PRO/E关系式在机械设计中的应用

谭欣珍 江西理工大学南昌校区机电工程系，江西 南昌 330013

PRO/E关系式在机械设计中的应用

谭欣珍 江西理工大学南昌校区机电工程系，江西 南昌 330013

对Pro/Engineer关系式的概念、应用层次以及使用方法进行了阐述，并通过实例介绍了关系式对提高设计效率的作用以及如何在机械设计中应用关系式，可以为工程设计人员提供参考。

Pro/Engine；er关系式；机械设计

Pro/Engineer 是美国参数技术公司(PTC)推出的一套CAD /CAM/CAE 集成软件，广泛应用于航空航天、汽车、 模具等行业，是目前进行产品研制开发最为有效的工具之一。当前整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争激烈，快速研发产品，提高生产率已成为大势所趋。本文通过实例介绍Pro/ Engineer 软件的关系功能，该功能对提高产品设计的效率和质量有很大的作用，可以极大提高产品更新换代的速度。理解和使用好Pro/Engineer 中的关系式将给工程设计人员带来更大的方便、灵活和快捷。

1、关系式的概念

关系也称为参数关系，是用户定义尺寸符号和参数之间的数学表达式，或称为函数。建立关系式的目的是为了有效地控制模型的特征外形之间的关系或控制零件之间的装配关系，用户可以用它驱动模型，改变关系也就改变了模型，而且会大大简化尺寸操作，省去许多相关的手工计算。如图1，可以通过创建关系使得该零件上孔1的直径总是孔2的直径的两倍，而且孔1的直径始终由孔2的直径所驱动和控制。

在 Pro/Engineer 中可以把关系式增加到四个层次：一是在二维草绘模式下，把关系式增加到特征的截面草图，可建立草图中某些尺寸之间的关系；二是在零件或装配模式下，把关系式增加到特征，可建立该特征与其对应约束参数之间的关系；三是在零件或装配模式下，把关系式增加到零件，可建立同一零件中不同特征之间的相关性；四是在在装配模式下，通过给定装配关系式，可建立零件之间的相关性和零件之间的装配关系。

建立关系式的方法是在相应的模式下选择下拉菜单的“工具”→“关系”命令，然后在弹出“关系”对话框中输入关系式即可。在输入或编辑关系式时，应正确理解 Pro/Engineer 提供的四类参数符号含义，分别是尺寸参数符号(如d#、rd#、sd#等)、公差参数符号（如tpm#、tp#、tm#）、实例数p#、用户参数。如在编辑草绘尺寸关系时，就必须用sd#，而不能使用其他的符号。Pro/Engineer系统本身也提供一些参数，常用的有 PI(常数π)、G(重力加速度9.8m/ s2)、C1(常数1)、C2(常数2)等。关系式中的运算符基本上同C 语言中的运算符。另外系统还支持三角函数、对数等。建立的关系式可以是恒等式，也可以是不等式。在恒等式中，未知参数放在等号左边，可知或已知参数放在等号右边。

2 关系式的应用实例

2.1 在零件模型的特征之间创建关系

假如已做好了如图1所示的零件模型，该模型有两个孔特征。如果我们希望对这两个孔建立关系，使孔1始终是孔2直径的两倍，且孔1的直径随孔2的直径放大或缩小，可按如下步骤建立关系式：首先在零件设计模式选择下拉菜单的“工具”→“关系”命令，系统会提示选取相关特征，以便显示尺寸符号，这时分别单击选取图中的两个圆孔特征，绘图区则显示如图1所示的尺寸符号，然后在输文本框中输入关系式：d24=2*d21，单击“确定”，完成输入，孔1与孔2的关系就已建立。之后若d21的数值有变更，只要重新生成零件模型即可。读者可通过变换关系式的内容，观看零件模型的变化，从中体会关系式的意义。

2.2 在特征的截面中创建关系

在绘制图1所示的零件模型中的基础特征的二维截面草图时，可以在图2所示的二维草图的某些尺寸之间建立关系式。如果我们希望该截面图的左侧边尺寸sd8与右侧边尺寸sd1建立关联，使左侧边长度等于右侧边的一半，并随右侧边的变化而等比例变化，则可按如下步骤建立关系式：在草绘模式选择下拉菜单的“工具”→“关系”命令，绘图区的尺寸值即自动转换成尺寸符号，同时系统弹出“关系”对话框，在文本框中输入关系式：s d8=0.5*sd1，单击“确定”完成输入，草图就会根据关系式更新尺寸并重新生成图形。以后若再修改右侧边的尺寸，左侧边尺寸也会随同变化且终保持为右侧边长的0.5倍。

2.3 在装配体中创建关系

在装配体中创建关系与在零件中创建关系基本相同，在装配模式先选择下拉菜单的“工具”→“关系”命令，然后选取相关零件以便显示尺寸参数，最后输入关系式即可建立零件与零件之间的装配位置尺寸关系。要特别注意的是装配中的进程标志，当创建装配或将装配带入工作区时，每一个模型都被赋予了一个进程标志。在图3所示的装配模型中，尺寸符号后面的1、2是元件的进程标志。在装配中创建关系时，必修将各元件的进程标志作为后缀包括在尺寸符号中。如果要创建一个关系，使得零件1的左端面到零件2左端面距离为零件2的宽度尺寸d0的0.8倍，输入关系式应该为d4:1=0.8*d0:2。

3 结束语

新产品的设计不可避免地要进行多次的修改，进行实现零件形状和尺寸的综合协调及优化。另外，大多数设计工作也都是在原有设计基础上的改进，只需对其中部分零部件进行重新设计和制造。采用三维CAD技术，可以在零件设计、装配设计的过程中对关键尺寸建立关系，使得当其中某个零部件的形状和尺寸发生变化时，该零件的其他相关尺寸甚至其他相关零部件的结构与尺寸也自动随之改变。尤其是在产品更新换代的设计中，修改某些关键尺寸即可再生模型得到全新的机械产品。这可以减少大量重复劳动，减轻设计工作量，使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，大大提高设计效率和质量。

[1] 王其芳. 三维 CAD技术对机械设计的影响[J]. 煤矿机械.2007(4):94-96

[2] 孙英时，孙贵臣. 基于 Pro/E软件的机械零件三维仿真设计[J]. 机械设计与制造.2008(8):104-106

[3]梁山.论机械设计中 CAD 技术的应用[J ].中国新技术新产品.2009(6):127

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.076