基于Pro/E&VC的直齒圓柱齒輪的參數化設計與校核

佛新崗 郭紅星 白鈺枝 雷 蕾

（西安航空職業(yè)技術學院，陜西 西安 710089）

基于Pro/E&VC的直齒圓柱齒輪的參數化設計與校核

佛新崗 郭紅星 白鈺枝 雷 蕾

（西安航空職業(yè)技術學院，陜西 西安 710089）

根據計算機輔助工藝設計的需求，以Pro/E自帶的Pro/Toolkit開發(fā)包為平臺，結合Visual Studio 2005編程軟件，對Pro/E進行二次開發(fā)，完成了直齒圓柱齒輪的參數化設計。該設計通過人機交互界面，即可快速實現直齒圓柱齒輪的建模。

Pro/E二次開發(fā)；直齒圓柱齒輪；參數化設計；校核

1 引言

參數化設計可以十分方便地修改圖形，并能將以往產品設計的經驗和知識繼承下來，設計者也可以把時間、精力集中于更具有創(chuàng)造性的概念和整體設計中去，提高造型設計的精度和設計的效率。參數化設計技術是實現產品快速設計的常用有效手段，主要用于標準化、系列化和通用化程度比較高的定型產品[1]。

齒輪傳動具有效率高、傳動比準確、結構緊湊和工作可靠等優(yōu)點，是機械傳動中最重要和應用最廣的傳動方式之一。在一定意義上說，齒輪生產的技術水平，是國家機械工業(yè)發(fā)展的重要標志。但是齒輪的三維建模過程卻比較復雜，而且由于不同齒輪的齒數、模數、寬度等參數不同，需要對不同的齒輪分別建模，因而需要進行大量重復性勞動，造成人力、物力的浪費。參數化設計正好解決了這一難題。本文使用Visual Studio 2005對Pro/E 5.0進行二次開發(fā)，實現直齒圓柱齒輪的自動建模。

2 產品的參數化設計

參數化設計是通過尺寸驅動來實現結構更改或模型重建，一般被用于系列化、通用化和標準化程度較高的定型產品，這類產品的數學模型與結構形式往往是固定不變的，只是描述產品的結構尺寸有所不同，這是由于相同數目類型的已知條件在不同規(guī)格的產品設計中取值 不同所造成的。對于定型產品，可以用變量代替已知條件和隨不同產品規(guī)格而變的基本參數，然后依據產品的已知條件和基本參數，通過計算機檢索、查詢已有的圖形數據庫，或者由專門的算法計算出所需的全部繪圖數據，最后通過圖形設計軟件（如Pro/E、SolidWorks及UG等）在顯示屏幕上自動生成參數化圖形，其設計原理如圖1所示[2]。

3 設計實例

3.1直齒圓柱齒輪三維模型的建立

要想實現直齒圓柱齒輪的參數化設計，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，然后建立一個模型樣板，如圖2所示，在此基礎上建立直齒圓柱齒輪的參數化模型。

Pro/E的參數化設計是基于單一數據庫和全參數相關原理實現的。以直齒圓柱齒輪的模型樣板為例，首先通過模型分析確定主動參數和從動參數，然后在“參數”選項中定義各個參數并賦予初值，如圖3所示，將直齒圓柱齒輪的多個結構參數作為設計參數，如直齒圓柱齒輪齒數、模式、齒寬、壓力角、變位系數等。直齒圓柱齒輪結構隨著設計參數的變化而更新，這需要對各設計參數之間的邏輯關系進行定義，對此，可通過“關系” 選項來定義直齒圓柱齒輪主動參數和從動參數之間的約束關系，如圖4所示。

圖1　基于三維模型的參數化設計實現過程

圖2　直齒圓柱齒輪模型樣板

圖3　設置基本參數

圖4　定義約束關系

3.2直齒圓柱齒輪參數化界面設計[3-4]

3.2.1菜單設計

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，允許應用程序創(chuàng)建何管理菜單。在應用Pro/TOOLKIT對Pro/ENGINEER進行開發(fā)的過程中，添加用戶自定義菜單是最常用的技術。創(chuàng)建菜單的程序如圖5所示。

圖5　模型菜單圖

3.2.2對話框設計

彈出式對話框是目前最先進最流行的一種人機交互方式，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。在進行Pro/TOOLKIT程序設計時，有兩種方法建立對話框，一種是通過VC提供的MFC可視化對話框設計技術，另一種是通過Pro/TOOLKIT提供的用戶界面對話框(User Interface Dialog Boxes,簡稱UI對話框)。與UI對話框相比，使用MFC對話框界面布局更加容易，設計、調試都比較容易。但它建立的對話框與Pro/ENGINEER的風格不一樣，不利于用戶的操作。此處采用UI對話框設計，資源文件如圖6所示，創(chuàng)建的直齒圓柱齒輪對話框如圖7所示。

圖6　資源文件

圖7　圓柱齒輪參數化設計與校核對話框

3.3直齒圓柱齒輪參數化程序設計

程序內容包括自定義菜單程序、對話框程序和調用參數等。然后進行調試——修改——調試，直至調試到有0個error，169個warning[5]。本程序的出發(fā)點就是在于將同一系列的零件只需建立一個實體模型，然后就利用不同參數值來驅動所變更的尺寸，本程序所達到最終目的的工作流程圖如圖1所示。程序設計界面如圖8所示。

圖8　Visual Studio 2005程序設計界面

4 結束語

通過直齒圓柱齒輪的參數化建模與交互界面開發(fā)，實現了直齒圓柱齒輪結構的參數編輯和模型重建功能，明確了Pro/E與Visual Studio 2005二次開發(fā)的基本流程，提高了直齒圓柱齒輪設計的效率和靈活性，為齒輪零件的系列化、標準化設計奠定了基礎，同時也為復雜結構零件的參數化設計及交互界面開發(fā)提供了技術參考。

[1] 濮良貴.機械設計[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2] 宋娥,李世國.Pro/E二次開發(fā)中的界面設計技術[J].機械設計與制造,2005,(5):56-58.

[3] 吳立軍,陳波.Pro/ENGINEER 二次開發(fā)技術基礎[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Pro /E進行二次開發(fā)[J].組合機床與自動化加工技術,2006,(6):40- 43.

[5] 張繼春.Pro/E二次開發(fā)實用教程[M].北京:北京大學出版社,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)技術學院2014年度自選科研課題立項項目（14XK-ZY004）。

佛新崗（1981－），男，陜西富平人，西安航空職業(yè)技術學院航空制造工程學院計算機輔助設計與制造教研室講師，工學碩士，研究方向為計算機輔助設計與制造、數控加工。