基于ProE实现齿轮三维参数化建模

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1、http://www.paper.edu.cn基于Pro/E实现齿轮三维参数化建模魏永乐，晁彩霞辽宁工程技术大学机械学院，辽宁阜新（123000）E-mail：weiyongle@sohu.com摘要：利用Pro/Engineer系统提供的Pro/Program、Pro/Toolkit等二次开发模块以及功能强大的VisualC++编程工具，在Pro/Engineer系统中实现了齿轮三维参数化建模，提高了齿轮的设计质量和效率。关键词：Pro/E；二次开发；参数化建摸；齿轮中图分类号：TP391.721．

2、引言齿轮作为最重要的基础传动零件被广泛地应用于各个行业的生产设备中，因此齿轮设计的是否合理，将直接影响到设备的生产效率和寿命。由于齿轮结构比较复杂，故齿轮的设计和生产过程中，需要进行大量的分析、计算和绘图工作。在传统的齿轮设计中，齿轮的设计和强度校核过程主要是通过人工完成的，存在计算繁琐、设计周期长、效率低等问题，而且容易出现设计误差和错误，难以实现优化设计。建立齿轮的三维实体模型，分析齿轮工作状态和受力状况，得到优化齿形，这对于提高齿轮的传动质量和使用寿命有重要意义。本文以Pro/Engineer为

3、平台，利用Pro/Toolkit等二次开发模块，探讨了直齿渐开线齿轮三维参数化建模的方法，最终实现了齿轮三维模型快速、精确的建立。并且为进一步实现齿轮的传动及受力分析奠定了基础。2．Pro/E二次开发工具Pro/Engineer系统是美国PTC公司的优秀产品，提供了产品三维造型设计、加工、分析及绘图等功能的完整CAD/CAE/CAM解决方案。目前Pro/E软件在我国的机械、模具、汽车、航天、电子、家电、工业设计、玩具等行业取得了广泛的应用。Pro/E在提供强大的产品设计、分析、制造等功能的同时，还为用

4、户提供了多种二次开[1]发工具，有：族表、用户定义特征、Pro/Program、J-link、Pro/Toolkit等。本文Pro/Program和Pro/Toolkit二次开发工具。2.1Pro/Program在产品设计过程中，经常遇到许多零件的外形具有高度的重复性，那么重复相同的步骤导致设计效率很低。为了提高设计效率，Pro/E提供了一个可程序化的工具——Pro/Program。在Pro/E系统中，每建立一个模型，都会有一个宏文件记录模型的产生过程，如果对这个宏[7]文件进行修改，就可以控制模型的

5、建立过程，从而控制所生成的模型。用户可以根据设计需要利用Pro/Program工具来编辑模型的宏文件，使其作为一个程序来运行，用户只需要通过人机交互的方法来输入模型的主要参数，便可直接生成零件模型，从而大大地提高了零件设计效率。2.2Pro/ToolkitPro/Toolkit是Pro/E中自带的基于VisualC++的二次开发工具。Pro/Toolkit能实现与Pro/E[2]的无缝集成，是Pro/E自带的功能最强大的二次开发工具。其主要目的是让用户或第三方通过C程序代码扩充Pro/E系统的功能，开

6、发基于Pro/E系统的应用程序模块，从而满足用-1-http://www.paper.edu.cn户的特殊要求。它提供了大量的C语言库函数，能够使外部应用程序(客户应用程序)安全有效地访问Pro/E的数据库和应用程序。还可以利用Pro/Toolkit提供的UI对话框、菜单以及[1]VC的可视化界面技术，设计出方便实用的人机界面，从而大大提高用户的设计效率。3．齿轮参数化建模的实现3.1生成渐开线渐开线的生成是齿轮设计过程中的[2]关键。渐开线的定义是绕在圆上的线展开时，线保持与圆相切，线的端点形成的轨

7、迹。渐开线的数学分析如图1所示。图1渐开线的数学分析Fig.1MathanalysisofInvoluteCurve根据以上分析，可以得到渐开线的数学公式：xc=r*cos(ang)x=xc+(s*sin(ang))yc=r*sin(ang)y=yc-(s*cos(ang))利用Pro/E中的关系式，即可生成渐开线，但需要使用系统的一个变量“t”，“t”的变化范围是0到1；“PI”表示圆周率，是Pro/E的默认变量。0°～90°范围内的渐开线关系式如下：ang=t*90r=base_dia/2s=(P

8、I*r*t)/2xc=r*cos(ang)yc=r*sin(ang)x=xc+(s*sin(ang))y=yc-(s*cos(ang))z=0渐开线创建完成后，利用三维造型功能创建齿轮模型。如图2所示。图2渐开线齿轮Fig.2InvoluteCurvegear-2-http://www.paper.edu.cn3.2创建Pro/Program程序1）输入齿轮的主要参数，并建立主要与次要参数之间的关系。在INPUT与ENDINPUT之间输入如下语句：Z=2