【摘 要】采用UG/Open API技術(shù)和VC++聯(lián)合開發(fā)，通過UIStlye交互式對(duì)話框?qū)崿F(xiàn)諧波齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)。研究UG二次開發(fā)主要流程及關(guān)鍵開發(fā)技術(shù)。二次開發(fā)系統(tǒng)界面簡(jiǎn)潔，操作方便，可以提高諧波齒輪的設(shè)計(jì)效率，為不同材料、不同結(jié)構(gòu)的諧波齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的受力分析打下了基礎(chǔ)。

　　【關(guān)鍵詞】工業(yè)設(shè)計(jì)論文,UG,二次開發(fā),參數(shù)化,諧波齒輪

　　Application of UG Secondary Development Technology to Design of Harmonic Gear

　　YAO Ji-wei ZHANG Shi-long FENG Li DONG Ling

　　(Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China)

　　【Abstract】By using the joint development of technology of UG/Open and VC++， the harmonic gear system is achieved by UIStlye interactive dialog. The main process and key technology of the second development of UG. Simple and easy to operate， the system can be used to improve the design efficiency of harmonic gear. The system will make contribution to the force analysis of different material and structure.

　　【Key words】UG;Second development;Parameterization;Harmonic gear

　　0 引言

　　諧波齒輪傳動(dòng)是20世紀(jì)50年代后期隨著航天技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種重要的機(jī)械傳動(dòng)方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)精度高等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)[1]，已被成功地應(yīng)用在航空航天、光學(xué)儀器以及通用機(jī)械(如低速重載的起重機(jī)絞盤、礦山隧道運(yùn)輸用井下轉(zhuǎn)轍機(jī))、雷達(dá)系統(tǒng)等領(lǐng)域中。諧波齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，雖然只有3個(gè)主要構(gòu)件――柔輪、剛輪和波發(fā)生器(見圖1)，但各構(gòu)件的參數(shù)較多，且直接影響工作性能及使用壽命。對(duì)諧波齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，可提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。

　　圖1 諧波齒輪傳動(dòng)

　　1 開發(fā)思路

　　針對(duì)設(shè)計(jì)要求，在UG用戶界面中交互輸入諧波齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的初始參數(shù)，通過Visual C++程序?qū)�這些參數(shù)進(jìn)行讀取、計(jì)算，得到諧波齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)三大主要零部件(柔輪、剛輪和波發(fā)生器)的設(shè)計(jì)參數(shù)，并通過調(diào)用UG繪圖函數(shù)實(shí)現(xiàn)主要零部件的三維建模。

　　2 零部件關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)

　　利用UG進(jìn)行二次開發(fā)最常用的有兩種基本形式：第一種為在UG界面上進(jìn)行參數(shù)化建模，再利用UG/open UIstyler、UG/API語言和VC++語言聯(lián)合進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、編譯、鏈接生成動(dòng)態(tài)鏈接文件，執(zhí)行相應(yīng)的菜單命令，系統(tǒng)將調(diào)用相應(yīng)的對(duì)話框完成特定功能，此種方法適用于大批大量、系列化生產(chǎn)，且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的零部件;第二種為利用UG/open UIstyler創(chuàng)建功能對(duì)話框，零部件的所有參數(shù)通過UG/API語言和VC++語言聯(lián)合進(jìn)行程序設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，最終在UG界面呈現(xiàn)，此種方法適合專有零件、單件生產(chǎn)或者結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜的零部件上[2-5]。根據(jù)諧波齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，本文選擇第二種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行諧波齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　柔輪是諧波齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)重件，主要由圓柱殼體與齒圈組合而成，其結(jié)構(gòu)及尺寸如圖2所示，主要參數(shù)包括：1)基本數(shù)據(jù)：柔輪齒數(shù)、傳動(dòng)比、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、模數(shù)、變位系數(shù)、柔輪分度圓直徑、柔輪齒頂圓直徑、柔輪齒根圓直徑、柔輪齒高、柔輪初始變形量等(選擇壓力角為20°C的漸開線齒廓);2)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)：柔輪內(nèi)徑、齒圈寬度、筒壁厚度、筒長(zhǎng)、筒壁外圓直徑、凸緣厚度、齒圈前沿寬度等。

　　圖2 柔輪結(jié)構(gòu)及幾何尺寸

　　3 UG二次開發(fā)

　　3.1 環(huán)境設(shè)置

　　1)安裝Unigraphics軟件(須確保安裝ugopen和ugoenpp模塊);

　　2)建立D：UG OPEN++目錄，并在其菜單下新建startup和application文件夾;

　　3)增加環(huán)境變量UGII_USER_DIR，其值設(shè)為D：UG OPEN++;

　　3.2 開發(fā)流程

　　作為UG最常用的二次開發(fā)工具之一，UG/Open是一系列函數(shù)的集合，也是UG與外部應(yīng)用程序之間的接口，以開放性架構(gòu)面向不同的軟件平臺(tái)，提供靈活的開發(fā)支持。本文采用UG API語言和VC++語言聯(lián)合進(jìn)行二次開發(fā)，開發(fā)流程如圖3所示。

　　圖3 UG二次開發(fā)流程圖

　　3.3 關(guān)鍵技術(shù)

　　3.3.1 創(chuàng)建用戶菜單

　　采用 UG/OPEN MenuScript創(chuàng)建用戶菜單。運(yùn)行腳本程序：

　　VERSION 120

　　EDIT_UG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR //編輯主程序路徑

　　TOP_MENU

　　CASCADE BUTTON CUSTOM

　　LABEL諧波傳動(dòng)設(shè)計(jì) //生成諧波齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)菜單

　　END_OF_TOP_MENU

　　MENU CUSTOM

　　BUTTON CUSTOM UISTYLER DLG 　　LABEL諧波齒輪選型 //生成諧波齒輪選型菜單

　　ACTIONS harmonic_selstyle.dlg // 打開諧波齒輪基本參數(shù)對(duì)話框

　　END_OF_MENU

　　即可生成如圖4所示的菜單界面。

　　圖4 菜單界面

　　3.3.2 創(chuàng)建自定義對(duì)話框

　　采用UG/OPEN UIStyler 創(chuàng)建自定義對(duì)話框，作為用戶與UG/API程序的交互界面，實(shí)現(xiàn)交互式數(shù)據(jù)輸入，并通過調(diào)用回調(diào)函數(shù)響應(yīng)用戶事件。對(duì)話框控件定義如圖5所示，對(duì)話框基本屬性定義如圖6所示。

　　圖5 對(duì)話框控件定義

　　圖6 對(duì)話框基本屬性定義

　　3.4 Visual C++程序開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

　　3.4.1 程序調(diào)用

　　主程序通過ufsta()函數(shù)連接;通過函數(shù)UF_UI_add_styler_actions和函數(shù)UF_STYLER_create_dialog 連接*.men主菜單以及對(duì)話框文件*.dlg子程序。ufsta()函數(shù)體中，通過函數(shù)UF_MB_add_stlyer_actions來連接下級(jí)子程序，開頭和結(jié)尾通過回調(diào)函數(shù)UF_initialize()與UF_terminate()實(shí)現(xiàn)被調(diào)函數(shù)進(jìn)入或退出UG系統(tǒng)。當(dāng)進(jìn)行對(duì)話框間調(diào)用時(shí)，如選擇全部回調(diào)，需刪除源程序#ifdef DISPLAY_FROM_CALLBACK中的#endif語句。

　　從菜單調(diào)用xiebo_selstyle.dlg功能函數(shù)：

　　extern void ufsta (char *param， int *retcode， int rlen)

　　{

　　int error_code;

　　if ((UF initialize())!=0)

　　return;

　　…

　　UF_terminate();

　　return;

　　}

　　3.4.2 柔輪幾何建模計(jì)算函數(shù)

　　幾何建模函數(shù)定義是二次開發(fā)的關(guān)鍵部分，柔輪建模函數(shù)如下：

　　extern int caculate()

　　{

　　iii=ii;

　　T2=torch;

　　z1=(int)(2*iii);

　　iii=z1/2;

　　ll=3*E*Yz*Ksd/iii;

　　dd=0.456*T2*1000/((dlt/(Kd2*nd)-3*E*Yz*Ksd/iii)*Kbd*Ksd);

　　d=pow((0.456*T2*1000/((dlt/(Kd2*nd)-3*E*Yz*Ksd/iii)*Kbd*Ksd))，1/3.);

　　ddd=pow((T2*1000/0.3)，1/3.);

　　if(d　　{d=ceil(d);

　　dgen=d;}

　　else if(d>gene[14][j])

　　{d=ceil(d);

　　dgen=d;

　　}

　　Else

　　…

　　while(x1>3||x1<1);

　　ii2=z1/2;

　　h1=ha0*m;

　　dar=dfr+2*h1;

　　z2=z1+2;

　　if((ii2-iii)/iii>0.04)

　　{}//判斷傳動(dòng)比的變化是否在允許范圍內(nèi)

　　return 0;

　　}

　　3.5 三維結(jié)果輸出

　　運(yùn)行UG，點(diǎn)擊主菜單上諧波傳動(dòng)設(shè)計(jì) 諧波齒輪選型 選定基本參數(shù)，彈出如圖7所示基本參數(shù)對(duì)話框，在該對(duì)話框中輸入基本參數(shù)，單擊ok按鈕后彈出如圖8所示基本部件對(duì)話框，選擇“建立柔輪”，即可得到如圖9所的示柔輪三維造型。

　　同理可實(shí)現(xiàn)剛輪和波發(fā)生器的三維建模。

　　圖9 柔輪三維圖

　　(上接第45頁)建立三維模型后，各部件的計(jì)算結(jié)果可通過調(diào)入結(jié)果輸出函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

　　圖10 柔輪信息窗口

　　4 結(jié)束語

　　運(yùn)用UG/Open API 語言和VC+++語言聯(lián)合對(duì)諧波齒輪系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行二次開發(fā)，該系統(tǒng)在UG軟件啟動(dòng)時(shí)可自動(dòng)加載到UG的主菜單上，界面簡(jiǎn)潔，操作方便，使用該系統(tǒng)可以提高設(shè)計(jì)效率、設(shè)計(jì)質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)化水平，為不同材料、不同結(jié)構(gòu)的諧波齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的受力分析打下了基礎(chǔ)。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　[1]陽培，張立勇，王長(zhǎng)路，等.諧波齒輪傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展概述[J].機(jī)械傳動(dòng)，2005，29(3)：69-73.

　　[2]UG 二次開發(fā)技術(shù)在礦用減速器中的應(yīng)用[J].礦山機(jī)械，2013(7)：128-131.

　　[3]趙波.UG CAD教程 [M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

　　[4]姚繼蔚.諧波齒輪傳動(dòng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)及其仿真技術(shù)研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2006.

　　[5]魏雪麗.諧波齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的虛擬設(shè)計(jì)研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2003.