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1、Pro/E的主要应用摘要：Pro/E是美国PTC公司旗下的产品Pro/Engineer软件的简称，是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。Pro/E是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。关键词：三维软件，Pro/e，机械，应用正是由于Pro/E的强大功能，使得它在很多领域得到了广泛的应用。下面主要通过Pro/E在各方面的应用来介绍其作用和功能。一、建
2、模ProE是一款参数化建模软件，具有丰富的零件实体建模功能，能进行变量化的草图轮廓绘制，并能自动进行动态约束检查。通过拉伸、旋转、薄壁特征、抽壳、特征阵列，以及打孔等操作，更简便地实现机械产品的开发设计。通过扫描、混合、填充，以及拖动可控的相关操作，能生成形状复杂的构造曲面，可以直观地对曲面进行修剪、延伸、倒角和缝合等操作。ProE的所有模块都是相关联的。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。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。P
3、roE是基于特征的参数化造型，可以按预先设置很容易地进行修改、装配、加工、制造，通过给这些特征设置参数，然后修改参数，很容易进行多次设计叠代，实现产品开发。ProE的数据管理模块可以加速产品投放市场，在较短的时间开发更多的产品。参数化设计是指零件或部件的形状比较定型，用一组参数约束该几何图形的一组结构尺寸序列，参数与设计对象的控制尺寸有显式对应，当赋予不同的参数序列值时，就可驱动达到瓶的目标几何图形，其设计结果是包含设计信息的模型。参数化为产品模型的可变性、可重用性、并行设计等提供了手段，使用户可以利用以前的模型方便地重建模型，并可以在遵循原设计意图的情况下方便地改动模型，生成系列产品，大大提
4、高了设计效率。用ProENGINEE进行参数化设计，只需将某系列的零件设计成一个模型，在模型上标注尺寸，尺寸线可以看成一个有向线段，上面的尺寸数字就是参数名，其方向反映了几何数据的变动趋势，长短反映了参数现值，这样就建立了几何实体和参数间的关系，由用户输入的参数名找到对应的实体，进而根据参数值对实体进行编辑修改，以得到新的模型，实现参数化设计。许多机械零件的形状结构具有共同特征，只是在相对大小或局部特征上存在一定的差异，如果能够通过一个模板模型衍生出不同的模型，就会大大提高设计效率。参数化设计是将系列化、通用化和标准化的定型产品中随产品规格不同而变化的参数用相应的变量代替，通过对变量的修改，从
5、而实现同类结构机械零件设计的参数化。参数化造型的基本思想是用数值约束、几何约束和方程约束来说明产品模型的形状特征，从而得到一簇在形状或功能上具有相似性的设计方案。参数化实体造型的关键是几何约束关系的提取、表达、求解，以及参数化几何模型的构建。软件提供了非全约束的参数化实体特征建模与曲面建模相结合的技术，具有强大的零件设计功能。下面以齿轮实例说明如何使用参数和关系创建参数化零件：（一）生成渐开线渐开线的生成是齿轮设计过程中的关键。渐开线的定义是绕在圆上的线展开时，线保持与圆相切，是线的端点形成的轨迹。渐开线的数学分析如图1 所示：图1 渐开线的数学分析根据以上分析，可以得到渐开线的数学公式：xc
6、=r*cos(ang) x=xc+(s*sin(ang)yc=r*sin(ang) y=yc-(s*cos(ang)利用Pro/E 中的关系式，即可生成渐开线，但需要使用系统的一个变量“t”，“t”的变化围是0到1；“PI” 表示圆周率，是Pro/E 的默认变量。090围的渐开线关系式如下：ang=t*90；r=base；dia/2 s=(PI*r*t)/2； xc=r*cos(ang) ； yc=r*sin(ang) ；x=xc+(s*sin(ang)；y=yc-(s*cos(ang) ；z=0 渐开线创建完成后，利用三维造型功能创建齿轮模型。如图2 所示：图2 渐开线齿轮（二）创建Pro/
7、Program程序1、输入齿轮的主要参数，并建立主要与次要参数之间的关系在INPUT 与 END INPUT之间输入如下语句：Z=20 /齿轮齿数M=2 /齿轮模数WIDTH=12 /齿轮宽度PRESSURE_ANGLE=20 /齿轮压力角在RELATION 与END RELATION 之输入如下语句：pitch_dia=z*m /分度圆直径root_dia=z*m-2.5*m /齿根圆直径top_dia=z*m+2*m /齿顶圆直径base_dia=z*m*cos(pressure_angle) /基圆直径addendum=m /齿顶高dedendum=1.25*m /齿根高tooth_th
8、ickness=m*PI/2 /齿厚2、完成后保存退出，将程序合并到模型中（三）定制用户界面用户界面是采用Pro/Toolkit 提供的UI 对话框技术创建的，由菜单项调用，如图3 所示。执行程序之前，应当先在当前窗口中打开齿轮模型，以使齿轮模型的主要参数在“参数列表”中显示出来，否则“参数列表”中的容将为空。在该用户界面中，可以完成如下操作：（1）编辑参数在“数值”输入框中输入新的参数值并按回车键，即可完成对参数值的修改。（2）添加参数 输入新参数的名称、值和类型后，单击“添加”按钮即可创建新的参数对象。如果输入的新参数名已经存在，则将会被忽略。（3）删除参数 单击“删除”按钮，将从当前模型
9、中删除指定的参数。若该参数已在当前模型中引用，则删除无效。（4）再生模型 若选参数已被定义为模型特征或草图的驱动尺寸，修改值后，单击“再生”按钮，模型会随之变化。图3 用户界面在Pro/E 环境中打开齿轮模型，注册应用程序后，在对话框中修改齿轮参数值，即可创建不同的齿轮模型，如图4 所示。 齿数：20 齿宽：50 齿数：34 齿宽：12图4 参数化建模实例二、运动仿真模块的应用ProEngineer软件的功能十分强大，其中运动仿真模块注重运动的分析；机构运动分析是设计中重要的环节，他们之间有着紧密的联系。以四杆机构为倒，讲解了如何将Pro/E软件的运动仿真功能应用于四杆机构的设计中，在熟悉运动
10、仿真功能的同时，还掌握了四杆机构的设计方法机构运动包括自由度的计算、各个构件位移、速度和加速度的计算以及构件会不会干涉、还有如何改变构件的尺寸来满足设计的需要等容四杆机构是机械原理中最常见的机构(见图5)该机构中存在转动副以销钉作为连接方式其工作原理是当曲柄匀速转动时，通过连杆带动摇杆左右摆动该机构具有急回的特性，即四杆机构工 作时摇杆慢慢向前摆动完成一次工作后摇杆急速返回原来的位置。，从而将理论与实践结合起来图5 四杆机构1、运动仿真的操作流程（1）以连接方式建立欲分析的结构。（2）组装补足相关的运动配合条件。（3）设定初始位置。（4）加入驱动条件。（5）设定分析条件并仿真。2、自由度的计算
11、从图6可以看出四杆机构由4个构件组成，其中BASERODprt是机架，可以认为是静止不动的，实际上拥有自由度的构件是3个，有4个转动副。需要的动力是： P=3*3-2*4=1如果展开第一个接头，就会发现有一个螺旋形的符号，这个就是将动力源(电动机)加在曲柄的位置上使得机构运动起来。图6 装配构建和接头3、仿真制作和运动干涉检查设定分析条件，选取“四杆机构”的定义(自己建立，不使用缺省值)。点选“运行”按钮，此时在屏幕上看到机构正以所加入的伺服马达动力开始运动仿真，并且可以将仿真的过程制作成mpg文件，在其他的视频软件上播放。如果设计的分析条件不合适，仿真的时候，状态栏就会出现“对于时间为l时第
12、1帧的组件分析失败”字样，如图7；并且机构停止并弹出一警告窗口，告诉我们系统无法继续运算。图7 运动产生干涉原因分析：(1)将摇杆和机架(静止的机构)连成一体摇杆就不能运动了。(2)连架杆的销钉设计的过长。而这样设定，是因为我们想让系统为我们检查出机构在运动过程中产生的干涉。解决问题：选择“中止”离开，关闭窗口。对于第一种原因必须在机械菜单下用连接命令来修改；对于第二种原因则须返回修改杆件的原始数据。还可选取“回放”的选项，勾选“全局干涉”作总体干涉检查。点选键系统开始计算，当播放器出现并加以播放后，干涉的部分以红色显示。4、各个构件位移、速度及尺寸的计算、调整这个工作很有意义不但可以了解执行
13、件的运动及性质，以此探讨结果的重要性，而且可以根据这个结果调整构件的尺寸。以四杆机构为例，曲柄的运动的是匀角速度的，让我们通过已经装配好的部件通过Pro/E的“测量结果”的功能，将摇杆的运动行程和时问的曲线图显示出来，如图8的摇杆的摆动角度和时间的关系图。可以看出几点：(1)摇杆最大的摆动角度是80。(2)可以从图8中看出摇杆的运动确有急回的特点，回程的时问25秒(左边)比工作时间75秒(右边)要短，而走的路程是一样的。(3)每一点的时间和摇杆位置的关系都可以确定，并且可以以文件的形式导出，图8的数据一及曲线还可以通过Excel来记录和编辑。图8 杆摆角与时间的关系曲线在设计中往往是给出摇杆的
14、回转角度,然后设计出机构中曲柄以及连杆的长度。现在我们规定摇杆的摆动角度是60,如何改变构件的尺寸来适应这个新的角度呢?可以通过下面的两种设计方法来实现：方法一：改变曲柄长度。回到曲柄零件图上更改驱动杆(driverodpart)的长度尺寸再生零件图刷新装配图在相同的仿真运动条件下观察结果。这种方法最后求得的解不一定准确并且过程也比较繁琐。方法二：可以通过运动仿真模块中的Trace Curve(轨迹曲线)来得到，再通过Pro/E的曲线分析和测量功能就可以轻松获得构件运动的数据了。运动学是动力学的一部分，它考虑除质量和力之外的所有运动方面。运动分析会模拟机构的运动，满足伺服电动机轮廓和任何接头，
15、凸轮从动机构、槽从动机构或齿轮副连接的要求。运动分析不考虑受力，也不必为机构指定质量属性。模型中的动态图元,如弹簧、阻尼器、重力、力、力矩以及执行电动机等，不会影响运动分析。运动仿真模块仅是Pro/E强大仿真功能的一部分也就是我们说的mechanism，专注于机构分析；而在日常的教学中发现，学生的理论知识都很好，但是一涉及到实践环节，如设计机构的时候就显得有些力不从心。而这个功能不仅提供一种学习方法，而且使学生在学习理论知识的同时，增加实践方面的能力。三、Pro/E二次开发技术在装配干涉检查中的应用（一）Pro/E二次开发方法的研究1、Pro/E的二次开发工具Pro/TOOLKIT简介Pro/E同时也为用户提供了多种二次开发工具，其中Pro/TOOLKIT是PTC公司自己研发的功能强大的二次开发工具，它提供了应用程序接口(API)，使客户或第三方厂商具有扩展Pro/E功能的能力。Pro/TOOLKIT使用面向对象风格的C语言编程，且提供了一个庞大、用于底层资源调用的C语言函数库和头文件，外部应用程序可借此访问Pro/E的数据库和应用程序。不仅如此，还可以利用Pro/TOOLKIT提供的UI对话框、菜单以及VC的可视界面化技术，设计出方便实用
