基于PRO/E的齿轮参数化设计系统的研究
时间：2020-09-12 08:01:33 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘要 在产品设计过程中,建立零件参数化设计系统是提高产品设计效率的有效途径。本文论述了以Pro/E为平台,VC++为开发工具,通过加载Pro/TOOLKIT应用程序,开发出与Pro/E系统集成的零件参数化设计系统,并以齿轮为例,详细阐述了零件参数化程序设计的关键技术和实现过程。
关键词 Pro/E;Pro/TOOLKIT;二次开发;参数化设计
中图分类号 TH122文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2010)11-0039-02
0 引言
齿轮参数化设计,由于其复杂性,一般设计者很难精确的造型。随着塑料齿轮模具的广泛应用和快速成型及虚拟制造技术的迅速发展,用CAD软件对齿轮三维基体和齿面进行参数化造型设计已成为设计者的迫切需求。文章采用二次开发工具Pro/Toolkit,在VC环境下,基于机械CAD软件Pro/Engineer开发了齿轮参数化造型设计系统,来解决齿轮三维实体参数化造型设计这一类难题。
1 参数化设计的系统结构
参数化程序设计的基本原理是:采用三维模型与程序控制相结合的方式,用交互方式创建三维原始模型,并建立一组能控制三维模型形状和拓扑关系的设计参数,然后在SQL Server数据库中建立相应的表格。通过VC++映射一个CRecordset类对象用于交互,参数化程序通过对模型的设计参数编程,来实现设计参数的检索、修改以及三维模型的再生,框图如图1所示。各模块及功能如下:
1)系统界面模块:该模块的作用是定义齿轮实体造型所需要的参数变量;
2)三维CAD软件接口模块:CAD软件的API函数以类的形式封装起来,在齿轮造型时通过这些函数驱动CAD软件生成实体;
3)结构计算模块:根据界面模块的用户输入的参数计算齿轮的结构参数;
4)齿形计算模块:该模块是整个系统的核心。通过计算得到特定截面的齿廓参数,为齿形生成模块准备所需的数据;
5)结构实体生成模块:该模块应用三维CAD软件的基本特征,如拉伸、旋转和圆周阵列等操作,按照结构类型计算模块输入的参数,生成齿轮的结构实体部分;
6)齿形生成模块:该模块根据齿形计算的输出参数,利用三维软件的扫描和层叠拉伸功能在齿轮坯上生成一个齿形特性,然后应用圆形阵列生成所有齿形。
2 参数化设计系统开发的关键技术
2.1 创建参数化齿轮模型
以齿轮为例,其主要设计参数包括驱动参数:齿数(z)、模数m)、压力角(a)、齿宽(b);以及其它参数如齿轮的齿顶高(ha)、齿根高(hf)、分度圆直径(d)、齿顶圆直径(da)等。在Pro/E的“工具/参数”中设置z、m、a、b、d、ha等设计参数;在“工具/关系”中直接添加参数间的关系式,如图2所示。
2.2 应用程序接口API的设计
Pro/ Toolkit 工具包中的库文件中的函数是用C++语言编写的,这些函数提供了Pro/ E 系统的外部接口,可对Pro/E的数据库直接存取。用户可在C++中编写自己的程序,通过对库文件中的函数的调用完成应用程序的设计。应用程序经编译、链接后生成可执行文件,该可执行文件经注册文件protk. dat 注册后供Pro/E加载并运行。应用程序在Pro/E 中的运行方式有两种:同步方式和异步方式。在同步方式分为郎中模式,即动态连接库模式(DLL)和多进程模式(Multiprocess mode,也称为派生模式,Spawned Mode),其主要功能如下:
动态连接模式是将Pro/Toolkit应用程序集成到Pro/Engineer中的标准方法。用户编译C应用程序,与Pro/Toolkit库连接,这种方法成为DLL模式。多进程模式,也成为派生模式,是Pro/Toolkit支持的第二中将应用程序Pro/Engineer集成的方法。在这种模式下,应用程序代码经过编译和连接,生成独立的执行文件,该文件由Pro/Engineer派生,并作为Pro/Engineer的子程序运行。异步模式较之于同步模式,具有代码复杂、执行速度慢的特点。除非特别需要,一般不采用异步模式,本设计中也采用的是同步模式。
2.3 用C++ 语言编译、链接生成可执行的.EXE文件
文中所用的平台是Windows平台,采用的调试器是C++。采用C++作为Pro/Toolkit调试器有两种方法,一种是根据Makefile文件直接编译和调试程序;另一中则不需要编写Makefile文件,直接由C++建立Pro/Toolkit应用程序项目,并进行编译和连接等工作。如图3所示
2.4 应用程序的注册和运行
编译连接成功后生成可执行程序后,要把Pro/Toolkit应用程序集成到Pro/Engineer系统中,必须进行应用程序的注册,然后才能运行。注册Pro/Toolkit应用程序,就是向Pro/Engineer系统提供该程序的相关信息,也就是告诉Pro/Engineer此应用程序的可执行文件在哪里,菜单资源文件和对话框资源文件及信息资源文件在哪里,以及此程序所依据的Pro/Toolkit版本信息等。
注册成功新菜单便显示出来,运行“直齿圆柱齿轮”,弹出齿轮参数化设计对话框,如图4所示。在对话框中输入相应的设计参数,就可以实现直齿圆柱齿轮的再生,如图5所示。
3 结论
通过本文的理论阐述和实例展示,可以看出,利用VC++和Pro/TOOLKIT对Pro/E进行二次开发,在Pro/E里面加入零件参数化设计专用模块,可以大大提高设计效率,从而实现产品的快速开发与设计。
参考文献
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