ProE内齿轮三维参数化造型设计开题报告

1 毕业设计 (论文 )开题报告 学生姓名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 设计 (论文 )题目： pro/e 内齿轮三维参数造型化设计 指导教师： 2009年 3 月 18 日 2 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 文 献 综 述 Pro/e 三维参数化造型的设计意义 ： 当 今的工业领域，越来越多地把产品的设计、分析、制造、数据管理与信息技术融为一体，以此提高工业生产的自动化水平。以前，三维产品模型的设计都是首 先由设计师在图板上画出图样，然后由图形软件使用人员根据图样绘制出产品模型，这样既浪费了人力和物力，设计效率也比较低。随着 pro/e 软件的广泛应用，以其开放性体系结构为基础，利用高级编程语言设计程序来实现三维模型的参数化设计，这样无疑提高了设计的自动化水平。本文正是以 pro/e 通 过高级语言程序设计进行图形绘制软件的二次开发，使用户通过友好的参数设定界面输人齿轮参数，根据不同的参数，自动生成一系列齿轮模型，既节省了资源，也缩短了产品设计周期，大大提高了产品设计效率，对工业产品参数化设计的进一步发展有重要意义 。 内齿轮的工业作用和特点： 在工业生产中内齿轮具有不可忽略的作用，在诸多齿轮泵中，其内齿轮的特点进一步得到了体现： 1.输送液体平稳 ,无脉动 ,振动小 ,噪音低 ,2.有耐腐蚀性能 3.内外转子转向相同 ,磨损小 ,使用寿命长 ,适用于石油 ,化工 ,涂料 ,油脂 ,医药 ,染料 ,食品等行业 。另外，在其他领域中还有各种不同的内齿轮结构举个简单的例子，除了正常的应用在齿轮泵中的内齿轮还有 一典型的 内圆弧齿轮泵 ，它 是根据引进国外样机并结合我国化工、造漆、油墨、染料、胶粘剂等行业的使用要求研制改进的新产品，经油漆厂家较长时间使用证明，该泵结构 独特、制造精细，运转平稳、摩擦力小、省动力、噪音低，特别是解决了输送过程中易泄漏的难题，是文明生产的理想产品。 参数化设计模型 ： 参数化设计是由软设计者根据软件使用者提出的需求，结合实际设计问题，预先设置一些几何图形的约束条件，供软件使用者以此定制自己的产品造型。在实际问题中，主要是几何尺寸方面参数的约定，这些约定之间要符合一定的约束关系。一般情况下要求符合以下三个关系 :基于特征的、全尺寸约束、全数据相关，以此保证约定的有效性。 参数化设计模型的形成过程首先，对实际要解决的问题进行分析，根据 实际问题确定关键的约束条件，这些约束条件必须能够确定并且唯一确定一个造型 ；然后输人 3 约束参数，并进行参数有效性判定，即参数间不能有不相容条件存在，并据此判定是否需要修改参数 ；最后，观察绘制的模型是否符合要求，如果符合则保存设计好的产品造型，否则进行参数的修改重新进行绘制和判定。这样就是参数化设计的整个过程 。 Pro/ENGINEER 软件是一个功能强大的参数化设计工具，采用本文的方法可以精确地生成参数化控制的 内 齿轮模型及其模型库。通过使用 Pro/ENGINEER 关联性功能、族表以及 Program 二次开发工具，可 以方便地实现 内 齿轮的参数化设计和自动特征建模，及其参数化模型库的建立，这不仅提高了设计效率和质量，也为 内 齿轮进一步开发 有限元分析 、运动 仿真 、数控加工等其他 功能模块奠定了基础。 参考文献 : 1田绪东 .Pro/ENGINEER2.0 三维机械设计 M.北京 :机械工业出版社 ,2005. 2徐锦康 ,周国民 ,刘极峰 .机械设计 M.北京 :机械工业出版社 ,1997. 3朱新云 ,顾寄南 .基于 Pro/E 三维模型的参数化设计 J. 4林清安。 PRO/ENGINEER 零件设计 M。北京：北京大学出版社， 2001. 5赵春章。 PRO/ENGINEER 中文机械零件设计教程 M。北京：海洋出版社。 2004. 6孙江宏 刘博。 PRO/ENGINEER Wildfire 高级应用讲解 M。北京：中国水利水电出版社， 2006. 7毛 君，刘丹，孙华艳；基于 PRO/E 的内齿轮三维参数化造型设计 J，煤矿机械； 2007年 05 期， 89-90. 8刘浩，程培元；逆向工程设计 J，锻压机械， 2002 年 05 期， 59-60. 9 PRO/ENGINEER 零件设计进阶篇 上 林清安编著 . 10PRO/E Wildfire 3.0 机械设计典型实例 作者：郝安林，王伟平，王咏梅编著 . 11机床数控技术，机械工业出版社 李郝林编著 . 12李世国；三维模型的参数化设计策略及程序设计技术 J；机械； 2000 年第 6期 . 13董黎敏 ,袁旭 ,郑清春 ,郭津津 ,史津平 ； 基于 Pro/Toolkit二次开发的机械零件参数化设计 J； 组合机床与自动化加工技术 ； 2004 年 01 期 . 14沈浩； PRO/E 二次开发在组件自动化设计中的应用 J，陕西科技大学学报； 2005年 05 期； 102-105. 15何世松，贾颖莲；基于 PRO/E 的零件系列化实际的研究 J；中国科技信息； 2007年一期 . 4 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径） 研究方法： Pro/ENGINEER 工具软件 是 美 国 参 数 技 术 公 司 （ Parametric Technology Corporation，简称 PTC）的重要产品。在目前的三维造型软件中占有重要地位，并作为当今世界机械 CAD/CAE/CAM 领域的新标准而得到业界的认可和推广。作为高等学校和研究机构来说，该软件是进行设计的重要工具。 Pro/ENGINEER 第一个提出参数化设计的概念，并且采用了单一的数据库来解决特征的相关性问题。 Pro/ENGINEER 基于特征方式，能够将设计至生产过程集成到一起，实现并行工程设计。 Pro/ENGINEER 软件的 CAE 模块具有 强大的工程分析能力。在Pro/MECHANICA 模块中可对零件模型进行有限元分析和优化；在机构运动模块中，可对零部件模型进行机构运动仿真，并获得距离、速度等输出曲线。 钻杆动力钳事一种较为理想的是有钻井井口工具，广泛适用于海洋 陆地钻井机械 修井作业时上卸管作业，这种动力钳的主钳和背钳为一体结构，开口型钳头能自由脱开钻杆，机动性强，使用钻杆动力上卸螺纹，不需要猫头，吊钳和旋绳，能大大降低钻井工人劳动强度，其转动系统要求精确而灵活，挂档齿轮和内齿套就是有效地传动配合之一。 PRO/E 是一套由设计到生产的机械自 动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化基于特征的实体造型系统，其最基本的功能就是构建零件的 3D 实体型。在此次钻杆动力钳的设计中，要求生产出一系列 4种不同型号设备，以适应各种工况，若是对每套产品逐一设计，任务繁重，易出错，利用 PRO/E 参数化造型功能和特征设计，建立各基本零件，本文阐述了内齿轮的三维参数化造型过程 1.内齿套模型的建立 1.1 参数分析及设置 在利用 PRO/E 进行三维参数化设计时，首先要分析和设置参数，齿轮的控制参数包括齿数 z 模数 m 顶隙系数 c压力角 a 齿顶高系数 ha 变位系数 x，基圆直径 齿顶圆直径，齿根圆直径及齿厚度 b，在我国通常 ha c a 分别取 1 0.25 20 可视为常数， m z x事要进行齿轮计算时的一些驱动参数，剩下的即为计算参数，可以利用驱动参数来获得，参数设置如表 1. 5 表 1 齿轮参数设置表 参数名称参数符号参数类型参数初值 模数 m RealNumber 7 齿数 z Integer 16 齿顶高系数 ha RealNumber 1 0 齿顶隙系数 c RealNumber 0 25 变位系数 x RealNumber 0 38 齿轮宽度 b RealNumber 42 压力角 a lphaRealNumber 20 内齿套内径 Dn RealNumber 160 内齿套外径 Dw RealNumber 182 1.2 建立参数间关系 单击主菜单工具关系 ,进入关系编辑状态 ,在 对话框内输入如下关系式 : d=m*z da=m*(z-2*(ha-x2) df=m*(z+2*(ha+c+x2) db=m*z*cos (alpha) D0=db D1=da D2=d D3=df p32=z Dn=160 Dw=182 然后 ,单击“校对” ,严正关系式无误后 ,单击确定。 1.3 零件模型的建立 第 1 步 ,单击绘制基准曲线工具 ,利用关系式绘出基圆、齿顶圆、齿根圆、分度圆如图 1。这些尺寸均受参数和关系驱动。 6 第 2 步 ,绘制渐开线齿廓。选择插入基准曲线工具 ,在弹出的对话框中选择从方程 ,在弹出的文本框中输入如式 (2)的渐开线方程 ,完成渐开线齿廓的绘制。 theta=t*90 r=db/2 s=(pi*r*t)/2 xc=r*cos (theta) yc=r*sin (theta) x=xc+(s*sin (theta) y=yc-(s*cos (theta) z=0 (2) 第 3 步 ,利用拉伸特征创建单个轮齿。如图 2所示。第 4步 ,利用阵列工具生成所有轮齿 ,再利用旋转特征和 Dw,Dn 参数的驱动绘制出内齿套的外轮廓 ,再生零件如图 3所示。 2 结语 在本次钻杆动力钳设计中 ,用参数化方法进行内齿套的设计大大节省了时间 ,降低了劳动强度。在需要其他型号的零件时 ,只需在关系中将驱动尺 寸赋予新值即可。如输入 m=5；z=19；x=0.55；Dw=166；Dn=142,再生即生成 ,如图 4 所示。 7 若该钻杆动力钳以后需