基于Pro/E&VC的直齒圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)與校核

佛新崗 郭紅星 白鈺枝 雷 蕾

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

基于Pro/E&VC的直齒圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)與校核

佛新崗 郭紅星 白鈺枝 雷 蕾

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的需求，以Pro/E自帶的Pro/Toolkit開(kāi)發(fā)包為平臺(tái)，結(jié)合Visual Studio 2005編程軟件，對(duì)Pro/E進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，完成了直齒圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)通過(guò)人機(jī)交互界面，即可快速實(shí)現(xiàn)直齒圓柱齒輪的建模。

Pro/E二次開(kāi)發(fā)；直齒圓柱齒輪；參數(shù)化設(shè)計(jì)；校核

1 引言

參數(shù)化設(shè)計(jì)可以十分方便地修改圖形，并能將以往產(chǎn)品設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)繼承下來(lái)，設(shè)計(jì)者也可以把時(shí)間、精力集中于更具有創(chuàng)造性的概念和整體設(shè)計(jì)中去，提高造型設(shè)計(jì)的精度和設(shè)計(jì)的效率。參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)的常用有效手段，主要用于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度比較高的定型產(chǎn)品[1]。

齒輪傳動(dòng)具有效率高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)緊湊和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，是機(jī)械傳動(dòng)中最重要和應(yīng)用最廣的傳動(dòng)方式之一。在一定意義上說(shuō)，齒輪生產(chǎn)的技術(shù)水平，是國(guó)家機(jī)械工業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志。但是齒輪的三維建模過(guò)程卻比較復(fù)雜，而且由于不同齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、寬度等參數(shù)不同，需要對(duì)不同的齒輪分別建模，因而需要進(jìn)行大量重復(fù)性勞動(dòng)，造成人力、物力的浪費(fèi)。參數(shù)化設(shè)計(jì)正好解決了這一難題。本文使用Visual Studio 2005對(duì)Pro/E 5.0進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)直齒圓柱齒輪的自動(dòng)建模。

2 產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)

參數(shù)化設(shè)計(jì)是通過(guò)尺寸驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)更改或模型重建，一般被用于系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的定型產(chǎn)品，這類產(chǎn)品的數(shù)學(xué)模型與結(jié)構(gòu)形式往往是固定不變的，只是描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸有所不同，這是由于相同數(shù)目類型的已知條件在不同規(guī)格的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中取值 不同所造成的。對(duì)于定型產(chǎn)品，可以用變量代替已知條件和隨不同產(chǎn)品規(guī)格而變的基本參數(shù)，然后依據(jù)產(chǎn)品的已知條件和基本參數(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)檢索、查詢已有的圖形數(shù)據(jù)庫(kù)，或者由專門(mén)的算法計(jì)算出所需的全部繪圖數(shù)據(jù)，最后通過(guò)圖形設(shè)計(jì)軟件（如Pro/E、SolidWorks及UG等）在顯示屏幕上自動(dòng)生成參數(shù)化圖形，其設(shè)計(jì)原理如圖1所示[2]。

3 設(shè)計(jì)實(shí)例

3.1直齒圓柱齒輪三維模型的建立

要想實(shí)現(xiàn)直齒圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)，首先必須解析其模型特征，尋找具有代表性及方便模型重建的基本參數(shù)，然后建立一個(gè)模型樣板，如圖2所示，在此基礎(chǔ)上建立直齒圓柱齒輪的參數(shù)化模型。

Pro/E的參數(shù)化設(shè)計(jì)是基于單一數(shù)據(jù)庫(kù)和全參數(shù)相關(guān)原理實(shí)現(xiàn)的。以直齒圓柱齒輪的模型樣板為例，首先通過(guò)模型分析確定主動(dòng)參數(shù)和從動(dòng)參數(shù)，然后在“參數(shù)”選項(xiàng)中定義各個(gè)參數(shù)并賦予初值，如圖3所示，將直齒圓柱齒輪的多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)作為設(shè)計(jì)參數(shù)，如直齒圓柱齒輪齒數(shù)、模式、齒寬、壓力角、變位系數(shù)等。直齒圓柱齒輪結(jié)構(gòu)隨著設(shè)計(jì)參數(shù)的變化而更新，這需要對(duì)各設(shè)計(jì)參數(shù)之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行定義，對(duì)此，可通過(guò)“關(guān)系” 選項(xiàng)來(lái)定義直齒圓柱齒輪主動(dòng)參數(shù)和從動(dòng)參數(shù)之間的約束關(guān)系，如圖4所示。

圖1　基于三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程

圖2　直齒圓柱齒輪模型樣板

圖3　設(shè)置基本參數(shù)

圖4　定義約束關(guān)系

3.2直齒圓柱齒輪參數(shù)化界面設(shè)計(jì)[3-4]

3.2.1菜單設(shè)計(jì)

菜單是Pro/ENGINEER的主要用戶界面，Pro/TOOLKIT提供了一系列菜單操作函數(shù)，允許應(yīng)用程序創(chuàng)建何管理菜單。在應(yīng)用Pro/TOOLKIT對(duì)Pro/ENGINEER進(jìn)行開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，添加用戶自定義菜單是最常用的技術(shù)。創(chuàng)建菜單的程序如圖5所示。

圖5　模型菜單圖

3.2.2對(duì)話框設(shè)計(jì)

彈出式對(duì)話框是目前最先進(jìn)最流行的一種人機(jī)交互方式，它能提供圖形與文字共存的可視化環(huán)境，使操作更為自然快捷。在進(jìn)行Pro/TOOLKIT程序設(shè)計(jì)時(shí)，有兩種方法建立對(duì)話框，一種是通過(guò)VC提供的MFC可視化對(duì)話框設(shè)計(jì)技術(shù)，另一種是通過(guò)Pro/TOOLKIT提供的用戶界面對(duì)話框(User Interface Dialog Boxes,簡(jiǎn)稱UI對(duì)話框)。與UI對(duì)話框相比，使用MFC對(duì)話框界面布局更加容易，設(shè)計(jì)、調(diào)試都比較容易。但它建立的對(duì)話框與Pro/ENGINEER的風(fēng)格不一樣，不利于用戶的操作。此處采用UI對(duì)話框設(shè)計(jì)，資源文件如圖6所示，創(chuàng)建的直齒圓柱齒輪對(duì)話框如圖7所示。

圖6　資源文件

圖7　圓柱齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)與校核對(duì)話框

3.3直齒圓柱齒輪參數(shù)化程序設(shè)計(jì)

程序內(nèi)容包括自定義菜單程序、對(duì)話框程序和調(diào)用參數(shù)等。然后進(jìn)行調(diào)試——修改——調(diào)試，直至調(diào)試到有0個(gè)error，169個(gè)warning[5]。本程序的出發(fā)點(diǎn)就是在于將同一系列的零件只需建立一個(gè)實(shí)體模型，然后就利用不同參數(shù)值來(lái)驅(qū)動(dòng)所變更的尺寸，本程序所達(dá)到最終目的的工作流程圖如圖1所示。程序設(shè)計(jì)界面如圖8所示。

圖8　Visual Studio 2005程序設(shè)計(jì)界面

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)直齒圓柱齒輪的參數(shù)化建模與交互界面開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了直齒圓柱齒輪結(jié)構(gòu)的參數(shù)編輯和模型重建功能，明確了Pro/E與Visual Studio 2005二次開(kāi)發(fā)的基本流程，提高了直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)的效率和靈活性，為齒輪零件的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)及交互界面開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)參考。

[1] 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2] 宋娥,李世國(guó).Pro/E二次開(kāi)發(fā)中的界面設(shè)計(jì)技術(shù)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2005,(5):56-58.

[3] 吳立軍,陳波.Pro/ENGINEER 二次開(kāi)發(fā)技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.

[4] 吳卓.在VC環(huán)境下利用 Pro/TOOLKIT 對(duì)Pro /E進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2006,(6):40- 43.

[5] 張繼春.Pro/E二次開(kāi)發(fā)實(shí)用教程[M].北京:北京大學(xué)出版社,2003.

The parametric design and verification of spur gear based on Pro/E&VC

According to the demand of computer aided process planning, Pro / E comes with the Pro / Toolkit package as a platform, combined with Visual Studio 2005 software programming, on the Pro / E for secondary development, completion of the straight tooth cylindrical gear parametric design. The design through the man-machine interface, you can quickly achieve straight tooth cylindrical gear modeling.

Pro/E secondary development; spur gear; parametric design; verification

TH 138.9

A

1008-1151(2015)06-0061-03

2015-05-11

西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院2014年度自選科研課題立項(xiàng)項(xiàng)目（14XK-ZY004）。

佛新崗（1981－），男，陜西富平人，西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院航空制造工程學(xué)院計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造教研室講師，工學(xué)碩士，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、數(shù)控加工。