creo自顶向下设计方法

CREO自顶向下设计方法TOP-down一、方法介绍设计思路：在产品开发的前期按照产品的功能要求，预先定义产品架构并考虑组件与零件、零件与零件之间的约束和定位关系， 在完成方案和结构设计之后进行详细设计。 其设计方法分为两种：一种是骨架Top-down设计方法；另一种是主控模型Top-down设计方法。骨架Top-down设计方法如图1所示，先在装配特征树的最上端建立顶级骨架，然后在各组件下建立次级骨架，参照次级骨架进行零部件设计。该方法可以通过控制不同层级的骨架对相应的零件进行更改，但不利于数据重用。主控模型 Top-down设计方法（如图2所示）是将顶级骨架从整个装配关系中剥离出来， 然后在各组件下建立次级骨架， 零件设计参照次级骨架，但在数据重用时各组件互不干涉。 底盘产品在开发过程中模型共享现象较多， 因此，宜采用主控模型Top-down设计方法。—I[组|姐莎|次堆'聚_ —T灰细前冠I"~~ [ ■」_■ ]零件1] [#件？] |爭件3|画门图2主控摸型Top-down设计方法图2主控模型Top-down设计方法中组件1和组件2是相互独立的组件。鉴于此特点，在本次示例中采用模块化设计思路。 根据模块划分的原则：模块间的依赖程度要尽量小，模块内部的关联要尽可能多；再依据底盘的功能分布，将底盘划分为 5个模块（如图3）。这几个模块在底盘的位置相对固定、 功能相对集中，因此，各模块可以作为一个独立的组件进行开发。采用主控模型结合模块化设计思想，底盘主控模型的结构框图如图 4所示。在此框图中，顶级骨架独立于装配产品，在各模块下建立二级骨架，其必要设计信息参照顶级骨架。

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眦各舉忆■事羸境内曹rMffpr<rRx«j»豪簾址内・#部韩胃1主控模型bp-down结构框图Top-down的设计流程包括设计意图定义、产品结构定义、骨架模型定义、设计信息发布、部件详细设计。在底盘的开发中，首先根据底盘的基本参数建立骨架即三维总布置， 其次建立分模块内部系统骨架布置方案， 最后进行详细的部件设计。 采用PTC公司的CREO软件和Windchill系统搭建协同设计环境， 需先在Windchill系统建立各个模块的工作文件夹， 然后在本地建立对应工作区并与之关联。具体的开发流程如图 5所示，三维总布置包括整车主要参数的拟定、布局和骨架的建立。 Windchill是全球功能最大的PLM软件，涉及图文档管理、产品结构管理、生命周期管理、工作流程管理、工程变更管理等全部产品生命周期领域。可与CREO等多种主流设计软件进行无缝集成。（—0检人检出WmdchtU &0检人检出f检出（—0检人检出WmdchtU &0检人检出f检出LnJLH独立*块■卜\ 创分系统骨架龍L发布几何J零赫件惮劎设计及出图I J一级（总布K> 三级（分系统洋细设计）图5开发流程图二、设计原则及开发过程2.1设计原则2.1.1参照说明原则。对于复杂装配产品， Top-down方法的关键点是正确使用参照原则。如果前期设计参照混乱，将造成后期数据修改困难。本次开发过程遵循的参照原则：第一，对于较复杂的设计首先建立骨架，在零件设计时， 其关键尺寸只参照骨架； 第二，零件之间无关的配合处尽量不直接参照， 以减少零件之间网状父子关系； 第三，当零件之间存在参照时，其主次关系要明确，尽量不产生循环参照。2.1.2数据重用原则。数据重用对于变型设计非常重要，同时也可避免数据库中同样零件的重复仿制而浪费空间资源。示例中为方便变型设计，主要使用两点方法：第一，骨架作为一个独立于装配树外的部件，然后各模块的设计必要信息分别参照此部件； 第二，在进行产品改型时，可在基本模型的基础上进行变更。然后将需要变更的零件重新命名。2.2开发过程2.2.1布局定义布局图是建立尺寸、参数和关系的载体。布局图通常在 CAD中完成，然后导入CREO的记事本模块中建立关键参数。根据整车总布置的输入数据，如总长、总宽、总高、轴距等基本参数草绘出底盘的外廓形状。 在这些基本数据的基础上， 初步完善底盘的空间划定。 如图6所示。图6底盘布局图布局的体现形式主要有：利用草绘功能大致表达布置的总体信息； 利用注释功能标注总体控制参数；利用关系式来建立或者控制设计参数。本例设计中主要使用草绘和注释功能。2.2.2装配定义装配结构不仅列出了系统的组成元件， 而且定义了系统的层次关系。在创建几何模型前定义装配结构可以把产品设计任务分配给设计小组， 但是整个产品的结构随着设计进度的开展后续进行补充。根据模块划分的原则建立的装配树如 7图所示，此方案的特点是各个模块必要的设计信息均来自一级骨架，同时各个模块间相互独立，可有效地减少循环参照， 方便各模块在不同车型间的借用。A^l.7vT.JVOSAO1-Qj-ASMI• VL*iAO1■UVOS-AJJ1-4ZX-AS■mven.223骨架建立骨架即产品的三维布置图，主要表达各个系统的空间需求和安装位置。建立骨架所用的一般是基准特征，比如基准点、坐标系、基准平面、草绘线。由于底盘属于复杂装配体，为了方便后期修改或者变型设计，考虑将骨架分为两级。第一级骨架包含底盘总布置信息。这些基本尺寸主要用基准平面体现； 第二级骨架主要表达各模块内部分系统部件的位置信息，例如发动机的定位、车桥的定位等，主要以坐标系体现。第二级骨架的必要设计信息参照第一级骨架（见图4和图8）。上述骨架方案的优点：第一级骨架包含的仅是一些空间尺寸等基本信息，对于特定的车型，总布置确定之后，这些基本信息几乎不会变更；第二级骨架包含的是各模块内分系统的位置信息， 随着设计进度的开展，分系统的位置可能会根据设计的需要做出实时调整。将二级骨架的完善和维护权限分配给各设计小组， 这样二级骨架的修改比较方便。图3级活架2.2.4 信息传递Top-down设计本质上就是数据传递和管理的过程。设计信息由上而下逐个层次传递，包括布局图到一级骨架；一级骨架到二级骨架； 二级骨架到各模块内部零部件。 单向传递路径可保证设计意图的一致性。布局图到一级骨架的信息通过声明记事本传递， 而一级骨架到二级骨架和二级骨架和二级骨架到各模块内部零件的信息传递是通过发布几何和复制几何实现。如图9所示。图9信息传递流程225详细设计详细设计即建立产品数模和工程图的过程。经过布局定义、骨架建立、 装配定义、信息传递之后就是基于发布的设计信息进行详细的分模块建模。 在设计过程中，各模块负责小组只需专注于本模块内部的设计。 当各个模块内部设计完成以后， 则底盘的总装配模型也随机自动完成。如图10所示。|¥|10聲花总装国CREO中TOP-DOWN设计相关工具应用概念一、 两种重要的文件类型1•记事本：PROE时叫布局”，升级CREO以后名称改为记事本”是CREO的TOP-DOWN设计中顶层设计几何参数的重要集合与图形表示文件， 其中包涵整机所有的重要的几何参数以及整机简图参数标注表示。文件后缀名为 “.lay。”可以直接理解为整机参数数据包。2•骨架：CREO三维建模中一种特殊的零件类型文件。其中包含各种重要的基准面、基准点、基准轴、基准坐标系，以及相关的面组几何信息。 主要作用分为两种，其一为承载位置关系（如整机骨架），其二是承载相关系统的具体设计（如铲斗骨架，工作装置骨架，平台骨架等）。二、 五种参数传递工具声明：CREO中通过声明的工具命令使各种骨架模型调入布局中所有的参数名称以及对应数据值，并完好的保持相关性。使得布局中的参数的增加、减少或者数据的修改可以直接的体现到以声明的骨架模型的参数列当中。总体设计的参数修改可直接传递下去；关系：CREO中关系”工具的主要作用是通过数学等式等相关计算方法将布局声明到骨架中的参数与骨架模型中的几何尺寸产生间接的关联。 实现关系式关联以后，布局的参数修改可直接驱动骨架中对应几何尺寸的变化；发布几何：CREO向外派发三维几何数据工具。 TOP-DOWN设计中主要用于骨架向其他系统传递位置与几何；4.复制几何：CREO中接收其他骨架传递过来的几何或自取相关骨架几何信息的工具。 （位置关系为坐标系对齐）；5•收缩包络：通过质量等级控制空间方向由外向内收缩自动拾取对应几何信息工具。 也可必要几何手动特选。（位置关系为坐标系对齐）；整机布局：Creo是一个包含所有整机重要几何参数的一个文件，其类型为 “.lay;”独立骨架：可以通过规范的建模，在总体布置和整机骨架没有完成的时候（或并行）就可以按照相关规范先开始进行设计，当整机布局设计出来后通过声明布局将相关尺寸与布局参数关联即可，如液压挖掘机中的（铲斗骨架、工作装置骨架、平台骨架、行走系统骨架、液压半独立骨采：坝花建翌・娶川邛周杞韭H骨采成宜凡或割或可以开始设计'设计中进蛊更复勒娶欷借果和独L23浜相关萤照才譴瀧墙定感设什內骨架'如港压挖掘机中的（tnS«5R>J£b»ti!til的《Mf哎Bl怏氐的堆说“議拔JU,rtr)A的«；ftw»nA2ifn*ij计的st的是漁序跖找&■3.CREO境余产品TOP-DOWN设计•竝立骨緊设计渣槿〈例如液压血堀机P見中的铲斗骨屯 平台骨犢行走辰握骨衆〉9uCRfOVA^BTOPDOWN«i+峯樂■立■■丑计蚩摆CPf^AttFTIIinS电睜菱匝■■骨翅-館律艮■杲】6.CREQ皋杂产兄TOP-DOW 果设讲3t祥<E3EK<E3EKt：、毎伞爭芬统产斛_丧圧捞摄机尊机TCF-DCHr^E^计实刮1、整机结构与模块划分模块划分：模块化设计思想需要考虑结合公司的生产、制造以及工艺的实际情况进行，不同公司生产制造的实际情况是不一样的。因此同样的产品其模块划分是不完全一致的。对于液压挖掘机产品，设计团队主要有以下 8个专业方面的设计人员组成：总体、动力、行走、结构、液压、电器、薄板、空调等组成；所需设计师总体通常 1人；动力1人；行走系统11） 回转平台总成2） 底盘总成3）工作装置4） 覆盖件总成5） 驾驶室结构层下为模块层，级。人；结构包括铲斗1人、工作装置1人、平台1人；液压系统1~2人；电器系统1人；薄板包括驾驶室1） 回转平台总成2） 底盘总成3）工作装置4） 覆盖件总成5） 驾驶室结构层下为模块层，级。6）动力系统7） 液压系统8） 电气系统9） 属具10）附件模块层下为配置层。 由此定义结构层”、模块层”、配置层”三层虚拟层编码与命名规则：主要由3级虚拟结构总成：结构层、模块层和配置层；结构层：主要功能为组织设计；模块层：具体功能模块；配置层：每一模块中承担具体配置的作用； 模块层中根据设计要求可存在多个配置， 不同的配置由不同名称的配置层来承担；该层另外一个重要作用是承载该配置的三维模型在整机中的正确位置。2、 三维模型顶层结构搭建主要包括：创建整机组件--搭建结构层--搭建模块层--搭建配置层的组件等；3、 整机布局设计主要包括：参数的创建--表格创建--简化图形表示的创建--参数与尺寸的关联--参数与表格的关联等；4、 整机骨架设计主要内容：重要基准建立与命名 --布局声明--参数关联;5、 铲斗设计6、 液压油箱设计7、 工作装置设计&平台设计9、行走系统设计10、 机罩设计11、 驾驶室设计12、 动力系统设计13、 空调系统设计14、 液压系统设计使用CREO的管道”模块对液压系统进行专业的管路布置设计。包括：管线库的建立、管接头库建立、钢管布置、软管布置等15、 电器系统设计

使用CREO的缆”模块对电器系统线束进行快速的原理图驱动自动三维布线设计。包括：电器元件设计建模标准（元器件、接插件、端子、焊点等）、布线网络设计、自动布线、束设计、三维线束制造展平设计、线束展平工程图设计等；2基于Pro/E的自顶向下的设计过程2.1产品的方案设计在产品设计初期，用简单的2D线条来描述零组件的位置和装配关系，以明确设计意图， Pro/E中提供了一个叫“布局”的模块，专门用来实现这个功能。在布局中可以定义关键的设计参数，并为这些参数建立关系，再将这些参数与零件中的参数尺寸连接 （或关联），便可利用“布局’来控制多个零件的尺寸。根据布局图，使用者可进一步进行细部的 3D零件设计。2.2定义产品结构定义产品结构可帮助设计人员组织规划装配设计，便于管理和分配任务到项目组成员，有利于设计者之间进行更好的沟通。 Pro/E允许创建不含任何零件的子装配或不含任何几何特征的空零件，己经存在的子装配或零件也可以添加到产品结构中。2.3骨架模型骨架模型作为产品装配的三维空间规划，用来帮助处理大型组件的重要工具。它可以用来分析产品的设计、规划基本的空间设计需求、决定重要的长度，也可定出产品中各零组件的位置关系，并利用骨架进行装配。除此之外，通过修改骨架模型还可以驱动零件的运动，来检测零件间是否存在干涉。2.4传递设计信息顶层的设计信息，如重要的安装位置和空间位置需求等，可以通过布局中的声明将信息传递到子装配（或子骨架）和零件中。这样每个子装配都包含与该子装配的相关信息，从而使每个子装配的设计团队可以相对独立的进行设计工作。子骨架的信息也可以通过复制几何特征功能将自身的信息传递到下一级的子骨架或零件中，信息就这样一级一级的传递下去。2.5零件的详细设计在后续设计中，可以直接在装配体中进行零件设计，设计时可以运用 useedge或relation等方法建立与装配体的依赖关系，以确定必要的外部参考关系。也可以在组件中修改现有的零件，设计时可以利用复制、阵列进行零组件的复制，或以合并及切除来设计配合件。2.6设计自动化程序设计是自动化产品设计的一项重要工具，用户可以通过编程或建立一些必要的关系式来控制零件和装配件的设计，通过程序可以控制零件特征的出现与否、尺寸的大小、装配件中零件的出现与否及零件的个数等，当零件或组件的程序设计完成后，以后在读取该零件或组件时，其各种变化情况即可利用问答的方式得到不同的几何形状，达到产品的设计要求，方便地设计一系列产品。

2.7设计的变更当完成零组件的设计后，Pro/E系统即可依据布局图的规划， 将所有零组件自动装配在一起，而后当进行产品设计变更时，若设计变更的部位仅涉及单个零件，则可直接在 3D零件上进行变更；若设计变更涉及多个零件的相对位置或整个组件的布局规划时，则可在布局上进行必要的修改。当布局变动后，则组件也会自动更新，这种由布局图驱动产品自动装配及更新的功能使产品设计者能着眼于整体产品结构的规划与更新，而不只是单一零件的设计与零件间的装配关系。3、自顶向下设计实例减速器是常见的变速装置，其用途十分广泛，下面结合 Pro/E对钻杆动力钳装置中的减速器进行设计，表述 Pro/E的自顶向下设计系统的工作流程。减速器主要由箱体、输入轴、传动轴、传动部件、拨叉及附件等子装配体组成。首先进行布局图设计，布局中的二维结构图可以直接在 Pro/E的布局模块中绘制也可以在二维软件CAD中绘制，然后导入到布局模块中。布局图中集中体现了各子装配及零部件的装配关系，如图1所示。ZHOU2-AXISDKUI-AXIWZHIXJ2-PLAWEGJXIAWGPAN-PLANEZHOU1-0IAXIAMGBAN-PLANEJIANSUQ1KUAN-LUIANSQUQIQAO-LENIion«ltIiondochiIunShuocRlIicodochilunZhichen^gpanShucuzhouZhouchennLuoshuon11huaonchi>un5678&Zhi10r*e1} iIs]2bocbo13JIAN5U0<CHANGJIAN5U0<CHANGjiiLimravicetiqio*Ien=26300BDQ -AX15jioneuqichan*vI<t-52O.000Eh ji*n«uqikutn-1et-353000Zhoul~dia-44500ihouZ-dia=«S000ihoujian*Iat=13J即厂亭图1减速器布局图在布局中可以定义关键参数，关键参数可以作为主控参数来控制与其相关零件的尺寸,比如这里把输入轴的轴径作为关键尺寸，并用它来控制齿轮的安装孔径和轴承的内径。同

时在布局中还可以建立关系式来建立约束，比如实例中输入轴与传动轴的间距和齿轮之间存在关系zhoujian_len=mx(z1+z2)/2(zhoujian_len 表示轴间距，mz分别表示齿轮的模数与齿数)。这里一张布局图并不能完全把整个装置的位置和装配关系完全表达清楚，这时可以再布局建立完毕后就开始定义产品的结构，产品的结构包含了一系列的子装配和元件，在定义设计时，许多的子装配将会被决定，包括子装配、子装配骨架、零件等。产品定义结束后，将布局中定义的关键参数等信息声明放置到各子装配中，各子装配的团队根据传递下来的信息进行各自的设计，而各个团队之间并没有联系，这就实现了设计的并行，提高设计效率。在进行各零件的详细设计时，利用传递下来的信息作为控制尺寸来设计具体部件，还有一些标准件可直接在标准图库中调入。齿轮是减速器中的重要零件，这里对齿轮直接进行参数化建模，并用程序加以控制，使其更改更加方便。设计完成后利用三维模型对关键部件进行强度计算、运动仿真、动力学仿真等来检验产品的质量。如发现问题则应更改有问题的零部件，然后再进行检验直道产品合格。例如在对本例的输入轴进行强度校核时，如果发现轴的强度不够，就应该加大这根轴的直径。由于轴的直径已在布局中定义为关键参数，并通通声明将关键参数传递到各个零件中，并把它作为控制尺寸，所以与轴配合的齿轮孔径及轴承的内径都随之变化，而不需要对它们进行修改，这就减少了大量的更改时间。图 3为传动轴装配图，图4为设计完成后的减速器三维模型。图4减速器三维模型4结语Pro/E是一个功能强大的参数化建模软件， 利用其进行自顶向下的参数化设计可以从产品设计初期就控制产品的整体设计目标和性能状况。在设计过程中可以根据各种因素或需要对设计进行调整，从而提高设计效率，并减少因设计原因造成的更改或返工，显著减低研制成本、缩短研制周期、提高竞争力。CREO自顶向下设计实例目前，随着CAD/CAM/CAEH体化集成解决方案的快速发展， 传统的自底向上设计方法已经不能满足人们对于产品开发效率的要求。 特别是汽车设计时，大多需要在原有产品的基础上根据市场需求进行局部换型和调整、 重组，适应性和灵活性较强。若运用传统的设计方法，各系统都是孤立的设计，可能导致后期总装各部件时出现严重的干涉现象。 采用自顶向下的设计方法能较好地解决该问题，体现了协同设计和并行工程的优势。本文采用 Top-down设计方法对赛车进行参数化设计，并在原有的骨架模型图上进行改型设计。1基于Creo的Top-down参数化设计自顶向下是一种从总体设计到局部设计的过程和方法。 它首先确定总体思路、设计总体布局，然后设计零部件，从而完成一个完整的设计。为实现符合设计思路的三维设计，本文采用 Creo软件，考虑了规范的模型管理，以实现模型间的信息传递和结构控制， 完成自顶向下的三维设计。具体来讲就是根据概念设计布局，然后建立装配结构树，再建立总骨架模型，发布几何到子组件，最后进行详细的设计。设计流程如图1所示。图1Top-down设计流程FSAE赛车为自主研发，赛车的主体结构、整车配置情况、空间布置等设计较成熟，外观如图2所示。为方便赛车的结构优化，实现快速的结构修改，本文提出自顶向下的设计方法。本研究将车架、前悬挂、后悬挂、转向系、制动系定义为一级组件。这些一级组件下面又包含各自的组成零件。具体设计流程如图3所示。图2自主研发的FSAE系列赛车2、FSAE赛车Top-down参数化设计的实施方案赛车总布置设计时首先确定原点坐标系。 以横向通过前轮中心的竖直平面为 X平面，以左右对称面为Y平面，以地平面为Z平面，然后确定轴距、轮距和发动机输出点。由于发动机是外购件，属于成熟体，只需要它的输出位置、 安装位置以及整体的大致外观，因此采用收缩包络外部几何的方式获取，通过在发动机的输出点建立坐标系来控制发动机在整车中的布置位置，同时用该坐标系与差速器链轮进行位置匹配。 另外，关系到赛车操纵稳定性能的所有参数都是本次设计的控制要点。为了方便今后在adams中对运动学分析的优化结果进行实时改进，需要在adams中仿真分析出各项的最优参数，直接赋予相应的零件模型。叫札绘汽較奇乍拖i^X^Jif安來l£ | | X•现叫"诞他i-+U锚静右"O厂■*图3具体设计流程2.1、赛车装配特征树装配体中各个子系统及其部件之间的关系构成了装配关系树。 在建立模型之前，需要先建立好整车总装配的特征树。总装配树的根节点为所要建立的整车文件， 各子系统为树型结构的1级子节点，对于复杂的总成可能还有 2级甚至3级子节点。父节点与子节点之间的关系由相关参数表示，这些参数包括配合参数和安装定位参数。 装配特征树不仅列出了系统的组成元件，同时定义了它们的层次关系。由本文拟定的设计思路可知， 整车以下包含的一级组件有车架、前后悬挂、转向系、制动系、传动系，二级组件则是各系统的零件。后悬挂子装配特征树如图4所示。另外，车轮、发动机、差速器属于成熟体，在建模完成后直接装配。完成的总装配特征树见图5。口RtARSUSPt-NSION・蛊£"Q - ^K£LOO0Jb.PfCTf/ASMRIGHTfJASMaTOP4SMOEF■1HOLULIZHUP1RT_iHOUlUNK1UPRTIHOLJZHIDON(5iP PRT匚JHOLJJiAJMZHFrMCJkART■IHiCJUThH HABIPHi■|HQUXIACHABTPfiTiW?AIQPUL^N?*vPRTcAMO^?01OOAMPfFLPRY■AIM 1 AMPFR .JHOlJHAMZHFNAMTHi■AF^MTO^OCWN•PJfSAETOPDCWN^SK£L>KELODO1.PRnASMIUGHT27ASMTOPREARMSU5PENilOM.ASMDRIVEJNE^SMBKAKEASMENGINEASM /+空F5图5总装配特征树22建立布局在产品设计初期，使用Creo中的布局功能，用简单的2D草绘工具绘制草绘图，以此描述零件和子组件之间的位置和装配关系， 明确设计的意图。整车布局如图6所示。在布局中能定义关键的设计参数，并且为这些相关参数建立关系式， 然后将这些参数与零件中的尺寸相互关联，便可以利用布局控制子组件和零件的相关尺寸。整车布局是实体模型设计意图的体现，用于建立尺寸、位置参数及其相互关系，以

便对三维模型进行数据传递和数据管理。 本研究将整车参数控制点体现于布局中， 再将关键控制参数标注出来，每标注一处即创建一个参变量， 并对其赋予初始值。根据实际需要对这些相关参数建立关系式，然后将这些参数与零件中的尺寸相互关联， 从而达到利用布局控制子组件和零件的相关尺寸的目的。 关键参数定义完成后将其以数据表格的形式体现出来， 女口表1所示。这样可以很方便地对各参数重新赋值，完成对整车的布局。2.3建立骨架模型Top-down设计利用骨架模型来表示装配设计的重要元素。建立骨架模型所使用的几何特征优先顺序为点、线、面、实体。对于赛车而言，其主体结构属桁架结构，因此采用线作为骨架模型的基础特征。赛车分为如下几大部分：车架、转向系、传动系统、制动系统、悬挂系统，其中前4个部分采用一级骨架。悬挂系统由导向机构、减震组件两大部分组成，采用二级骨架。设计的整车主骨架如图7所示，主要表达的信息是前后悬挂在X方向的布置、发动机空间划定、前环和主环的位置及外形、转向器和制动踏板的位置等。图7整车主骨架

表1参数表序号1froiuwheelirml11盹iff轮柜2嵌朗琳扌TtractI1703165C4Frontrultcenlerhe程h左35住恆倾需ft5Frontlun/piiinffq<pt236Kingpininrhn.Ttiflr157Kir^gpjncastersingJ*b8FIXAlength275甫悬上横臂社哽9FLEA忖ntfh365IVFrwlk)n)<picibollLen^h250!1Rearrvllcrrdrr70后侧倾中器离股12Rearkingpin朋id2513KtCA2W近悬上横臂牧废14RLCAX5后陡下供臂暫廉2.4设计信息传递传递设计信息是为了实现数据共享。 Top-down设计的过程其实就是一个数据传递和数据管理的过程。实现数据共享在Creo中有许多方法，本文主要采用发布几何和复制几何的方法。通过在上层的设计中选择复制点、 曲线和面等参考基准， 然后将其发布，这样下层的设计通过复制几何就能得到适当的参考信息。 在整车骨架模型建立好之后， 即可发布几何。在顶层骨架模型中，选择>>。发布几何如图8所示。

图8发布几何2.5建立模型各子系统建模的必要参考信息均来自于骨架， 因此在建立各子系统的数据模型前需要复制骨架中的发布几何。这里运用“复制几何”命令，调入各子系统所对应的发布几何即可。然后将发布几何作为基础参考信息建立模型。 图9〜13为几大总成完成后的模型。 最终的整车总装模型如图14所示。

2.6产品系列化改型设计完成整车的设计后，Creo即可依据骨架模型的规划进行变更、改型。当设计变更涉及多个零件的相对位置或整个组件的骨架模型时， 可在骨架模型上进行必要的修改。 当骨架或者布局变动后，组件也会自动再生。同一系列的产品，一般只在尺寸规格上存在差异。 修改布局中的主控参数，使用总骨架点与子系统骨架点的“再生” 命令，将布局中的参数传递到底层数据模型中，根据变化后的骨架特征和实际需求， 在骨架中修改其他细节特征， 检查模型修改不合理的地方，即可完成产品的改型设计。改进后的参数如表2所示。初始整车模型与改进后的整车模型如图15、16所示。表2改进后的参数表

各ii1Frant irarkI220眸轮鉅2RearvrhrrtIrark12003WKppIhasp17504Fiwtrollcenter255>rontki*ngp:noffs-ct23前主悄僞菱範6Kingpinind(nation3J主俏内牺JB1Kin^pirrfuMrrtLnpln5主M后轉増8FUCAlength洽吐基上橫1!捡庄9F1JZAlength17Q常悬F橫绘卷虑Fnwilkingjmnholtlength250主箭张度11Rwrollcenterheighteu后侧側中心高度12Rearkingpinr>flsfi25塔主耕僞置距RUCA1-engtK260后悬上摘臂枕度URLCALength355后矗下邂脅疑廈3、结束语本文详细阐述了Top-down的设计流程与思路，并运用Creo软件，通过Top-down的设计方法完成了赛车整车部件的开发。整个设计过程从顶层开始，设计之初就控制着机构的整体设计目标与性能状况，在设计过程中不断调整结构参数， 实现设计优化和赛车的结构改进， 同时为新赛车设计提供数据依据。该方法可大大缩短产品开发周期， 为赛车模块化设计奠定基础。基于PRO/E骨架模型的桁架参数化设计桁架是由直杆组成的一种具有三角形单元的平面或空间结构。 在荷载作用下，桁架杆件主要承受轴向拉、压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度，广泛应用于屋架、桥梁、输电线路塔、起重机架等中。桁架结构采用自底向上的设计方法存在一些弊端： 1）桁架结构中杆件设计尺寸不便确定；2）装配困难；3）设计完成后，若设计意图变更或整体控制参数需作修改，整个设计过程需重新开始，影响设计效率。本文采用自顶向下的设计方法，运用 Pro/E的自顶向下的设计功能，从产品的结构层次入手，以骨架模型为传递载体，结合独立零件的参数关系完成桁架的三维参数化模型设计。1Pro/E自顶向下的设计方法自顶向下（Top-DownDesign）的设计即设计由总体布局、总体结构、部件结构到底层零件的一种自上而下、逐步细化的设计过程。自顶向下的设计符合大部分产品设计的实际设计流程，产品的修改性强，设计准确性高，便于产品快速变形设计，便于实现多个子系统的 协同设计。自顶向下的设计过程其实是一个数据与结构关系从顶部模型传递给底部模型的传递过程。 在Pro/E中通过Layout定义产品的总体布局与结构约束关系，再将这些约束传递到产品的骨架模型与装配设计中，最终完成整个产品的参数化设计。2桁架自顶向下的设计过程2.1桁架的布局设计先确定关键尺寸和设计主要参数， 创建变量并设置各变量间关系。将桁架中骨架的主要控制参数作为一级系统的输入参数，由此往下传递到底层各零件。本文所设计的桁架是用于起重机中的副臂经简化后的基本原理结构。 根据总体布局，其主要控制参数如表1所示，结构示意图如图1所示。表1桁架主要控制参数

桁架主参救控制表序号控制参数参裁值tmm》1前端高度(B1)300Jte-前端宽度出刁3003后端高度31)5004后端宽度(A2)5005总长(L0)8006履杆距悬杆前端距离(XI)150/腹杆距盘杆后端距离(X2；150R前端扌立杆距是杆前端距离509后端扌立杆距悬杆后端距高(C1)50 害图1桁架结构示意图22创建骨架模型骨架模型作为产品装配的三维空间规划， 可以用来分析产品的设计、规划基本的空间设计需求、决定重要的尺寸参数和零组件的位置装配关系。骨架模型一般由基准特征点、 线、坐标系、曲面等组成。本文中涉及到的骨架模型包括基准面、 点和线，文中桁架设计主要通过骨架线来生成桁架中的各子件(零件)，如图2所示为桁架的骨架线。wor曙图2桁架的骨架结构2.3由骨架模型生成子件通过骨架线可以生成各子件（零件），以确定各子件（零件）的设计尺寸。由于骨架坐标与装配坐标相同，故在装配中生成子件（零件）的过程中已经对其进行了定位（装配），如图3所示为由骨架线生成的子件（零件）。图3由骨架线生成子件3桁架整体设计参数的变更表2为变更后的主控制参数表，如图 4、图5所示为控制参数更改前与更改后的模型对比。表2桁架主要控制参数（变更后）

桁架主参数控制表序号控制参数参数侑(mm)1前端高度＜B1)200■>前端宽度(B2)2003启端高度(A1)5004后端宽度(A2)500§总*(L0)6006腹杆距悬杆前端距离(XI》150腹杆距悬杆右端距离(X2〕1508前端拉杆距耘杆刖端距离匸门509后端拉杆距悬杆后端距离(C1)50 塑厂*4结束语本文运用自顶向下的设计方法进行了桁架的设计， 建立顶层骨架模型与参数约束关系传递设计信息，通过骨架模型来实现设计过程的管理。 该方法符合产品设计的实际设计流程， 设计准确性高，便于修改、提高了设计效率，且能实现多个子系统的协同合作、实现并行设计。悬臂式掘进机后支撑的ProE虚拟装配设计基于Top-Down思想的参数化设计方法的优点是很明显的，由于整个设计过程是从顶层开始的，从一开始就控制着产品的整体设计目标和性能状况。 结合各方面因素，不断调整设计方案，实现设计优化，如在方案设计阶段就可以对产品骨架模型进行运动分析， 对关键零件进行刚度、强度校核。随着设计层次的逐渐下行，顶层的参数逐步得到印证，结构不断细化，并根据需要加以调整，从而保证了设计结果的准确性， 同时缩短了设计周期。这种设计方法对于规模越大、产品结构越复杂的企业，效果就越明显。本文介绍了悬臂式掘进机后支撑的 ProE虚拟装配设计相关内容。虚拟装配的主要目的是根据产品结构图和装配顺序实施对装配结构的分析和评价。 在虚拟装配阶段可对设计提出修改建议， 进行零件结构的优化，以便于加工及装配，减少加工和装配的时间。对提高产品设计质量，缩短产品设计周期，降低产品设计成本有重要的意义。1基于Pro/E自顶向下的设计方法Top-down设计是自顶向下设计的简称，其含义是先确定总体思路、设计总体布局，然后设计零件和子组件，从而完成一个完整的设计。自顶向下设计从一个系统的角度，计划所有的设计过程，建立整个系统或设计与组件和次组件系统之间的关系。 在Pro/E中用户获得设计意图的自顶向下设计方法有：布局(Layout)-定义设计产品最主要的参数和尺寸及其相互之间的关系。骨架(Skeleton)-定义设计产品最主要的空间位置是对 layouts定义思路的3D细化。Pacl扩定义设计产品的组成结构，将零部件粗略定位在装配中。PublishGeometry-提取设计产品的重要原则和设计数据， 将其传递到整个产品设计中。复制几何实体(CopyGeometry)-提取和接受设计产品的重要数据。关系(Relations)- 设定各尺寸、各参数间的关系。2后支撑的功能与结构分析掘进机属长臂类的机器，较长的截割臂在截割作业时，产生很大的截割力，此时行走履带所受的外力比正常行走时将显著增加， 改变了正常行走时履带与地面合理接地比压的分布状态，形成整机的不稳定，甚至产生剧烈振动和倾翻。而后支撑的后部撑压在地面上， 可以增加机器的接地长度，以防止和缓解履带的接地比压偏移， 进而增加整机的稳定性。主要由支架、支撑腿、支架与二运部连接架、二运部回转台、销轴和衬套等组成。3利用top-down设计后支撑(1)草图设计草图即布局，是Pro/Engineer所提供的一个单独模块，其作用是可以通过简单的线条和符号来描绘产品的大概轮廓， 布局的核心就是定义产品的主要参数和主要尺寸。 而它在整个装配中的作用就体现在：通过声明 (Declare)建立各个零部件之间的关系，从而实现各个零部件之间自动装配的目的，有利于设计过程中对整个产品的控制。图 I给出了利用Pro/E软件对后支撑做出的总成布局图，即顶级布局模型 houzhichengbuju.lay。图1中设置的尺寸是全局关键几何参数，其具体说明见表 1。

1支架；2支承腿;3连接架;4二运连接销;5二运回转台；6销轴

表1后支撑关键几何参数爹Bl和尺寸參歆值if数和尺寸Pi650000更架勺支拶曜的距离两支挥理的距再160O.OX)支犁与二廷销轴孔中芯的距离克配与违接購的距离540.000建立骨架模型对于一个产品来说，骨架就是产品装配的构架，产品的装配应该按照骨架模型装配。 有了骨架，产品的结构、大小和尺寸就由骨架确定了，此时在骨架上装上各个零部件，装配也就完成了。可以把骨架文件理解为3D化的布局Layout文件，它同样是一个设计思路和参考标准，骨架是一些立体化的、有位置、有尺寸的点、线、面，这些点、线、面就像布局中的平面轴线一样为装配提供依据和基准。 在产品的自顶向下设计中， 主设计首先完成布局的设计，通过点线面包含了产品的主要形状、 位置等信息，然后把整个项目分给多个子项目，随同骨架模型一同分给不同的小组和个人， 子项目再以骨架为参考，骨架改变后，子项目自动改变。如图2所示，为后支撑的骨架模型。连接设计信息

连接设计信息是自顶向下设计的关键点，通过布局或骨架的方式，把设计信息传递到各个零部件中，以达到对装配件控制的目的。在自顶向下设计中，可以通过布局和骨架向各个零部件传递设计信息。通过布局向零部件中分配信息，需要在零部件中声明，把零部件的各种信息声明到布局中去，所声明的参数必须与布局中的参数一致。当作完声明之后，在打开零部件的参数窗口中，就会发现参数窗口中多了布局中的参数值。骨架的信息传递就是映射几何特征，即 (Geometry的传递，它是通过PublishGeometry和CopyGeometrY实现的。通过复制点、曲面和表面几何和特征作为参考基准，再建立新的几何特征。通过复制过来的这些点、曲面和表面作为参照，从而保证建立的零件具有复制元件的几何特征。Geometry传递的是比较具体的形状和数据，如点的位置、曲线和曲面的形状等，这些形状和数据主要用于零件特征的建立。图为后支撑的总成模型。4基于总成模型的干涉检测产品装配设计的干涉检测目标是：提高装配效率和装配质量，降低装配成本。其具体目标为在功能确定的条件下，产品零部件数量尽量少，易于装卸，具有最优的零部件定位方案和最少的装配调整操作。进行干涉检测主要是对装配关系进行检测，在 Pro/E中，全局干涉检测的操作步骤为：分析一模型分析一全局干涉。进而观察计算结果，若存在干涉，则需要回头修改布局或骨架以求最终的无干涉。本论文中的总成模型经全局干涉检测后，并无干涉存在，证明各个零件在各方向上相对距离合理，满足虚拟装配的要求。5结语综上所述，基于Top-Down思想的参数化设计方法的优点是很明显的，由于整个设计过程是从顶层开始的，从一开始就控制着产品的整体设计目标和性能状况。 结合各方面因素，不断调整设计方案，实现设计优化，如在方案设计阶段就可以对产品骨架模型进行运动分

析，对关键零件进行刚度、强度校核。随着设计层次的逐渐下行，顶层的参数逐步得到印证，结构不断细化，并根据需要加以调整，从而保证了设计结果的准确性，同时缩短了设计周期。这种设计方法对于规模越大、产品结构越复杂的企业，效果就越明显。CREO自顶向下设计指南一、 自顶向下设计概念如果从传统2D-CAD的视角来理解自顶向下方法。概念工程图（规划/装配工程图等）通常是由设计主管或资深设计人员创建，然后再从中选取一些元素（直线、视图等）提供给每一个参与到设计中的人员来完成后续详细的零部件设计工作。 负责详细零件设计的人员复制这些图元到创建的二维图中并以此为基础来创建零件的工程图。在 CREo中自顶向下设计为概念图和零件之间的信息传递管理父子关联关系， 从而能够让概念图中的信息变更自动反映到详细设计模型（2D-CAD中的零件图纸）里。二、 自顶向下设计方法的工作流程1设计准备（定义设计意图一收集必要的设计信息，明确清晰设计意图）一定义产品结构 --（输入产品结构中包含的部件， 定义信息/关联）--装配结构考虑（在考虑产品结构/设计师分工等信息的情况下创建装配）。2概念设计：骨架模型考虑（定义概念设计、骨架结构）、扩展传递信息到每一零部件（复制骨架模型信息到每一个规划的零部件中）。3、 详细设计：每一个零部件的详细设计（设计零部件详细几何形状）；4、 输出：创建工程图（创建零件/装配工程图）。三、 定义设计意图在开发设计产品时需要输入多种不同类型的信息。在 CREO中多种信息如参数、空间尺寸、零件位置信息等，都能够在一个产品的装配文件或模型文件中记录。在开始概念设计之前，你应该通过创建概略的草绘或描述每个零部件行为的设计逻辑表， 控制行为的尺寸，行为规范，产品相关规格标准等来捕获产品设计意图。三、定义产品结构自顶向下设计应该基于一个设计的信息将被传递到每一个用户的前提来进行推进。 因此，对产品的功能、装配流程、每一个用户的工作范围等来进行规划是非常重要的。 预先的准备能够让设计过程更顺畅的进行。首先， 通过创建配置部件表和树形图 （在考虑装配过程、每个用户的工作范围等情况之后生成的装配树规划表）来表达产品的概要情况。3(±4)7 显3(±4)7 显庁"7▲%JR亍anFjStTT^"盘2於欺t呼奔刑1 n碗■廉尺曲・u=元事为■临元右用Rmapripjs.2.2设置草绘环境||1|字"［山皿」GSK4Bffftm9RHgZ［通过捽制按钮可以设胃絵图环堆□HSEHSB2.3绘制基木图元•2.3.1创建点和坐标系□sa

S銭・ ・・g佩■心属移I中心线・歹偉茯$T口郦■◎珈目・Q加犀＞：＜5 .E•卜◎图・〜样杀兇文本Q艇板卩:坐标系I「必分割翁早笫 /\ 9＞空标票总击0杀工貝栏中的“创建参照坐标系”按钮，在L作区恳击可以创珏个坐标系・2.3.2绘制直线 晋漾：器为水平言线绘制直线单击G绘工貝栏中的“创.建2点线-按旬，然后AT作区通过单击指定点，然后越功鼠标指$1并单击抬定另外点.即可绘制•条以两点为城点的肓线2.绘制中心线爪击总於工貝栏中的“创述2r心対r按忸.III齐・：产击指定•点.然A：疗为亂标嘉针并小击指定力外点.可以眾制条绅过这阴点的尤限it伸的中心线

4.创建与3个图元相切的圆第2个图元的切点创建的柑切圆第1个图元的切点-, 敏击草绘工貝栏中的“创建弓3个圈元和切的贤”按钮,依次爪击工作区中的两个图元.然后移动秋标mttw>3个图元的位埜丿卜单击，由此— 就可以绘制与这3个图元相切个帕元的切点「一0圆7^5.创建一个完整椭圆s级・Qtt・ ・\gmn:中心施・口删？十僧曰-eaiExoOE▼5人云农Q调色椅，•坐有系单击单绘T具栏中的“创建个完整椭圆”按锻，在工作区单击•点作为楠圆的中心然后移动鼠标持针，在选定位育单击吋创楚•个完幣椭圆0*c«uiNaifi过左义《181的现H）星个耳的&魚望"

•2.3.5绘制弧1.通过3点或通过在其端点与图元和切来创建圆弧险___65o»险___65o»・労个点I单击阜绘工具栏中的"通过3点或通过在其请

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3.通过选取弧圆心和端点来创建圆弧护人7■舟订匚酌■应陽修i厂O®f?・81o®・、siaoifefi：饰谒邓破"(耐宋刖srss祁.单击◎绘I〔貝栏中的“通

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足區弧的两个端点4.创建与3个图元和切的弧i©虢Q补J口「^►!]®5.创建锥形弧•2.3.8使用默认图形I©■旧做$:中心戎・・7"制兔■呼廨x点坯立卞Qi訥祈戶*4祥毗CSB強F伽.单击卓绘工貝栏中的'•创建•锥形弧•’按钮，然后在T作区单击鼠标•点ft为傕形孤的起点，移动鼠标捋¥1到另外•个位世并单击作为惟形弧的终点，最后移动鼠标

指针到新的位克并单击确定

惟形孤的半径和弧度「IH＞运1P冈矽单击草绘匸具栏屮的4纶器诚色板按钮，打卄“炷绘器1调色板”对话框 r、 V-=A☆多虫rc*ft?w工够5WEWtMiHf?1YzJWRiW) ■Jtteg] |双市耍使用的图形•2.4.1图元选择与快速修改单击宜线端点并拖动,可调整氏找长度与方向单击宜线并拖动，可调舉白线方向单击并拖动圆弧端点对改变圆孤弧长与圆心位骨单击并拖动同呱可19弧孤长与圆心位苗S而圆孤端点位皆不变同时选中多个图元

后，单击图形端点、

边线或圆心并拖动

可移动多个图形的

位置•2.4.2镜像复制图元严iME大小AM・2.4.3图元缩放与旋转wnoofi!IffOft>Cvm>PacMnirtc^O11D32|C・C・B»wnoofi!IffOft>Cvm>PacMnirtc^OH!•«<*«丄TmiiJI3iwM在沖山的“旋转调整人小”对话框中,设芒图元的缩放比例和股转角度，M后单击“絃覺更er按紐充成操作在执行缩放和旋转命令后,将在图形选择框的右下角和右上角分别显示缩放标志和旋转林志，分别单击并拖动这两个标志可缩放和诡转鹵元•244删除、修剪、延伸与分割图元1.删除和修剪图元修剪与延伸图元选样“草绘”「編辑”「拐角”菜单，或者单击常绘工具栏屮的“将图元修剪（剪切或延伸）到其他图兀或几何”按钮厂杯,然后依次单击选择工作区中已经相空（或延伸后能相交）的两个图元，可对图形进行修剪或延伸。如果西个图元相交,

则系紀将保留单