基于Pro/E&VC的直齿圆柱齿轮的参数化设计与校核

佛新岗 郭红星 白钰枝 雷 蕾

（西安航空职业技术学院，陕西 西安 710089）

基于Pro/E&VC的直齿圆柱齿轮的参数化设计与校核

佛新岗 郭红星 白钰枝 雷 蕾

（西安航空职业技术学院，陕西 西安 710089）

根据计算机辅助工艺设计的需求，以Pro/E自带的Pro/Toolkit开发包为平台，结合Visual Studio 2005编程软件，对Pro/E进行二次开发，完成了直齿圆柱齿轮的参数化设计。该设计通过人机交互界面，即可快速实现直齿圆柱齿轮的建模。

Pro/E二次开发；直齿圆柱齿轮；参数化设计；校核

1 引言

参数化设计可以十分方便地修改图形，并能将以往产品设计的经验和知识继承下来，设计者也可以把时间、精力集中于更具有创造性的概念和整体设计中去，提高造型设计的精度和设计的效率。参数化设计技术是实现产品快速设计的常用有效手段，主要用于标准化、系列化和通用化程度比较高的定型产品[1]。

齿轮传动具有效率高、传动比准确、结构紧凑和工作可靠等优点，是机械传动中最重要和应用最广的传动方式之一。在一定意义上说，齿轮生产的技术水平，是国家机械工业发展的重要标志。但是齿轮的三维建模过程却比较复杂，而且由于不同齿轮的齿数、模数、宽度等参数不同，需要对不同的齿轮分别建模，因而需要进行大量重复性劳动，造成人力、物力的浪费。参数化设计正好解决了这一难题。本文使用Visual Studio 2005对Pro/E 5.0进行二次开发，实现直齿圆柱齿轮的自动建模。

2 产品的参数化设计

参数化设计是通过尺寸驱动来实现结构更改或模型重建，一般被用于系列化、通用化和标准化程度较高的定型产品，这类产品的数学模型与结构形式往往是固定不变的，只是描述产品的结构尺寸有所不同，这是由于相同数目类型的已知条件在不同规格的产品设计中取值 不同所造成的。对于定型产品，可以用变量代替已知条件和随不同产品规格而变的基本参数，然后依据产品的已知条件和基本参数，通过计算机检索、查询已有的图形数据库，或者由专门的算法计算出所需的全部绘图数据，最后通过图形设计软件（如Pro/E、SolidWorks及UG等）在显示屏幕上自动生成参数化图形，其设计原理如图1所示[2]。

3 设计实例

3.1直齿圆柱齿轮三维模型的建立

要想实现直齿圆柱齿轮的参数化设计，首先必须解析其模型特征，寻找具有代表性及方便模型重建的基本参数，然后建立一个模型样板，如图2所示，在此基础上建立直齿圆柱齿轮的参数化模型。

Pro/E的参数化设计是基于单一数据库和全参数相关原理实现的。以直齿圆柱齿轮的模型样板为例，首先通过模型分析确定主动参数和从动参数，然后在“参数”选项中定义各个参数并赋予初值，如图3所示，将直齿圆柱齿轮的多个结构参数作为设计参数，如直齿圆柱齿轮齿数、模式、齿宽、压力角、变位系数等。直齿圆柱齿轮结构随着设计参数的变化而更新，这需要对各设计参数之间的逻辑关系进行定义，对此，可通过“关系” 选项来定义直齿圆柱齿轮主动参数和从动参数之间的约束关系，如图4所示。

图1　基于三维模型的参数化设计实现过程

图2　直齿圆柱齿轮模型样板

图3　设置基本参数

图4　定义约束关系

3.2直齿圆柱齿轮参数化界面设计[3-4]

3.2.1菜单设计

菜单是Pro/ENGINEER的主要用户界面，Pro/TOOLKIT提供了一系列菜单操作函数，允许应用程序创建何管理菜单。在应用Pro/TOOLKIT对Pro/ENGINEER进行开发的过程中，添加用户自定义菜单是最常用的技术。创建菜单的程序如图5所示。

图5　模型菜单图

3.2.2对话框设计

弹出式对话框是目前最先进最流行的一种人机交互方式，它能提供图形与文字共存的可视化环境，使操作更为自然快捷。在进行Pro/TOOLKIT程序设计时，有两种方法建立对话框，一种是通过VC提供的MFC可视化对话框设计技术，另一种是通过Pro/TOOLKIT提供的用户界面对话框(User Interface Dialog Boxes,简称UI对话框)。与UI对话框相比，使用MFC对话框界面布局更加容易，设计、调试都比较容易。但它建立的对话框与Pro/ENGINEER的风格不一样，不利于用户的操作。此处采用UI对话框设计，资源文件如图6所示，创建的直齿圆柱齿轮对话框如图7所示。

图6　资源文件

图7　圆柱齿轮参数化设计与校核对话框

3.3直齿圆柱齿轮参数化程序设计

程序内容包括自定义菜单程序、对话框程序和调用参数等。然后进行调试——修改——调试，直至调试到有0个error，169个warning[5]。本程序的出发点就是在于将同一系列的零件只需建立一个实体模型，然后就利用不同参数值来驱动所变更的尺寸，本程序所达到最终目的的工作流程图如图1所示。程序设计界面如图8所示。

图8　Visual Studio 2005程序设计界面

4 结束语

通过直齿圆柱齿轮的参数化建模与交互界面开发，实现了直齿圆柱齿轮结构的参数编辑和模型重建功能，明确了Pro/E与Visual Studio 2005二次开发的基本流程，提高了直齿圆柱齿轮设计的效率和灵活性，为齿轮零件的系列化、标准化设计奠定了基础，同时也为复杂结构零件的参数化设计及交互界面开发提供了技术参考。

[1] 濮良贵.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2] 宋娥,李世国.Pro/E二次开发中的界面设计技术[J].机械设计与制造,2005,(5):56-58.

[3] 吴立军,陈波.Pro/ENGINEER 二次开发技术基础[M].北京:电子工业出版社,2006.

[4] 吴卓.在VC环境下利用 Pro/TOOLKIT 对Pro /E进行二次开发[J].组合机床与自动化加工技术,2006,(6):40- 43.

[5] 张继春.Pro/E二次开发实用教程[M].北京:北京大学出版社,2003.

The parametric design and verification of spur gear based on Pro/E&VC

According to the demand of computer aided process planning, Pro / E comes with the Pro / Toolkit package as a platform, combined with Visual Studio 2005 software programming, on the Pro / E for secondary development, completion of the straight tooth cylindrical gear parametric design. The design through the man-machine interface, you can quickly achieve straight tooth cylindrical gear modeling.

Pro/E secondary development; spur gear; parametric design; verification

TH 138.9

A

1008-1151(2015)06-0061-03

2015-05-11

西安航空职业技术学院2014年度自选科研课题立项项目（14XK-ZY004）。

佛新岗（1981－），男，陕西富平人，西安航空职业技术学院航空制造工程学院计算机辅助设计与制造教研室讲师，工学硕士，研究方向为计算机辅助设计与制造、数控加工。