【正文】 可以很方便的更改參數(shù)的原始數(shù)值，實(shí)現(xiàn)同一模板下不同模型的建立。一對齒輪傳動是依靠主動輪輪齒的齒廓，推動從動輪輪齒的齒廓來實(shí)現(xiàn)的?；ハ鄧Ш蟼鲃拥囊粚X輪，在任一位置時的傳動比，都與其連心線 O1O2 被其嚙合齒廓在接觸點(diǎn)處的公法線所分成的兩段成反比。 下面我們來對漸開線進(jìn)行研究，如圖所示，當(dāng)一直線 BK 沿一圓周作純滾動時，直線上任意點(diǎn) K的軌跡 AK，就是該圓的漸開線。 在實(shí)際工作中，為了研究漸開線齒輪傳動、描繪漸開線齒廓曲線和計(jì)算漸開線 齒輪輪齒的厚度等幾何尺寸，常常需要用到漸開線方程。 現(xiàn)在我們來進(jìn)行端面漸開線齒廓的繪制，其基本思路為：將漸開線轉(zhuǎn)換為 Pro/E 中相應(yīng)的表達(dá)式，應(yīng)用 Insert a datum curve（插入基準(zhǔn)曲線）菜單中的 From Equation（從方程）命令繪制出漸開線。 漸開線齒廓的具體繪制步驟如下： （ 1） Pro/E 環(huán)境下漸開線方程的轉(zhuǎn)換 漸開線直角坐標(biāo)方程： us inurc os ury uc o s urs inurx bb bb ?? ?? 在 Pro/E 環(huán)境下轉(zhuǎn)換為： rb=r*cos(a) theta=90*t^2 圖 3 漸開線原理 第 12 頁 共 31 頁 x=rb*cos(theta)+rb*theta*()*sin(theta) y=rb*sin(theta)rb*theta*()*cos(theta) 方程中 rb代表齒輪基圓半徑； r 代表分度圓 半徑； a 代表壓力角； theta 是 Pro/E 系統(tǒng)用來表示極坐標(biāo)極角的變量； t 是從 01 的 Pro/E 系統(tǒng)變量。選擇其中的一種，然后輸入相應(yīng)的方程，完成漸開線的繪制。 圓柱坐標(biāo)系下的漸開線參數(shù)方程為： x=t*sqrt((da/db)^21) y=180/pi r=*db*sqrt(1+x^2) theta=x*yatan(x) z=0 方程中 da表示齒頂圓直徑，db 表示基圓直徑，其余參數(shù)同上。 （ 3） 剪切齒廓 圖 4 漸開線的繪制 圖 5 齒廓的切除 第 13 頁 共 31 頁 齒輪的齒廓形狀應(yīng)分齒數(shù)大于 41 和齒數(shù)小于等于 41 兩種情況。然而，這樣是無法進(jìn)行參數(shù)化尺寸驅(qū)動的 。經(jīng)過研究，我在剪切齒廓時采用了鏈類型的曲線。從而成功 的解決了這一問題。（如圖） 如此，分別做出齒輪的齒頂圓、齒根圓和工作節(jié)圓。用 Trim（剪切）命令保留齒頂圓、齒 根圓在漸開線之間的部分，就完成了整個齒廓曲線的繪制。 其中，在 Pro/E 環(huán)境下齒輪分度圓、基圓、齒頂圓及齒根圓的直徑參數(shù)關(guān)系式為： d=m*z db=m*z*cos(angle) da=m*(z+2*ha) df=m*z2*m*(ha+c) 2． 2． 3 螺旋角與陣列 對于圓柱直齒輪，其齒面互相平行并且都平行于軸線，故可直接沿圓柱基體將漸開線齒廓拉伸形成單個輪齒，然后對單個輪齒作陣列（ Pattern），完成整個齒面。在實(shí)際繪制中，我將直齒與斜齒的漸開線齒廓都沿螺旋線掃描以形成輪齒，當(dāng)齒輪為直齒時，螺旋角參數(shù)為 0，所以仍形成直齒輪齒。注意需要對陣列參考尺寸（對于輪齒，參考尺寸為角度 360/z）進(jìn)行兩次相同的定義。陣列時陣列個數(shù)的設(shè)定也非常關(guān)鍵，由于實(shí)體已生成兩個輪齒，而陣列個數(shù)又包括參考特征，所以數(shù)目應(yīng)為 z1。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，我對圖 6 使用鏈操作 圖 7 直齒與斜齒齒形（左圖為直齒齒形，右圖為斜齒齒形） 第 14 頁 共 31 頁 此結(jié)構(gòu)的包括倒角倒圓在內(nèi)的所有尺寸都進(jìn)行了參數(shù)化尺寸驅(qū)動。通過后面開發(fā)的軟件系統(tǒng)的計(jì)算，以主參數(shù)的形式輸入 Pro/E。在建模中的孔數(shù)陣列問題，采用與上述齒形陣列相同的方法。但由于時間關(guān)系，我沒有研究這個領(lǐng)域。 最 終完成的鍛造圓盤式（腹板式）結(jié)構(gòu) 外嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪模型如下所示： 圖 8 鍛造圓盤式（腹板式）圓柱直齒輪 圖 9 鍛造圓盤式（腹板式）圓柱斜齒輪 第 15 頁 共 31 頁 2. 2. 5 參數(shù)化尺寸驅(qū)動的方法 在 Menu Manager 的 Part（零件）菜單中選取 Relations（關(guān)系），再在 Relation 的菜單中選擇 Edit Rel（編輯關(guān)系），就可以根據(jù)上面提到的主要參數(shù)和幾何計(jì)算式編輯關(guān)系。 現(xiàn)將我所建立的 鍛造圓盤式（腹板式）結(jié)構(gòu) 外嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪模型所有參數(shù)計(jì)算關(guān)系表示如下： d=m*z db=m*z*cos(angle) da=m*(z+2*ha) df=m*z2*m*(ha+c) D0=df D1=db D2=d D3=da D4=90/z D5=angle1 D8=b D9=da/2 D10=(+*m)*3 D11=b D18=360/z D19=B D27=360/z P28=z1 D87=*ds D88=da10*m D89=*b/2 D92=*ds D93=*DS D94=DA10*M D95=*B/2 D98=*DS D99=bh D100=t1+ds D101=ds/2 D102=+*ds 第 16 頁 共 31 頁 D103=(+*m)*3 D105=*(da10**ds) D106=(da10*m+*ds)/2 D107=0 d108=360/n D109=*(DA10**DS) D110=(DA10*M+*DS)/2 D111=0 d113=360/n p114=n1 以上關(guān)系式在建立是為使得建立和參數(shù)化驅(qū)動已及與程序連接方便，所以采用了 Dx 的系統(tǒng)默認(rèn)負(fù)值形式， 這種方法 不便于他人 的 觀看與檢查，但不對系統(tǒng)造成任何影響。兩種方法依個人愛好與習(xí)慣而定。對于錐齒輪而言，因其大端端面并非平面，所以我們采用當(dāng)量齒輪的原理來作漸開 線，齒數(shù)采用當(dāng)量齒數(shù)，當(dāng)量齒輪的漸開線齒廓也即背錐齒廓同時也是錐齒輪的大端齒廓。錐齒輪漸開線齒廓的繪制同圓柱齒輪，但錐齒輪齒形實(shí)體的剪切需采用 Blend（混合）命令將其漸開線齒廓與定點(diǎn)混成，完成的實(shí)體模型如圖所示。相信經(jīng)過老師的指導(dǎo)和本人的努力，錐齒輪的參數(shù)化尺寸驅(qū)動不難實(shí)現(xiàn)。 目前國內(nèi)外對二維圖形參數(shù)化和簡單的三維實(shí)體的參數(shù)化的研究已較為成熟。 要想實(shí)現(xiàn)實(shí)體的參數(shù)化驅(qū)動，實(shí)體的特征是前提，像我們做的齒輪，它的形狀都是差不多的，才能在憑借已經(jīng)建好的模型，改變其參數(shù)生成新的實(shí)體，以滿足我們的需要，從而提高設(shè)計(jì)效率，應(yīng)該按照特征來建立模型庫。 圖 11 直齒錐齒輪模型 第 18 頁 共 31 頁 第三章 基于 Pro/E 的齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā) 3. 1 系統(tǒng)概念設(shè)計(jì) 本次齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成： 系統(tǒng)界面模塊：該模塊的作用是采集齒輪造型所需的數(shù)據(jù)。 幾何參數(shù)計(jì)算模塊：該模塊是整個系統(tǒng)的核心。也給設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)檢驗(yàn)的依據(jù)。該模塊按照不同的類型分別計(jì)算齒輪的外形結(jié)構(gòu)參數(shù)。由于時間關(guān)系，本系統(tǒng)目前只開發(fā)了齒輪的一種結(jié)構(gòu)模塊，即 鍛造圓盤式（腹板式）結(jié)構(gòu)。 齒輪 實(shí)體生成模塊：該模塊應(yīng)用 PRO/E 軟件的基本特征如拉伸（ Protrusion）、旋轉(zhuǎn)（ Revolve）和去除材料（ Cut）等操作，按照幾何參數(shù)計(jì)算模塊輸出的參數(shù)，生成齒輪的輪齒結(jié)構(gòu)實(shí)體部分。該操作的結(jié)果類似生成齒輪的毛坯。系統(tǒng)以文本形式輸出的結(jié)果，只用做設(shè)計(jì)人員的所要建立三維模型的檢驗(yàn)與參考。在為用戶提供應(yīng)用程序界面的過程中，要進(jìn)行用戶界面的設(shè)計(jì)，在這個階段，要考慮到界面的人機(jī)功效，對人 —機(jī)交互部分進(jìn)行充分的設(shè)計(jì)，不但要使編程人員可以清楚的了解程序的工作過程，還要使用戶可以清楚的知道如何使用這個程序。當(dāng)程序從業(yè)務(wù)層進(jìn)入到操作層后，將對用戶提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，并進(jìn) 行一系列的相關(guān)的工作，比如查詢數(shù)據(jù)庫，從而得出用戶所期望的結(jié)果，或返回對用戶錯誤操作的提示。 該系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)了齒輪三維建模，并實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化驅(qū)動，能夠很好的使 PROE 在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮作用，系統(tǒng)可通過輸入齒輪參數(shù)數(shù)值及其選擇其結(jié)構(gòu)類型，通過窗體直接生成所需的三維圖形，而這個三維圖形是事先已經(jīng)生成，并保存到模型庫中的，當(dāng)實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化驅(qū)動以后，就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能了。由于時間關(guān)系，目前本系統(tǒng)只完成了標(biāo)準(zhǔn)漸開線圓柱齒輪設(shè)計(jì)模塊的開發(fā)。 IDEF 中得到廣泛應(yīng)用的有兩個部分，一是用以描述系統(tǒng)的功能活動及其聯(lián)系，建立系統(tǒng)功能模型的 IDEF0 方法；二是用以描述系統(tǒng)的信息及其聯(lián)系，建立系統(tǒng)信息模型的 IDEF1x方法。以下就以 IDEF0 圖表達(dá)了這次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的功能模型。 第 22 頁 共 31 頁 圖 16 齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng) A0 圖 文字說明： 齒輪的 A0 圖是從結(jié)構(gòu)的 CAD 分類劃分的，通過幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)的輸入以及用戶需求，經(jīng)過參數(shù)化即可輸出所要求的結(jié)果。 由于參數(shù)眾多，我們對參數(shù)進(jìn)行了分類。而將其他參數(shù)分為幾何參數(shù)（即齒形參數(shù)）和結(jié)構(gòu)參數(shù)兩類，以便于用戶查看。這是程序和模型參數(shù)的不同之處。 D0、 D D d0、 C、 n、L 等值為計(jì)算輸出； 孔數(shù) N、 t bh 為查詢輸出。然而為了方便建模且技術(shù)要求此值盡量取小，我們?nèi)×怂淖钚≈?，?L=*ds。即當(dāng) N=0 時，系統(tǒng)自動判斷并調(diào)用另一無孔齒輪模板輸出。也更好的大大的降低了用戶在復(fù)雜的計(jì)算中發(fā)生錯誤的幾率。用戶可以通過界面來方便的進(jìn)行操作，通過從界面輸入?yún)?shù)就可以生成自己滿意的三維實(shí)體。而且界面的制定也需要軟件商和用戶雙方面的協(xié)調(diào)商討，達(dá)到最后一致，使得界面最終完成。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(jù)進(jìn)行 計(jì)算與查詢處理。為了用戶可以清楚的了解各參數(shù)的意義，所以將各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了分類顯示。 當(dāng)輸入的參數(shù)不在其規(guī)定范內(nèi)，或者參數(shù)的數(shù)據(jù)類型不正確，系統(tǒng)都應(yīng)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。由于系統(tǒng)尚未完善，所以當(dāng)模數(shù) m 小于 1 或無輸入 時，系統(tǒng)不予支持并報錯。 （ 3）輸入齒數(shù) z，并對齒數(shù)進(jìn)行判斷，當(dāng)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。 （ 5）輸入軸徑 ds，當(dāng)輸入數(shù)值過大或過小時，系統(tǒng)報錯，提示重新輸入。 （ 7）用戶點(diǎn)擊 “顯示結(jié)果 ”按鈕進(jìn)行結(jié)果顯示，進(jìn)入下一個計(jì)算結(jié)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(jié)果，對需要檢驗(yàn)的數(shù)值則是在執(zhí)行 “顯示結(jié)果 ”按鈕的事件中進(jìn)行檢驗(yàn)。 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(shí)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(chǔ)。 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(shè)計(jì)，而且可以完成常用件的專用設(shè)計(jì)。 利用 VC++這種可視化編程語言進(jìn)行友好的用戶界面設(shè)計(jì)，便于用戶操作，可視化較強(qiáng)，便于掌握。本系統(tǒng)將幾乎所有用到的公式都封裝入程序內(nèi)部，使設(shè)計(jì)人員擺脫了對數(shù)據(jù)的復(fù)雜處理工作 ， 可以將大量時間用于創(chuàng)新設(shè)計(jì)上，為企業(yè)設(shè)計(jì)制造新產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。 第 28 頁 共 31 頁 第四章 結(jié)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(shí)現(xiàn)，主要討論了實(shí)現(xiàn)三維參數(shù)化實(shí)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。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(shí)現(xiàn)了它的參數(shù)化驅(qū)動，為用戶提供了良好的界面，使得應(yīng)用更加方便，減少了設(shè)計(jì)時間，提高了生產(chǎn)效率，為企業(yè)的發(fā)展帶來優(yōu)勢。傳統(tǒng)的產(chǎn)品開 發(fā)方式已不再適應(yīng)企業(yè)對產(chǎn)品的時間、質(zhì)量、成本的要求。很多時候是等模具做出來了，對產(chǎn)品進(jìn)行試裝配時才發(fā)現(xiàn)干涉或設(shè)計(jì)不合理等現(xiàn)象。 至于二維 CAD 系統(tǒng)，它可以幫助設(shè)計(jì)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。 當(dāng)今的三維 CAD 系統(tǒng)，用它可方便地設(shè)計(jì)出所見即所得的三維實(shí)體產(chǎn)品模型。這是二維繪圖 無法比擬的。隨著計(jì)算機(jī)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(shù)已完成從二維繪圖向三維設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，到了三維 CAD 的實(shí)用階段。設(shè)計(jì)構(gòu)思的表達(dá)由二維圖紙演變成能在計(jì)算機(jī)模擬顯示零件三維實(shí)體模型的虛擬產(chǎn)品，這是一種新的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)管理體制，是提高企業(yè)競爭能力主要手段之一。 肖老師在百忙之中還為我們的論文進(jìn)行把關(guān)，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(shè)計(jì)中給我提供了大量無私的幫助和指導(dǎo)。 畢 老師在大學(xué)四年中對我在學(xué)習(xí)和生活上無微不至的關(guān)懷，更使我受益匪淺。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(xué)， 他們長期以來 給我提供了很多的 無私的 幫助。 15. 江渡等 .《基于 PRO/E 二次開發(fā)的鐵道客車鋼結(jié)構(gòu)三維參數(shù)化 CAD 系統(tǒng)》 .《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程》 20xx 年 9 月第 31 卷第 5 期： 58～ 62。 17. .《面對全球競爭的 PRO/E》。 19. 蔣新宇 .張樹有 .邵雪《基于 PRO/E 的刀具資源管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)》 .《機(jī)械制造》 .20xx年第 3 期