基于Pro/E軟件的優(yōu)化設計及其在機械設計中的應用

蔡曉娜

廣東科技學院，廣東東莞 523083

1 有關PRO/E 軟件的簡介、功能及其作用

1.1 關于Pro/E 的簡介

Pro/E 的全稱叫做Pro/Engineer，它是屬于美國的PTC（Parametric Technology Corporation）公司的一項重要且較為先進的產品。Pro/E 不僅僅是如今具有十分重要地位的三維造型軟件，而且它的應用得到了全世界機械制造業(yè)的認可，是目前一項最為令人稱贊的CAD/CAM 軟件。Pro/E 是一種功能定義系統(tǒng)，也是系統(tǒng)的最基礎的組成之一，它并不跟普通的設計軟件一樣是模塊，而是一個軟件包，它的造型是使用不一樣的設計專用功能從而實現(xiàn)的。它有著多種功能，具體本文下面會談到。通過使用Pro/E 軟件，會使得設計人員更為直觀、自然地看到所設計的形體。因為Pro/Engineer 是通過采用符號式的給予形體尺寸大小，當某一參數變動時，它會自動修改其它的任何參數，能夠使設計物更為完美。Pro/E 還能輸出三維和二維的圖形。

1.2 Pro/E 的功能與作用

Pro/E 有著多種功能與作用。第一，能由二維圖形得到三維立體形狀。在設計者畫出二維圖形之后，對其進行布爾運算、拉伸旋轉等操作，便可以得到機械零件的三維圖形。且可以對其進行尺寸大小等的修改，檢查結構的合理性等等，十分便利。

第二，能夠對機械零件的3D 裝配視圖直接進行尺寸、不合理處進行修改，這樣可以不會造成人力、物力、財力等的損失，更為方便和高效。我們可以通過組合鍵看到任何一個角度的視圖，容易及時發(fā)現(xiàn)構造不合理處和對其進行修改。

第三，在設計的時候不僅僅是設計一個小零件，更重要的是由小零件組成的組件。PRO/E 能很快地找出各個小零件的外觀因素，從而確定其大小。

第四，可以對已經完成的三維實體模型進行隨意方向上的檢查，檢查其是否符合設計師的條件。檢查完之后還可以通過三維實體模型得到三視圖，進一步可以得到二維工程圖。

第五，Pro/E 可以得到所有設計的信息。在前面的工作全部完成之后，可以生成所設計產品的逼真的動畫圖像。從中我們可以對其反映出來的產品進行物理上的分析，進而得到更完美的設計產品。

2 基于Pro/E 的產品優(yōu)化設計

Pro/E 軟件中有一個較為特殊的功能叫行為建模。它能夠智能設計，分析設計，它屬于功能擴展模塊。這種功能使得Pro/E 軟件有了較大的優(yōu)化效果。

行為建模最關鍵的地方是對設計產品進行各種分析，比如物理外觀方面、運動特點等，對大量的參數進行合理的優(yōu)化。行為建模有兩大部分，一個是模型參數，另一個是敏感度分析。

關于模型重心類的行為建模的具體步驟如下。第一，要新建一個“質量”參數的分析特征。分析特征是指設計物所要求的各類條件的標準，通過分析特征我們可以對模型進行各方面的確定，例如質量屬性、基準點等。第二，新建一個距離參數的分析特征。通過此特征來得到所需的各類物理距離長短。第三，啟動“半徑”的敏感度分析。此分析目的是確定半徑對重心的影響如何。第四，啟動“高度”的敏感度分析，此分析目的是確定高度對重心的影響如何。第五，檢查其是否可行。第六，進行最優(yōu)化分析。此類分析在機械制造業(yè)工程中應用十分廣泛，比如確定起重機的承載能力，便可通過行為建模對其進行最優(yōu)化分析。

3 Pro/E 軟件在機械制造業(yè)中的應用

3.1 Pro/E 的減速器應用

從上文我們可以看出，使用Pro/E 軟件進行設計和傳統(tǒng)的設計方式是幾乎完全不同的，其本質就在于使用Pro/E 軟件時，設計者能夠直接自己把零件進行組成加工，而在這過程中，設計者可以非常直觀地發(fā)現(xiàn)問題并對其進行解決。通過反復對其各方面進行修改和完善，最終可以得出完全符合設計者設計的理想產品。

在機械制造業(yè)的機械傳動設備之中，減速器扮演著不可替代的角色。減速器主要應用于傳遞中的減緩速度，是一種常見的機械產品。減速器中有著的各種各樣的組件，例如齒輪和軸承等。零件都是各有各的特點而不一致的，其中設計十分繁雜艱難，但通過Pro/E 軟件的完美設計功能，便能較為快速且很好地完成。

Pro/E 有著十分優(yōu)越的單一數據庫功能，從上面可以知道，由三維圖生產二維圖十分便利等。在減速器中，Pro/E 應用總共有三個方面。第一，是減速箱箱體和另外一些部分的設計。一些高級特征比如掃描，一些基本特征比如孔、軸、平面、殼等，都體現(xiàn)了其參數化設計。第二，齒輪中的設計。Pro/E 能夠通過輸入齒數、模數等之間的關系式，自動生成參數。且Pro/E 能通過對其物理分析得到關鍵部位的直觀顯示。第三，應用Pro/E 的動態(tài)分析可以得到減速箱裝配的動態(tài)。通過Pro/E 中的裝配連接從而對各零件進行裝配方式的定義。但此方式有個缺點，就是操作時的間消耗較多。

3.2 Pro/E 的CAM/CAE 模塊應用

Pro/E 的CAM/CAE 模塊具體有八種功能，分別是熱分析、振動膜、路面分析、載荷處理、有限元分析、靈敏度優(yōu)化分析、裝配體運動分析和有限元網格劃分態(tài)分析。各個部分都有其優(yōu)秀的功能。CAM 能夠知道整體的最細節(jié)部分，并且支持普通與多軸的加工。此模塊為設計者省時省力，能較好應用于數控加工。

3.3 Pro/E 的逆向工程應用

逆向工程也就是反求、反向工程，英文縮寫為“RE”（Reverse Engineering）。它初時是用于對質量的檢查和測試精密度而產生的，顧名思義，它是指設計從下到上的反饋回路。現(xiàn)今的大部分逆向工程都是“實物逆向工程”，就是重建最終產品的模型。它是如今的一個研究熱點，能較好應用于消費市場最廣最多的產品。

4 結論

本文簡述了Pro/E 軟件的優(yōu)化設計及其在機械設計中的應用。Pro/E 軟件由于其強大的三維設計功能，廣泛應用于各類的產品設計中，并使得這些產品都達到了良好的效果。它的強大功能得到了機械制造業(yè)界普遍認可，但它同時還是具有某些不足，而這些不足正是要我們對其繼續(xù)研究開發(fā)的動力。相信在不久的將來，此軟件會突破不足，進而達到一個新的高度，帶給人們更多更好的效果和利益。

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