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基于NX的拖拉机变速器齿轮的快速设计

2017/12/20    来源:互联网    作者:石小龙  葛如海  王斌  刘德仿      
关键字:拖拉机  变速器  齿轮  NX/open  表达式  参数化设计  
以NX软件为平台,针对拖拉机变速器常用的齿轮零件,通过使用NX/open系列的二次开发工具,研究构建NX零件库的新方法。在分析拖拉机变速器齿轮零件设计模型的基础上,利用表达式功能实现拖拉机变速器齿轮零件的三维参数化建模,并且编写程序实现参数化设计,提高拖拉机变速器齿轮零件的设计效率,丰富零件建模的方法。

0 引言

    拖拉机是能够实现农业机械化的必不可少的动力机械,结合一些农机器械可以用来耕地、播种、收割、挖坑、推土等作业。变速器作为传动系统的一部分,是拖拉机设计中新工艺采用最多的部分,也是设计难度最高的部分。拖拉机变速器中包含了很多齿轮和渐开线花键等部件,在三维软件中直接利用自带的工具建模较为复杂,且得到的也只是一个非参数化的实体,直接影响了变速器的设计周期和成本。

    NX(原名:Unigraphics)是由西门子PLM软件开发,面向制造业高度集成的CADCAMCAE的高端软件一。其运用并行工程工作流、关联设计和产品数据理,使其拥有强大的设计功能和数据处理的能力,已被泛的运用于汽车、航天、机械和医疗仪器等领域。对于一个普通的设计人员来说,使用NX提供的建模方法对齿轮进行三维设计,需要花费大量的时间来学习和掌握建模技巧,但是如果利用NX二次开发功能,可以方便的实现齿轮的参数化设计,提高建模精度,减少繁杂的重复劳动,大大缩短整个变速器的设计周期。

1 NX二次开发工具

    NX不但提供了各种和外界数据转换的接口,还提供了CAD/CAM/CAE业界最为先进的编程工具集,来满足用户或者第三方开发人员二次开发的需求,这种工具集被称为NX/OPEN。它是一系列NX开发工具的总称,且可以对不同软件平台以开放性的架构提供灵活的支持。NX/OPEN主要包括4个开发工具,如图1所示。利用其提供的开发工具,用户可以开发出所需的CAD产品。

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    图1 NX/Open二次开发工具集

    NX/OPEN GRIP是与系统集成的一种专用的图形交互编程语言,它可以实现NX下的绝大部分操作,如建模、制图、文件管理、图形修改等,也是其它语言程序调用的接口。GRIP程序和其它程序一样要经过编译和链接后,生成相关的可执行程序才可以运行。NX/OPEN API是一个应用程序接口,它可供用户访问且改变对象模型。它提供的对NX及其模块进行操作的功能比GIP更加全面,包括了建模、装配、运动分析、制造等。工程师可以在C/C++程序中以库函数的形式调用NX内部的2000多个操作。NX/OPEN MenuScript是NX/OPEN的一个重要组成部分,它可以修改NX主菜单和弹出式下拉菜单,用户可以通过它改变菜单布局、添加新菜单和工具条等操作,从而生成满足用户需求的交互式操作。NX/OPEN UIStyler是用来构建对话框的可视化编辑器。直接选择和放置对话框的控件,这样可以避免复杂的接口编程,且创建的对话框也可以在MenuScript中调用,所以在NX菜单项上也可以调用UIStyler创建的对话框,实现了应用程序和NX完全融合。它们之间的关系如图2所示。

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    图2 二次开发工具关系图

2 创建齿轮实体模型

2.1 变速器齿轮特征分析

    针对某拖拉机公司生产之需,本文在对变速器齿轮详细统计之后,提取了四类特征,分别是外齿轮、外花键、内花键、腹板,且把这四类特征集成在一个参数化模型当中,用户可以随意选择需要的特征进行组合,这样就在很大程度上增加了模型的通用性。

2.2 主要参数的确定

    变位齿轮是由标准齿轮经过变位后获得的,它齿形和标准齿轮共属一条渐开线,通过选择不同的变位系数可以得到不同的渐开线区段,从而改变齿轮传动性能。变位齿轮的齿数、模数、压力角、齿宽、齿顶高系数、顶隙系数和变位系数决定了齿轮的几何状,而变位齿轮的设计也要综合考虑相配对齿轮的参数,主要公式如下。

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责任编辑:张纯子
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