基于Pro/ENGINEER的齿轮参数化设计及FEA分析

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基于Pro/E的齿轮参数化设计及FEA分析

基于Pro/E的齿轮参数化设计及FEA分析

( )采 用 建 立 基 准 点 、 准 轴 、 准 平 面 及 【 io】 3 基 基 mr r 、 r
2 r/ n i e 参数化实体造型设计 P o E g er n
齿轮是一种广泛 的标准 机械零 件 , 其齿 廓 曲线一般 为标
【i 】 tm 等命令创建齿廓曲线并完成齿槽曲面的创建 ( ) r 图4 。
品可靠度的工具 之一 。Po E gne 的有 限元 分析模块 Po r/ n er i r / Mehnc cai a模块 , 可完成 结构 力学 、 力学 和铸 造力学 的有 限 热
值, 初值为 0 0 .0参数 的数值将 通过后面的关 系式进行计算 ( )依据关系式( 1 绘 制基本 曲线 。 2 图 )
关键词 :r E 齿轮 ; t/ ; r o 参数化 ;E FA
中图分类号 :B 1 T 2 文献标识码 : A 文章编号 :07—4 1 (0 6 o O l O 10 4 4 2 0 ) 4一 l9一 2
Ge r p r m e e e in a d F a a a tr d s n EA n l ssb s d o r / g a a y i a e n P 0 E
P / e h n e d l . D sg t o n ee e c s p o i e rr lt d p o u t o r M c a ia mo u e e i n meh a d rf r n e i r vd d f e ae r c . d o d Ke r s r / y wo d :P o E:g a ;p a t r EA e r r a me e ;F
l 前

m、 齿宽 b压力角 apa、 、 l h 轴孔径 dxs 分度 圆直径 d 齿顶 圆 ai、 、 直径 d 齿根圆直径 d、基 圆直径 d 。根 据设 计要 求设 置

基于PRO/E的齿轮参数化设计系统的研究

基于PRO/E的齿轮参数化设计系统的研究

基于PRO/E的齿轮参数化设计系统的研究摘要在产品设计过程中,建立零件参数化设计系统是提高产品设计效率的有效途径。

本文论述了以Pro/E为平台,VC++为开发工具,通过加载Pro/TOOLKIT 应用程序,开发出与Pro/E系统集成的零件参数化设计系统,并以齿轮为例,详细阐述了零件参数化程序设计的关键技术和实现过程。

关键词Pro/E;Pro/TOOLKIT;二次开发;参数化设计0 引言齿轮参数化设计,由于其复杂性,一般设计者很难精确的造型。

随着塑料齿轮模具的广泛应用和快速成型及虚拟制造技术的迅速发展,用CAD软件对齿轮三维基体和齿面进行参数化造型设计已成为设计者的迫切需求。

文章采用二次开发工具Pro/Toolkit,在VC环境下,基于机械CAD软件Pro/Engineer开发了齿轮参数化造型设计系统,来解决齿轮三维实体参数化造型设计这一类难题。

1 参数化设计的系统结构参数化程序设计的基本原理是:采用三维模型与程序控制相结合的方式,用交互方式创建三维原始模型,并建立一组能控制三维模型形状和拓扑关系的设计参数,然后在SQL Server数据库中建立相应的表格。

通过VC++映射一个CRecordset 类对象用于交互,参数化程序通过对模型的设计参数编程,来实现设计参数的检索、修改以及三维模型的再生,框图如图1所示。

各模块及功能如下:1)系统界面模块:该模块的作用是定义齿轮实体造型所需要的参数变量;2)三维CAD软件接口模块:CAD软件的API函数以类的形式封装起来,在齿轮造型时通过这些函数驱动CAD软件生成实体;3)结构计算模块:根据界面模块的用户输入的参数计算齿轮的结构参数;4)齿形计算模块:该模块是整个系统的核心。

通过计算得到特定截面的齿廓参数,为齿形生成模块准备所需的数据;5)结构实体生成模块:该模块应用三维CAD软件的基本特征,如拉伸、旋转和圆周阵列等操作,按照结构类型计算模块输入的参数,生成齿轮的结构实体部分;6)齿形生成模块:该模块根据齿形计算的输出参数,利用三维软件的扫描和层叠拉伸功能在齿轮坯上生成一个齿形特性,然后应用圆形阵列生成所有齿形。

2 基于Pro_E二次开发齿轮参数化系统的设计

2 基于Pro_E二次开发齿轮参数化系统的设计
林业机械与木工设备
设计计算
基于 Pro/E 二次开发齿轮参数化系统的设计
潘卫华, 尹飞鸿, 吴东文 ( 常州工学院机电工程学院, 江苏 常州 213002)
摘 要: 介绍了 CAD 参数化开发方法与开发工具, 构建了齿轮参数化系统的设计方法, 利用 Pro/E 对七种齿轮 进行参数化造型设计, 建立了相应的参变量和关系式, 借 Toolkit 和 VC 对齿轮参数化系统进行了程序设计, 最后通 过实例介绍了该系统的使用方法。
Key wor ds: ge a r; pa ra me tric de s ign; P ro/E s e conda ry de ve lopme nt; P ro/Toolkit; VC
渐开线齿轮作为最常用的机械传动零件被广泛应 用于机械、冶金、石化、煤炭、水电等许多行业, 在齿轮的 设 计 、分 析 和 制 造 过 程 中 工 程 技 术 人 员 经 常 需 要 对 齿 轮 齿形进行精确的造型。如何在极短的时间内绘制出齿轮 的三维图形, 国内外许多设计人员对此都进行了相关的 研究, 也取得了一些成果。本文介绍的是如何利用 Pro/E 开发工具中参数、关系式及其二次开发语言 Toolkit 并基 于 VC 进行渐开线齿轮参数化系统设计, 最终实现快速、 精确生成所需的三维齿轮图形。
输入参数( 齿数) 前后的三维立体模型如图 5 所示。
图 5 更改齿数前后的锥齿轮 出, 主界面中含有多种齿轮形式, 当用户选择其中一种 时, 应用程序便弹出相应齿轮参数输入对话框, 在对话
参考文献: [ 1] 师忠秀, 王继荣. 机械设计[ M] .北京:机械工业出版社, 2003. [ 2] 范 辉. VC++6.0 简明教程[ M] . 北京:高等教育出版社, 2004. [ 3] 张继春. Pro/E 二次开发教程[ M] . 北京:北京大学出版社, 2003. [ 4] 詹 友 刚. Pro/Engineer 中 文 野 火 版 2.0 范 例 教 程 [ M] . 北 京:清 华

基于PRO-E直齿圆柱齿轮参数化设计

基于PRO-E直齿圆柱齿轮参数化设计

基于PRO/E的直齿圆柱齿轮参数化设计[摘要] 基于pro/e的cad模式下,详述了直齿轮的参数化设计,用户可方便地根据需要对程序进行修改,重新运行程序并更改齿轮各个参数从而得到新的零件。

以期对提高零件的设计效率和设计质量有一定的帮助。

[关键词] pro/e 直齿圆柱齿轮参数化设计 cad1 前言随着cad技术的发展,产品设计越来越广泛地采用三维建模的方法,pro/e具有强大的三维建模功能,被广泛应用。

利用pro/e的二次开发工具模块program,就可以方便地实现产品设计的参数化,大大提高设计效率。

当用户在pro/e中对产品进行三维建模时,program以程序的形式记录了产品的主要设计步骤和尺寸参数列表,用户可以根据需要对程序进行修改,使不熟悉三维建模技巧的设计人员也可使用现有的三维产品模型进行更新设计,减少繁琐复杂的重复劳动。

2 齿轮的参数化设计齿轮是一种参数化的零件,一个齿轮的形状,可以由它的模数、齿数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数以及齿宽完全确定,设计时只要修改这些参数的数值,便可改变齿轮的形状,具体步骤如下。

步骤1,创建新文件。

单击“文件”工具栏中的按钮,在“新建”对话框中输入文件名“gear_1”,取消“使用缺省模板”选择框,单击【确定】;在“新文件选项”对话框中的“模板”列表中选择“mmns_part_solid”选项,单击【确定】,系统自动进入零件环境。

步骤2,设置齿轮参数。

单击【工具】→【参数】后,在“参数”对话框中单击按钮,依次将齿轮的参数添加至“参数”列表框中,单击【确定】,齿轮的各个参数如表1所示。

表1齿轮参数参数名称类型数值说明m 实数 4.5 模数z 整数76 齿数alpha 实数20 压力角hax 实数 1 齿顶高系数cx 实数0.25 齿隙系数b 实数60 齿厚ha 实数齿顶高hf 实数齿根高x 实数变位系数da 实数齿顶圆直径df 实数齿根圆直径db 实数基圆直径d 实数分度圆直径步骤3,绘制齿轮的基本圆。

基于Proe的齿轮建模研究(1)

基于Proe的齿轮建模研究(1)

基于Proe的齿轮建模研究(齿轮建模)Pro/E软件简介:1.1.1 软件概述Pro/ENGINEER软件是美国PTC公司开发的CAD/CAM/CAE系统解决方案。

在目前的三维造型软件领域中占有十分重要的地位,其强大的三维处理功能、先进的设计理念和简单实用的操作受到许多设计者推崇,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,是现今最成功的CAD/CAM 软件之一。

Pro/E第一个提出了参数化设计的概念,并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。

另外,它采用模块化方式,用户可以根据自身的需要进行选择,而不必安装所有的模块。

Pro/E的基于特征方式能够将设计至生产全过程集成到一起,实现并行工程设计。

它不但可以应用于工作站,而且也可以应用在单机上。

Pro/E采用了模块方式,可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等,保证用户可以按照自己的需要进行选择使用[3]。

参数化设计和特征功能Pro/ENGINEER是采用参数化设计的、基于特征的石头模型化系统,工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型,如腔、壳、倒角及圆角,你可以随意勾画草图,轻易改变模型。

这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。

单一数据库Pro/ENGINEER是建立在统一基层上的数据库上的,它不像一些传统的CAD/CAM 系统建立在多个数据库上。

所谓单一数据库,就是工程中的资料全部来自一个库,使得每个独立用户在为一件产品造型而工作,而不管他是哪个部门的。

换言之,在整个设计过程的任何一处发生改动,亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。

例如,一旦工程详图有改变,NC(数控)工具路径也会自动更新;组装工程图如有任何改动,也完全同样反应在整个三维模型上。

这种独特的数据结构与工程设计的完整结合,使得一件产品的设计结合起来。

这一优点使得设计更优化,成品质量更高,产品能更好地推向市场,价格也更便宜。

基于Pro/ENGINEER4.0的斜齿轮三维参数化设计

基于Pro/ENGINEER4.0的斜齿轮三维参数化设计
关 键 词 : r/ NG N E Po E I E R 斜 齿轮 参数 化 建模
斜齿 轮 在 啮合 传动 过 程 中 , 齿 面 接 触 线是 与 轴 线 倾 其
斜 的直 线 , 作 时轮 齿 沿 着 尺 宽 逐 渐 进 入 啮合 , 逐 渐 退 工 再 出啮合 , 啮 合 轮 齿 的 接 触 线 由短 变 长 , 由 长 变 短 , 相 再 因 此斜 齿 轮 在 传 动 中 比直 齿 轮更 加 平 稳 , 动 、 击 和 噪 声 振 冲 也较 小 , 别 适 合 于高 速 、 载 情 况 下 的齿 轮 传 动 。基 于 特 重
自动化 与控 制
基 于 Po N IE R . r/ G N E 40的斜 齿 轮三 维参 数 化设 计 E
孔 柱 新
( 常州 机 电 职业 技 术 学 院 ,常 州 2 3 6 ) 1 14
摘 要 : 本文介 绍 了斜 齿轮 齿廓 的形成 原 理 , 齿 轮 的基 本参 数 , 斜 通过 实例 重 点介 绍 了在 PoE r/ NGI E . NE R40 下斜 齿轮 三 维 参数 化 建模 过 程 , 并提 出了参数 化 建 模 中应 注 意 的 问题 。
dta a (a c s B) t n tn /o / = d
P =订 ×ln n l f l P= ×in t n P nO b CS =P d Pb PC S t tO I = d
PoE G N E 40不 但 能 够 实 现 斜 齿 轮 的 精 确 建 模 , 且 r/N I E R . 而 可 以实 现参 数 化 设 计 , 需 输 入 斜 齿 轮参 数 , 可 以 由 系 只 就
N N是 一 条 螺旋 线 , 其螺 旋 角 为 p 。斜齿 轮 的齿 廓 曲面 与 任何 不 同半径 的 圆柱 面 的交 线 均 是 一 条 螺 旋 线 , 因此 , 斜 齿 轮 的齿 面实 质 上就 是 渐开 螺 旋 面 。

基于Pro/Engineer的齿轮参数化设计的建模技术

基于Pro/Engineer的齿轮参数化设计的建模技术

作者简 介:张宏 文, , 男 副教授 , 事机 械设计 与工程 制图研究 。em i zwm c hu eu c 。 从 - a : - a@sz.d .a lh
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石河子大学学报 ( 然 科学版 ) 自
H : A l U S L ’1 I
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第 2卷 4
第5 期
20 0 6年 1 O月
石河子大学学报 ( 自然科 学版 ) Ju a o Si z U i rt N t a Si c) or l f h e n e i ( a r c ne n h i v sy u l e
软件 , 它采用基于特征的参数化技术 。 具有产品的三 维设计 、 分析 、 仿真 、 加工和二次开发等功能…。该
菜单 , 并设计主程序完成各部分 的调用实现齿轮参
数化的快速建模 。
软件已广泛应用于机械、 电子 、 电、 家 模具等行业 , 是 目 国内使用最广 泛的三 维设 计 软件之一 。P / 前 r o Eg er ni e 具有强大的二次开发功能 , 内部集 成的 n 其 Porm工 具 和基于 Mc sfVsaC++ 编程 语 言 r a s ioo i l r t u
Vo . 4 No. 12 5 Oc .20 6 t o
文 章编 号 :0778 {060 — 3-3 10—33 20 )5 6 3 0 0
基 于 Po E gn e 的齿轮 参数 化 设 计 的 建模 技 术 r/ n ie r
张宏文 , 吴 杰, 郑 霞
( 石河子大学 机械 电气 工程学 院, 新疆石河子 820 ) 303 摘要 : 本文探讨 了在 PoE g er r ni e 环境下进行常用 齿轮参 数化建模 的关键技 术和方 法。该 技术 由 PoT o i程序 / n r ol t / k 实现对齿 轮参数 的菜 单输入 , 并调用 由 Por ra g m工具 生成 的齿轮模 型生成程序 , 速实现常用齿 轮参数化建模 。 快 关键词 : 齿轮 ; 数化建模 ; r E g er PoT o i 参 Po ni e; r olt / n / k

基于Pro/ENGINEER二次开发齿轮参数化模型库

基于Pro/ENGINEER二次开发齿轮参数化模型库

Po r rm r Po a程序包括五部分: / g
要重新撰 写设计步骤 ,只需加入几 程序 标题 ( E SO ) V R IN 、参数输 入
三 、渐开 线直齿 圆柱齿
1基 于P o E . r/ NGI E NE R的标
( NU — E D NU I P T N I P T)、关 系定 轮模 型库的实现
Po rm,它是一个记录 文件 ,由 构 形状的局部变化 ,所以要在 对零 rga
类 ̄ B S C A I 的高 级语言构 成 ,记 录 件进 行 分析 以后 才能 确定 怎 样建 着模 型树 ( o et e M d lr e)中每个 特 立零 件 特征 能 够 有利 于 以后 的程 征 的详细信息 ,包括各个特征的建 序开发。
3编 制 程 序 .
图1 r/ rg m建库流程 图 o Po r P a
征 的Po rm rga 来生成基本 参数相 同 库样板零件 模型。此时应该注意参
的一 系列模型 。
利 用 P 0 P 0 a / gr P 0 r r m对 / r
E GN E 软件进行二次开发时不需 N IE R 个相 关的语法指令就可 以让整个零
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传统 的C D A 系统所构 造 的产 品 模型都是几何图素 ( 如点、线、圆
等) 的简单堆叠,仅仅描述了设计
产品的可视化形状 ,而不 包含设 计 者的设计 思想 ,因此难以对产品模
基 于 P o E E / GI E r N R N
寸及特征之间的关系来达 到参数化 和添加特征部分 由系统 自动生成 , ( 基本参数设置。 1 )
标 准 齿 轮 的几 何 尺寸 决 定 于
C DC M与制造业信息化 - 0 6 A /A 20 年第4 6 期 1
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析软件可 以识 别的文件 ,提高有 限 2 据关 系式绘制基本 曲线 . 依
通 过 查 看 r1 t  ̄ D e. d p ,文 件 齿
图1 创建齿槽 曲面
元分析工作 的效率 。有 限元分析总 体上可分 为三 部分 :前处理 部分 , 分析计算部分 以及后处理部分 。有 限元分析 的过程一般分为 创建几何 模 型 ,产 生F A 型 ,设定 材料 、 E模
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t a e a t( ad ) —1 b t =t s r ( / b d 2 ) r O 5 d a t1 b t ) = . b s r (+t a e2
基于PoE I E 的 / G E r N N R
口 北京信息职业技术学院 李亚平 口 陆军航空兵学院 孟丽霞 李 卫京
TF A 斤 E 分韦 ,对相
在PoE GN E 中点击 “ e u r/N I E R m n
m n g , a e ,的 “ a t a r p ”菜 单 中选 r
有 限元 分析 是 应 用 有 限元 法 取 “e u ”选项 ,根据设 计需 要 st p
关产品的设计提供 辅助产品设计开发 ,提高产 品可靠 分别设置参数齿数Z 、模数 m 、齿宽 了设计思路和借鉴 度 的方 法之一。PoE G N E 的有 b r/ N I E R 、压力角apa lh、轴孔径dxs ai 、分 作用。 限元 分析模 块P oM C A IA r/ E H N C 不但 度 圆直径 d 、齿顶 圆直径d 、齿 根 a 可 以完成结构 力学 、热 力学和铸造 圆直径d  ̄] 圆直径d 。然后根据 fE 基 b 力学 的有 限元分析前处理部分 的工 设计 要求设置初值 ,初值为00 的 .O 作 ,还 可 以进行 屈 曲和 模 态等 分 参数 的数值将通过后面的关系式进 析 ,并能够输 出其他大型有 限元分 行计 算。
载荷及 约束 ,求解线性 方程 组和 检 查分析结 果。
4 C D C M与制造业信息化 8 A/A ww cd c r c w i o n a n
4切 除 齿槽 .
轮 的参 数关系 建命 令 生成 齿 轮 齿胚 ,利 用 “ u ”命令 在齿胚 上 ct 切除齿槽 。 5 改参数 . 修 利 用 “ r u ”圆周阵 列齿槽 go p 形成所 有的齿 ,然后修 改阵列驱动
theta= tba 180/ te P1一
a a(bt ) t nt a e
z =O
球坐标参数方程为 :
r 5 c s2 ) =2 0 O (0/ 2
t ea * 5 h t =t 4
x O ( h t ) (h t ) =r c st e a+r s nt e a t e a p/ 8 h t * i1 0 z ★ { ( h t ) ★ O ( h t ) =r s nt e a一r c st e a★ t e a p /8 h t i1 0
所示。 作一可 变的参数 ,只要修改这些参 曲面切出齿轮轮廓并阵列轮齿结构 建后 的齿槽 曲面如 图1
数的尺 寸 ,相关的造型 即会依 照尺 得 到设 计结果。
本 文应 用 寸 的变化重新生成 ,达 到设计 变更
实 例 中 用参 数 控 制 的模 型 ,
PoE GN E 软 的一 致性。凭借参 数化设计 ,设计 可以通过变更参数而获得不 同的设 r N IE R / 件进 行了齿轮 的 者可 以运用布尔运 算或数学 运算的 计结果。
用PoE G N E 参 r N lE R / 行参数化 的零件造型设计 ,所提供 数化 实体 造型功 能设计 齿轮
PoE G N E 主要 的功能是进 r/N IE R

y =0

可 以依 据 以 上所 述 的 齿 轮孔
齿 轮 是一 种 广 泛 的标 准 机 械 径参数关系式 、渐开线柱坐标参数 计 、建立 工程 图、零件组合 、简单 零件 , 齿廓 曲线一般 为标准的渐 关系式和球坐标参数关系式 创建渐 其 的有 限元分析 、模具设计 、电路设 开 线 。 在齿 轮 设计 中 ,最 重要 的 开线 曲线。
加关系式。关系式如下 :
d 6 6 / 3 =3 Oz d 7 6 / 3 =3 0Z p9 1 =z
的功能包括实体造型设计 、曲面设
计 、装配 零件设计 、加 工制造和逆 问题 是 获得 渐 开 线 齿轮 齿 廓 ,在
向工 程等 。 PoE G N E 中使 用方 程式 即可方 r/N I E R
3创 建 齿 槽 曲 面 .
采 用建 立 基 准点 、基 准 轴和
m r o ”和 PoE G N E 拥有独特 的单 一 便地 创建 渐开线 曲线 ,然后利 用该 基 准 平面 ,并利 用 “ r r r/ N IE R t i ”等命令创建齿廓 曲线 ,创 数据库设计 ,能够将每一个尺寸 看 曲线 生成 齿轮 的轮廓 曲面 ,并使 用 ” rm
实 体 参 数 化 设 方法建立尺寸间的关系式 ,然后修
齿轮模型的关键设计过程如下。
1 置参数 _ 设
计 .并应 用P o / 改相 关 参 数 以达 到 同步修 改 的 目 r
ME HA CA 的 ,减少人为修 改图形 或计算所花 C NI :  ̄ 限元分析模块进行 费的时间和错误的发生。
d =d o (l h ) b c sap a
d =d .* f -2 5 m d =d 2 m a + *
渐开线柱坐标参数方程为
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尺 寸、 阵列 特征 总数及 阵列 尺寸增 量
4输 出模 型数 据 .
等 ,并将尺 寸标 注改为 符号 形式 并添
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