【正文】 narc tan n? 分度圓柱螺旋角 β 0176。 第 7 頁 共 31 頁 第二章 基于 PRO/E 的參數(shù)化齒輪建模 針對(duì)要建立的實(shí)體 ,需要先分析結(jié)構(gòu) ,根據(jù) PRO/E 創(chuàng)建實(shí)體的特點(diǎn) ,確定先建哪個(gè)特征 ,后建哪個(gè)特征 ,每個(gè)特征怎樣利用 PRO/E 來建立 ,并盡量使所建立的特征簡(jiǎn)單 ,使參數(shù)尺寸盡量減少 ,然后利用 PRO/E 來建立特征的功能 ,創(chuàng)建三維模 型 . 三維實(shí)體模型建立后 ， 需標(biāo)注參數(shù)尺寸 ， 主要是驅(qū)動(dòng)各特征的驅(qū)動(dòng)尺寸 ， 這些尺寸包括描寫特征形狀大小的定形尺寸和確定特征位置的定位尺寸 ,標(biāo)注時(shí)需根據(jù)所建立的特征情況進(jìn)行 ， 標(biāo)注尺寸的大小是建立實(shí)體時(shí)的實(shí)際尺寸 。 1． 4 課題的背景與意義 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展及客戶的特殊要求，產(chǎn)品有時(shí)要 做出 適當(dāng)變化和調(diào)整，這就會(huì)給產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造增加一些工作量。 1． 3． 2 Pro/E系統(tǒng)二次開發(fā)技術(shù) Pro/E 在提供強(qiáng)大的設(shè)計(jì)、分析、制造功能的同時(shí)，也為用戶提供了多種二次開發(fā)工具。在創(chuàng)建特征的過程中，特征之間存在相互依賴關(guān)系，對(duì)某一單獨(dú)特征的修改會(huì)牽動(dòng)其它特征的變更。目前，將特征理解為形狀和功能的組合，在一定程度上得到大多數(shù)研究者的認(rèn)同，基于此，特征的概念性定義如下：特征是為了某種應(yīng)用目的預(yù)先構(gòu)想的模型，能夠抽象地描述產(chǎn)品上感興趣的幾何形狀及其工程語義。特征一旦定義，其幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就始終被認(rèn)為是一個(gè)特征 (如孔、槽等 )，并允許對(duì)其參數(shù)進(jìn)行修改 (直徑、深度、斜度等 )。三維的參數(shù)化設(shè)計(jì)是在裝配設(shè)計(jì)的大環(huán)境建立的，它可以借用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，直接進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等應(yīng)力應(yīng)變分析，以保證新設(shè)計(jì)符合實(shí)際工程需要，而這也是 CAD 的關(guān)鍵功能所在。所有的模型均可以分解成有限品種的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，又可以用有限的參數(shù)完全約束，即參數(shù)化。它的成功應(yīng)用，為 CAD 技術(shù)的發(fā)展提供了更大的空間和機(jī)遇。它主要的特點(diǎn)是：基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改。它的出現(xiàn)，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)從單純模仿工程圖紙的三視圖模式中解放出來，首次實(shí)現(xiàn)以計(jì)算機(jī)完整描述產(chǎn)品零件的主要信息，同時(shí)也使得 CAM 技術(shù)的開發(fā)有了現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)。 在 CAD 軟件發(fā)展初期， CAD 的含義僅僅是圖板的替代品，即（ Computer Aided Drawing）而非現(xiàn)在我們所討論的 CAD(Computer Aided Design)所包含的全部?jī)?nèi)容。 CAD 技術(shù)對(duì)加速工程和產(chǎn)品的開發(fā)速度、縮短設(shè)計(jì)制造周期、提高質(zhì)量、降低成本、增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力與創(chuàng)新能力發(fā)揮著重要作用。 關(guān)鍵詞 ： CAD； PRO/E；二次開發(fā)；三維建模；參數(shù)化設(shè)計(jì) Abstract: Pro/Engineer system is widely used in the field of 3D model design. But it can’t solve the problem of designing the same kind of parts several times. The article introduces basic principle of parameterization driven, and the development of the threedimensional parameterization nowadays。以常用零件 ——齒輪為例介紹了 PRO/E三維軟件的建模方法與步驟，并且在建模的基礎(chǔ)上詳細(xì)論述了如何實(shí)現(xiàn)齒輪實(shí)體的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)。 Threedimensional modeling。 1． 1． 2 CAD 技術(shù)的發(fā)展歷程 CAD 技術(shù)產(chǎn)生于本世紀(jì) 50 年代后期發(fā)達(dá)國家的航空和軍事工業(yè)領(lǐng) 域，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的迅速發(fā)展而成長(zhǎng)起來。此時(shí)在飛機(jī)和汽車的設(shè)計(jì)制造中遇到了大量的自由曲面問題，當(dāng)時(shí)只能采用多截面視圖、特征緯線的方式來近似表達(dá)所設(shè)計(jì)的自由曲面，還經(jīng)常按比例制作油泥模型，作為設(shè)計(jì)評(píng)審或方 案比較的依據(jù)。實(shí)體造型技術(shù)的普及應(yīng)用標(biāo)志著 CAD 技術(shù)發(fā)展史上的第二次技術(shù)革命?？梢哉J(rèn)為，參數(shù)化技術(shù)的應(yīng)用主導(dǎo)了 CAD 發(fā)展史上的第三次技術(shù)革命。 不能進(jìn)行參數(shù)驅(qū)動(dòng)的三維模型， 在設(shè)計(jì)中幾乎沒多少用途。當(dāng)參考零件的形狀和尺寸發(fā)生變化時(shí)，新零件的結(jié)構(gòu)與尺寸也隨之變動(dòng)。通常的工程設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)三維模型的尺寸，自動(dòng)生成二維尺寸，并可以靈活調(diào)整尺寸的種類和位置。通過特征定義，可以避免計(jì)算機(jī)內(nèi)部實(shí)體模型數(shù)據(jù)與外部特征數(shù)據(jù)的不一致和冗余，所以被認(rèn)為是解決 CAD/CAM 集成的最為有效的途徑，并為許多商品化的 CAD/CAM 系統(tǒng)所采用。 2） 全相關(guān)性 Pro/E 所有的模塊都是全相關(guān)的，即在產(chǎn)品開發(fā)過程中，如果對(duì)產(chǎn)品的某一處進(jìn)行修改，第 6 頁 共 31 頁 該修改將會(huì)影響整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，如更新所有的工程文檔，包括零件模型、裝配模型、二維圖以及制造數(shù)據(jù)等。 1． 3 二次開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用 1． 3． 1 二次開發(fā)的作用和意義 所謂 “二次開發(fā) ”就是在商業(yè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)本地化 的 應(yīng)用程序的過程 ，從而 形成本地化的 CAD 系統(tǒng)。 使用 Pro/Toolkit 開發(fā)應(yīng)用程序包含三個(gè)步驟 ：（ 1）編寫源文件；（ 2）生成可執(zhí)行文件；（ 3） Pro/Toolkit 應(yīng)用程序在 Pro/E 中的注冊(cè)。同時(shí)， Pro/E 系統(tǒng)能夠?qū)⑷S實(shí)體模型轉(zhuǎn)化為工程圖，并能完成虛擬零件的裝配。其它部分內(nèi)容還有待進(jìn)一步的研究與探索。 7 軸交角 Σ 90176。 首先我們來設(shè)定漸開線圓柱齒輪的基本參數(shù)，根據(jù)齒輪特征并結(jié)合設(shè)計(jì)人員的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、建模技巧提取基本參數(shù)如下表所示： 參數(shù)名稱 z m angle angle1 ha c d db da df b ds n bh t1 參數(shù)類型 整數(shù) 實(shí)數(shù) 實(shí)數(shù) 實(shí)數(shù) 實(shí)數(shù) 實(shí)數(shù) 實(shí)數(shù) 實(shí)數(shù) 實(shí)數(shù) 實(shí)數(shù) 實(shí)數(shù) 實(shí)數(shù) 實(shí)數(shù) 實(shí)數(shù) 實(shí)數(shù) 參數(shù)含義 齒數(shù) 模數(shù) 壓力角 螺旋角 齒頂高系數(shù) 頂系系數(shù) 分度圓直徑 基圓直徑 齒頂圓直徑 齒根原直徑 尺寬 軸徑 孔數(shù) 鍵寬 鍵高 參數(shù)初值 60 3 20 0 1 0 0 0 0 20 20 4 6 圖 2 PRO/E 參數(shù)顯示界面 第 11 頁 共 31 頁 2． 2． 2 漸開線及齒廓的繪制 要研究漸開線方程，首先要了解齒廓曲線。 漸開線極坐標(biāo)參數(shù)方程： KKKKKbK tginv c os/rr ???? ? ???? 漸開線直角坐標(biāo)方程： us inurc os ury uc o s urs inurx bb bb ?? ?? 方程中 rb代表齒輪基圓半徑， u 代表漸開線在 K點(diǎn)的滾動(dòng)角。 球坐標(biāo)系下的漸開線參數(shù)方程為（壓力角為 60 度）： a=60*t r=(rb^2+(pi*rb*a/180)^2)^0.5 theta=aatan((pi*rb*a/180)/10) z=0 完成的漸開線如圖所示。是兩種情況合而為一，避免了重復(fù)建模。 在陣列輪齒時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)也有一定難度。同樣，孔數(shù)等尺寸也采用上述方法生成。 當(dāng)然也可以采用先對(duì) Dx 進(jìn)行定義，再對(duì)定義好的方便觀看的參數(shù)化尺寸名稱進(jìn)行定義。 2． 3 對(duì)齒輪進(jìn)行參數(shù)化尺寸驅(qū)動(dòng)的意義 隨著 CAD 技術(shù)的發(fā)展，二維的 CAD 已經(jīng)滿足不了實(shí)際生產(chǎn)中的需要 ，三維的 CAD 如今已經(jīng)占據(jù)了市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，在三維設(shè)計(jì)中，參數(shù)化設(shè)計(jì)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用并成為主流。通過計(jì)算得到端面及各截面的齒廓參數(shù)，為齒形生成模塊準(zhǔn)備所需的數(shù)據(jù)。按照結(jié)構(gòu)類型計(jì)算模塊輸出的參數(shù)，生成齒輪的輪體結(jié)構(gòu)實(shí)體部分。數(shù)據(jù)庫層是在必要的時(shí)候?qū)Τ绦蛩璧臄?shù)據(jù)進(jìn)行支持，在本程序中就將各種參數(shù)和基本圖形進(jìn)行分類，形成圖形庫和特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫。 圖 15 齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng) A0 圖 文字說明： 本次設(shè) 計(jì)的目的是使機(jī)械常用零件實(shí)現(xiàn)三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，要求輸入基本參數(shù)并且滿足用戶的要求經(jīng)過設(shè)計(jì)輸出三維圖，其中作為輸出項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果則是為了提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度和透明度。 下面以表格形式列出了系統(tǒng)的基本輸入及輸出參數(shù)： 輸入?yún)?shù) ： 變量符號(hào) 變量名稱 英文名稱 輸入方式 m 模數(shù) m 鍵入 （模數(shù) m 為即可選擇也可鍵入） z 齒數(shù) z α 壓力角 angle β 螺旋角 Angle1 ha* 齒頂高系數(shù) ha c* 頂隙系數(shù) c b 齒寬 b ds 軸徑 ds 結(jié)構(gòu)形式 JGXS 選擇 毛坯形式 MPXS 輸出幾何參數(shù) ： d 分度圓直徑 d 計(jì)算輸出 p 齒距 p h 齒高 h ha 齒頂高 ha hf 齒根高 hf da 齒頂圓直徑 da df 齒根圓直徑 df db 基圓直徑 db pb 基圓齒距 pb αa 齒頂圓壓力角 αa 第 24 頁 共 31 頁 輸出結(jié)構(gòu)參數(shù)（ 鍛造圓盤式（腹板式）結(jié)構(gòu) ）： 左圖所示（圖 17）為 鍛造圓盤式（腹板式）圓柱齒輪結(jié)構(gòu)示意圖。 確定好齒輪的輸入?yún)?shù)，輸出參數(shù)，我們 就可以來進(jìn)行界面的設(shè)計(jì)了。 3. 2. 4 系統(tǒng)界面操作過程中的錯(cuò)誤處理 界面中的各項(xiàng)參數(shù)，是 Pro/E 生成三維實(shí)體模型的根本，所以必須保證它們的完整性和正確性，并且對(duì)用戶的錯(cuò)誤操作進(jìn)行有效的處理。 圖 21 系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)界面（ 3） （ 6）確定齒輪輪體毛坯形式、結(jié)構(gòu)形式，由于時(shí)間關(guān)系，系統(tǒng)尚不完善，所以目前系統(tǒng)只支持鍛造圓盤式 （腹板式） 結(jié)構(gòu)。 本系統(tǒng)建立了可與用戶進(jìn)行良好交互的用戶界面，使用戶在使用 Pro/e 系統(tǒng)時(shí)不必再面對(duì)系統(tǒng)的提示文字。因?yàn)閭鹘y(tǒng)手工繪圖設(shè)計(jì)模式，很難用二維圖紙去描繪三維空間機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)行產(chǎn)品裝配干涉檢查等工作，因此其工作流程是按順序進(jìn)行的。 要提高制造業(yè)水平，必需要有先進(jìn)的設(shè)計(jì)工具。 當(dāng)然還有李修仁、申衛(wèi)國、李友旺等很多老師都曾無私的教導(dǎo)、幫助過我。 20. 陳宏亮 CAD/CAM 軟件技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 計(jì)算機(jī)世界周刊 199410 1921 21. 杜江，韓毅，李原，楊海成 Pro/E20xxi 環(huán)境下基于參數(shù)化典型零件庫的造型系統(tǒng) 22. 單。另外在此我還要感謝我們學(xué)院機(jī)房的全體老師，他們?cè)谖覀冏霎厴I(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候給我們提供了很多的方便，使我們的設(shè)計(jì)能夠順利的完成！ 最后，向所有關(guān)心、支持和幫助我的老師、同學(xué)們 ，向所有不辭辛苦參加我的論文審閱、答辯工作的老師們 表示最誠摯的謝意！ 謝謝！ 第 30 頁 共 31 頁 參考文獻(xiàn) 1. 張紅旗、曹文鋼， Pro/Engineer 二次開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用于研究， CAD/CAM 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造， ， P48 2. 微軟 MSDN Library January 20xx 3. 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