【摘 要】采用UG/Open API技術和VC++聯合開發，通過UIStlye交互式對話框實現諧波齒輪傳動系統的參數化設計。研究UG二次開發主要流程及關鍵開發技術。二次開發系統界面簡潔，操作方便，可以提高諧波齒輪的設計效率，為不同材料、不同結構的諧波齒輪傳動系統的受力分析打下了基礎。

　　【關鍵詞】工業設計論文,UG,二次開發,參數化,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

　　諧波齒輪傳動是20世紀50年代后期隨著航天技術的發展而出現的一種重要的機械傳動方式，具有結構簡單、體積小、重量輕、傳動比大、傳動精度高等獨特優點[1]，已被成功地應用在航空航天、光學儀器以及通用機械(如低速重載的起重機絞盤、礦山隧道運輸用井下轉轍機)、雷達系統等領域中。諧波齒輪傳動系統中，雖然只有3個主要構件――柔輪、剛輪和波發生器(見圖1)，但各構件的參數較多，且直接影響工作性能及使用壽命。對諧波齒輪傳動系統進行參數化設計，可提高設計效率和設計質量，縮短產品設計周期。

　　圖1 諧波齒輪傳動

　　1 開發思路

　　針對設計要求，在UG用戶界面中交互輸入諧波齒輪傳動系統的初始參數，通過Visual C++程序對這些參數進行讀取、計算，得到諧波齒輪傳動系統三大主要零部件(柔輪、剛輪和波發生器)的設計參數，并通過調用UG繪圖函數實現主要零部件的三維建模。

　　2 零部件關鍵參數設計

　　利用UG進行二次開發最常用的有兩種基本形式：第一種為在UG界面上進行參數化建模，再利用UG/open UIstyler、UG/API語言和VC++語言聯合進行程序設計、編譯、鏈接生成動態鏈接文件，執行相應的菜單命令，系統將調用相應的對話框完成特定功能，此種方法適用于大批大量、系列化生產，且結構相對簡單的零部件;第二種為利用UG/open UIstyler創建功能對話框，零部件的所有參數通過UG/API語言和VC++語言聯合進行程序設計來實現，最終在UG界面呈現，此種方法適合專有零件、單件生產或者結構相對較復雜的零部件上[2-5]。根據諧波齒輪傳動系統的特點，本文選擇第二種設計方法進行諧波齒輪傳動系統的設計。

　　柔輪是諧波齒輪傳動系統中的關重件，主要由圓柱殼體與齒圈組合而成，其結構及尺寸如圖2所示，主要參數包括：1)基本數據：柔輪齒數、傳動比、負載轉矩、模數、變位系數、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)結構數據：柔輪內徑、齒圈寬度、筒壁厚度、筒長、筒壁外圓直徑、凸緣厚度、齒圈前沿寬度等。

　　圖2 柔輪結構及幾何尺寸

　　3 UG二次開發

　　3.1 環境設置

　　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)增加環境變量UGII_USER_DIR，其值設為D：UG OPEN++;

　　3.2 開發流程

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

　　圖3 UG二次開發流程圖

　　3.3 關鍵技術

　　3.3.1 創建用戶菜單

　　采用 UG/OPEN MenuScript創建用戶菜單。運行腳本程序：

　　VERSION 120

　　EDIT_UG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR //編輯主程序路徑

　　TOP_MENU

　　CASCADE BUTTON CUSTOM

　　LABEL諧波傳動設計 //生成諧波齒輪傳動設計菜單

　　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對話框

　　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 創建自定義對話框

　　采用UG/OPEN UIStyler 創建自定義對話框，作為用戶與UG/API程序的交互界面，實現交互式數據輸入，并通過調用回調函數響應用戶事件。對話框控件定義如圖5所示，對話框基本屬性定義如圖6所示。

　　圖5 對話框控件定義

　　圖6 對話框基本屬性定義

　　3.4 Visual C++程序開發關鍵技術

　　3.4.1 程序調用

　　主程序通過ufsta()函數連接;通過函數UF_UI_add_styler_actions和函數UF_STYLER_create_dialog 連接*.men主菜單以及對話框文件*.dlg子程序。ufsta()函數體中，通過函數UF_MB_add_stlyer_actions來連接下級子程序，開頭和結尾通過回調函數UF_initialize()與UF_terminate()實現被調函數進入或退出UG系統。當進行對話框間調用時，如選擇全部回調，需刪除源程序#ifdef DISPLAY_FROM_CALLBACK中的#endif語句。

　　從菜單調用xiebo_selstyle.dlg功能函數：

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

　　{

　　int error_code;

　　if ((UF initialize())!=0)

　　return;

　　…

　　UF_terminate();

　　return;

　　}

　　3.4.2 柔輪幾何建模計算函數

　　幾何建模函數定義是二次開發的關鍵部分，柔輪建模函數如下：

　　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)

　　{}//判斷傳動比的變化是否在允許范圍內

　　return 0;

　　}

　　3.5 三維結果輸出

　　運行UG，點擊主菜單上諧波傳動設計 諧波齒輪選型 選定基本參數，彈出如圖7所示基本參數對話框，在該對話框中輸入基本參數，單擊ok按鈕后彈出如圖8所示基本部件對話框，選擇“建立柔輪”，即可得到如圖9所的示柔輪三維造型。

　　同理可實現剛輪和波發生器的三維建模。

　　圖9 柔輪三維圖

　　(上接第45頁)建立三維模型后，各部件的計算結果可通過調入結果輸出函數來實現。

　　圖10 柔輪信息窗口

　　4 結束語

　　運用UG/Open API 語言和VC+++語言聯合對諧波齒輪系統設計進行二次開發，該系統在UG軟件啟動時可自動加載到UG的主菜單上，界面簡潔，操作方便，使用該系統可以提高設計效率、設計質量和標準化水平，為不同材料、不同結構的諧波齒輪傳動系統的受力分析打下了基礎。

　　【參考文獻】

　　[1]陽培，張立勇，王長路，等.諧波齒輪傳動技術發展概述[J].機械傳動，2005，29(3)：69-73.

　　[2]UG 二次開發技術在礦用減速器中的應用[J].礦山機械，2013(7)：128-131.

　　[3]趙波.UG CAD教程 [M].北京：清華大學出版社，2012.

　　[4]姚繼蔚.諧波齒輪傳動的參數化設計及其仿真技術研究[D].天津：河北工業大學，2006.

　　[5]魏雪麗.諧波齒輪傳動系統的虛擬設計研究[D].天津：河北工業大學，2003.