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1、. . . . PRO/ENGINEER技术在产品设计当中的应用摘 要经过漫长的发展岁月，产品设计手段在不断地提高，不断进步，不断成熟。从最早的手工绘图，到现在的广泛的使用计算机辅助设计来进行产品的设计，并且以后还会有更先进的设计手段出现。为了提高计算机辅助设计的效果和节约设计成本和加工时间，我们做了这个关于PRO/ENGINEER技术在产品设计当中的应用的毕业设计，主要从PRO/ENGINEER的参数化设计，有限元分析，动态仿真，逆向工程等方面阐述了PRO/ENGINEER在机械产品设计当中的应用价值与应用前景。本文介绍与应用了PRO/ENGINEER造型设计中的参数化设计方式，涉与到了孔特
2、征、倒圆角、螺旋扫描、阵列特征等的设计方法。然后通过PRO/ENGINEER的组件的应用程序里的机构功能实现动态仿真，实现了产品的设计，模拟装配，模拟运行等过程，充分体现了PRO/ENGINEER在机械产品设计当中的应用价值与应用前景，并且结合了相关的资料讨论了一下三维设计的发展趋势。关键词：Pro/e参数化设计，汽车模型，动态仿真，装配ABSTRACTAfter long years of develoPment, Product design methods are constantly imProving, making Progress and continue to mature.
3、From the earliest hand-drawing, to the current extensive use of comPuter-aided design to Product design, and thereafter there will be more advanced design means there. To enhance the effect of comPuter-aided design and design costs and Processing time savings, we do this on the PRO / ENGINEER Produc
4、t design in the aPPlication of the graduation Project which is mainly from the PRO / ENGINEER Parametric design, and finite element analysis, dynamic simulation, reverse analysis of the asPects of PRO / ENGINEER mechanical design in which the value and aPPlication. In this PaPer, using PRO / ENGINEE
5、R software design, in the shaPe design Parameters used in the design and analysis design reverse way, related to the hole features, rounding, sPiral scanning, array design method of characteristics. Then PRO / ENGINEER aPPlication comPonents function in the body dynamic simulation, to achieve a Prod
6、uct design, assembly modeling, simulation and other Processes running, fully embodies the PRO / ENGINEER mechanical design in which the value and ProsPects .KEY WORDS:Pro / e Design Parameters， Finite element analysis，Dynamic Simulation，assemble / 目录第1章pro/e软件的简介31.1 PTC公司与 pro/e软件的简介51.2 Pro/e软件与传统
7、二维计算机辅助软件的比较6第2章 pro/e的功能92.1基于特征与参数化的设计92.2 pro/e与动态仿真122.2.1 产品组装与机构仿真的一般方法122.2.2 产品组装与机构仿真的一般步骤122.3 pro/e与ANSYS的有限元分析142.4 pro/e软件在逆向工程中的应用192.5 pro/e的CAM/CAE模块在设计中的应用21第3章 pro/e在产品设计中的应用实例233.1 PRO/E在减速箱设计中的应用233.2 PRO/E在汽车汽车覆盖件中设计中的应用253.2.1零件结构分析263.2.2产品数字化263.2.3 数据预处理273.2.4 模型重建273.3 PRO
8、/E叉车模型建模与动态仿真应用实例283.3.1叉车模型零部件的三维造型293.3.2干涉检查和运动仿真31第4章三维计算机辅助设计软件的发展前景32结论34致35第1章pro/e软件的简介1.1 PTC公司与 pro/e软件的简介Pro/Engineer是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。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。Pro/Engineer是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包
9、括参数化功能定义、实体零件与组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生与不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便。
10、Pro/Engineer可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持Postscript格式的彩色打印机。Pro/Engineer还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析与后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现，用户更可配上 Pro/Engineer软件的其它模块或自行利用 C语言编程，以增强软件的功能。它在单用户环境下(没有任何附加模块)具有大部分的设计能力，组装能力(人工)和工程制图能力(不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS标准)，且支持符合工业标准的绘图仪(HP，HPGL)和黑白与彩色打印机的二维和三维图形输出。1.2 Pro/
11、e软件与传统二维计算机辅助软件的比较传统的计算机辅助设计系统主要是提供方便的设计工具和手段来辅助设计, 缺乏分析问题和解决问题的能力, 适用于解决算法型或确定型的任务问题。近几年来, 为了克服传统计算机辅助设计的不足, 人们将人工智能和专家系统技术应用于计算机辅助设计系统, 进行了智能计算机辅助设计系统的研究。众所周知, 机械产品设计不但涉与到一系列的计算公式、许多的设计标准和规以与制图技术, 而且还要用到许多非数值的经验性知识, 如开始的概念设计和产品的初步设计则要求设计专家凭借知识和经验来思考、推理和判断；而设计过程最一个从“设计- 评价- 再设计直到产生最优设计结果”的反复过程, 这就更
12、需要设计专家具有一定的知识性经验, 也就驱使着专家系统和计算机辅助设计进行结合。很显然, 概念设计是整个设计过程中最重要的一个阶段, 这一阶段是设计创造性最为集中的部分, 这一部分与问题的表达和理解的正确与否, 所提方案的优劣以与评价和决策的适当与否等有关, 它决定了最终设计的特色、水平和效益。传统的二维CAD系统起源于计算机图形学，其智能定位于图样绘制，没有从本身的需求来考虑，大多数停留在电子图版的水平。设计者用二维CAD系统来记录设计结果，设计活动只活动在设计者的头脑之中，当设计者应用二维CAD系统的时候，设计差不多已经结束。其局限性表现如下：(1) 只是一个绘图工具而并非设计工具，不能帮
13、助设计者定义设计关系和设计约束，更不能储存和保持设计关系。(2) 没有可变型的产品模型。(3) 不支持设计的全过程，只能完成绘图等对提高企业竞争力不很重要的工作。(4) 缺乏智力性，只记录几何数据，缺乏语义信息，不能有效表达设计意图。(5) 对产品缺乏完善的分析系统和检索机制。由于概念设计的重要性, 一些学者提出了基于决策的概念设计过程模型, 并且用超文本做了技术实现。与过去的设计方法学模型相比, 决策模型并不规定设计过程应该怎样,设计师自始至终控制着设计的流程, 具有更大的灵活性； 与形式化模型相比, 决策模型并不被动地模拟设计过程, 而是抽取关键的语义和联系, 用以描述和支持设计过程, 与
14、传统的计算机辅助设计方法相比, 它不仅记录设计的结果, 更强调记录和表达设计的过程。总之, 智能化是机械计算机辅助设计中极具有前途的研究领域。Pro/Engineer能较好地完成挖掘机零部件的三维造型，三维造型时常用以下方法:对形状比较规则的简单零件，利用三维软件自带的标准几何体（方形、圆柱、圆管、圆锥和球、沟槽）库，直接生成零件实体，如方板、光轴、轴套等。绘制最能反映零件基本特征的几何草图，经拉伸、旋转生成三维实体。沿路径配置的二维几何图形经扫描，蒙皮生成曲面形实体。从草图入手建模 设计者根据设计的要求用手勾画出理想的结构形状，然后赋予每一条曲线以尺寸约束或几何约束，使曲线按照设计者的意图去
15、更新交换，生成参数化特征的实体建模。从草图入手建模很容易实现参数化、标准化、系列化设计，是挖掘机最理想的建模方式。利用三维实体间的布尔运算（交、并、补），将多个简单零件组合成一体，生成新的实体等等，且生成的实体模型均采用参数化特征造型。第2章 pro/e的功能2.2 pro/e与动态仿真产品装配与机构仿真是pro/e的一项重要功能。当设计师进行产品组装与机构仿真时，能将设计师的设计意图直观的进行表达，可以以动态的方式将产品进行模拟的运行，也能从中检验机构是否存在不合理的像干涉、自由度不满足等缺陷。总之该项功能对设计师提供重要帮助。2.2.1 产品组装与机构仿真的一般方法在pro/e的装配模块中，对产品组装与机构仿真提供了两种不同的装配方法。1产品装配的两种方法（1） 约束装配 当进行普通产品装配中，不考虑机构运动，或某些元件是固定不动的，那么在装配时可采用约束条件进行装配。（2） 连接装配当进行机构运动仿真时，其机构组装必须考虑到哪些元件是运动的，哪些元件是固定不动的，对运动的元件要采用连接条件进行装配。 其中约束装配仅仅时按系统提供的方式，将机构各元件按一定的连接方式进行组装。这样得到的只是一个相对直观的产品外观的展示。而要想实现机构的动态仿真，各元件的连接方式就必须采用“连接装配”。因为系统中所提供的连接方
