基于ProE的碟簧零件库开发【1张CAD图纸和说明书】

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关键词：: 基于 proe 零件开发 cad 图纸以及说明书仿单

资源描述：

摘要
本课题针对多种类型碟簧，提出基于Pro/E平台开发交互式3D碟簧零件库的一种可行方案。并且成功开发设计出能满足用户要求的碟簧模型库。
本文首先简单介绍了与本课题相关的Pro/E开发功能，包括自定义菜单的生成、对话框的制作、Pro/TOOLKIT应用程序的执行。其次根据本课题的要求，分析了碟簧开发的整体设计思路。然后以普通碟簧为例，较详细地说明了碟簧零件库的建库过程，并给出了测试实例。最后对开发的三维建模程序进行测试。结果表明：开发程序正确无误，建模迅速，大大提高了这类通用件在Pro/E平台上的设计效率。

关键词：Pro/E；碟簧模型库；Pro/TOOLKIT；零件库

Development of Disc Spring Parts Library Based on Pro/E
Abstract
This article introduces a feasible method of development of the disc springs 3D part library based on Pro/E. And the disc spring parts library is successfully designed meet to the user requirements.
Firstly, this article simply introduces the development functions of Pro/E referring to this task which includes the creation of menu, the creation of the dialogue, the Pro/TOOLKIT procedure execution. Then the precept to the overall design way of disc spring library is analyzed. With an example of disc spring in detail, the development method of the disc springs part library is discussed. At last, the test of all process of three-dimension-part-model driven by database is performed indicates that the program is right, and the model can be set up quickly. The efficiency for the design of interchangeable part based on Pro/E can be increased.

Keywords: Pro/E; Disc spring parts library; Pro/TOOLKIT; Part Library

目录
1绪论 1
1.1 CAD/CAM的发展现状 1
1.2碟形弹簧简介 2
1.3 课题的提出及意义 3
1.4 预期功能 3
1.5本论文内容 4
2 碟形弹簧零件库总体设计方案 5
2.1 碟形弹簧分类和相关国家标准 5
2.2碟簧零件库的总体结构和建库步骤 6
2.3碟簧零件库的关键技术 6
2.3.1碟形弹簧的Pro/E参数化建模 6
2.3.2碟簧尺寸数据库 7
2.3.3运用Pro/E族表功能建立碟形弹簧3维模型库 7
2.3.4碟簧零件库数据的一致描述 8
2.4开发工具的确定 9
2.5开发环境 11
2.5.1硬件开发环境 11
2.5.2 软件开发环境 12
3 碟形弹簧的结构尺寸数据库的建立 13
3.1结构尺寸数据库的内容 13
3.2碟形弹簧结构尺寸数据的录入 13
3.3建库结果 17
4 碟形弹簧2D结构图的制作 18
4.1 AutoCAD绘图环境设置 18
4.2碟形弹簧二维图绘制的内容和方法 18
4.2.1小图绘制的要求 18
4.2.2大图绘制的要求 18
4.3基于photoshop的碟形弹簧2D结构图制作 19
4.3.1小图具体打印的设置 19
4.3.2大图具体打印的设置 20
4.3.3小图片的photoshop处理 20
4.3.4大图的photoshop处理 23
5 碟形弹簧3D模型库的建立 26
5.1碟形弹簧的参数化建模 26
5.2模型库的建立 28
6 标准件库检索程序的开发和运行 32
6.1发工具简介 32
6.2 Visual C++的ProE二次开发环境配置 33
6.3程序的挂接运行和验证 36
7装配图说明 39
7.1离合器工作原理 39
8结论 40
参考文献 41
致谢 42
毕业设计（论文）知识产权声明 43
毕业设计（论文）独创性声明 44
附录 45

1 绪论
1.1 CAD/CAM的发展现状
CAD/CAM技术作为电子信息技术的重要组成部分，其应用已遍及各个工程领域，是工程设计、产品制造业界的一场革命。经过四十多年的发展，CAD/CAM技术有了长足的进步。以前CAD/CAM技术大都是在工作站平台上运行和开发，随着计算机水平的大幅提高，目前CAD/CAM软件均可以在微机上运行。微机平台为普及CAD的应用创造了绝好的条件。在此基础上，CAD/CAM软件厂商展开了新一轮的竞争。目前CAD/CAM软件动态如下:
①Unigraphics(UG)
UG是UnigraphicsSolutions公司的拳头产品。该公司首次突破传统CAD/CAM模式，为用户提供一个全面的产品建模系统。在UG中，优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结合在一起，这一结合被实践证明是强有力的，并被大多数CAD/CAM软件厂商所采用。
② SOLIDEDGE
SOLIDEDGE是真正Windows软件。它不是将工作站软件生硬地搬到Windows平台上，而是充分利用Windows基于组件对象模型(COM)的先进技术重写代码。SOLIDEDGE与MicrosoftOffice兼容，与Windows的OLE技术兼容，这使得设计师们在使用CAD系统时，能够进行Windows下字处理、电子报表、数据库操作等。
SOLIDEDGE具有友好的用户界面，它采用一种称为SmartRibbon的界面技术，用户只要按下一个命令按钮，既可以在SmartRibbon上看到该命令的具体的内容和详细的步骤，同时在状态条上提示用户下一步该做什么。
SOLIDEDGE是基于参数和特征实体造型的新一代机械设计CAD系统，它是为设计人员专门开发的，易于理解和操作的实体造型系统。
③ AutoCAD
AutoCAD是Autodesk公司的主导产品。Autodesk公司是世界第四大PC软件公司。目前在CAD/CAE/CAM工业领域内，该公司是拥有全球用户量最多的软件供应商，也是全球规模最大的基于PC平台的CAD和动画及可视化软件企业。Autodesk公司的软件产品已被广泛地应用于机械设计、建筑设计、影视制作、视频游戏开发以及Web网的数据开发等重大领域。

AutoCAD是当今最流行的二维绘图软件，它在二维绘图领域拥有广泛的用户群。AutoCAD有强大的二维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等功能，同时有部分三维功能。在许多实际应用领域(如机械、建筑、电子)中，一些软件开发商在AutoCAD的基础上已开发出许多符合实际应用的软件。
④ Pro/Engineer
Pro/Engineer系统是美国Parametric Technology Corporation(简称PTC)的产品。PTC公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械CAD/CAE/CAM的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准。利用该概念开发出来的第三代机械CAD/CAE/CAM产品Pro/Engineer软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。
Pro/Engineer系统主要功能如下:
①真正的全相关性，任何地方的修改都会自动反映到所有相关地方；
②具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力；
③具有强大的装配功能，能够始终保持设计者的设计意图；
④容易使用，可以极大地提高设计效率。
Pro/Engineer系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。Pro/Engineer建立在工作站上，系统独立于硬件，便于移植。因此，本开发利用Pro/Engineer为平台对弹簧进行二次开发。
1.2碟形弹簧简介
碟形弹簧又名贝勒维尔弹簧垫圈，是法国人贝勒维尔在十九世纪六十年代发明的，欧美一些国家又用发明人的名字称为贝氏弹簧（Belleville Spring）。普通碟形弹簧就像一只无底的装菜的盘子，它由外径（D）、内径（d）、厚度（t）、高度（Ho）四个参数组成。
我国碟形弹簧的研究主要是在上世纪七十年代，八十年代后开始有企业生产碟簧，随着我国改革开放，进口设备的引进，碟簧的使用越来越广泛。在21世纪中，碟形弹簧被使用在航天航空、防御系统、医疗器械、汽车、电力、建筑、机床等行业领域。在重型机械中，可以作为强力缓冲和减震弹簧；在轴系结构中，可作为角接触滚动轴的承向预紧装置。例如，预紧碟簧在法兰密封中的使用，尤其是在余锅系统中的使用，针对法兰螺栓预紧力松弛这一现状，可在螺栓两侧或一侧安装预紧碟簧，以碟簧的微小变形量提供足够的预紧力负荷，从而降低法兰泄漏风险。此外，预紧碟簧在炼油装置、加氢高压换热器等此类装置上都有被运用到。再如，根据碟形弹簧的特点，轴向尺寸小、承载能力大、具有变刚度和非线性的变形特性，因而常应用于车辆离合器中，实现动力的接合与分离。碟形弹簧离合器设计的优劣，直接影响到车辆的使用性能。碟簧应用十分广泛，所以开发建立碟簧零件库是具有必要性和研究意义的。
1.3 课题的提出及意义
产品的三维设计离不开CAD/CAM系统的支持，具有技术成熟、功能强大的Pro/ENGINEER参数化造型系统在设计和制造业中引起了人们的重视，并得到了日益广泛的应用。Pro/ENGINEER提供了强大的三维几何造型功能，使我们能够创建出各种复杂的几何模型，作为通用的三维CAD/CAM系统在功能上基本能够满足产品三维设计要求，但有时这些功能并不能满足我们的需求。例如标准零件系列，它们的结构都是相同的，区别只在于尺寸，如果标准零件系列都通过三维建模的方式来实现，那么工作量将非常巨大。虽然Pro/ENGINEER自身也有一些模型库，但是这远远满足不了用户的要求。因此，也就有了本课题研究开发的必要。
机械产品的开发过程中会用到大量的通用零件、标准件、相似件。如何建立这些常用零部件的库，利用已有的资源，花费较少的时间完成产品设计是用户非常关心的问题。建立这些通用件、标准件、相似件零件库作为一项可行方案，一方面可以避免不同设计者的重复劳动，提高设计效率,提高设计的标准化程度，减少错误发生率，缩短产品开发周期；另一方面还可以基于该软件的三维实体模型进行更深层次的分析（如有限元分析等），以确保机械设计结果安全可靠。
综上，对碟形弹簧零件进行其零件库的开发是非常有必要的。因此也就有了本课题的提出。

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内容简介：: 关于评价特征去除所导致的工程分析错误的规范理论械工程系，威斯康辛大学，麦迪逊分校， 2006年 9月 30 日摘要：几何分析是著名的计算机辅助设计 /计算机辅助工艺简化 “ 小或无关特征 ” 在的程序，如有限元分析。然而，几何分析不可避免地会产生分析错误，在目前的理论框架实在不容易量化。本文中，我们对快速计算处理这些几何分析错误提供了严谨的理论。尤其，我们集中力量解决地方的特点，被简化的任意形状和大小的区域。提出的理论采用伴随矩阵制定边值问题抵达严格界限几何分析性分析错误。该理论通过数值例子说明。关键词 :几何分析 ;工程分析 ;误差估计 ;计算机辅助设计 /计算机辅助教学 1. 介绍机械零件通常包含了许多几何特征。不过，在工程分析中并不是所有的特征都是至关重要的。以前的分析中无关特征往往被忽略，从而提高自动化及运算速度。举例来说，考虑一个刹车转子，如图 1(a)。转子包含 50多个不同的特征，但所有这些特征并不是都是相关的。就拿一个几何化的刹车转子的热量分析来说，如图 1(b)。有限元分析的全功能的模型如图 1(a)，需要超过 150,000 度的自由度，几何模型图 1(b)项要求小于 25， 000个自由度，从而导致非常缓慢的运算速度。图 1(a)刹车转子图 1(b)其几何分析版本除了提高速度，通常还能增加自动化水平，这比较容易实现自动化的有限元网格几何分析组成。内存要求也跟着降低，而且条件数离散系统将得以改善 ;后者起着重要作用迭代线性系统。但是，几何分析还不是很普及。不稳定性到底是 “ 小而局部化 ” 还是 “ 大而扩展化 ” ，这取决于各种因素。例如，对于一个热问题，想删除其中的一个特征，不稳定性是一个局部问题 :(1)净热通量边界的特点是零。 (2)特征简化时没有新的热源产生 ; 4对上述规则则例外。展示这些物理特征被称为自我平衡。结果，同样存在结构上的问题。从几何分析角度看，如果特征远离该区域，则这种自我平衡的特征可以忽略。但是，如果功能接近该区域我们必须谨慎，。从另一个角度看，非自我平衡的特征应值得重视。这些特征的简化理论上可以在系统任意位置被施用 ,但是会在系统分析上构成重大的挑战。目前，尚无任何系统性的程序去估算几何分析对上述两个案例的潜在影响。这就必须依靠工程判断和经验。在这篇文章中，我们制定了理论估计几何分析影响工程分析自动化的方式。任意形状和大小的形体如何被简化是本文重点要解决的地方。伴随矩阵和单调分析这两个数学概念被合并成一个统一的理论来解决双方的自我平衡和非自我平衡的特点。数值例子涉及二阶证实他的理论。本文还包含以下内容。第二节中，我们就几何分析总结以往的工作。在第三节中，我们解决几何分析引起的错误分析，并讨论了拟议的方法。第四部分从数值试验提供结果。第五部分讨论如何加快设计开发进度。 2. 前期工作几何分析过程可分为三个阶段 : 识别 :哪些特征应该被简化；简化：如何在一个自动化和几何一致的方式中简化特征；分析 :简化的结果。第一个阶段的相关文献已经很多。例如，企业的规模和相对位置这个特点，经常被用来作为度量鉴定。此外，也有人提议以有意义的力学判据确定这种特征。自动化几何分析过程，事实上，已成熟到一个商业化几何分析的地步。但我们注意到，这些商业软件包仅提供一个纯粹的几何解决。因为没有保证随后进行的分析错误，所以必须十分小心使用。另外，固有的几何问题依然存在，并且还在研究当中。本文的重点是放在第三阶段，即快速几何分析。建立一个有系统的方法，通过几何分析引起的误差是可以计算出来的。再分析的目的是迅速估计改良系统的反应。其中最著名的再分析理论是著名的谢尔曼对于两种有着相似的网状结构和刚度矩阵设计，再分析这种技术特别有效。然而，过程几何分析在网状结构的刚度矩阵会导致一个戏剧性的变化，这与再分析技术不太相关。 3. 拟议的方法我们把注意力放在这个文件中的工程问题，标量二阶偏微分方程式 ( .).( 许多工程技术问题，如热，流体静磁等问题，可能简化为上述公式。作为一个说明性例子，考虑散热问题的二维模块如图 2所示。图 2二维热座装配热量置列为半导体装置位于这两个地方都属于，有相同的材料属性，其余将在后面讨论。特别令人感兴趣的是数量，加权温度见图 2)。一个时段，认定为进如图 2，会受到抑制，其对界的时段称为余的界线将称为。边界温度假定为零。两种可能的边界条件认为是 :(a)固定热源，即 (t)n=q， (b)有一定温度，即 T=种情况会导致两种不同几何分析引起的误差的结果。设 T(x， y)是未知的温度场和后，散热问题可以通过泊松方程式表示 : )1()().)(00).(s lc ts lc ts lc tc oi lc oi E )2(),(),( d e v i c m p u t e d e v ic (x， y)是一些加权内核。现在考虑的问题是几何分析简化的插槽是简化之前分析，如图 3所示。图 3配模块现在有一个不同的边值问题，不同领域 t(x， y): )3(t 0Q). ( - E c oi ls l oi l (),(),( de v v ic o m p u t(x， y)已经消失了，因为槽已经不存在了（关键性变化） ! 解决的问题是 : 设定 t(x， y)的值，估计这是一个较难的问题，是我们尚未解决的。在这篇文章中，我们将从上限和下限分析些方向是明确被俘引理 3、 4和 3、 6。至于其余的这一节，我们将发展基本概念和理论，建立这两个引理。值得注意的是，只要它不重叠，定位槽与相关的装置或热源没有任何限制。上下界的位置。阵方法我们需要的第一个概念是，伴随矩阵公式表达法。应用伴随矩阵论点的微分积分方程，包括其应用的控制理论，形状优化，拓扑优化等。我们对这一概念归纳如下。相关的问题都可以定义为一个伴随矩阵的问题，控制伴随矩阵 t_(x， y)，必须符合下列公式计算 23 : e v ic es lo td e v ic (0).(* 伴随场 t_(x， y)基本上是一个预定量，即加权装置温度控制的应用热源。可以观察到，伴随问题的解决是复杂的原始问题 ;控制方程是相同的 ;这些问题就是所谓的自身伴随矩阵。大部分工程技术问题的实际利益，是自身伴随矩阵，就很容易计算伴随矩阵。另一方面，在几何分析问题中，伴随矩阵发挥着关键作用。表现为以下引理综述 : 引理知和未知装置温度的区别，即 (以归纳为以下的边界积分比几何分析插槽 : s l o ts l o de v ic v ic e).)().(*在上述引理中有两点值得注意 : 1、积分只牵涉到边界这是令人鼓舞的。或许，处理刚刚过去的被简化信息特点可以计算误差。 2、右侧牵涉到的未知区域 T(x， y)的全功能的问题。特别是第一周期涉及的差异，在正常的梯度，即涉及 n;这是一个已知数量边界条件 t未知狄里克莱条件作出规定 t另一方面，在第二个周期内涉及的差异，在这两个领域，即 T 管 ; 因为这是一个已知数量边界条件此。引理差额 (等式 lo ts lo ts lo td e v ic ed e v ic es lo ts lo ts lo td e v ic ed e v ic *22*).()()().()()().() ) .()(然而，伴随矩阵技术不能完全消除未知区域 T(x， y)。为了消除 T(x， y)我们把重点转向单调分析。单调性分析是由数学家在 19世纪和 20 世纪前建立的各种边值问题。例如，一个单调定理 : 添加几何约束到一个结构性问题，是指在位移 (某些 )边界不减少。观察发现，上述理论提供了一个定性的措施以解决边值问题。后来，工程师利用之前的 “ 计算机时代 ” 上限或下限同样的定理，解决了具有挑战性的问题。当然，随着计算机时代的到来，这些相当复杂的直接求解方法已经不为人所用。但是，在当前的几何分析，我们证明这些定理采取更为有力的作用，尤其应当配合使用伴随理论。我们现在利用一些单调定理，以消除上述引理 T(x， y)。遵守先前规定，右边是区别已知和未知的领域，即 T(x， y)-t(x， y)。因此，让我们在界定一个领域 E(x， y)在区域为 : e(x， y)=t(x， y)-t(x， y)。据悉， T(x， y)和 T(x， y)都是明确的界定，所以是 e(x， y)。事实上，从公式 (1)和(3)，我们可以推断， e(x， y)的正式满足边值问题 : o lv e)().)(00).(解决上述问题就能解决所有问题。但是，如果我们能计算区域 e(x， y)与正常的坡度超过插槽，以有效的方式，然后 ( 就评价表示 e(X， Y)的效率，我们现在考虑在上述方程两种可能的情况如 (a)及 (b)。例 (a)边界条件较第一插槽，审议本案时槽原本指定一个边界条件。为了估算 e(x， y)，考虑以下问题 : )6(,0),(.(22o lv e s lo ts lo 讨论域，以上问题计算较简单。经典边界积分 /边界元方法可以引用。关键是计算机领域 e1(x， y)和未知领域的 e(x， y)透过引理两个领域 e1(x，y)和 e(x， y)满足以下单调关系 : 222 )(m a x)() s lo ts lo t m e a s u r s l o ts l o 们综合在一起，我们有以下结论引理。引理知的装置温度插槽具有边界条件，东至以下限额的计算，只要求 :(1)原始及伴随场何分析域 (2)解决 s l o ts l o td e v ic w e rd e v ic ed e v ic e 2* ).().( )(m a x)(,).().(22*s lo ts lo ts lo ts lo td e v ic eu p p e rd e v ic ed e v ic em e a s u r h e r l o ，双方都是独立的未知区域 T(x， y)。例 (b) 插槽界条件我们假定插槽都维持在定温虑任何领域，即包含域和插槽。界定一个区域e(x， y)在满足 : )7(00).(s l o v e 现在建立一个结果与 e-(x， y)及 e(x， y)。引理 s 22 ).().( 注意到，公式 (7)的计算较为简单。这是我们最终要的结果。引理知的装置温度插槽有至以下限额的计算，只要求 :(1)原始及伴随场何分析。 (2) 围绕插槽解决失败了的边界问题， : s lo ts lo ts lo ts lo v ic pe v ic v ic es lo ts lo ts lo ts lo v ic e v ic v ic 2*22*.)()().(.)()(.(再次观察这两个方向都是独立的未知领域 T(x， y)。 4. 数值例子说明我们的理论发展，在上一节中，通过数值例子。设 k = 5W/mC, Q = 105 W/m3 = 。表 1:结果表表 1给出了不同时段的边界条件。第一装置温度栏的共同温度为所有几何分析模式 (这不取决于插槽边界条件及插槽几何分析 )。接下来两栏的上下界说明引理后一栏是实际的装置温度所得的全功能模式 (前几何分析 )，是列在这里比较前列的。在全部例子中，我们可以看到最后一栏则是介于第二和第三列。对于绝缘插槽来说，观察到的各种预测为零。不同之处在于这个事实 :在第一个例子，一个零致一个自我平衡的特点，因此，其对装置基本没什么影响。另一方面，有界条件的插槽结果在一个非自我平衡的特点，其缺失可能导致器件温度的大变化在。不过，固定非零槽温度预测范围为 20 度到 0度。这可以归因于插槽温度接近于装置的温度，因此，将其删除少了影响。的确，人们不难计算上限和下限的不同图 4说明了变化的实际装置的温度和计算式。预测的上限和下限的实际温度装置表明理论是正确的。另外，跟预期结果一样，限制槽温度大约等于装置的温度。 5. 快速分析设计的情景我们认为对所提出的理论分析什么的设计方案，现在有着广泛的影响。研究显示设计如图 5，现在由两个具有单一热量能源的器件。如预期结果两设备将不会有相同的平均温度。由于其相对靠近热源，该装置的左边将处在一个较高的温度，。图 4估计式图 5双热器座图 6正确特征可能性位置为了消除

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