【文章內(nèi)容簡介】 開發(fā)研究。 開發(fā)環(huán)境 開發(fā)環(huán)境包括兩部分：即硬件開發(fā)環(huán)境和軟件開發(fā)環(huán)境 。 本課題是基于 Pro/Engineer 的二次開發(fā)，因此只要能夠安裝支持 Pro/E 版本即可。建議配置如表 21 所示。 表 21 計算機(jī)配置 項目 推薦配置 CPU （建議 ） 內(nèi)存 512MB以上（建議 1G） 顯卡 顯存 32MB 以上，推薦使用 Geforce4 以上的顯卡 網(wǎng)卡 必須安裝網(wǎng)卡（或使用虛擬網(wǎng)卡） 軟件開發(fā)環(huán)境 操作平臺： WindowsXP/Vista/Win7； 開發(fā)平臺： Pro/ENGINEER ； 第 7 頁 共 47 頁 開發(fā)語言： Visual C++。 工作模式的確定 Pro/TOOLKIT 應(yīng)用程序有兩種工作模式：異步模式和同步模式。 ○ 1異步模式 無需啟動 Pro/ENGINEER，就能夠單獨運行 Pro/TOOLKIT 應(yīng)用程序的方法叫異步模式。異步模式實現(xiàn)了兩個程序的并行運行，可以只在程序需要調(diào)用 Pro/ENGINEER 功能時，才啟動 Pro/ENGINEER。但由于異步模式具有代碼復(fù)雜、執(zhí)行速度慢等缺點，因此一般不采用異步模式。 ○ 2同步模式 同步模式下， Pro/TOOLKIT 應(yīng)用程序必須與 Pro/ENGINEER 系統(tǒng)同步運行。同時，當(dāng) Pro/TOOLKIT 應(yīng)用程序執(zhí)行時， Pro/ENGINEER系統(tǒng)是處于停止?fàn)顟B(tài)的。 同步模式又分為兩種模式 ，即動態(tài)連接模式（ DLL 模式）和多進(jìn)程模式（ Multiprocess Mode） 。 動態(tài)連接模式是將用戶編寫的 C 程序編譯成一個 DLL 文件，這樣 Pro/TOOLKIT 應(yīng)用程序和 Pro/ENGINEER 運行在同一個進(jìn)程中，它們之間的信息是直接通過函數(shù)調(diào)用實現(xiàn)的。 多進(jìn)程模式是將用戶的 C 程序編譯成一個可執(zhí)行文件，Pro/TOOLKIT 應(yīng)用程序和 Pro/ENGINEER 運行在各自的進(jìn)程中，它們之間的信息交換是由消息系統(tǒng)來的。 由于本設(shè)計任務(wù)要求運行 Pro/ENGINEER 時，所設(shè)計零件能自動嵌入到 Pro/ENGINEER 菜單上，兼之動態(tài)連接模式 (DLL 模式 )又較為簡單，運行速度比較快，因此本設(shè)計開發(fā)將采用同步模式中的動態(tài)連接模式，即 DLL模式。 總體設(shè)計框架 本二次開發(fā)是基于 Pro/ENGINEER的關(guān)于齒輪的參數(shù)化設(shè)計。設(shè)計的對象是齒輪。本任務(wù)將設(shè)計多種類型的齒輪，要求用戶只需選擇或輸入相關(guān)參數(shù)，就能自動生成所需的齒輪零件。齒輪的類型非常多，這里將其分為兩大類：圓柱螺旋齒輪和非圓柱螺旋齒輪。 圓柱螺旋齒輪又分為圓截面圓柱螺旋壓縮齒輪、矩形截面圓柱螺旋壓縮齒輪、圓柱螺旋拉伸齒輪、圓柱螺旋扭轉(zhuǎn)齒輪等；非圓柱螺旋 齒輪分為截錐螺旋齒輪、中凹形螺旋齒輪、中凸形螺旋齒輪、非圓形螺旋齒輪等各類。 第 8 頁 共 47 頁 本開發(fā)的總體設(shè)計流程如圖 22 所示，調(diào)用響應(yīng)圖如圖 23 所示。 圖 22 總體設(shè)計流程圖 圖 23 程序調(diào)用響應(yīng)圖 啟動 Pro/E 自動加載菜單 選擇自定義菜單 選擇所需零件 調(diào)用對話框 輸入設(shè)計參數(shù) 生成實體模型 退出程序 建立開發(fā)目錄 設(shè)計菜單 設(shè)計對話框 打開 ++ 新建工程 Pro/toolkit 編程 與 Pro/E 連接 調(diào)試通過 第 9 頁 共 47 頁 3 齒輪的參數(shù)化設(shè)計 齒輪簡介 齒輪是應(yīng)用最廣的一種機(jī)械傳動零件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞動力大、效率高、壽命長、可靠性好和傳動比準(zhǔn)確等特點。齒輪的精密鍛壓技術(shù)由于其顯著優(yōu)點；正日益受到各國研究人員的重 視，得到了蓬勃發(fā)展。 齒輪理論和制造工藝的發(fā)展將是進(jìn)一步研究輪齒損傷的機(jī)理，這是建立可靠的強(qiáng)度計算方法的依據(jù)，是提高齒輪承載能力，延長齒輪壽命的理論基礎(chǔ)；發(fā)展以圓弧齒廓為代表的新齒形；研究新型的齒輪材料和制造齒輪的新工藝； 研究齒輪的彈性變形、制造和安裝誤差以及溫度場的分布，進(jìn)行輪齒修形，以改善齒輪運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，并在滿載時增大輪齒的接觸面積，從而提高齒輪的承載能力。 齒輪應(yīng)用廣泛，種類很多 按齒廓曲線可分為漸開線齒輪、擺線齒輪、圓弧齒輪等。按外形可分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿 蝸輪等； 按輪齒 所在的表面可分為外齒輪和內(nèi)齒輪； 按齒線形狀可分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪等。按制造方法可分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結(jié)齒輪等。 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中普遍使用齒輪裝置。齒輪傳動是機(jī)械傳動的重要裝置，具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大和效率高等優(yōu)點，己廣泛地應(yīng)用于汽車、船舶、機(jī)床、礦山冶金等領(lǐng)域，它幾乎適用于一切功率和轉(zhuǎn)速范圍。目前齒輪傳動技術(shù)已成為世界各國機(jī)械傳動發(fā)展的重點之一。 齒輪的參數(shù)化建模 直齒圓柱齒輪應(yīng)用最為廣泛，如車輛的驅(qū)動齒輪、機(jī)床主軸箱內(nèi)的齒輪、機(jī)械表內(nèi)部齒輪等都是這些齒輪 。軟齒面的齒輪承載能力較低，但制造比較容易，跑合性好， 多用于傳動尺寸和重量無嚴(yán)格限制，以及小量生產(chǎn)的一般機(jī)械中。因為配對的齒輪中，小輪負(fù)擔(dān)較重，因此為使大小齒輪工作壽命大致相等，小輪齒面硬度一般要比大輪的高 。 下面以直齒圓柱齒輪為例，介紹說明齒輪的參數(shù)化建模過程。 基于 Pro/Engineer 的標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪三維模型的建立 （ 1） .打開 Pro/ENGINEER 軟件，新建一個零件，命名為“ ” ,不使用缺省模板，選擇“ mmns_part_solid”，進(jìn)入零 第 10 頁 共 47 頁 件設(shè)計環(huán)境。 （ 2） .選 取主菜單中的【工具】→【參數(shù)】命令，彈出“參數(shù)”對話框，如圖 31所示，單擊“＋”按鈕，添加四個參數(shù) m、 z、 alfa、b， m表示齒輪模數(shù)， z 表示齒輪的齒數(shù)， alfa 表示齒輪的壓力角， b則 表 示 齒 輪 的 寬 度 。 并 預(yù) 先 設(shè) 置 各 參 數(shù) 的 值 。 如m=3,z=46,alfa=20,b=15。單擊“確定”按鈕。如圖 31所示。 圖 31 參數(shù)設(shè)置圖 （ 3） .選取【工具】→【關(guān)系】命令，彈出“關(guān)系”對話框。輸入如圖 32所示關(guān)系，點擊確定； 第 11 頁 共 47 頁 圖 32 關(guān)系設(shè)置圖 （ 4） .選取主菜單中的【插入】→【模 型基準(zhǔn)】→【曲線】→【從方程】，彈出記事本對話框，在該對話框中輸入如圖 33 所示的笛卡爾坐標(biāo)系下的漸開線方程，保存關(guān)閉，最后完成確定，生成所需的漸開線，如圖 34所示。 圖 33 生成漸開線 圖 33 漸開線方程 第 12 頁 共 47 頁 圖 34 漸開線圖形 由圖 34【提交】→【完成】得到圖 35 生成漸開線 3（如圖 35所示）： 圖 35 齒輪基本曲線和齒廓曲線圖 （ 5）第一個齒槽特征創(chuàng)建 執(zhí)行“ Edit/Feature Operations/Copy”命令，軸旋轉(zhuǎn) 360、（ 4*ZS）角度生成漸開線 1。將漸開線 3 繞坐標(biāo)系 Z 執(zhí)行“ Edit/Feature Operations/Copy”命令，將漸開線 1 以通過坐標(biāo)原點和漸開線 3 與分度圓的交點的基準(zhǔn)線為中心鏡像生成漸開線 2。 執(zhí)行“ Insert/Extrude/cut”命令，以漸開線 2及齒根圓曲線為邊界切出第一個齒槽（由于基圓內(nèi)沒有漸開線，所以基圓內(nèi) 第 13 頁 共 47 頁 的部分可以由一段圓弧代替）。 （ 6）完成齒輪創(chuàng)建 執(zhí)行“ Edit/Feature Operations/Copy” 命令將第一個齒槽繞 Z 軸旋 360/ZS 角度生成第二個齒槽。 執(zhí)行“ Edit/Pattern”命令復(fù)制出其他齒槽，完成齒輪的創(chuàng)建（如圖 36 所示）： 圖 36 初始齒輪模型 齒輪參數(shù)化設(shè)計程序的修改 齒 輪 創(chuàng) 建 完 成 后 ， 系 統(tǒng) 會 產(chǎn) 生 一 串 program, 執(zhí)行 ”Tools/Program/Edit Eesign”命令，系統(tǒng)就會自動打開其 program文件，內(nèi)容大致如下： VERSION REVNUM 2323 LISTING FOR PART GEAR INPUT END INPUT RELATIONS D=MS*ZS DB=MS*ZS*COS(ALFA) DA=MS*(ZS+2*HA) DF=MS*ZS2*MS*(HA+C) B=K*D END RELATIONS ADDFEATURE(initial number 1) INTERNAL FEATURE ID 1 DATUM PLANE NO. ELEMENT NAME INFO 第 14 頁 共 47 頁 1 Feature Name Defined 2 Constraints Defined Constraint1 Defined Constr Tye X Axis 3. Flip Datum Dir Defined 4 Fit Defined fit Tye Defaykt …............ (1) 此時在 ”INPUT”和 ”END INPUT”之間輸入基本參數(shù)語句和提示語句： ZS NUMBER “Please enter the num_teeth of the gear:” MS NUMBER “Please enter the module number of the gear:” ALFA NUMBER “Please enter the pressure_ang:” K NUMBER “Please enter the width_coefficient of the gear:” (2)在 ”RELATIONS”和 “END RELATIONS” 之間輸入關(guān)系語句： D1=DA/2 D2=B D3=DF D4=DB D5=D D16=B D25=B D7=360/(4*ZS) /*漸開線 3 旋轉(zhuǎn)角度 D18=360/ZS /*第二齒槽旋轉(zhuǎn)角度 D27=360/ZS /*陣列增量尺寸 D28=ZS1 /*陣列個數(shù) 當(dāng)編輯完參數(shù)化程序后保存文件，關(guān)閉文字編輯器， 第 15 頁 共 47 頁 Pro/Engineer 信息列會出現(xiàn)提示信息： ”Do you want to incorporate your changes into the model?” 圖 37 INPUT SEL 菜單 此時選擇 ”YES”按鈕，系統(tǒng)出現(xiàn) ”GET INPUT”菜單，點擊 ”ENTER”,就會出現(xiàn)如圖 37 所示的 ”INPUT SEL”菜單，選擇齒數(shù)項和模數(shù)項，根據(jù)信息列提示輸入齒數(shù) 30 和模數(shù) 38所示的齒輪： 圖 38 派生的齒輪模型 再次執(zhí)行 ”Edit/Regenerate”命令， Pro/Engineer 會自動執(zhí)行參數(shù)化設(shè)計程序，彈出圖 37 所示的菜單，用戶可 選擇齒數(shù)，模數(shù)，壓力角和齒寬系數(shù)并輸入新的參數(shù)，系統(tǒng)就會按用戶輸入的新值自動生成新的齒輪。 將所建齒輪模型均存放在 text\chinese_\parts目錄下。 Menu Manager Ｖ INPUT SEL ﹀ ZS ﹀ MS ﹀ ALFA ﹀ K Select All Unsel All Done Sell Quit Sell 第 16 頁 共 47 頁