG NX应用程序接口、主菜单Menuscript及工具菜单User tools用户定制、对话框UIStyler可视化设计应用、实现多种用户界面接口、UG/Open API程序三维造型应用研究等。第三章齿轮的参数化建模研究。介绍了UG参数化设计的方法,利用GRIP语言对直齿轮进行编程,通过VC实现UG系统菜单、用户对话框和GRIP齿轮程序的接口设计,完成齿轮参数化建模设计。第四章齿轮数据库管理系统开发。介绍了数据库的基础知识和UG环境下OBDC数据库访问接口,利用VC+技术开
19、发了齿轮数据库程序应用框架,方便查询齿轮的参数,达到提高设计效率、有效管理数据的目的。第五章系统运行。经过前面各章节的操作后按序对C语言进行编译,连接,最终实现设计目的。第六章总结与展望。对论文的主要研究工作及取得的成果进行了总结,分析了不太完善尚待进一步研究的问题。15 第2章 UG二次开发技术研究 第2章 UG二次开发技术研究UG是一个优秀的机械CAD/CAE/CAM一体化高端软件,它基于完全的三维实体复合造型、特征建模、装配建模技术,能设计出任意复杂的产品模型,再加上技术上处于领先地位的CAM模块、内嵌的CAE模块,使CAD、CAE和CAM有机集成,可以使产品的设计、分析和制造一次性完成
20、。此外,UG软件还提供了CAD/CAE/CAM业界最先进的编程工具集,以满足用户二次开发的需要。本章首先讨论了UG软件的模块、特点及二次开发工具,然后对基于 UG/Open Menuscript开发工具详细介绍了系统菜单开发方法。2.1 UG及二次开发的相关模块2.1.1 UG软件的特点Unigraphics(简称UG)是全球主流的MCAD系统,是一个集计算机辅助设计、辅助制造、辅助工程和产品数据管理(CAD/CAM/CAE/PDM)于一体的机械工程辅助系统。该软件具有以下特点:(1) 具有良好的用户界面,绝大多数功能操作都可通过鼠标完成;在每一步操作中,系统都有相应的提示信息,有利于用户正确
21、完成操作;UG还具有自动推理功能。(2) 具有统一、高效的数据库管理,真正实现了CAID、CAD、CAE和CAM等功能模型之间无数据交换的自由切换,并可实施并行工程。(3) 引进了复合建模技术,将实体建模、曲面建模、显示几何建模及参数化建模等多种建模技术集成为一体,建模功能更加强大、完善和直观。(4) 以Parasolid为实体建模核心,实体造型功能处于领先地位,这也是许多其他著名CAD/CAE/CAM软件实体造型的基础。(5) 曲面设计以非均匀有理B样条理论作为基础,复杂曲面造型功能强大,且可用多种方法生成,尤其适合于汽车外形和汽轮机叶片等复杂曲面的造型。(6) 具有很强大的出图功能,根据三
22、维实体模型可方便地直接生成二维工程制图,可以按照ISO标准和国标生成各种剖视图、标准尺寸、形位公差和汉字说明等。提供界面良好的应用开发工具,如UG/OPEN GRIP、UG/OPEN API。目前支持GRIP、C、C+、Java语言的二次开发,用户通过高级语言接口,使UG的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来,有利于开发专用CAD系统。2.1.2 UG二次开发的相关模块UG应用开发(又称UG二次开发)是指在UG软件平台上,结合具体的应用需求,总结行业的设计知识和经验,开发面向行业和设计流程的CAD系统。UG软件中的应用开发模块提供了较为完善的应用开发工具集,利用该工具集可对UG系统进行用户
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