摘要：介紹了基于Wildfire Pro/E特征造型的三維參數化造型技術，并以軸為例，以Pro/E為平臺詳細闡述了參數化設計的過程。

　　關鍵詞：機械工程論文范文,核心期刊論文發表,參數化設計,參數化造型,Pro/E

　　1、前言

　　軸(shaft)是組成機器的重要零件之一，是穿在軸承中間或車輪中間或齒輪中間的圓柱形物件，但也有少部分是方型的。軸是支承轉動零件并與之一起回轉以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械零件。機器中作回轉運動的零件就裝在軸上。用傳統的方法對軸進行設計，由于計算繁瑣，設計效率低且易出錯。目前各類CAD軟件在機械設計中的應用日益廣泛，利用計算機輔助設計方法來研究機械零件的設計問題成為十分流行的研究方法。在現代CAD技術特征中，參數化技術和特征技術都是當今計算機輔助設計中的關鍵技術之一。基于特征的參數化建模方法是CAD技術中先進的造型方法，其基本思路是為各零件的基本尺寸建立相應的參變量,在實際的幾何和拓撲基礎上建立各零件要素之間的相互關系。對于軸類零件而言，每一特征的基本尺寸都設置為參變量，結構不同導致零件尺寸發生變化時，改變參數文件中有關變量的取值，則與之相關的零件模型中的相應尺寸跟著發生變化，重新驅動造型模塊，從而完成零件的參數化造型設計。

　　2 、軸特征分析

　　軸的結構設計是確定軸的合理外形和全部結構尺寸，為軸設計的重要步驟。

　　從CAD/CAM角度出發，軸類零件特征通常可以劃分為以下幾類：

　　(1)形狀特征 用于構造軸類零件的幾何形狀，軸類零件的基本形狀結構(如圓柱體、圓錐體等)，可以單獨存在。對局部修飾(如倒角、鍵槽和中心孔等)，反映了軸類零件幾何形狀的細微結構，它不能單獨存在。

　　(2)精度特征 用于描述軸類零件的幾何形狀和尺寸的誤差信息。大致有尺寸公差、幾何公差和表面粗糙度。

　　(3)技術特征 用于描述軸類零件的材料、熱處理方式、零件性能、工藝、配合情況息。

　　(4)管理特征 用于描述軸類零件的的管理信息，例如標題欄中的零件名稱、圖號、設計者、日期、批量和質量等信息。

　　一般軸結構設計原則：

　　1、節約材料，減輕重量，盡量采用等強度外形尺寸或大的截面系數的截面形狀;

　　2、易于軸上零件精確定位、穩固、裝配、拆卸和調整;

　　3、采用各種減少應力集中和提高強度的結構措施;

　　4、便于加工制造和保證精度。

　　本文采用特征參數化處理時，可采用參數代替形狀特征的幾何尺寸，包括獨立參數和關聯參數。獨立參數需要根據具體設計情況賦值，關聯參數不需要賦值，它與獨立參數間保持特定的關系，當獨立參數發生變化時，關聯參數隨之發生變化(如鍵槽尺寸隨軸徑的變化而變化)。

　　3、以Pro/E為平臺的參數驅動的實現方式及實例

　　軸類零件進行參數化設計時通常分兩大功能模塊：參數與結構設計模塊、參數化造型模塊。參數與結構設計模塊采用面向對象的程序語言(如VB、VC++等)進行開發，其功能包括作用在軸上的力、力矩計算、設計資料的檢索、軸結構設計、軸強度校核及設計結果的存儲。參數化造型模塊采用當前的主流三維CAD軟件(如pro/E、UG、solidworks等)進行二次開發，其主要功能是生成零件的三維實體圖，通過設計變量實現造型自動化。本文就以Pro/E為平臺探討參數化造型的實現方式。

　　Pro/E提供了可程序化工具—Pro/program。Pro/program主要包含三大部分：①加入變量或提示句的地方;②加入關系的地方;③加入特征的地方。應用Pro /program，可以將經常要更改的步驟和尺寸值事先設定，一旦模型建立后，系統就已記錄了整個模型的建立過程，通過“程序”菜單中的“顯示設計”選項可以顯示Pro /E產生的程序內容。保存并關閉程序，系統會在信息區出現輸入框，提示是否要將修改體現到模型中，點擊“是”按鈕，在菜單管理器中會出現“得到輸入”選項。“當前值”表示采用模型中的現有參數;“輸入”表示要求輸入參數值，以改變模型中的造型。選取“輸入”選項后，會出現INPUT SEL對話框，選中要改變的參數值，點擊確定，系統會根據設定的參數對零件進行驅動，在系統的信息區內會出現表示零件再生成功的信息。通過上面的操作即可對零件進行參數化驅動。

　　利用Pro/program程序模塊進行二次開發，系統產生的program程序可看作一個記錄文件，它記錄著模型產生的步驟和條件，包括所有特征的建立過程、參數、尺寸和關系式等信息，用戶只需在打開的記事本窗口中找到要更改的設計參數和關系式進行修改，便可再生出新的模型。

　　下面就以7段階梯軸為例介紹Pro/E中軸類零件參數化模型的建立。

　　(一)首先創建通用模型 模型創建步驟如下：

　　(1)新建模型文件，取名為SpeedShaft7。

　　(2)利用 Program編輯程序，以使用戶稍后能輸入已知條件：直徑，長度。

　　(3)以拉伸方式創建Protrusion特征，作為階梯軸第一段;加入關系式，以控制拉伸實體特征的尺寸。以同樣方式創建階梯軸第二段至第七段。

　　(4)做階梯軸第一段上的鍵槽，加入關系式，以控制鍵槽特征的尺寸。

　　(5)做階梯軸第四段上的鍵槽，加入關系式，以控制鍵槽特征的尺寸。

　　(6)兩端面倒角。

　　(7)保存文件。

　　(二)模型的應用

　　用戶啟動Pro/E后，打開模板文件speedshaft7，點擊輸入，完成選取后按屏幕提示輸入下列相應參數：(括號內為原有數值)

　　Enter the number of D1： [50]; Enter the number of L1： [82];

　　Enter the number of D2： [55]; Enter the number of L2： [50];

　　Enter the number of D3： [60]; Enter the number of L3： [52];

　　Enter the number of D4： [65]; Enter the number of L4： [76];

　　Enter the number of D5： [77]; Enter the number of L5： [8];

　　Enter the number of D6： [72]; Enter the number of L6： [24];

　　Enter the number of D7： [60]; Enter the number of L7： [24];

　　Enter the number of JCB1：[14]; Enter the number of JCH1：[9];

　　Enter the number of JCL1：[70]; Enter the number of JCB2：[18];

　　Enter the number of JCH2：[11]; Enter the number of JCL2：[63];

　　輸入完參數后，自動按照參數生成。輸入參數為：D1=100;L1=180;D2=105;L2=100;D3=110;L3=110;D4=115;L4=160;D5=136;L5=15;D6=130;L5=50;D7=110;L5=50;JCB1=30;JCH1=20;JCL1=170;JCB2=40;JCH2=20;JCL2=146;

　　結束語：

　　本文分析了利用Pro/E軟件進行二次開發的方法，通過實例展現了Pro/E的開發功能，對其它零件利用Pro/E進行參數化設計有一定的借鑒作用。但Pro/E是大型CAD/CAE/CAM一體化集成軟件平臺，作者僅僅在其二次開發方面作了一些初步工作，由于時間和水平上的局限，還存在許多不足之處。

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