本科毕业生PROE二次开发汽车差速器直齿锥齿轮参数化设计毕业论文.pdf

本科毕业设计（论文）Pro/E二次开发一汽车差速器直齿锥齿 轮的参数化设计Pro/E secondary development-automobile differential device straight bevel gears parametrization design 郑重声明本人呈交的毕业设计论文，是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中 已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作 权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单 位。学生签名:日期:分类号：密 级：UDC：学校代码：本科毕业设计（论文）Pro/E二次开发一汽车差速器直齿锥齿 轮的参数化设计Pro/E secondary development-automobile differential device straight bevel gears parametrization design PRO/E二次开发汽车差速器直齿直齿锥齿轮的参数化设计摘要：利用Pro/Engineer二次开发平台Pro/Toolkit和参数化设计方法生成直 齿锥齿轮设计的插件。常规齿轮设计过程烦琐：齿轮轮廓线的生成需要大量的计 算过程；轮廓线的绘制，需要通过关系式控制；齿轮种类较多，不同类别绘制方 法不同。本方法采用参数化驱动方法，结合Pro/Toolkit编程技术，采用面向对 象编程方法，开发出应用于Pro/Engineer中的齿轮零件设计插件。采用面向对象技术和面向过程技术相结合的方式，以动态链接库（DLL）的 形式，实现齿轮参数化设计二次开发，并编写出相应的应用程序软件。可分成几 个基本模块，包括用户界面、轮廓线的计算和生成、直齿直齿锥齿轮实体更新、自动生成工程图、工程图的编辑和修改等模块。本方法可为Pro/Engineer提供 一个较先进的直齿锥齿轮设计插件。关键词：汽车，差速器，直齿锥齿轮，Pro/Engineer,Pro/Toolkit,参数化设 计中图分类号：TH 122Ise co ndary de ve lo pme nt-be ve l ge ar de sign parame te rs base d o n Pro/EAbstract:Using Pro/Toolkit and parametric design technology to develop software applied in Pro/Engineer which is attended to design gear.There are some inefficient aspects in gear design,such as a lot of work should be needed in process of getting the gear profile;it is hard to draw the gear profile without equation;Different kind of gear needs several kinds of methods to build.This paper introduces parametric technology and method of combination of Pro/Toolkit and VC+,which develops software used in Pro/Engineer.This software can be applied in gear design.The software adopts means combined with face to object technique and face to process technique,and it achieves the development of gear parametric design with the using of Dynamic Link Library(DLL).The software can be separated into several modules,including user interface,gear classify,calculating and drawing gear contour,Bevel gear solid build.This paper can supply plug-in software of Pro/Engineer used to design bevel gearKeywords:Car,Differential BevelGear,Pro/Engineer,Pro/Toolkit,parametric designClassification:TH122ii目次摘要.I目 次.III1 绪论.11.1 CAD/CAM的发展现状.11.2 课题的提出及意义.21.3 本课题的研究内容.31.4 本课题研究的主要工作.41.4.1 Pro/ENGINEER 调用 MFC 对话框技术.41.4.2直齿轮轮廓线的参数驱动.41.4.3特征创建技术和特征查询技术.41.4.4 Pro/ENGINEER工程图的生成与修改控制技术.52 Pro/E二次开发研究.62.1 二次开发的历史和现状.62.2 二次开发语言(Pro/TOOLKIT).62.3开发工具的确定.72.4 Pro/ENGINEER 的技术特点.82.5开发环境.92.5.1硬件开发环境.92.5.2软件开发环境.92.6 Pro/TOOLKIT开发环境与Pro/ENGINEER版本的关系.93 汽车差速器直齿锥齿轮的程序设计.113.1直齿锥齿轮的三维造型及其参数化设计.113.1.1基本原理.113.1.2三维模型样板建立的注意事项.123.1.3直齿直齿锥齿轮的简介.123.2用VC创建Pro/TOOLKIT应用程序基本框架.193.3 Pro/TOOLKIT应用程序设计.213.3.1设置包含文件路径.213.3.2设置库文件路径.223.3.3新建项目，进行项目设置：.233.3.4 Pro/TOOLKIT应用程序的运行.253.4菜单设计技术及应用.273.5 MFC对话框的链接.284 总结与展望.354.1 论文总结.354.2对未来的展望.35参考文献.36附录A:.37附录B：变型前后对照图.45附录C:.46致谢.47附录D：学位论文数据集：.48ill中国计量学院现代科技学院毕业设计(论文)1绪论1.1 CAD/CAM的发展现状CAD/CAM技术作为电子信息技术的重要组成部分，其应用已遍及各个工程领 域，是工程设计产品制造业界的一场革命。经过四十多年的发展，CAD/CAM技术 有了长足的进步。以前CAD/CAM技术大都是在工作站平台上运行和开发，随着 计算机水平的大幅提高，目前CAD/CAM软件均可以在微机上运行。微机平台为 普及CAD的应用创造了绝好的条件。在此基础上，CAD/CAM软件厂商展开了新一 轮的竞争。目前CAD/CAM软件动态如下：1)Unigraphics(UG)UG是UnigraphicsSolutions公司的拳头产品。该公司首次突破传统 CAD/CAM模式，为用户提供一个全面的产品建模系统。在UG中，优越的参数化 和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起，这一结合被实践证明 是强有力的，并被大多数CAD/CAM软件厂商所采用。2)SOL IDEDGESOLIDEDGE是真正W indows软件。它不是将工作站软件生硬地搬到W indows 平台上，而是充分利用W indows基于组件对象模型(COM)的先进技术重写代码。SOLIDEDGE与MicrosoftOffice兼容，与W indows的OLE技术兼容，这使得设 计师们在使用CAD系统时，能够进行W indows下字处理、电子报表、数据库操 作等。SOLIDEDGE具有友好的用户界面，它采用一种称为SmartRibbon的界面技 术，用户只要按下一个命令按钮，既可以在SmartRibbon上看到该命令的具体 的内容和详细的步骤，同时在状态条上提示用户下一步该做什么。SOLIDEDGE是 基于参数和特征实体造型的新一代机械设计CAD系统，它是为设计人员专门开 发的，易于理解和操作的实体造型系统。3)AutoCADAutoCAD是Autodesk公司的主导产品。Autodesk公司是世界第四大PC软 件公司。目前在CAD/CAE/CAM工业领域内，该公司是拥有全球用户量最多的软 件供应商，也是全球规模最大的基于PC平台的CAD和动画及可视化软件企业。Autodesk公司的软件产品已被广泛地应用于机械设计、建筑设计、影视制作、视频游戏开发以及W eb网的数据开发等重大领域。AutoCAD是当今最流行的二维 绘图软件，它在二维绘图领域拥有广泛的用户群。AutoCAD有强大的二维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能，同时有部分 1中国计量学院现代科技学院毕业设计(论文)三维功能。在许多实际应用领域(如机械、建筑、电子)中，一些软件开发商在 AutoCAD的基础上已开发出许多符合实际应用的软件。4)Pro/EngineerPro/Engineer 系统是美国 Parametric Technology Corporation(简称 PTC)的产品。PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了 机械CAD/CAE/CAM的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械 CAD/CAE/CAM领域的新标准。利用该概念开发出来的第三代机械CAD/CAE/CAM 产品Pro/Engineer软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够 同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。Pro/Engineer系统主要功能如下：(1)真正的全相关性，任何地方的修改都会自动反映到所有相关地方；(2)具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力；(3)具有强大的装配功能，能够始终保持设计者的设计意图；(4)容易使用，可以极大地提高设计效率。Pro/Engineer系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与 习惯。整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。Pro/Engineer 建立在工作站上，系统独立于硬件，便于移植。因此，本开发利用Pro/Engineer 为平台对汽车差速器直齿锥齿轮进行二次开发店勾。1.2 课题的提出及意义产品的三维设计离不开CAD/CAM系统的支持，具有技术成熟、功能强大的 Pro/ENGINEER参数化造型系统在设计和制造业中引起了人们的重视，并得到了 日益广泛的应用。Pro/ENGINEER提供了强大的三维几何造型功能，使我们能够 创建出各种复杂的几何模型，作为通用的三维CAD/CAM系统在功能上基本能够 满足产品三维设计要求，但有时这些功能并不能满足我们的需求。例如标准零件 系列，它们的结构都是相同的，区别只在于尺寸，如果标准零件系列都通过三维 建模的方式来实现，那么工作量将非常巨大。虽然Pro/ENGINEER自身也有一些 模型库，但是这远远满足不了用户的要求。因此，也就有了本课题研究开发的必 要。机械产品的开发过程中会用到大量的通用零件、标准件、相似件。如何建立 这些常用零部件的库，利用已有的资源，花费较少的时间完成产品设计是用户非 常关心的问题。建立这些通用件、标准件、相似件零件库作为一项可行方案，一 方面可以避免不同设计者的重劳动，提高设计效率，提高设计的标准化程度，减 少错误发生率，缩短产品开发周期；另一方面还可以基于该软件的三维实体模型 进行更深层次的分析(如有限元分析等)，以确保机械设计结果安全可靠。综上，对某些特殊零件进行二次开发是非常有必要的。因此也就有了本课题的提出。2中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）直齿直齿轮广泛的应用于汽车差速器上，由于其形状复杂，设计过程中要求 设计的参数很多。一般是先计算其相关参数，然后在CAD软件中手工造型。其设 计过程复杂繁琐，重复性劳动太多，并且对于同一类型但尺寸不同的直齿锥齿轮 不能实现模型的自动更新。如果对CAD软件进行二次开发，编制专用的圆锥齿轮 参数化设计系统则可以解决这个问题。在目前流行的三维CAD/CAE/CAM软件中，PRO/E以其强大的三维建模功能以及优秀的参数化技术，在制造业得到了广泛的 应用。本文利用PRO/E的二次开发工具Pro/TOOLKIT和VS 2005开发了汽车差速 器直齿锥齿轮的参数化实体造型系统，该系统能够根据输入的参数精确而快速地 生成齿轮实体模型，大大提高了设计质量和设计效率的支1.3 本课题的研究内容本课题的研究对象是直齿直齿锥齿轮的参数化设计。即运用VS2005进行编程，生成动态连接库.dll文件，然后运用PRO/E调 出已经设计好的直齿锥齿轮三维模型，通过利用Pro/TOOLKIT提供的MFC对话框 资源来创建并调用MFC对话框，设计参数和对应的空格，从而实现设计参数的检 索、修改和根据新的参数值生成新的三维模型的功能。直齿锥齿轮用于传递任意相交的两轴之间的运动和动力，它的绘图工作繁 杂费时。而这类零件大部分具有相似的结构和形状，在新产品的设计和图纸绘制 过程中，不可避免要反复修改，进行零件形状、尺寸的综合协调和优化。因此，应用参数化建模技术有非常重要的经济效用和现实作用，对于提高设计效率和保 证设计质量也具有重要意义。课程设计的内容是利用Pro/ENGINEER软件提供的Pro/TOOLKIT开发工具包 来进行直齿轮的参数化设计，其具体内容是：三维造型,在Pro/ENGINEER里面进行直齿锥齿轮的三维造型；搭建框架,用VC创建Pro/TOOLKIT应用程序基本框架；菜单设计，在Pro/ENGINEER的菜单栏里添加新的菜单，毕业设计要求在 Pro/ENGINEER的菜单栏里添加的“直齿直齿锥齿轮”菜单；MFC对话框,通过资源文件的编写和控制程序来实现MFC对话框的功能；图形再生,通过在对话框中输入所需参数值，实现图形的再生。3中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）1.4 本课题研究的主要工作1.4.1 Pro/ENGINEER调用MFC对话框技术自Pro/ENGINEER2001之后，Pro/TOOLKIT就提供用户开发界面的编程接口。利用Pro/TOOLKIT可以开发出具有Pro/ENGINEERr风格的对话框，能向用户提供 人机交互界面，进行简单的人机交互。但是目前这种方法还不太完善，功能有限,而且对话框资源编写起来繁琐，一个简单的对话框资源就会用去很多的时间，对 于稍为复杂的对话框更是无能为力。MFC具有强大的编制对话框能力，编制简单,但Pro/TOOLKIT并不提供对MFC的支持，在Pro/TOOLKIT中并不能直接应用MFC 对话框。1.4.2 直齿轮轮廓线的参数驱动直齿轮轮廓线是按照受力情况绘制出来的，由于直齿轮形状与其参数间具有 线性关系，即直齿轮的非独立参数能够用少数几个独立参数控制。所以，在斜齿 圆柱齿轮设计过程中就要严格把握好5个独立参数以及它们和其他非独立参数 间的线性关系如”1.4.3 特征创建技术和特征查询技术Pro/E中有许多类型的特征，每一个特征都包含着丰富的信息。所有这些信 息集成在任意一个可重生的特征里，这就要求在生成几何体之前，所有的信息都 必须完整一致。4中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）1.4.4 Pro/ENGINEER工程图的生成与修改控制技术直接利用Pro/ENGINEER默认值（美国标准）生成的工程图是不可能满足我 国的有关标准和规范要求的，大多说情况下都需要用户进行设置。从二次开发的 角度需要用到Pro/TOOLKIT的有关工程图操作函数如工程图选项的设置、视图的 生成和显示控制等。5中国计量学院现代科技学院毕业设计(论文)2 Pro/E二次开发研究2.1 二次开发的历史和现状传统的CAD系统所构造的产品模型都是几何图素(如点、线、圆等)的简单 堆叠，仅仅描述了设计产品的可视化形状，而不包含设计者的设计思想，因此难 以对产品模型进行改动，并生成新的产品实例。目前很多企业为缩短产品开发周 期，大部分产品的设计都是改进型设计，大约70%的新产品的设计都要重新利用 原来的产品模型，于是参数化设计的概念在这样的背景下应运而生。未来CAD/CAE/CAM的发展趋势是集成化、网络化和智能化。就制造业而言，企业要提高设计生产的效率，就必然要针对自己的环境、特殊需求来进行二次开 发。在20世纪80年代，计算机辅助设计(CAD)系统盛行，但随着CAD的普及 和使用人们逐渐发现：计算机绘图系统虽然好用，但从专业角度来看，仍有很多 不足之处，在这样的情况下，多数的CAD系统提供了“二次开发”的语言功能，让用户自行学习并编写程序，然后将那些程序以插件的方式放到CAD平台，这么 以来，就可以让原来的CAD系统更有效率。2.2二次开发语言(Pro/TOOLKIT)网Pro/TOOLKIT 是美国Parametric Technology Corporation(PTC)公司为 Pro/ENGINEER软件提供的开发工具包，其主要目的是让用户或第三方通过C程 序代码扩充Pro/ENGINEER系统的功能，开发基于Pro/ENGINEER系统的应用程序 模块，不仅如此，还可以利用Pro/TOOLKIT提供的UI对话框、菜单以及VC的可 视化界面技术,设计出方便实用的人机交互界面,从而大大提高系统的使用效率。Pro/TOOLKIT是Pro/ENGINEER的一个应用程序接口(API),它的编程语言是C语 言，可以对Pro/ENGINEER进行功能扩展，满足PTC客户的特定需求。而且，Pro/TOOLKIT提供了定制标准Pro/ENGINEER用户界面的能力，自动执行重复性 的程序，通过Pro/ENGINEER集成的内部程序(Dll)或外部应用程序(Exe)可以 为造型用户提供自定义的应用程序、设计规划和绘图自动化oPro/TOOLKIT工具包提供了开发Pro/EGINEER所需的函数库文件和头文 件，使用户编写的应用程序能够安全地控制和访问Pro/ENGINEER,并可以实现应 用程序模块与Pro/ENGINEER系统的无缝集成。Pro/TOOLKIT工具包是随Pro/ENGINEER安装盘一起提供的，安装时在“元 件”列表框中选中“API Toolkits复选框，并在“子元件”列表框中选中“Pro/TOOLKIT”复选框，这样将在Pro/ENGINEER系统的默认目录下自动创建两 6中国计量学院现代科技学院毕业设计(论文)个下级目录：protoolkit 和prodevelop。Pro/TOOLKIT采用面向对象的程序设计方法(Object_OrientedProgramming)。在Pro/ENGINEER 和应用程序之间主要是通 过特定的数据结构来传递信息，以应用程序来说这种数据结构并不是直接访问 的，而只能通过Pro/TOOLKIT提供的函数来访问。2.3 开发工具的确定的必Pro/ENGINEER软件本身自带了一些二次开发工具，如族表工具、用户定义 特征(UDF)Pr征Program、J Tink、Pro/Toolkit等。以下简单介绍上述几种 二次开发工具：1)族表(Family Table)通过族表可以方便地管理具有相同或相近结构的零件，特别适用于标准零件 的管理。族表工具是通过建立一个通用零件作为父零件，然后在其基础上对各参 数加以控制生成派生零件。整个族表是通过电子表格来实现的，因此可以称其为 表格驱动。2)用户定义特征(UDF)用户定义特征是将若干个系统特征整合为一个自定义特征，使用时作为一个 整体出现。UDF适用特定产品的特定结构，有利于设计者根据产品特征快速生成 几何模型。3)Pro/ProgramPro/ENGINEER软件对于每个模型都有一个主要设计步骤和参数列表 Pro/Program,它是由类似BASIC的高级语言构成，用户可以根据设计需要来编辑 该模型的Program,使其以一个程序来工作。通过运行该程序，系统通过人机交互 的方法来控制系统参数、特征出现与否以及特征的具体尺寸等。4)J-linkJ-link是Pro/ENGINEER中自带的基于J AVA语言的二次开发工具，是一种面 向对象、独立于操作系统平台的开发工具。用户通过J AVA编程实现Pro/ENGINEER 软件添加功能。5)Pro/TOOLKITPro/TOOLKIT同J-link 一样也是Pro/ENGINEER自带的二次开发工具。在 Pro/TOOLKIT中，PTC向用户提供了大量的C语言函数库，函数采用面向对象的 风格。通过调用这些底层函数，用户能方便而又安全地访问Pro/ENGINEER的数 据库及内部应用程序，进行二次开发，扩展一些特定功能。7中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）上述各种二次开发工具集中在Pro/ENGINEER的“工具”菜单中，如图2-1所 示。其中“辅助应用程序”主要用来调用Pro/TOOLKIT程序。工具（X）关系参数国）指定 程序g皿F库也）模型播放器也）组件设置R）播放跟踪/培训文件9.由分布式计算也）Pro/Web.Link（W）回映射键）浮动模块QJ）辅助应用程序弱）%环境邕）服务器注册表）.定制屏幕（）.，清除历史记录（H）选项（Q）调试图2-1开发工具由于Pro/TOOLKIT具有函数简单，应用方便等优点，本课题将使用Pro/TOOLKIT 进行二次开发研究。2.4 Pro/ENGINEER的技术特点全相关性：Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开 发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程 文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一 点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的 一些功能提前发挥其作用口”基于特征的参数化造型：Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何 模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易 的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很 熟悉的，因而易于使用。装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特 的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），8中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。数据管理：加速投 放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多 个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门 用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了 Pro/ENGINEER独特的全 相关性功能，因而使之成为可能。装配管理：Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限 制。易于使用：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普 通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学 习和使用。2.5开发环境值开发环境包括两部分：即硬件开发环境和软件开发环境。2.5.1硬件开发环境本课题是基于Pro/Engineer W ildfire4.0的二次开发，因此只要能够安装 支持Pro/E W ildfire4.0版本即可。建议配置如表2T 所示。表2-1计算机配置项目推荐B己置CPU1.0GH z 以上（建议2.0GH z）内存256MB以上（建议512MB）显卡显存32MB以上，推荐使用Geforce4以上的显卡网卡必须安装网卡（或使用虚拟网卡）2.5.2软件开发环境操作平台：W indows2000/XP/NT；开发平台：Pro/ENGINEER W ildfire2.0；开发语言：Visual C+6.0o2.6 Pro/TOOLKIT开发环境与Pro/ENGINEER版本的关系网在不同Pro/ENGINEER版本提供的Pro/TOOLKIT开发环境中，其函数库以及 头文件的定义会有一些变化，通常在编译的时候使用的头文件和在连接的时候使 用的库文件最好应与Pro/TOOLKIT应用程序运行的Pro/TOOLKIT环境的版本一 致。与AutoCAD的ObjectARX开发环境不同的是，使用底版本的Pro/TOOLKIT 的头文件和函数库生成的Pro/TOOLKIT应用程序可以在高版本的Pro/TOOLKIT 环境运行，反之则不行。例如，使用Pro/ENGINEER2001版本的Pro/TOOLKIT的 9中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）头文件和库文件生成的Pro/TOOLKIT应用程序可以在Pro/ENGINEER W ildfire 环境顺利运行，但用Pro/ENGINEER W ildfire版本的Pro/TOOLKIT的头文件和函 数库生成的Pro/TOOLKIT应用程序则不能在Pro/ENGINEER2001环境运行。这样,在使用低版本的Pro/TOOLKIT的头文件和库函数生成的Pro/TOOLKIT应用程序，如果不使用高版本的Pro/TOOLKIT新增的函数，可以直接使用而不一定非要重新 编译和连接。本书给出的实例主要针对Pro/ENGINEER2001和Pro/ENGINEER W ildfire,在这两个版本中，Pro/TOOLKIT新增的函数主要是UI对话框的操作函数和特征元素树的变化，对其他函数没有影响口X5。10中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）3汽车差速器直齿锥齿轮的程序设计Pro/TOOLKIT应用程序开发包含三个步骤:编写源文件（菜单资源文件、信息 资源文件和Pro/TOOLKIT程序）、程序的编译和连接以及程序的注册和运行。本 次的设计流程图图3.1所示：图3.1设计流程图以上便是本课题设计的主要流程，首先创建直齿锥齿轮模型，这个和以往在 PRO/E环境里画直齿锥齿轮一样，关键在于第二步和第三步，这是本次课题的核 心内容。而“在PRO/E环境中添加新菜单”和“改变参数后的图形再生成”是 本课题所要达到的目的。3.1 直齿锥齿轮的三维造型及其参数化设计基于三维参数化程序设计，主要内容包括三维模型的创建、设计参数的确定、交互界面设计及参数化程序设计等。3.1.1 基本原理口 67刃基本原理是采用三维模型与程序控制相结合的方式。三维模型不是由程序创11中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）建，而是利用交互方式生成。在已创建的零件三维模型基础上，进一步根据零件 的设计要求建立一组可以完全控制三维模型形状和大小的设计参数。参数化程序 设计针对该零件的设计参数进行编程，可以实现参数的检索、修改和根据新的参 数值生成新的三维模型的功能。3.1.2三维模型样板建立的注意事项回在Pro/ENGINEER环境用人机交互方式建立三维模型样板。模型样板的创建 方法与一般的三维模型相同，但必须注意以下几点：1）正确设置控制三维模型的设计参数。设计参数可分为两种情况：一是与其 他参数无关的独立参数；另一种是与其他参数相关的非独立参数。前者主要用来 控制三维模型的几何尺寸和拓扑关系，后者可用以独立参数为自变量的关系式表 ZjS O2）正确建立设计参数与三维模型尺寸变量之间的关联关系。在 Pro/ENGINEER中创建草图、加减材料和其他修饰特征时，系统将会以dO、dl、d2等默认符号给特征的约束参数命名。系统的约束参数命名是由Pro/EGNINEER 系统自动创建的，其值控制三维模型的几何尺寸和拓扑关系，与用户创建的参数 无关。要使用户建立的设计参数能够控制三维模型，必须使二者相关联。主要有 两种方法：方法：在创建或修改特征需要输入数值时，直接输入参数名。如在草图中 标注或修改尺寸值时用参数名代替具体数值。方法：利用Pro/ENGINEER的关系式功能创建新的关系式，使Pro/ENGINEER 系统自动创建的约束参数名与设计参数关联。比如在Pro/ENGINEER中创建的三 维模型，符号d3、d4和d5均是系统自动创建的约束参数名，如果使参数DD1 及H 1分别与d3和d4相关联，创建的关系式为：d3=DDl W d4=H lo在本次二次开发过程中，作者选用前一种方法，因为这样可以用简写的参 数名（英文简写）代替Pro/ENGINEER系统自动创建的约束参数名，然后就可以 免去后面的一些约束参数名与设计参数关联繁琐的公式，不仅如此，选用前一种 方法，英文简写的参数名比Pro/ENGINEER系统自动创建的约束参数名也更清楚 明晰，符合人们的思维习惯，在之后的编辑、修改等工作中能提供很大的方便。3.1.3直齿直齿锥齿轮的简介同1）如图3.2所示为直齿锥齿轮示意图：图示为常用齿形，直齿锥齿轮机构用于传递任意相交的两轴间的运动和动 力。按结构形式分为直齿直齿锥齿轮，斜齿直齿锥齿轮和曲线齿直齿锥齿轮。12中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）图3.2直齿锥齿轮示意图R锥距；5分度园锥角；da一齿顶圆直径；d一分度园直径;B一齿宽；df齿根园宜径；2）直齿锥齿轮的基本参数直齿锥齿轮的基本参数如表3.1所示。表3.1直齿锥齿轮的基本参数名称值说明名称值说明M2.5模数DELTA分锥角Z24齿数DELTA_A顶锥角Z_D4 5大齿轮齿数DELTA_B基锥角ALPHA20压力角DELTA_F根锥角B20山宽HB齿基图HAX1齿顶身系数RX锥距CX0.25顶隙系数THETA_A齿顶角HA齿顶高THETA_B齿基角HF齿根局THETA_F齿根角H土齿同BA齿顶宽D分度圆直径BB齿基宽DB基圆直径BF齿根宽13中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）DA齿顶圆直径X0变位系数DF齿根圆直径其中的齿数Z、模数m、齿宽系数X和分度园锥角8为直齿锥齿轮特征参数中四 个互不相关的独立参数，其它的特征尺寸均可由这四个独立参数通过计算得到，进而确定模型的各个特征，是直齿锥齿轮建模的基本。本次二次开发系统的实现，是以将上述的四个独立参数设置成可以修 改的变量，然后通过控制它们来对直齿锥齿轮模型特征尺寸进行控制。Pro/E原有的功能里虽然也能修改这四个独立参数，但是当面临高速、高效设计直齿锥齿轮的要求时就显得很笨拙又耗时，在当今市场经济的大 环境下，时间就是金钱，所以它已经不再适应社会发展的要求。所以这次二次开发就是对原有Pro/E系统的改进，需要说明的是，开 发之后的系统并不是能使所有零部件设计都能更节省时间，它只是能够在 设计直齿锥齿轮的时候起到彰显的作用，但是通过对直齿锥齿轮这种虽然 已经标注化但仍就非常特殊的零件的研究，可以得出结论：只要是能够由 参数控制的零件族都可以通过类似的方法进行二次开发，从而弥补Pro/E 虽功能强大但不能适宜具体工作要求的缺点。3）创建三维模型（1）基本参数设置a）模数齿轮的模数已经标准化，中国目前采用GR137-78渐开线园柱齿轮模数，此标准中的模数范围为0.550nlin,其中如汽车差速器直齿锥齿轮的模数时，由 于齿轮的模数越大，则弯曲强度越高口,各类型汽车差速器直齿锥齿轮模数大 致范围为：轿车、轻型货车 2.5-3.5中型货车 3.54.5重型货车 4.56本课题中取模数范围2.5-3.5b）齿数齿数取值通过计算汽车差速器传动比，大致取得。齿数太大，传动比太大,使汽车差速不平稳，齿数太小，可能导致达不到预期的差速效果”勺。本课题中 取齿数范围为1827。14中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）C）压力角齿轮压力角多数国家都以20为标准齿轮压力角。一般讲压力角大则齿轮齿 强度高，压力角小则重合度大、噪音小，故货车往往才用较大的压力角，小轿车 往往采用较小的压力角口出。有的差速器高档齿轮用小压力角，抵挡齿轮用大压 力角本课题中取国家标准压力角20d）齿宽齿宽越大，承载能力越高，但齿轮受载后，由于向误差及轴的挠度变形等原 因沿齿宽方向受力不均与，因而齿宽不宜太大口6。本课题中齿宽范围去1828 e）分度圆锥角直齿锥齿轮分度园锥角主要取决于，汽车差速器两传动轴间的角度口刀。本 课题中取分度园锥角范围为4050其他参数也要通过强度校核计算和经验来确定，如计算齿面摩擦时，摩 擦系数f 一般取为0.130.2。确定好五个独立参数之后，剩下的非独立参数 可以交由计算机自动计算出结果，并反映到模型当中。二,一出面i文件编辐参数工具显示 查找括围|零件 y 0 JGEAR 过滤依据I金部名称类型值指定访问漉说明-AQ2.500000回备*全用户定三口口工实之20.OOOOOO臼电户全用口足用z_i实塑45.OOOOOO回电亭全用尸定5/白白ALTHX二药20.OOOOOO臼用尸恚X日71RK终20.OOOOOOS2r完全用口至二口勺=HAJ-：实裁1 OOOOOO回电户全用户定7口之CX乎WO.250000口?!r完全用Q运2日勺HA令皴L SQCOCHJ:端的定工手KF乎勃?i口，图的市三不H本超S BLrSODG演正由至关于II齐澈SO QOODOn口蓊的宅3克DI：手终934e.J 1口土立至W手LIA学戮：S4 5F0口力行：等W结运4至IF实数44 2S3S7e口的京M至TfUT T A 口二0口工车=1壬y I属性.l|m-（确定J 1 重量1 I 取消 1图3.3直齿锥齿轮基本参数15中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）参数 m回区文件编辑参数工具显示 查找范围;零件V j I CONIC.GEAR过滤依据全部名称翘值指定访问源说明nF其数4 4.28 6E-78嚼领定工系ADELTA江赞23,962489毛系DELTA)举26.288213手锁定一二一DELTA：买薮22,427142锁定关系DELTAJ买叁21.13-5 6232薪踪W系卖数1 649886与锁定王系1 rC(买数61,555361却锁定关妾THETA_A实数2 325724锁定美事.TKETA_E；其数1 535347窗锁定关.系THETA Jm学2 90兆ST，渝铀运美系BA工戮20 d16488彘锁司-X才.三BB买薮20,007183钝定五至BF买效20,025757*系7实数0.0000000全用户定X的 1V1S-住 -V属性.同1确定 重置 取消图3.4直齿锥齿轮基本参数16中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）（2）齿轮几何尺寸关系的建立执行“Edit/Relations”命令，在弹出的对话框中输入以下关系:/*齿轮基本关系式：H A=(H AX+X)W-(3.1)H F=(H AX+CX-X)*M-(3.2)H二(2*H AX+CX)*M-(3.3)DELTA=ATAN(Z/Z_D)-(3.4)D=M*Z-(3.5)DB=D*C0S(ALPH A)-(3.6)DA=D+2*H A*C0S(DELTA)-(3.7)DF=D-2*H F*C0S(DELTA)H B二(D-DB)/(2*COS(DELTA)RX=D/(2H s in(DELTA)-TH ETA_A=ATAN(H A/RX)-TH ETA_B=ATAN(H B/RX)-TH ETA_F=ATAN(H F/RX)-DELTA_A=DELTA+TH ETA_A DELTA_B=DELTA-TH ETA_B-DELTA_F=DELTA-TH ETA_F-BA二B/COS(TH ETA_A)-BB二B/COS(TH ETA_B)-BF二B/COS(TH ETA_F)-/*DTM1面与TOP面距离D0=d/(2*tan(delta)-/*基本曲线关系D2=90-D4=df/2-D5=db/2-D6=d/2-D7=d