畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于proe齒輪類零件參數(shù)化設(shè)計(jì)-文庫吧

【正文】 輪的設(shè)計(jì)變更 , 提高了設(shè)計(jì)效率。 在 Pro/E環(huán)境下可以根據(jù)齒輪傳動(dòng)的基本規(guī)律和漸開線齒形的生成原理來進(jìn)行漸開線齒輪的精確造型，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)齒輪的參數(shù)化建模，從而實(shí)現(xiàn)了齒輪系列化設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)人員從繁重的繪圖工作中解脫出來。使用 Pro/E進(jìn)行的齒輪參數(shù)化造型具有如下意義： （ 1）利用方程創(chuàng)建出精確的漸開線曲線，提高漸開線齒輪的精確性。 （ 2）通過改變相關(guān)參數(shù)及關(guān)系式，能夠快速建立產(chǎn)品的參數(shù)化模型，確定主要參數(shù)和修改定型，避免了手工造型的復(fù)雜 繁瑣過程，為后續(xù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)仿真分析及零件數(shù)控加工提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。 （ 3）給齒輪在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造及 CAE中帶來很大方便。 本課題研究內(nèi)容與開發(fā)思想 1)零件結(jié)構(gòu)拆分及特征尺寸確定 零件特征造型過程中，應(yīng)按其本身的功能和建模的特點(diǎn)，將零件拆分為相應(yīng)各個(gè)結(jié)構(gòu)，并分別找出建立其實(shí)體模型的基本特征。為使所建立的模型盡量反映零件的基本特征 ,一些不重要的或不具有普遍性的細(xì)節(jié)，如倒角等可省略，以免加大參數(shù)化的工作量。 2)創(chuàng)建實(shí)體模型 零件上的特征主要通過參數(shù)和幾何約束關(guān)系 來相互關(guān)聯(lián) , 尺寸之間的關(guān)系分為 2 種 : 一種是自定義的各種外部參數(shù)和零件的被約束尺寸的關(guān)系 。 另一種是模型內(nèi)部特征之間的內(nèi)部約束關(guān)系 , 它是指零件的幾何元素之間約束關(guān)系 , 例如 : 平行、垂直、相切、同心等。在創(chuàng)建模型時(shí) , 這些幾何約束關(guān)系同時(shí)被創(chuàng)建 , 當(dāng)模型被修改時(shí) , 這些關(guān)系可以自動(dòng) 保持設(shè)計(jì)者的意圖不變。一個(gè)特征往往有多種創(chuàng)建方法 , 在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮好如何表達(dá)該特征與其它特征的關(guān)系。 3)定義 特征參數(shù) 建立模型后 , 所定義的所有零件尺寸由系統(tǒng)自動(dòng)按照建立的先后順序命名為相應(yīng)的內(nèi)部標(biāo)識(shí)尺寸。在復(fù)雜模型上 , 則需要找出尺寸間的 2 種對應(yīng)關(guān)系 : 即內(nèi)部標(biāo)識(shí)尺寸和外部模型上各個(gè)數(shù)值之間的對應(yīng)關(guān)系 。內(nèi)部標(biāo)識(shí)尺寸和將要命名的外部參數(shù)之間的關(guān)系。這2 種關(guān)系綜合在一起就體現(xiàn)了外部參數(shù)和零件上被約束尺寸的關(guān)系。命名參數(shù)時(shí) , 參數(shù)名稱要力求簡單易懂 , 必要時(shí)可再加入簡單注釋。 4)輸入 特征參數(shù) 將已定義好的參數(shù)輸入零件設(shè)計(jì)列表的 “輸入部分 ”,并在關(guān)系定義部分定義出與零件各部分尺寸之間的對應(yīng)關(guān)系 , 同時(shí)還可在關(guān)系定義部分定義同一零件不同尺寸的相互約束關(guān)系。同一零件的各部分需要協(xié)同變化的 , 也需要在這里列出。 5)修改 特征參數(shù) 可用 2 種方法來修改參數(shù) : 一是根據(jù)所附提示 , 選擇每項(xiàng)參數(shù)的名稱 , 并逐項(xiàng)修改 。 二是將所有需要修改的參數(shù)生成數(shù)據(jù)文件 , 通過讀入文件的方式一次性全部修改。第一種方法速度較慢 , 可以在調(diào)試程序、輸入變量的時(shí)候使用 。 第二種方法效率較高 , 當(dāng)程序編制完 開發(fā)平臺(tái)與工具簡介 系統(tǒng)是以 Pro/ E 中文野火版為軟件平臺(tái)，以 Visual C++ 為編程語言，采用動(dòng)態(tài)鏈接庫的方式 (DLL模式 )開發(fā)基于 Pro/TOOLKIT二次開發(fā)的箱體零件三維參數(shù)化造型系統(tǒng)。 1) Pro/E Pro/E 軟 件是美國 PTC 公司 (Parametric Technology Corporation)的產(chǎn)品，是一種單一數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)的基于特征的建模技術(shù)以及獨(dú)特的全相關(guān)技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件。Pro/E 是建立在一個(gè)統(tǒng)一的能在系統(tǒng)內(nèi)部 引起變化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，因此開發(fā)過程中某一處所發(fā)生的變化能夠很快傳遍整個(gè)設(shè)計(jì)制造過程，以確保所有的零件和各個(gè)環(huán)節(jié)保持一致性和協(xié)調(diào)性。 Pro/E 作為三維造型設(shè)計(jì)系統(tǒng)，是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，其功能強(qiáng)大，用途廣泛，是新一代 CAD/CAM 系統(tǒng)軟件。它以尺寸驅(qū)動(dòng)、特征建模、全參 數(shù)設(shè)計(jì)、單一全關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實(shí)及多數(shù)據(jù)接口等優(yōu)點(diǎn)改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，使設(shè)計(jì)工作直觀化、高效化、精確化和系統(tǒng)化，成為目前機(jī)械 CAD 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的 CAD 系統(tǒng)僅提供繪圖工具不同， Pro/E 提供了一套完整的機(jī)械產(chǎn)品解決方案，包括工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工制造、機(jī)構(gòu)分析、有限元分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理，甚至包括了產(chǎn)品生命周期，是多項(xiàng)技術(shù)的集成產(chǎn)品。 Pro/E 的主要特征有：（ 1） 3D 實(shí)體模型；（ 2）單一數(shù)據(jù)庫；（ 3）基于特征的參數(shù)化實(shí)體建模；（ 4）行為建模技術(shù)；（ 5）機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)；（ 6）強(qiáng)大的裝配功能；（ 7）NC 加工；（ 8）二次開發(fā)技術(shù)。 2) Visual C++ Visual C++是新一代面向?qū)ο蟮摹⒖梢暬某绦蛟O(shè)計(jì)工具。本系統(tǒng)用戶界面模塊的設(shè)計(jì)選擇 Visual C++ (簡稱 VC++)作為開發(fā)平臺(tái)。 VC++是運(yùn)行于 Windows 上的交互式可視化集成開發(fā)環(huán)境，是美國 Microsoft Visual Studio 的一部分。像其它的可視化開發(fā)環(huán)境 (如 Visual Basic, C++ Builder)一樣， VC++集程序的代碼編輯、編譯、連接、調(diào)試等于一體，給編程人員 提供了一個(gè)完整而又方便的開發(fā)界面和許多有效的輔助開發(fā)工具。VC++的 AppWizard 可以為很大一部分類型的程序提供框架代碼，用戶不需要書寫代碼，只需要幾個(gè)按鈕就可以生成一個(gè)完整的可以運(yùn)行的程序。利用 VC++開發(fā)基于 Pro/E 的程序編制一般需要兩個(gè)步驟：一是可視化設(shè)計(jì)階段；二是代碼編寫階段。在可視化設(shè)計(jì)階段，編程者使用 VC++工具箱來定制所需的用戶界面。在代碼編寫階段，編程者通過調(diào)用消息和事件函數(shù)實(shí)現(xiàn)所需的功能。由于在 VC++中可以方便使用對話框 (Dialog)、位圖 (Bitmap)、菜單 (Menu)等工 具箱，編程人員只需編寫少量的代碼就可以設(shè)計(jì)出界面友好、方便用戶使用的程序，因而可以大大提高系統(tǒng)開發(fā)的效率。 通常 Pro/E二次開發(fā)使用的編程語言有 Visual C++ C語言、 VC++語言，Visual Basic語言。根據(jù)課題要求，選擇了采用 VC++高級(jí)程序語言作為使用語言。 Visual C++ 是面向?qū)ο蟮摹⒖梢暬拈_發(fā)工具，支持 MFC 類庫編程，有強(qiáng)大的AppWizard 類向?qū)В梢苑奖愕木帉懖藛魏蛯υ捒虻荣Y源文件。這對要求基于 Pro/E 開發(fā)出可視化界面二次開發(fā)工作來說是一個(gè)很好的開發(fā) 環(huán)境。 本課題將選用 Pro/E ，選用 編程調(diào)試工具 Visual C++。利用 Pro/E自帶的 開發(fā)工具 Pro/TOOLKIT，并且選用動(dòng)態(tài)鏈接庫 (DLL)的同步模式，進(jìn)行 Pro/E軟件的二次開發(fā)。 2 Pro/TOOLKIT 程序設(shè)計(jì)方法 Pro/TOOLKIT簡介 Pro/TOOLKIT 是 PTC 公司為 Pro/E 軟件提供的開發(fā)工具包，即應(yīng)用程序接口。其主要目的是讓用戶或第三方通過 C 程序代碼擴(kuò)充 Pro/E 系統(tǒng)的功能，開發(fā)基于 Pro/E 系統(tǒng)的應(yīng)用程序模塊，從而滿足用戶的特殊 要求。它提供了大量的 C 語言庫函數(shù)，能夠使外部應(yīng)用程序（客戶應(yīng)用程序）安全有效地訪問 Pro/E 的數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序，通過第三方在 Pro/E 系統(tǒng)中添加所需要的功能。不僅如此，還可以利用 Pro/TOOLKIT 提供的用戶界面對話框、菜單以及 VC++ 的可視化界面技術(shù)，設(shè)計(jì)出方便實(shí)用的人機(jī)界面，從而大大提高系統(tǒng)的使用效率。 Pro/TOOLKIT 工具包提供了開發(fā) Pro/E 所需的函數(shù)庫文件和頭文件，使用戶編寫的應(yīng)用程序能夠完全地控制和訪問 Pro/E，并可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序模塊與 Pro/E 系統(tǒng)的無縫集成。 Pro/TOOLKIT 支持在 Windows2021/NT/X_NP 操作系統(tǒng)中使用 C 和 C++語言設(shè)計(jì)程序，采用 VC++ 作為編譯器和連接器，并可以在 VC++ 的集成環(huán)境下完成程序的設(shè)計(jì)、調(diào)試和編譯。 Pro/TOOLKIT 有同步 (Synchronous Mode)和異步 (Asynchronous Mode)兩種工作模式。 1） 同步模式 同步模式包括兩種模式，動(dòng)態(tài)連接庫 (Dynamic Link Library， DLL)模式和多線程模式 (Multi Process Mode)。 Pro/TOOLKIT 應(yīng)用程序集成到 Pro/E 中的標(biāo)準(zhǔn)方法是使用動(dòng)態(tài)連接庫。當(dāng)編譯 C 源代碼并將其與 Pro/TOOLKIT 庫連接時(shí)，就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)在 Pro/E 啟動(dòng)時(shí)連接到 Pro/E 中的目標(biāo)庫文件，就象是 Pro/E 本身的程序一樣，這種方法稱為 “DLL模式 ”。而在多線程模式下，應(yīng)用程序代碼被編寫并連接為一個(gè)單獨(dú)的可執(zhí)行文件（ EX_NE文件），該文件由 Pro/E 派生，并作為 Pro/E 進(jìn)程的子線程。在 DLL 模式， Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序和 Pro/E 的信息交換是通過直接的函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)；在多線程模式，是通過進(jìn)程內(nèi)信息系統(tǒng)在兩個(gè)線程間模擬函數(shù)調(diào)用，在兩個(gè)進(jìn)程間傳 遞函數(shù)的識(shí)別信息及其參數(shù)。由于多線程模式中的交換過程比 DLL 模式多，相比較而言，多線程模式通信負(fù)擔(dān)比 DLL模式重，尤其是 Pro/TOOLKIT 應(yīng)用程序頻繁調(diào)用 Pro/TOOLKIT 庫函數(shù)時(shí)，通信更復(fù)雜。多線程模式的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠用源代碼調(diào)試器運(yùn)行程序，無需將整個(gè) Pro/E 執(zhí)行程序加載到調(diào)試器中，易于調(diào)試和發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。盡管多線程模式同時(shí)有多個(gè)線程在并行運(yùn)行，其實(shí)這些線程并沒有真的并行處理，每個(gè)進(jìn)程都需要等待其它進(jìn)程操作完成才能進(jìn)行自己 的操作。控制總在兩個(gè)線程之間轉(zhuǎn)換，總是有一個(gè)線程在等待。我們可以無需改變源代碼 任選兩種模式中的一種，也可以同時(shí)使用多個(gè)應(yīng)用程序和多種模式。但是不管使用哪種開發(fā)模式都應(yīng)該切換到 DLL 模式，因?yàn)樵?DLL 模式下程序執(zhí)行的更好一些，而且不同的模式有不同的并發(fā)癥，故應(yīng)該以 DLL 模式測試成功才可行。 2）異步模式 異步模式 (Asynchronous Mode)和多線程模式一樣也采用多線程，但在異步模式中實(shí)現(xiàn)了真正的并行處理，即 Pro/TOOKIT 和 Pro/E 可以同時(shí)執(zhí)行一個(gè)操作。在異步模式中使用遠(yuǎn)程過程調(diào)用 (Remote Procedure Calls)作為 Pro/E 與應(yīng)用程序的通信方式。由于使 用了遠(yuǎn)程過程調(diào)用通信方式，使得該模式執(zhí)行操作速度比較慢。因此，在沒有特殊情況時(shí)，盡量選用同步模式。 異步和同步模式的另一個(gè)重要的不同在于應(yīng)用程序的啟動(dòng)方式。同步方式中應(yīng)用程序必須由 Pro/E 根據(jù)注冊文件的信息來啟動(dòng)；而異步模式中應(yīng)用程序則可以脫離 Pro/E啟動(dòng)，它可以有自己的 main()函數(shù)，應(yīng)用程序啟動(dòng)后會(huì)自動(dòng)連接到 Pro/E 上，啟動(dòng)的異步應(yīng)用程序并不會(huì)出現(xiàn)在輔助應(yīng)用程序?qū)υ捒蛑小? 由于異步模式較同步模式更為復(fù)雜，運(yùn)行速度慢，而且異步模式也并不是唯一可以顯式控制 Pro/E 的方式，所以沒有不可避免的原因，一 般最好選擇同步模式。本課題采用的為同步模式。 用 VC 創(chuàng)建 Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序基本框架 由于本課題采用動(dòng)態(tài)鏈接庫 (Dynamic Link Library， DLL)模式進(jìn)行二次開發(fā)，需要在 VC++中創(chuàng)建。 DLL 模式的基本框架。 啟動(dòng) VC++，選擇文件菜單中的新建命令，創(chuàng)建一個(gè) MFC 動(dòng)態(tài)鏈接庫步驟： （ 1）打開工程選項(xiàng)卡，在該選項(xiàng)左邊的編輯框中選擇 MFC App Wizard( dll )項(xiàng)。在工程名稱編輯框中輸入要?jiǎng)?chuàng)建的工程名稱： gear，在位置編輯框中描述的是放該工程文件的路徑 ： D： ，如圖 21所示。 （ 2）進(jìn)入圖 22所示的對話框，選擇動(dòng)態(tài)鏈接庫使用共享 MFC dll，使 Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序使用共享的 MFC。單擊完成按鈕。 （ 3）打開 VC應(yīng)用程序向?qū)ё詣?dòng)生成文件，如圖 23所示，自動(dòng)生成 gear工程，在VC++ File View中自動(dòng)加入： 、 、 、 、 、 、 。 圖 21 創(chuàng)建 MFC動(dòng)態(tài)鏈接庫 圖 22 MFC App Wizard 對話框 Pro/TOOLKIT程序 設(shè)計(jì) 在 VC應(yīng)用程序設(shè)計(jì)向?qū)ё詣?dòng)創(chuàng)建的程序框架上添加必要的函數(shù)代碼、增加新的 CPP源文件以及新的資源，才能構(gòu)成一個(gè)完整的 Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序。從功能上分，程序設(shè)計(jì)者的主要工作在兩個(gè)方面：一是按 Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序在 Pro/ E環(huán)境運(yùn)行的要求設(shè)計(jì)接口程序和應(yīng)用程序運(yùn)行結(jié)束時(shí)的終止程序；二是根據(jù)功能需求設(shè)計(jì) Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序主體部分。前者是系統(tǒng)所要求的初始化部分和終止部分，后者是完成應(yīng)用程序預(yù)定功能的一個(gè)或多個(gè) CPP源程序。 首先，添加必要的頭文件。本系統(tǒng)中，應(yīng)用程序調(diào)用大量 Pro/TOOLKIT函數(shù)，這些函數(shù)都必須擁有各自的頭文件才能確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。下面是在 文件： include include 圖 23 Visual C++ include include include include include其次，要建立 Pro/TOOLKIT應(yīng)用程序，在程序中必須使用Pro/TOOLKIT的初始化函數(shù) user_initialize()，其作用相當(dāng)于 main()其函數(shù)為： ex_ntern C int user_initialize() { …………………….// 初始化代碼，一般添加菜單函數(shù) } 當(dāng) Pro/TOOLKIT 應(yīng)用程序終止時(shí)需調(diào)用 user_terminate()