基于Pro／Engineer二次开发的带传动参数化CAD

第24卷第1期 2006年3月 轻4 2006 研究设计 基子 发 带传动参数 启，李潇波，邱清盈，潘双夏 (浙江大学机械设计研究所，浙江杭州310027) 摘 要：以三维为二次开发平台。采用60研制了带传动的三维参数化设计系统。探讨了系统实 现中的设计资料程序化处理、三雏参数化建模、带轮设计、模型驱动等技术问题。谊系统可以显著提高带传动设计的效率 和精度，提出的设计过程和方法可以为其他机械零件的计算机辅助设计提供参考。 关键词：带传动设计；数化设计 中图分类号：献标志码；A 文章编号：10052895(2006)01006904 0 引 言 带传动是一种常用的机械传动方式，它适用于中 心距较大的动力传动，具有传动平稳、成本低、减少和 缓冲振动等优点，被广泛应用于机械设备中。 传统的带传动设计主要依靠设计人员查阅机械设 计手册中数据表格、线图、公式，经过手工反复试算，直 至满足传动比、中心距、小带轮包角等要求。整个设计 过程繁琐，存在大量重复劳动，而且容易出现设计误差 和错误。文献1提出的在皮带轮三维设计系统实现了带传动设计计算和带轮 三维实体模型设计的统一，但是不足之处在于该系统 只能针对常用标准带轮的设计，同时在三维带轮模型 生成过程中不能有效控制结构设计参数，故可能导致 不能正常生成带轮三维模型。 综合考虑以上因素，在环境下开发了一个 带传动过带传动的其设计效率和精度，并且可以借助三维生成带轮的三维模型。 1 1 系统功能 本系统应具有如下几方面的功能：(1)根据使用要 求，提取基本参数，按照机械零件基本设计流程，逐步 进行设计计算，最终获得带轮基本参数，进行带轮三维 结构设计。(2)设计过程要处处体现和突出带传动的设 计准则。(3)带轮一般是成对设计的，因此本系统也应 能同时对主从带轮进行一次性设计，从而保证主从带 轮设计的一致性。(4)设计过程要有灵活性，在满足设 计要求的情况下，各项参数可以灵活选择和修改，这样 便于对各种设计方案进行比较。(5)与其他模块或软件 具有底层接口。比如能够利用优化模块传递过来的参 数直接驱动模型。(6)为提高该系统的通用性，应该同 时包括标准带轮和非标准带轮的设计。 12系统实现 121设计资料的程序化处理 进行先以手册等形式提供的设计 资料必须以程序可调用或计算机可进行检索查询的形 式提供。因此需要对其进行适当的加工处理。常用的 处理方法主要有如下2种： (1)将设计资料转变为程序，即程序化。采用编程的方 法对数据表格、图线进行处理，可采用2种方式：一种 采用表的形式存储在程序中，用查表、插值的方法检索 所需要的数据2，另一种数据公式化，再将公式编人程 序，由计算获得数据3。具体分为如下2种情况： (a)有些数据表本来就具有精确的理论计算公式 或经验公式，为了便于手工设计计算，才将其处理成数 据表格的形式，对于这种情况，直接利用理论公式或经 验公式编人程序进行设计计算。 (b)有些数据表格中的数据是通过实验获得，彼 此并无关联，如三角带轮计算直径系列，则可以求其经 验公式，编人程序进行计算。 收稿日期：2005一6 基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(5国家863计划资助项目(2001作者简介：钟启(198男，浙江大学机械设计所要研究方向为参数化设计，机械维普资讯 70 轻2)利用数据库(理设计资料。将 数表中的数据或线图经离散化后的数据按规定格式存 放在数据库中，由数据库自身进行管理、独立于应用程 序，可以为应用程序所共享。 在本系统中，大量地利用上述方法处理各种数表 和图线。如包角系数 的确定，和工作情况系数K 的 确定都是通过采用插值的方法获得的。 122三维参数化建模 参数化设计中，最主要的是创建三维参数化模板 模型，通过修改模板模型尺寸，相应生成所需的三维模 型。所建的参数化模板模型的好坏直接关系到能否成 功生成所需的三维模型零件。作者在环境下创 建参数化模型过程中总结了如下经验： (1)特征创建顺序问题在实体模型特征创建时， 必须对零件的形状进行分析，将基本特征与辅助特征 分开，并将相同特征归类。在造型时仔细设计特征造型 的顺序，先建立最重要的基本特征，依此类推，最后建 立辅助特征。最终构建合理的父子关系以便其参数化 模型成功再生 (2)参数关联问题在中，实体模型各个特 征主要通过参数和几何约束关系相互关联。尺寸之间 的关系分为2种：一种是自定义的各种外部参数和零 件的被约束尺寸之间的关系，另一种是模型内部特征 之间的内部约束关系。即零件的几何要素之间的约束 关系，如平行、垂直、相切、同心等，当模型发生修改时， 特征间的相互关系亦随之改变，一个特征可以有多种 创建方法，设计时必须考虑如何表达它和其它特征的 关系。创建的模型必须准确地表达各特征间的约束关 系，而且易于修改。 (3)圆角、倒角等辅助特征问题 圆角、倒角、退刀 槽等在中是作为辅助特征的。如何处理这些辅 助特征关系到能否成功生成参数化模型。一般来说，在 参数化模型中可以干脆省去这些辅助特征，以免增大 参数化的工作量。如果一定要在参数化模型中加入这 些辅助特征的话，也应该采用“ 命令生成，而不是通过“动绘制征应先于水平方向“征生成；各 种结构圆角应采用“征得到等，而且最好在 所有主要特征都基本创建完成之后再加入这些辅助特 征 这样才能确保参数化模型不会因为这些辅助特征 的影响而再生失败。 123带轮参数设计 带轮参数也是 逐步细化的。设计带轮需要的初始参数有：传递的功率 P动轮、从动轮的转速 r r 轴径d据这些初始参数相应逐步确 定计算功率P 带轮基准直径d 动轮 和从动轮之间的中心距a的基准长度带的跟数 等。而对于基准宽度(节宽)b间距 e一槽对称面至端面距离f准线上槽 深h。血 准线下槽深m 小轮缘厚g 槽角z(。)这些结构参数，我们称之为标准结构 参数，他们是根据。 另外，根据经验公式，可确定带轮其它部分的结构 尺寸，包括： d 一(188)d 一1) +2f， 1 1 C ；=(寺一)B， ， 量 52) ， 当B B+30，2l l mL2m重新输入：”)； (2)数据关联性的实现 数据的关联性是指当某一项数据改变时，与之相 关的其他数据项也相应改变。如带传动设计中带轮型 号与其直径的相关性的实现。即当改变带轮型号时，其 对应带轮直径选项也作相应修改，否则选出的带轮直 径，可能不满足设计手册的推荐优先选用值。 125 60编译环境设置 (1)在工程里设置包含文件和库文件路径 在60的集成开发环境中选择择“项卡，在“中力人“在 “加入“486 (2)在工程里设置库文件的环境 选择单，选择“项卡， 在“添加ib、ib、126在中驱动带轮三维模型 在中调用带轮模型，根据基本结构参数值 给模型中相应参数项赋值，在中驱动带 轮的参数化模型，生成满足设计要求的带轮三维模型。 具体是通过在中调用函数包实现的。其中参数修改主要是通过笔者自定 义函数实现的。 获取当前进程中模型 根据指 定的参数名获得参数对象指针 &参数指针初始化 获得参 数对象之值 d给对应参数项 赋值 设置参 数对象之值 再生模型 127在中注册及运行应用程序 (1)应用程序的注册 首先在当前目录下创建一个 文件的作用是向系统传递应用程序的信息。 该文件应包括如下内容； l 001 2)应用程序的运行 启动，设置工作目录( 包含该择界面上择“注册”按钮注册 应用程序。注册成功后选择“启动”按钮运行应用程序。 2设计实例 某型号钢丝起毛机锡林主电机用知 电机型号为定功率Pl1 速7 = 1 460 r动比i 14，每天工作16 h。 设计结果： 带型(小带轮基准直径D 一200 带 轮基准直径D：一280 心距为1 197 带轮 包角为1761。；胶带根数为4，带的预紧力为2317 N， 传送带的压轴力为1 853 N。系统运行过程如图24 所示，具体带轮结构参数如图5所示。可以看到结果 (图6)准确无误，系统运行稳定。 3结 论 本文基于三维软件平台，对带传动的计进行了有益的尝试，可以有效提高带传动设计的 效率和精度。同时本文介绍的带传动参数化普资讯 72 轻006年第1期 图2 带轮基本参数输入界面 图3 带型确定界面 图4确定基准直径及中心距等参数界面 图5 带轮结构参数输入界面 图6 生成三维带轮模型 具有普遍性，也可以为其他机械零件的计算机辅助设 计提供参考。 参考文献： 1 徐武彬，李 健基于D 口机械设计，2003，20(12)：252 杨 芳农业机械挂机构、传动及工作部件)西安：西 北农林科技大学，2005 3 侯玉英余席桂武汉汽车工 业大学学报，