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1、黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计）学士学位毕业论文Pro/e内齿轮三维参数化造型设计学生姓名：指导教师：所在学院：工程学院学 号：专 业：机械设计制造及其自动化中国大庆2009 年 6 月- 1 -摘 要以Pro/E Wildfire2.0为开发平台,以直齿圆柱内齿轮为研究对象,利用关系式约束的空间曲线,以拉伸、镜像及阵列等方法创建直齿圆柱内齿轮实体。并以Pro/program模块为开发工具,进行圆柱内齿轮三维参数化程序设计,用户可根据人机交互界面的提示,输入相关参数,即可自动生成圆柱齿轮的三维实体,从而缩短产品开发周期,提高设计效率。在设计的过程中举例介绍了在开发一种新型钻杆动力钳过程中利P
2、ro/E的三维参数化造型功能进行内齿套的参数化设计过程。采用这种方法可以通过改变齿轮的驱动参数直接得到不同型号零件,简化了设计过程,节约了时间。关键词：Pro/E；内齿轮参数化设计；Pro/programAbstractTaking Pro/E Wildfire2.0 as a development environment, taking spur internal gear as research object, the author made use of stretch and mirror method, the entity of gear is attained. Then ta
3、king Pro/program as development tool, the 3D-solid parameterized design for the spur in-ternal gear is attained. Inputting some basic parameters of the gear, the strict 3D-solid of the spur gear is automatically generated. So it can shorten the period of development and improve the efficiency.So ,fo
4、r example,Based on the software Pro/E,a process of parametric design of the internal gear used in drill pipe tone is introduced. By this method, different types of the parts can be gained by inputting different power pa-rameters easily. It has simplified the design procedure and save the timeKey wor
5、ds：Pro/E；internal gear；parametric design；Pro/ program目 录摘 要IAbstractII1绪论11.1 PRO/E参数化造型设计的意义11.2 PRO/E 软件的介绍11.2.1参数化设计和特征功能21.3 PRO/E 的二次开发21.3.1自动特征建模实例41.3.2 PRO/E与MFC的接口开发41.3.3 关于PRO/E二次开发小结41.4 PRO/E软件研究动态52 内齿轮的设计方法72.1内齿轮设计的分析72.2基于Pro/Program二次开发齿轮参数化设计的步骤72.2.1 齿轮齿槽形状的精确确定72.3 设计举例82.4现代工
6、程设计理论方法93、参数化实际的研究动态103.1参数化设计方法103.2国内外发展趋势103.3参数化设计意义103.4参数化设计的方法和实现原理113.5参数化模型的建立133.5.1程序参数化133.5.2交互参数化法143.5.3构造过程法143.5.4离线参数化方法143.5.5图形的局部参数化153.5.6工程图样的参数化154、设计步骤164.1研究思路164.2渐开线的设计要点164.3设计内容164.3.1 参数分析及设置164.3.2零件模型的建立174.3.3建立参数间关系174.3.5结语234.4 传统设计的缺陷244.4.1.不能支持设计过程的完整阶段244.4.2
7、.不符合工程设计人员的习惯244.4.3.无法支持并行设计过程25结 论26参考文献27致 谢29IV1绪论1.1 PRO/E参数化造型设计的意义当今的工业领域，越来越多地把产品的设计、分析、制造、数据管理与信息技术融为一体，以此提高工业生产的自动化水平。以前，三维产品模型的设计都是首先由设计师在图板上画出图样，然后由图形软件使用人员根据图样绘制出产品模型，这样既浪费了人力和物力，设计效率也比较低。随着PRO/E软件的广泛应用，以其开放性体系结构为基础，利用高级编程语言设计程序来实现三维模型的参数化设计，这样无疑提高了设计的自动化水平。本文正是以PRO/E通过高级语言程序设计进行图形绘制软件的
8、二次开发，使用户通过友好的参数设定界面输人齿轮参数，根据不同的参数，自动生成一系列齿轮模型，既节省了资源，也缩短了产品设计周期，大大提高了产品设计效率，对工业产品参数化设计的进一步发展有重要意义。1.2 PRO/E 软件的介绍ProEngineer 是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图（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设计专用功能来实现，其中包括：筋（Ribs）、槽（ Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shell
9、s）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和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，诸如有限元分析及后置处理等，这些都是通过标准数据交换格式来实现的，用户更可以配上Pro/Engineer软件的其它模块或
10、自行利用 C语言编程，以增强软件的功能。它在单用户的环境下(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），并且支持符合工业标准的绘图仪（HP，HPGL）和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。 Pro/Engineer功能如下： (1)特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）； (2)参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）； (3)通过零件的特征值之间，载荷 /边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计； (4)支持大型、复杂组合件的设计（规则排列的系列组件，交替排列， Pro/PROGRA
11、M的各种能用零件设计的程序化方法等）； (5)贯穿所有应用的完全相关性（任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方的变动），其它辅助模块将进一步提高扩展Pro/ENGINEER的基本功能.Pro/e是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。1.2.1参数化设计和特征功能 Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。单一数
12、据库 Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的 CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。1.3 PRO/E 的二次开发
13、近年来，模具工业发展迅速，CADCAM技术在模具设计生产方面的应用，起到了至关重要的作用，它被认为是现代模具技术的核心和重要的发展方向。ProENGINEER(以下简称ProE)作为全球最完善的模具设计软件，广泛应用在我国模具行业中。 不过，在国内的一些公司和企业中，ProE作为一种软件工具，主要还是集中在辅助设计的应用之上，而对于该软件的二次开发却相对严重滞后，其他软件的情况也是一样。所以以商品化的CADCAM软件为平台进行二次开发，使国外这些软件工具适合我国生产的设计要求，是很有必要的，这也是目前国内在使用国外的CAD软件时的一项重要工作。对ProE进行二次开发，对于我国的企业来说，有着很
14、大的意义，它不仅可以使软件适合国内企业的设计要求，还可以大大地节省设计成本和人力物力，缩短生产周期，给我国的模具工业生产带来很大的方便。 一般来说，对ProE进行开发有两种方法，第一种是利用该软件自带的PROGRAM语句进行开发，第二种是利用ProE的ProTOOLKIT模块，通过编写C语言代码来进行开发。ProTOOLKIT为用户程序、软件及第三方程序提供了与Pro/e的二次开发功能。Pro/E是一种采用了特征建模技术，基于统一数据库的参数化的通用CAD系统。利用它提供的二次开发工具Pro/TOOLKIT，在Pro/E的基础上进行二次开发，可以比较方便地实现面向特定产品的程序自动建模功能，并
15、且可以把较为丰富的非几何特征如材料特征、精度特征加入所产生的模型中，所有信息存入统一的数据库，是实现CAD/CAE/CAM集成的关键技术之一。本文分别对几何特征和非几何特征的程序自动建模技术进行论述。CAD系统要和其它系统集成往往需要通用数据库接口。然而直到2.0版的Pro/TOOLKIT仍没有提供数据库编程接口。另外，弹出式对话框是目前最先进最流行的一种人机交互界面，能向用户提供图形与文字共存的可视化环境，使操作更为自然、简便和快速，但Pro/TOOLKIT只提供下拉式菜单（包括菜单栏标题及其菜单项）的编程接口，而没有提供开发对话框的编程接口。本文研究并开发了Pro/TOOLKIT与MFC的接口，利用MFC强大的功能实现对话框的开发与数据库的访问。几何特征的程序自动建模方法分析对于几何特征的程序自动建模，Pro/TOOLKIT提供了以下三种方法来实现：特征描述每一个特征由不同的特征元素树（featureelementtree）来定义。在程序中对每个
