ProE內(nèi)齒輪三維參數(shù)化造型設(shè)計開題報告

1 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )開題報告 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 設(shè)計 (論文 )題目： pro/e 內(nèi)齒輪三維參數(shù)造型化設(shè)計 指導(dǎo)教師： 2009年 3 月 18 日 2 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 文 獻(xiàn) 綜 述 Pro/e 三維參數(shù)化造型的設(shè)計意義 ： 當(dāng) 今的工業(yè)領(lǐng)域，越來越多地把產(chǎn)品的設(shè)計、分析、制造、數(shù)據(jù)管理與信息技術(shù)融為一體，以此提高工業(yè)生產(chǎn)的自動化水平。以前，三維產(chǎn)品模型的設(shè)計都是首 先由設(shè)計師在圖板上畫出圖樣，然后由圖形軟件使用人員根據(jù)圖樣繪制出產(chǎn)品模型，這樣既浪費了人力和物力，設(shè)計效率也比較低。隨著 pro/e 軟件的廣泛應(yīng)用，以其開放性體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，利用高級編程語言設(shè)計程序來實現(xiàn)三維模型的參數(shù)化設(shè)計，這樣無疑提高了設(shè)計的自動化水平。本文正是以 pro/e 通 過高級語言程序設(shè)計進(jìn)行圖形繪制軟件的二次開發(fā)，使用戶通過友好的參數(shù)設(shè)定界面輸人齒輪參數(shù)，根據(jù)不同的參數(shù)，自動生成一系列齒輪模型，既節(jié)省了資源，也縮短了產(chǎn)品設(shè)計周期，大大提高了產(chǎn)品設(shè)計效率，對工業(yè)產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計的進(jìn)一步發(fā)展有重要意義 。 內(nèi)齒輪的工業(yè)作用和特點： 在工業(yè)生產(chǎn)中內(nèi)齒輪具有不可忽略的作用，在諸多齒輪泵中，其內(nèi)齒輪的特點進(jìn)一步得到了體現(xiàn)： 1.輸送液體平穩(wěn) ,無脈動 ,振動小 ,噪音低 ,2.有耐腐蝕性能 3.內(nèi)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同 ,磨損小 ,使用壽命長 ,適用于石油 ,化工 ,涂料 ,油脂 ,醫(yī)藥 ,染料 ,食品等行業(yè) 。另外，在其他領(lǐng)域中還有各種不同的內(nèi)齒輪結(jié)構(gòu)舉個簡單的例子，除了正常的應(yīng)用在齒輪泵中的內(nèi)齒輪還有 一典型的 內(nèi)圓弧齒輪泵 ，它 是根據(jù)引進(jìn)國外樣機并結(jié)合我國化工、造漆、油墨、染料、膠粘劑等行業(yè)的使用要求研制改進(jìn)的新產(chǎn)品，經(jīng)油漆廠家較長時間使用證明，該泵結(jié)構(gòu) 獨特、制造精細(xì)，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、摩擦力小、省動力、噪音低，特別是解決了輸送過程中易泄漏的難題，是文明生產(chǎn)的理想產(chǎn)品。 參數(shù)化設(shè)計模型 ： 參數(shù)化設(shè)計是由軟設(shè)計者根據(jù)軟件使用者提出的需求，結(jié)合實際設(shè)計問題，預(yù)先設(shè)置一些幾何圖形的約束條件，供軟件使用者以此定制自己的產(chǎn)品造型。在實際問題中，主要是幾何尺寸方面參數(shù)的約定，這些約定之間要符合一定的約束關(guān)系。一般情況下要求符合以下三個關(guān)系 :基于特征的、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)，以此保證約定的有效性。 參數(shù)化設(shè)計模型的形成過程首先，對實際要解決的問題進(jìn)行分析，根據(jù) 實際問題確定關(guān)鍵的約束條件，這些約束條件必須能夠確定并且唯一確定一個造型 ；然后輸人 3 約束參數(shù)，并進(jìn)行參數(shù)有效性判定，即參數(shù)間不能有不相容條件存在，并據(jù)此判定是否需要修改參數(shù) ；最后，觀察繪制的模型是否符合要求，如果符合則保存設(shè)計好的產(chǎn)品造型，否則進(jìn)行參數(shù)的修改重新進(jìn)行繪制和判定。這樣就是參數(shù)化設(shè)計的整個過程 。 Pro/ENGINEER 軟件是一個功能強大的參數(shù)化設(shè)計工具，采用本文的方法可以精確地生成參數(shù)化控制的 內(nèi) 齒輪模型及其模型庫。通過使用 Pro/ENGINEER 關(guān)聯(lián)性功能、族表以及 Program 二次開發(fā)工具，可 以方便地實現(xiàn) 內(nèi) 齒輪的參數(shù)化設(shè)計和自動特征建模，及其參數(shù)化模型庫的建立，這不僅提高了設(shè)計效率和質(zhì)量，也為 內(nèi) 齒輪進(jìn)一步開發(fā) 有限元分析 、運動 仿真 、數(shù)控加工等其他 功能模塊奠定了基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) : 1田緒東 .Pro/ENGINEER2.0 三維機械設(shè)計 M.北京 :機械工業(yè)出版社 ,2005. 2徐錦康 ,周國民 ,劉極峰 .機械設(shè)計 M.北京 :機械工業(yè)出版社 ,1997. 3朱新云 ,顧寄南 .基于 Pro/E 三維模型的參數(shù)化設(shè)計 J. 4林清安。 PRO/ENGINEER 零件設(shè)計 M。北京：北京大學(xué)出版社， 2001. 5趙春章。 PRO/ENGINEER 中文機械零件設(shè)計教程 M。北京：海洋出版社。 2004. 6孫江宏 劉博。 PRO/ENGINEER Wildfire 高級應(yīng)用講解 M。北京：中國水利水電出版社， 2006. 7毛 君，劉丹，孫華艷；基于 PRO/E 的內(nèi)齒輪三維參數(shù)化造型設(shè)計 J，煤礦機械； 2007年 05 期， 89-90. 8劉浩，程培元；逆向工程設(shè)計 J，鍛壓機械， 2002 年 05 期， 59-60. 9 PRO/ENGINEER 零件設(shè)計進(jìn)階篇 上 林清安編著 . 10PRO/E Wildfire 3.0 機械設(shè)計典型實例 作者：郝安林，王偉平，王詠梅編著 . 11機床數(shù)控技術(shù)，機械工業(yè)出版社 李郝林編著 . 12李世國；三維模型的參數(shù)化設(shè)計策略及程序設(shè)計技術(shù) J；機械； 2000 年第 6期 . 13董黎敏 ,袁旭 ,鄭清春 ,郭津津 ,史津平 ； 基于 Pro/Toolkit二次開發(fā)的機械零件參數(shù)化設(shè)計 J； 組合機床與自動化加工技術(shù) ； 2004 年 01 期 . 14沈浩； PRO/E 二次開發(fā)在組件自動化設(shè)計中的應(yīng)用 J，陜西科技大學(xué)學(xué)報； 2005年 05 期； 102-105. 15何世松，賈穎蓮；基于 PRO/E 的零件系列化實際的研究 J；中國科技信息； 2007年一期 . 4 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑） 研究方法： Pro/ENGINEER 工具軟件 是 美 國 參 數(shù) 技 術(shù) 公 司 （ Parametric Technology Corporation，簡稱 PTC）的重要產(chǎn)品。在目前的三維造型軟件中占有重要地位，并作為當(dāng)今世界機械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。作為高等學(xué)校和研究機構(gòu)來說，該軟件是進(jìn)行設(shè)計的重要工具。 Pro/ENGINEER 第一個提出參數(shù)化設(shè)計的概念，并且采用了單一的數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。 Pro/ENGINEER 基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計至生產(chǎn)過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設(shè)計。 Pro/ENGINEER 軟件的 CAE 模塊具有 強大的工程分析能力。在Pro/MECHANICA 模塊中可對零件模型進(jìn)行有限元分析和優(yōu)化；在機構(gòu)運動模塊中，可對零部件模型進(jìn)行機構(gòu)運動仿真，并獲得距離、速度等輸出曲線。 鉆桿動力鉗事一種較為理想的是有鉆井井口工具，廣泛適用于海洋 陸地鉆井機械 修井作業(yè)時上卸管作業(yè)，這種動力鉗的主鉗和背鉗為一體結(jié)構(gòu)，開口型鉗頭能自由脫開鉆桿，機動性強，使用鉆桿動力上卸螺紋，不需要貓頭，吊鉗和旋繩，能大大降低鉆井工人勞動強度，其轉(zhuǎn)動系統(tǒng)要求精確而靈活，掛檔齒輪和內(nèi)齒套就是有效地傳動配合之一。 PRO/E 是一套由設(shè)計到生產(chǎn)的機械自 動化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化基于特征的實體造型系統(tǒng)，其最基本的功能就是構(gòu)建零件的 3D 實體型。在此次鉆桿動力鉗的設(shè)計中，要求生產(chǎn)出一系列 4種不同型號設(shè)備，以適應(yīng)各種工況，若是對每套產(chǎn)品逐一設(shè)計，任務(wù)繁重，易出錯，利用 PRO/E 參數(shù)化造型功能和特征設(shè)計，建立各基本零件，本文闡述了內(nèi)齒輪的三維參數(shù)化造型過程 1.內(nèi)齒套模型的建立 1.1 參數(shù)分析及設(shè)置 在利用 PRO/E 進(jìn)行三維參數(shù)化設(shè)計時，首先要分析和設(shè)置參數(shù)，齒輪的控制參數(shù)包括齒數(shù) z 模數(shù) m 頂隙系數(shù) c壓力角 a 齒頂高系數(shù) ha 變位系數(shù) x，基圓直徑 齒頂圓直徑，齒根圓直徑及齒厚度 b，在我國通常 ha c a 分別取 1 0.25 20 可視為常數(shù)， m z x事要進(jìn)行齒輪計算時的一些驅(qū)動參數(shù)，剩下的即為計算參數(shù)，可以利用驅(qū)動參數(shù)來獲得，參數(shù)設(shè)置如表 1. 5 表 1 齒輪參數(shù)設(shè)置表 參數(shù)名稱參數(shù)符號參數(shù)類型參數(shù)初值 模數(shù) m RealNumber 7 齒數(shù) z Integer 16 齒頂高系數(shù) ha RealNumber 1 0 齒頂隙系數(shù) c RealNumber 0 25 變位系數(shù) x RealNumber 0 38 齒輪寬度 b RealNumber 42 壓力角 a lphaRealNumber 20 內(nèi)齒套內(nèi)徑 Dn RealNumber 160 內(nèi)齒套外徑 Dw RealNumber 182 1.2 建立參數(shù)間關(guān)系 單擊主菜單工具關(guān)系 ,進(jìn)入關(guān)系編輯狀態(tài) ,在 對話框內(nèi)輸入如下關(guān)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 ,單擊“校對” ,嚴(yán)正關(guān)系式無誤后 ,單擊確定。 1.3 零件模型的建立 第 1 步 ,單擊繪制基準(zhǔn)曲線工具 ,利用關(guān)系式繪出基圓、齒頂圓、齒根圓、分度圓如圖 1。這些尺寸均受參數(shù)和關(guān)系驅(qū)動。 6 第 2 步 ,繪制漸開線齒廓。選擇插入基準(zhǔn)曲線工具 ,在彈出的對話框中選擇從方程 ,在彈出的文本框中輸入如式 (2)的漸開線方程 ,完成漸開線齒廓的繪制。 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 ,利用拉伸特征創(chuàng)建單個輪齒。如圖 2所示。第 4步 ,利用陣列工具生成所有輪齒 ,再利用旋轉(zhuǎn)特征和 Dw,Dn 參數(shù)的驅(qū)動繪制出內(nèi)齒套的外輪廓 ,再生零件如圖 3所示。 2 結(jié)語 在本次鉆桿動力鉗設(shè)計中 ,用參數(shù)化方法進(jìn)行內(nèi)齒套的設(shè)計大大節(jié)省了時間 ,降低了勞動強度。在需要其他型號的零件時 ,只需在關(guān)系中將驅(qū)動尺 寸賦予新值即可。如輸入 m=5；z=19；x=0.55；Dw=166；Dn=142,再生即生成 ,如圖 4 所示。 7 若該鉆桿動力鉗以后需