1 皮带轮三维造型
1.1 皮带轮结构特点
皮带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成，其典型结构主要有：实心型、腹板（轮辐）型、孔板型和轮辐型。腹板（轮辐）和轮毂结构形状比较简单，轮缘结构形状根据不同带的截面形状而不同。国家标准规定了V带的型号有Y、Z(SPZ)、A(SPA)、B(SPB)、C(SPC)、D、E几种型号，同时规定了相应的皮带轮轮槽尺寸。在规定的轮槽尺寸中，只有基准宽度、槽间距是确定的，其余尺寸都是给定的最小值。在皮带传动中，皮带轮的基准直径就是皮带轮节线位置理论直径，与齿轮的分度囡直径类似，标准规定了皮带轮的基准直径系列。在设计中是由基准直径和轴径来选择结构形式，根据带型和皮带根数确定轮槽尺寸。
1.2 皮带轮三维结构设计思想
由于皮带轮轮缘结构形式多样化，用NX等软件直接建模时，若设计参数变化，势必要修改模型参数，从而带来了许多重复性工作，造成设计资源浪费。参数化是一种基于特征、尺寸约束、数据相关、尺寸驱动设计修改的技术，为此，在皮带轮三维结构设计中运用参数化建模功能，以便编辑修改，加速设计进程。根据皮带轮的结构特点，在进行皮带轮参数化三维结构设计时，利用NX/Open MenuScript编写用户菜单，直接挂在NX系统的主菜单上，形成与NX融合统一的界面；利用NXopen UIStyler制作NX风格的对话框，供用户菜单调用：通过Visual C++和NXOpen API编写参数化设计应用程序，并生成动态链接库(*.dll)文件，在NX启动时自动加载，实现对NX的二次开发。
1.3 皮带轮轮缘剖面设计
在皮带轮的设计过程中，轮缘的设计是关键，在现有资料中都是先设计皮带轮槽的剖面形状后，与轮体主干结构作布尔减形成单根皮带轮槽，通过阵列得到多根皮带轮槽，同时形成可控参数-V带根数Z，形成三维零件模板，再采用NX软件的电子表单功能，用表驱动技术来创建系列零件的三维模型。由于国标(GB/T13575.1-92)中的轮槽尺寸大部分是给定的最小值，如槽边距fmin、上槽深hamin、下槽深hfmin等，用这种方法也很难满足不同用户的设计需求，除非建立庞大的零件族。通过对国标(GB/T13575.1-92)的深入理解和实践，将皮带轮槽的剖面形状分为两部分，并分别用草图表示：①皮带轮槽与两端面之间的实体剖面，如图1(a)粗实线所示，将其定义为两端槽边；②相邻皮带轮槽之间的实体剖面，如图1(b)粗实线所示，将其定义为轮缘槽边。同时，在设计轮体主干草图时，一定要将最大回转半径设置为基准半径(dd/2)与下槽深(hf)之差，如图2和图1(c)粗实线所示。这样处理后，再经后续操作，用户只需输入相关参数，NX系统自动生成新的三维皮带轮结构图，提高设计效率。
图1 草图
图2 尺寸示意图
根据轮缘的结构特点，轮缘设计的过程为：提取特征尺寸dd（基准直径）、bd（基准宽度）、e（槽间距）、ha（基准线上槽深）、hf（基准线下槽深）、φ（轮槽角）、z（轮槽数）、f（槽边距）、f1（端槽边距）、键槽宽、键槽深、带轮孔径，其中f1是由f（槽边距）通过相关尺寸的计算转换而来。启动NX，单击菜单“工具→表达式”，建立草图所需的各表达式：先后进入草图环境，完成图1中的草图，一定要完全约束各草图。在进行带轮宽度尺寸约束时，由于带轮宽度尺寸B=（z-1）e+2f，若直接在表达式中输入B=（z-1）e+2f时，系统报错，原因是表达式右边(z-1)e和2f量纲不一致。可用过渡变量B1来解决，定义B1量纲为恒定，且B1=（z-1）e，则用B=B1+2f即可。
1.4 皮带轮三维结构设计
以草图1(c)的图形为截面曲线回转形成皮带轮的轮体主干结构，如图3(a)所示；以草图1(a)的图形为截面曲线回转并与轮体主干结构作布尔加形成两端槽边结构，如图3(b)所示；以草图1(b)的图形为截面曲线回转并与轮体主干结构作布尔加形成轮缘槽边结构，如图3(c)所示；对轮缘槽边结构进行阵列得到轮缘结构，如图3(d)所示。再通过以键槽截面曲线拉伸并与轮体主干结构作布尔减形成轮毂键槽、倒圆、倒角等操作即可形成皮带轮的三维模板。
图3 轮缘结构形成过程
1.5 皮带轮结构参数驱动的实现
皮带轮的三维结构完成后，可以通过改变其参数的方法，获得不同的设计结果。为了方便参数修改，使用NXMenuScript和NXUIStyler开发了一个专用开发参数修改模块。
(1)皮带轮参数设计对话框设计
NX/Open UIStyler模块提供了强大的制作NX风格窗口的功能。提供了让开发人员建造NX风格对话框的可视化环境，通过选择和放置对话框控件，能实现所见即所得。皮带轮对话框由数据输入框、按钮和图片等控件组成，如图4所示。
图4 设计对话框
(2)用户菜单的设计
根据皮带轮的结构特点，采用二级下拉菜单。用NXOpen MenuScript提供的Unigrap hics菜单脚本语言，修改编辑后以*.mem（文本文件）保存在用户创建的\startup目录内，通过设定NX的环境变量，NX在启动时会自动加载用户菜单文件，如图5所示。
图5 用户菜单界面
进入NX建模环境，在主菜单中选择：皮带轮设计→腹板带轮(P)型，系统弹出“腹板带轮(P)型”对话框，如图4所示。在弹出的对话框中输入用户参数，点击确定按钮，NX就能按用户输入的皮带轮参数，自动生成新的皮带轮，如图6所示。通过完善菜单中的选项，可建立适合用户需要的皮带轮零件库。
图6 生成的皮带轮
2 结语
综合运用NX Open MenuScript、NX Open UIStyler、NX/Open API和Visual C++6.0等NX二次开发工具，可以方便、快速地对皮带轮实行参数化建模，组建用户自定制的零件库。在建模环境中改变相关变量可以设计出不同结构、尺寸的皮带轮三维模型，提高了设计人员的工作效率。为对皮带轮进行平衡分析及虚拟装配奠定了基础。在轮缘的建模设计中提出了两端槽边和轮缘槽边的概念，提出了以生成的两端槽边结构和轮缘槽边结构分别与轮体主干结构进行布尔加的设计思路，有效地实现了参数驱动建模的目的，减少建立部件族的工作量，具有很强的实用性。
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本文标题：NX二次开发在皮带轮设计中的应用
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