基于Pro/E的凸缘联轴器参数化设计

施 云，张晓东，王 保

凸缘联轴器是重要的机械基础部件，广泛用于各种传动机械［1］。在传统的制作工艺中，设计人员先画出产品的三维图，并将三维图转换成二维图，再做进一步校核和修改，并委托生产部门制作出实物。随着计算机技术的快速发展，参数化设计技术得到了广泛应用［2－5］。计算机软件的使用大幅度提高了设计效率，现代工业的发展和进步对设计人员提出了更高的要求，传统的设计及制作工艺与工厂生产的系列化、通用化和标准化极不相称。因为研发人员设计的产品结构和用到的三维数学模型都是相对固定的，不同的是产品的几何尺寸存在差异，这种几何尺寸差异源于相同数目的已知参数在设计不同尺寸的产品时所赋予的数值，所以可以将已知的条件和其他随产品变化的基本参数用相对应的变量代替，然后根据这些条件和参数，利用计算机查询数据库或通过计算及其他方式，自动生成图形，这就大大提高了设计效率。

在参数化设计中，用约束条件控制模型的几何形状，用参数变化控制模型的设计结果。因此可以通过参数变化改变零件几何外形的方式达到制作相似零件的目的。目前，参数化设计已广泛应用于产品的研发过程。

1 凸缘联轴器的建模

1.1 凸缘联轴器主要参数

凸缘联轴器主要有两种结构形式：一种是一个半联轴器上的凸肩与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中，另一种是通过螺栓孔来保证两转轴对中。从凸缘联轴器的结构可以看出，凸缘联轴器由两个几何外形一样的左右半联轴器组成，这两个半联轴器的结构是相同的，因此，可以先画出一个半联轴器，再通过Pro/E软件中的镜像功能自动生成另一半，这可以简化设计步骤，提高设计效率，也减少了约束关系。

凸缘联轴器的主要参数包括以下几个方面：外径、中径、孔径、凸缘厚度、沉孔和长度。

1.2 建模过程

1.2.1 凸缘联轴器的生成

利用Pro/E软件绘制的凸缘联轴器如图1所示。

图1 凸缘联轴器实体

1.2.2 凸缘联轴器参数的输入

Pro/E软件具有强大的参数化设计功能，在参数化设计中，我们先输入不同的数据，再利用计算机的自动数据处理功能得出不同的三维模型。除了凸缘联轴器的主要参数以外，我们还添加了键槽高度、螺栓孔直径、键槽宽度、螺栓孔的位置偏移量、倒圆角、倒角、螺栓孔个数等参数来控制凸缘联轴器的几何外形和特征。

要实现Pro/E软件的参数化设计功能，就必须完成如下工作。

1）添加凸缘联轴器关系

添加凸缘联轴器关系是完成参数化设计至关重要的一环，包括参数与名称建立、赋予关系和约束方程的编辑。凸缘联轴器关系添加以后，几何尺寸参数和图形的名称就建立了直接相关关系，凸缘联轴器参数化设计就完成了其预期的功能，只要用户更改几何尺寸参数，计算机就能自动将参数的数值赋予关系式，并通过计算生成对应的模型，这就减少设计所用的时间。

2）建立数值输入框

我们利用Pro/E软件自带的Pro/PROGRAM功能［6－8］制作了一个简易的参数数值输入界面框（图 2）。从图2可以看出，单击菜单栏中的菜单管理器，选取下拉菜单“程序”，单击“得到输入”，就可以进入“输入”对话框，选择要修改的参数项目。

图2 参数项目输入对话框

2 凸缘联轴器的二次开发

利用Pro/TOOLKIT二次开发工具和VS2005编程软件［9－10］，我们可以开发一个小程序。 利用软件系统自带的UI对话框［11］开发一个简单的交互式界面，把它注册到Pro/E软件系统就可以在菜单栏中加入联轴器菜单（图3），点击菜单进入后就可以直接输入参数，获得新的凸缘联轴器图形。

图3 凸缘联轴器菜单

VS2005（Visual Studio 2005）是一款功能强大的基于NET2.0框架的编程工具，利用VS2005能开发跨平台的应用程序。

用户界面对话框设计技术 （user interface dialog boxes，简称UI对话框）是Pro/Toolkit的二次开发工具提供的一种交互界面设计技术。利用该UI对话框技术就可以在上述的联轴器菜单程序中设计出与Pro/E软件系统本身对话框具有相似风格的参数数值输入界面。

参数数值输入界面设计分为两个方面：一是按所需的界面布局编写资源文件，二是编写与对话框的功能相一致的程序。点击菜单栏中的联轴器按钮，选择二级菜单中的凸缘联轴器选项，单击后即可进入如图4所示的参数数值输入界面。

图4 凸缘联轴器参数选择

更改全部参数后，点击“再生模型”按钮即可获得新的模型，根据模型便可确定程序设计是否符合预期要求。至此，凸缘联轴器的参数化变形设计全部完成，改变参数后获得的新的凸缘联轴器模型如图5所示。

图5 凸缘联轴器的参数化效果图

3 结论

在软件Pro/E和VS2005的基础上，完成了凸缘联轴器的参数化设计，Pro/E在参数化设计方面有强大的功能，用户可以按照自己的思路完成设计。凸缘联轴器的其他一些特征设计也可应用此方法，这种方式提高了参数化设计的效率。设计者只需更改相应的参数值，就可绘制想要的模型。未来的研究方向是在制造一些大型复杂的装配体中实现参数化设计，这将有助于缩短产品的研发、制造周期，提高产品在市场上的竞争力。

参考文献：

［1］ 濮良贵，纪名刚，陈国定，等.机械设计［M］.8 版.北京：高等教育出版社，2006：343-352.

［2］ 陈家顺，周岳斌.基于Pro/E的V带轮参数化设计［J］.机械传动，2016，40（8）：78-81.

［3］ 王冰冰，林木，赵书强.基于 Pro/E二次开发的包装机械参数化设计与实现［J］.机械制造与自动化，2017（5）：101-103.

［4］ 余群.常用零部件的参数化三维实体设计［J］.武汉工业学院学报，2005，24（1）：21-23.

［5］ 沈铁敏，熊建武.Pro/E参数化设计的应用研究［J］.中国西部科技，2008，7（18）：42-43.

［6］ 张红旗，曹文钢.开发Pro/E用户化菜单的技术与实践［J］.合肥工业大学学报（自然科学版），2001，24（2）：240-243.

［7］ 杨昆，陈军，王雷.基于PRO/E的半联轴器标准件库参数化创建方法［J］.中国储运，2010（10）：99-100.

［8］ 李世国.Pro/TOOLKIT程序设计［M］.北京：机械工业出版社，2003：10-25.

［9］ 杨青，陈东样，胡冬梅.基于Pro/Engineer的三维零件模型的参数化设计［J］.机械设计，2006，23（9）：53-57.

［10］林清安.完全精通Pro/ENGINEER野火5.0中文版入门教程与手机实例［M］.北京：电子工业出版社，2010：119-167.

［11］宋满仓，张俊河.Pro/E二次开发中的UI对话框技术［J］.现代机械，2006（1）：49-51.