張文芳，王春燕，葛家山

(太原科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山西 太原 030024)

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，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。減速器的設(shè)計(jì)，重復(fù)性勞動(dòng)很多，參數(shù)化設(shè)計(jì)正好解決了這一難題。

1 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要內(nèi)容

本系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容就是運(yùn)用Pro/E的二次開發(fā)方法，實(shí)現(xiàn)減速器的參數(shù)化設(shè)計(jì)，以C語言和Pro/TOOLKIT為開發(fā)工具，對(duì)減速器的主要零件進(jìn)行常規(guī)性、可靠性設(shè)計(jì)，構(gòu)建二級(jí)減速器參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。具體包括以下內(nèi)容:(1)應(yīng)用Pro/TOOLKIT工具進(jìn)行二次開發(fā)，包括源文件編寫、環(huán)境的配置以及程序的注冊(cè)和運(yùn)行。(2)基于Pro/E的參數(shù)化設(shè)計(jì)，建立主要零件樣板模型。(3)設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面。在VC的環(huán)境下，用戶通過交互界面選擇基本參數(shù)、強(qiáng)度校核、工藝參數(shù)以及可靠性設(shè)計(jì)等按鈕，并輸入基本變量。(4)加入齒輪傳動(dòng)可靠性設(shè)計(jì)。用常規(guī)設(shè)計(jì)方法得到的齒輪傳動(dòng)尺寸為初始條件，需要校核所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)是否滿足該系統(tǒng)的可靠度要求，從而確保各級(jí)齒輪的傳動(dòng)可靠性滿足要求。

2 設(shè)計(jì)過程

2.1 Pro/E的二次開發(fā)及接口

二次開發(fā)即對(duì)軟件進(jìn)行本地化工作，對(duì)于Pro/E軟件系統(tǒng)，較深入的二次開發(fā)則是利用Pro/TOOLKIT開發(fā)工具[1]。但是 Pro/TOOLKIT開發(fā)界面的功能很弱，而且沒有連接數(shù)據(jù)庫(kù)的功能，所以必須借助其他的開發(fā)工具來實(shí)現(xiàn)。由于此軟件提供給用戶的二次開發(fā)模塊是以C語言為依據(jù)的，為此選用VC++作為本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)工具[2－3]。

第一步，啟動(dòng)VC++，利用向?qū)FC A pp Wizard(dll)創(chuàng)建一個(gè)工程文件并對(duì)其更改工程設(shè)置如下:

第二步，在創(chuàng)建文件中添加庫(kù)文件及包含文件，添加頭文件并調(diào)試生成運(yùn)行。

頭文件程序:

第三步，創(chuàng)建 Protk.dat及 IconMessage文件，如圖1所示。

圖1 Protk.dat及IconMessage文件的創(chuàng)建

第四步，打開 Pro/E后，單擊 Tools→Auxiliary Applications，注冊(cè)Protk.dat文件并啟動(dòng)，如圖2所示。

圖2 Protk.dat文件注冊(cè)并啟動(dòng)

2.2 減速器主要零件的三維模板

以Pro/E為開發(fā)平臺(tái)，建立減速器的三維基本模型。三維實(shí)體模型除了可以將用戶的設(shè)計(jì)思想以最接近真實(shí)的模型在計(jì)算機(jī)上展現(xiàn)之外，借助于系統(tǒng)參數(shù)(System parameters)，用戶還可以隨時(shí)計(jì)算出產(chǎn)品的體積、面積、重心、慣性力大小等，以了解產(chǎn)品的真實(shí)性能，并避免傳統(tǒng)的面結(jié)構(gòu)、線結(jié)構(gòu)的不足。用戶在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中，可以隨時(shí)掌握以上情況，調(diào)整物理參數(shù)[4]。

構(gòu)造減速器齒輪和軸的三維模型分別如圖3和圖4所示。

圖3 斜齒輪模型的建立

2.3 減速器參數(shù)化設(shè)計(jì)

圖4 階梯軸模型的建立

參數(shù)化設(shè)計(jì)是通過改動(dòng)圖形的某一部分或某幾部分的尺寸，或修改已經(jīng)定義好的零件參數(shù)，自動(dòng)完成對(duì)圖形中相關(guān)部分的改動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的驅(qū)動(dòng)。以Pro/TOOLKIT為平臺(tái)，通過UI對(duì)話框，能夠使外部應(yīng)用程序(客戶應(yīng)用程序)安全地控制和訪問Pro/E的數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序。通過交互式參數(shù)化方法改變零件的主要參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了模型尺寸的實(shí)時(shí)修改、更新，從而生成新的模型，快速完成圓柱齒輪減速器的參數(shù)化設(shè)計(jì)。用戶選擇UserFunction按鈕，點(diǎn)擊齒輪的設(shè)計(jì)選項(xiàng)，彈出對(duì)話框，分別向基本參數(shù)、工藝參數(shù)、強(qiáng)度校核、可靠性設(shè)計(jì)等模塊輸入基本參數(shù)。輸入所需數(shù)據(jù)并進(jìn)行可靠性校核，如圖5所示。

圖5 齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)界面

校核完成后，點(diǎn)擊確定按鈕，重新生成模型，如圖6所示。

圖6 斜齒輪參數(shù)化重生成

3 結(jié)束語

利用本開發(fā)系統(tǒng)對(duì)減速器進(jìn)行三維建模參數(shù)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了通用零件的快速生成，大大縮短了設(shè)計(jì)周期。該系統(tǒng)對(duì)提高減速器的設(shè)計(jì)效率、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、降低設(shè)計(jì)費(fèi)用，具有一定實(shí)用價(jià)值，同時(shí)可為產(chǎn)品的有限元分析和加工提供實(shí)體模型。

[1] 張繼春.Pro/E二次開發(fā)使用教程[M].北京:北京大學(xué)出版社，2003.

[2] 李世國(guó).Pro/TOOLKIT程序設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3] 張紅旗，曹文鋼.Pro/E二次開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用與研究[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，2002(1):48－49.

[4] 劉志剛，曹文成.基于Pro/E的漸開線直齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2007(3):43－44.