由于滾子鏈輪結構較為復雜,因此其CAD建模效率較低。為了提高滾子鏈輪的CAD建模效率,本文作者基于UG,運用其二次開發(fā)工具UG/OPEN API編制了較為通用的子鏈輪參數(shù)化實體建模程序。該程序能夠設計多種結構的滾子鏈輪,并采用了交互式對話框,參數(shù)化驅(qū)動和UG風格的界面環(huán)境。從而大大提高了滾子鏈輪的CAD建模效率。

　　1　鏈輪參數(shù)化實體建模程序?qū)崿F(xiàn)流程

　　1. 1 鏈輪結構設計程序流程

　　鏈輪結構設計程序流程如圖1所示。流程圖左邊為鏈輪結構設計實現(xiàn)過程,分為類型選擇,結構尺寸確定和模型生成幾個部分。分別對應流程圖右邊的菜單,對話框和底層應用程序。

　　其中在結構尺寸的確定上使用了預先確定選擇范圍的辦法,解決了鏈輪結構尺寸手工確定時繁瑣的計算選擇問題;在鏈輪計算尺寸選擇時采用了容錯處理,解決了因錯誤輸入所帶來的問題。整個過程屏蔽了底層開發(fā),采用參數(shù)驅(qū)動機制,實現(xiàn)了自動化設計。

圖1 鏈輪結構程序設計流程

　　1. 2 鏈輪實體模型創(chuàng)建流程

　　鏈輪實體模型創(chuàng)建流程如圖2所示。流程圖說明了怎樣調(diào)用AP I函數(shù)來進行具體的建模。當結構尺寸確定后,通過平面草圖的旋轉(zhuǎn),拉伸以及實體模型的陣列等操作,創(chuàng)建出相應的實體,最終生成鏈輪三維實體模型。其中在創(chuàng)建軸向齒廓形狀草圖時,將鏈輪的軸孔,齒側凸緣,齒根圓的軸向草圖也一并創(chuàng)建,經(jīng)過旋轉(zhuǎn)即可生成無齒的鏈輪盤。建模簡單,緊密貼合設計過程;在多排處理時,采用循環(huán)程序的方法,解決了重復建模效率低的問題。在創(chuàng)建三圓弧一直線齒槽形狀草圖時,草圖的創(chuàng)建計算復雜,計算結果進行了相應的圓整。解決了曲線間的連接問題。

圖2 鏈輪實體模型創(chuàng)建流程

　　2　鏈輪參數(shù)化實體建模實現(xiàn)的關鍵技術

　　2. 1菜單設計

　　菜單通過UG/Open MenuScrip 模塊開發(fā)實現(xiàn), 即利用MenuScrip提供的UG菜單腳本語言,編寫成后綴名為3 . men的文本文件。文件的內(nèi)容結構以實心式為例如下:

　　BUTTON BELT_WHEEL1

　　LABEL 實心式

　　ACTIONS VBW_SX. dlg

　　END_OF_MENU

　　將該文件放在用戶目錄下的 startup 目錄內(nèi),通過設UG的環(huán)境變量,UG在啟動時會自動加載用戶菜單文件,生成UG用戶菜單。如圖3所示:

圖3 鏈輪實體建模菜單

　　2. 2 對話框設計

　　滾子鏈輪的對話框利用U Istyler制作,對話框上有參數(shù)輸入框,文本框,回調(diào)按鈕,圖片等控件。共分為圖片顯示區(qū),零件基本參數(shù)輸入?yún)^(qū),零件結構尺寸計算按鈕,零件結構尺寸選擇區(qū)和零件結構尺寸輸入?yún)^(qū)以及回調(diào)區(qū)。該對話框體現(xiàn)了鏈輪結構設計過程。圖4所示為實心式滾子鏈輪的對話框。

　　所有對話框都有5種基本回調(diào)函數(shù),分別為App ly、Ok、Cancel按鈕的回調(diào)函數(shù),對話框構造函數(shù)和對話框析構函數(shù)。為便于零件結構設計,在對話框上設置有基本設計參數(shù)和由此確定的結構設計參數(shù),方便進行具體的結構設計。同時當對話框構造函數(shù)進行初始化操作時,可將零件的常用規(guī)格及技術要求顯示到信息窗口,供設計者參考。對話框析構函數(shù)用于對話框的會話結束, 信息窗口的結束等。

　　滾子鏈輪其他幾種結構形式的對話框與上面的對話框大同小異。

圖4 鏈輪實體建模對話框

　　2. 3實體建模程序設計

　　2. 3. 1 模型的創(chuàng)建思路

　　一種是通過創(chuàng)建簡單的特征,然后進行布爾運算。這種建模方式在進行簡單零件建模時是很好的方法,但在創(chuàng)建像鏈輪這樣的復雜零件時在很多時候都需要創(chuàng)建輔助模型,因而參數(shù)化驅(qū)動效率不高,過程繁瑣。

　　另一種是通過平面草圖的旋轉(zhuǎn)和拉伸等特征操作來完成建模過程。由于滾子鏈輪的零件圖紙大多都是二維的,而且是旋轉(zhuǎn)體,參數(shù)也可以直接取定,不用轉(zhuǎn)換。所以適合先建立草圖特征,然后進行相應的拉伸和旋轉(zhuǎn)操作。

　　本文采用第二種建模過程。基于特征的建模過程參數(shù)化效率高。模型易修改,具體的建模過程如圖2所示。如果是孔板式,需要建立相應的參考平面,按照結構尺寸定位圓孔中心,然后調(diào)用孔生成函數(shù),便可產(chǎn)生孔板式結構。

　　如果是齒圈式結構,就需要首先建立齒圈,然后進行輪芯和聯(lián)接螺栓的建模。最后使用裝配函數(shù)用螺栓聯(lián)接齒圈和輪芯。

　　2. 3. 2參數(shù)驅(qū)動的過程

　　1)首先由鏈傳動設計計算得到鏈輪的基本參數(shù)。將些按國家標準選好的參數(shù)依次輸入到對話框的零件基本參數(shù)輸入?yún)^(qū)。

　　2)然后按下結構參數(shù)計算按鈕,驅(qū)動內(nèi)部表達式進行計算,得到的是可供選擇的結構參數(shù),這些參數(shù)有的給出了最大值和最小值。有的則給出可以選用的幾組數(shù)據(jù),直接調(diào)用即可。

　　3)最后由得到的用于參考的主要結構尺寸,齒槽形狀尺寸和軸向齒廓尺寸。向鏈輪結構尺寸欄內(nèi)人工輸入尺寸。最終由這些尺寸驅(qū)動UG/OPEN API函數(shù)創(chuàng)建模型。

　　2. 3. 3 應用程序設計

　　本模型的創(chuàng)建采用內(nèi)部模式。在VC ++ 6. 0編譯環(huán)境下創(chuàng)建一個工程,然后向其中添加頭文件,資源文件等。在建模過程中,關鍵是能夠?qū)G/OPEN API函數(shù)和過程有充分的認識和了解。這樣就可以很容易的在*. CPP文件中加入相應的代碼,編程就變得比較方便了。經(jīng)過調(diào)試,編譯生成*.DLL文件。

　　所要用到的主要函數(shù)有:

　　UF_MODL _ create _ revolution ( generators, 50, trim _ data,

　　body_ limit, offsets, region _ point, false, true, origin, direction,

　　mode_sign, &objects, &obj_count)

　　/ /用于創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)實體的函數(shù)。

　　UF_CURVE_create_arc (&arc1_coords, &line[ 1 ] )

　　UF_CURVE_create_arc (&arc2_coords, &line[ 2 ] )

　　UF_CURVE_create_arc (&arc3_coords, &line[ 3 ] )

　　UF_CURVE_create_line (&sline[ 0 ] , &line[ 0 ] )

　　/ /用于創(chuàng)建三圓弧一直線平面齒形的四個函數(shù)。

　　UF_MODL _create_extruded ( loop _ list, taper_angle, limit1,

　　ref_p t, direction, create, &features)

　　/ /用于創(chuàng)建拉伸實體的函數(shù)。

　　UF_MODL_create_circular_iset ( 0, origin, direction, number

　　_str, angle_iset, features, &feature_obj_id)

　　/ /用于創(chuàng)建環(huán)形陣列的函數(shù)。

　　UF_MODL _create _ rect_ slot ( origin _ slot, tool_ axis, direc2

　　tion, slot _wideth, slot _ dep th, slot _ len, dp lane, NULL, NULL,

　　&slot1)

　　/ /用于創(chuàng)建鍵槽的函數(shù)。

　　創(chuàng)建過程中要注意坐標的一致性,由于UG的分辨率問題,還必須注意計算精度的取舍和圓整以及曲線端點之間的連接。

　　2. 4程序掛接

　　在用戶應用程序創(chuàng)建之前,首先應對編譯環(huán)境進行設置:

　　1)對UG編譯環(huán)境的設置:假設UG安裝位置如下E: EDSUnigraphicsNX2,則在${UGII_BASE_D IR} UGIImenus文件夾下找到文件custom _dirs. dat,在其中加入用戶目錄,保存該文件。在建立好用戶目錄之后, 在用戶目錄下建立STARTUP、APPL ICATION 兩個子目錄。其中STARTUP目錄下存放Unigraphics啟動時自動載入的菜單腳本文件(*.men) 、用戶工具文件(*. utd)等; APPL ICATION目錄存放具

　　體的功能擴展程序文件、對話框資源文件(*. dlg)及模塊菜單文件等。

　　2)對VC ++ 6. 0 編譯環(huán)境的設置:將${UGII_BASE_D IR} UGOPEN 中UGOPEN _V19.awx和UGOPEN _V19. hlp 兩個文件拷貝到VC ++ 6. 0 安裝目錄COMMMON MSDev98 Tem2p late下。完成環(huán)境設置。

　　3)應用程序的掛接

　　將對話框制作過程中產(chǎn)生的頭文件和模板文件添加到工程中。隨后運用C /C ++語言和API函數(shù)進行建模。最后調(diào)試編譯。得到3 . dll文件。將該文件放到用戶目錄下。

圖5 孔板式鏈輪三維實體模型

　　3　程序測試

　　本文作者對開發(fā)程序進行了反復測試,測試結果均令人滿意。圖5中給出了其中一道考題的測試結果,即孔板式滾子鏈輪三維實體模型。

　　4　結束語

　　對該滾子鏈輪參數(shù)化實體建模程序的反復測試結果表明:該程序性能穩(wěn)定可靠,建模效率高,利用本文作者開發(fā)的滾子鏈輪參數(shù)化實體建模程序,用戶只需進行少量的人工干預,便可快速地得到所需的滾子鏈輪三維實體模型。本文作者的工作為機械設計者提供了一個高效的滾子鏈輪CAD建模工具。