【導讀】1．1CAD技術概述---------------------------------------------------------------------------------------------3. 1．1．1CAD技術的含義與意義------------------------------------------------------------------------------3. 1．1．2CAD技術的發(fā)展歷程---------------------------------------------------------------------------------3. 1．2參數(shù)化建模方法的研究---------------------------------------------------------------------------------4. 1．2．2三維參數(shù)化中的特征分析---------------------------------------------------------------------------5. 1．2．3Pro/ENGINEER參數(shù)化CAD軟件------------------------------------------------------------------5. 1．3二次開發(fā)技術的應用------------------------------------------------------------------------------------6. 1．3．1二次開發(fā)的作用和意義-------------------------------------------------------------------------------6. 2．1關于齒輪的參數(shù)化分析---------------------------------------------------------------------------------7. 2．2．1基本參數(shù)的設定---------------------------------------------------------------------------------------9. 2．2．2漸開線及齒廓的繪制-------------------------------------------------------------------------------11. 2．2．3螺旋角與陣列----------------------------------------------------------------------------------------13. 2．2．4輪體結構----------------------------------------------------------------------------------------------13. 2．2．5參數(shù)化尺寸驅動的方法----------------------------------------------------------------------------15. 2．2．6錐齒輪建模-------------------------------------------------------------------------------------------17. 3．1系統(tǒng)概念設計-------------------------------------------------------------------------------------------18. 3．2系統(tǒng)詳細設計-------------------------------------------------------------------------------------------23. 3．2．2圓柱齒輪系統(tǒng)數(shù)據描述----------------------------------------------------------------------------24. 3．2．3用戶化窗體界面設計-------------------------------------------------------------------------------25. 3．2．4系統(tǒng)界面操作過程中的錯誤處理----------------------------------------------------------------26. 3．3系統(tǒng)的功能特點----------------------------------------------

　　

【正文】 d 計算輸出 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 輸出結構參數(shù)（ 鍛造圓盤式（腹板式）結構 ）： 左圖所示（圖 17）為 鍛造圓盤式（腹板式）圓柱齒輪結構示意圖。 D0、 D D d0、 C、 n、L 等值為計算輸出； 孔數(shù) N、 t bh 為查詢輸出。 其中 L等參數(shù)為區(qū)間取值形式。然而為了方便建模且技術要求此值盡量取小，我們取了它的最小值，即 L=*ds。在孔數(shù) N為 0 時，采用了調用另一無孔模型的方法。即當 N=0 時，系統(tǒng)自動判斷并調用另一無孔齒輪模板輸出。 圖 17 鍛造圓盤式（腹板式）圓柱齒輪結構示意圖 3. 2. 2 圓柱齒輪系統(tǒng)數(shù)據描述 通過對齒輪結構參數(shù)和對所涉及到的數(shù)據表格的分析，可以得出如下的數(shù)據庫表結構： 1 漸開線圓柱齒輪數(shù)據庫描述表： 序號 英文名 標準號 中文名稱 /意義 1 MY GB 135787 圓柱齒輪標準模數(shù) 2 MZ GB 1236890 錐齒輪標準模數(shù) 3 BT GB 109579 鍵和鍵槽的剖面尺寸 4 N 用于搬運、夾緊和減輕質量的孔 2 主鍵： “圓柱齒輪標準模數(shù) ” 序號 含義 名稱 數(shù)據類型 1 圓柱齒輪標準模數(shù) MY Int 3 主鍵： “錐齒輪 標準模數(shù) ” 序號 含義 名稱 數(shù)據類型 1 錐齒輪標準模數(shù) MZ Int 4 主鍵： “軸徑 ” 序號 含義 名稱 數(shù)據類型 1 軸徑 DS Real 2 鍵寬 BH Real 3 轂深 T Real 5 主鍵： “齒頂圓直徑 ” 序號 含義 名稱 數(shù)據類型 1 齒頂圓直徑 DA Real 2 孔數(shù) N Tinyint 第 25 頁 共 31 頁 3. 2. 3 用戶化窗體界面設計 使用可視化的用戶界面，使用戶更為直觀，更友好的進行操作。也更好的大大的降低了用戶在復雜的計算中發(fā)生錯誤的幾率。 確定好齒輪的輸入參數(shù)，輸出參數(shù)，我們 就可以來進行界面的設計了。用戶可以通過界面來方便的進行操作，通過從界面輸入參數(shù)就可以生成自己滿意的三維實體。 該系統(tǒng)的窗體直接面對用戶，所以它的設計應該簡單明了，易于用戶接受，使得用戶使用方便，在實際的應用過程中為用戶提供切實的方便。而且界面的制定也需要軟件商和用戶雙方面的協(xié)調商討，達到最后一致，使得界面最終完成。 圖 18 系統(tǒng)主界面 本界面的布局目的在于引導用戶正確的輸入建立 齒輪 所需要的參數(shù)，并且在用戶誤輸、漏輸參數(shù)時進行提示和錯誤處理工作。用戶輸入的參數(shù)顯示在此界面中，并且由此界面對輸入的數(shù)據進行 計算與查詢處理。 圖 19 幾何參數(shù)顯示界面 第 26 頁 共 31 頁 圖 20 結構參數(shù)顯示界面 對于 “顯示結果 ”界面，由于其顯示的結果并不希望用戶進行更改，所以應禁止用戶進行輸入。為了用戶可以清楚的了解各參數(shù)的意義，所以將各項參數(shù)進行了分類顯示。 3. 2. 4 系統(tǒng)界面操作過程中的錯誤處理 界面中的各項參數(shù)，是 Pro/E 生成三維實體模型的根本，所以必須保證它們的完整性和正確性，并且對用戶的錯誤操作進行有效的處理。 當輸入的參數(shù)不在其規(guī)定范內，或者參數(shù)的數(shù)據類型不正確，系統(tǒng)都應給用戶作出提示，以便用戶及時發(fā)現(xiàn)錯誤，使得用戶 界面更加友好。 按照系統(tǒng)程序的運行過程和正常的零件設計過程，在系統(tǒng)主界面中對各項參數(shù)的輸入和判斷過程下： （ 1）從下拉列表中選擇或手動輸入齒輪模數(shù) m，如果要生成的是圓柱斜齒輪，則是此時的m 代表的是些齒輪的法向模數(shù) mn。由于系統(tǒng)尚未完善，所以當模數(shù) m 小于 1 或無輸入 時，系統(tǒng)不予支持并報錯。 圖 21 系統(tǒng)報錯界面（ 1） 第 27 頁 共 31 頁 （ 2）輸入分度圓柱螺旋角 β，當 β=0時，系統(tǒng)生成圓柱直齒輪；當 β0時，系統(tǒng)生成圓柱斜齒輪。 （ 3）輸入齒數(shù) z，并對齒數(shù)進行判斷，當齒數(shù)小于 14 時，不符合齒輪原理，無法生成齒輪，系統(tǒng)報錯。 圖 21 系統(tǒng)報錯界面（ 2） （ 4）輸入齒寬 b，確定齒輪齒寬。 （ 5）輸入軸徑 ds，當輸入數(shù)值過大或過小時，系統(tǒng)報錯，提示重新輸入。 圖 21 系統(tǒng)報錯界面（ 3） （ 6）確定齒輪輪體毛坯形式、結構形式，由于時間關系，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） 結構。 （ 7）用戶點擊 “顯示結果 ”按鈕進行結果顯示，進入下一個計算結果顯示界面 在這樣的順序下，用戶可以完全正常的生成圖形和顯示結果，對需要檢驗的數(shù)值則是在執(zhí)行 “顯示結果 ”按鈕的事件中進行檢驗。 3. 3 系統(tǒng)的功能特點 本 系統(tǒng)可以自動生成一系列同屬性的不同零件，極大的減輕了設計人員的工作量。 本系統(tǒng)成功的使用了 Pro/E 提供的二次開發(fā)工具 Pro/TOOLKIT，因此可以比較容易地實現(xiàn)由程序動態(tài)地、自動地完成特征建模的功能，為 CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM 系統(tǒng)的集成打下良好基礎。由于用戶定義特征的方法適用于幾乎所有模型的程序自動建模，所以本文的實例所用的方法和程序對于其它產品模型也有著很大的借鑒意義。 本系統(tǒng)使 Pro/E 系統(tǒng)不但可以完成通用的三維參數(shù)化設計，而且可以完成常用件的專用設計。 運用這些技術對 Pro/E進行二次 開發(fā)，所開發(fā)出的軟件既有 Pro/E強大的特征建模功能，又能使用 MFC 制作的圖文并茂的用戶界面以及實現(xiàn)遠程數(shù)據庫訪問功能。 利用 VC++這種可視化編程語言進行友好的用戶界面設計，便于用戶操作，可視化較強，便于掌握。 本系統(tǒng)建立了可與用戶進行良好交互的用戶界面，使用戶在使用 Pro/e 系統(tǒng)時不必再面對系統(tǒng)的提示文字。本系統(tǒng)將幾乎所有用到的公式都封裝入程序內部，使設計人員擺脫了對數(shù)據的復雜處理工作 ， 可以將大量時間用于創(chuàng)新設計上，為企業(yè)設計制造新產品奠定了基礎。 同時， 系統(tǒng)結構比較統(tǒng)一完整，便于擴充功能。 第 28 頁 共 31 頁 第四章 結論與 展望 本文主要圍繞齒輪的三維參數(shù)化建模展開研究，并且要求在 PRO/E 軟件的平臺上實現(xiàn)，主要討論了實現(xiàn)三維參數(shù)化實體齒輪所必要的參數(shù)，同時研究建立三維模型的各種方法并最終確定。建立齒輪的三維模型在建模中屬于難點， PRO/E 在當今三維 CAD 軟件中占一定地位，受到了廣泛的應用。通過本次課題的研究，解決了齒輪三維參數(shù)化造型難的問題，實現(xiàn)了它的參數(shù)化驅動，為用戶提供了良好的界面，使得應用更加方便，減少了設計時間，提高了生產效率，為企業(yè)的發(fā)展帶來優(yōu)勢。 中國已經加入 WTO，制造業(yè)企業(yè)不得不參與國際市場競爭。傳統(tǒng)的產品開 發(fā)方式已不再適應企業(yè)對產品的時間、質量、成本的要求。因為傳統(tǒng)手工繪圖設計模式，很難用二維圖紙去描繪三維空間機構運動和進行產品裝配干涉檢查等工作，因此其工作流程是按順序進行的。很多時候是等模具做出來了，對產品進行試裝配時才發(fā)現(xiàn)干涉或設計不合理等現(xiàn)象。在設計早期不能全面考慮下游過程的要求，從而使產品設計存在很多缺陷，造成設計修改工作量大，開發(fā)周期長，成本高。 至于二維 CAD 系統(tǒng)，它可以幫助設計人員把圖紙畫得規(guī)范、漂亮，提高繪圖效率的同時也便于圖紙以后的修改及管理，在 “甩掉圖板 ”的初級階段功不可抹。但二維 CAD 系 統(tǒng)與傳統(tǒng)的手工繪圖一樣，對減少產品設計錯誤、設計更改和返工現(xiàn)象并無重大影響，對企業(yè)最需要的設計質量并沒有多大的提高。 當今的三維 CAD 系統(tǒng)，用它可方便地設計出所見即所得的三維實體產品模型。有了三維實體模型，可以進行裝配和干涉檢查；可以對重要零部件進行有限元分析與優(yōu)化設計（ CAE）；可以進行工藝規(guī)程生成（ CAPP）；可以進行數(shù)控加工（ CAM）；可以進行快速成型，在做模具之前就可以拿到實物零件進行裝配及測試；可以啟動三維、二維關聯(lián)功能，由三維直接自動生成二維工程圖紙；可以進行產品數(shù)據共享與集成等等。這是二維繪圖 無法比擬的。 要提高制造業(yè)水平，必需要有先進的設計工具。隨著計算機硬件性能的不斷提高，加上三維軟件造型功能的不斷完善， CAD 技術已完成從二維繪圖向三維設計的轉變，產生了質的飛躍，到了三維 CAD 的實用階段。用三維 CAD/CAM 系統(tǒng)進行產品開發(fā)，從根本上改變了過去手工繪圖，憑圖紙組織整個生產過程的技術管理方式。設計構思的表達由二維圖紙演變成能在計算機模擬顯示零件三維實體模型的虛擬產品，這是一種新的設計和生產技術管理體制，是提高企業(yè)競爭能力主要手段之一。 第 29 頁 共 31 頁 謝辭 本 次設計是在 肖放 老師和 王棟彥 老師 的 耐心 指導下完成的 ，無論在研究課題和撰寫論文的過程中，他們都給予我很大的幫助，使我克服重重困難，攻破重重難關，在緊迫的時間里，順利的完成了對課題的研究。 肖老師在百忙之中還為我們的論文進行把關，給我的論文提出了很多寶貴的意見與建議；王老師更是在設計中給我提供了大量無私的幫助和指導。如果沒有他們，我不可能順利的完成我這個學期的設計任務， 在此我對他們表示衷心的感謝！ 此外，我還要感謝史明華老師 和我的班主任畢云晴老師 ，史 老師在大四期間對我的教導和幫助，給我的畢業(yè)設計乃至 未來的工作都打下了堅實的基礎 ，對我今后的人生產生了重要的影響 。 畢 老師在大學四年中對我在學習和生活上無微不至的關懷，更使我受益匪淺。 當然還有李修仁、申衛(wèi)國、李友旺等很多老師都曾無私的教導、幫助過我。在這里也對他們表示最誠摯的謝意！ 同時，還要感謝我的師兄李晶耀、王朋，以及與 我同一課題組的文章同學， 他們長期以來 給我提供了很多的 無私的 幫助。另外在此我還要感謝我們學院機房的全體老師，他們在我們做畢業(yè)設計的時候給我們提供了很多的方便，使我們的設計能夠順利的完成！ 最后，向所有關心、支持和幫助我的老師、同學們 ，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 1. 張紅旗、曹文鋼， Pro/Engineer 二次開發(fā)技術的應用于研究， CAD/CAM 計算機輔助設計與制造， ， P48 2. 微軟 MSDN Library January 20xx 3. 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