【doc】基于Pro／Engineer二次开发的自行车参数化设计

【doc】基于Pro／Engineer二次开发的自行车参数化设计 基于Pro,Engineer二次开发的自行车参数 化设计 第22卷第1o期 2005年10月 机械设计 JOURNALOFMACHINEDESIGN V01.22 Oct. No.10 2005 基于Pro/Engineer二次开发的自行车参数化设计 谢庆森,林俊聪,黄艳群 (天津大学机械工程学院,天津300072) 摘要:为了缩短自行车设计的周期,提高自行车设计的水平,提出了自行车参数化 设计理论,阐述了系统的构建原理 和系统框架,并在Pro/Engineer平台上,利用其二次开发工具开发出自行车设计系 统.实践 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 ,该系统可显着提高自 行车零件设计和整车装配设计的水平. 关量词:自行车设计系统;二次开发;参数化设计 中圈分类号:TP391.72文献标识码:A文章编号:1001—2354(2005l10—0035—03 Pro/EngineerL1软件以使用方便,参数化特征造型和系统 的全相关性而着称.目前在我国的电子,家电,塑料模具等行 业取得了广泛的应用,是国外CAD/CAM软件中国内用户数 最多的软件,它同时也为用户提供了多种二次开发工具.包 括:Pro/Toolkit[3],族 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf (FamilyTable),用户自定义特征 (UDF),Pro/Program. 自行车广泛应用于人们的生活中,对它的制造技术已经非 常成熟.然而,目前自行车的设计水平仍然停留在二维绘图的 状态,既耗时,又费成本,市场响应速度慢.利用Pro/Engineer 系统,通过建立包含主要结构的实体模型,然后利用其二次开 发的应用程序.根据用户输入的数据自动修改实体模型的参数 和结构,生成专用零件实体,最后进行装配并转换成二维工程 图.显着缩短了设计工期,降低了成本. 系统设计思想和原理 1.1自行车的特点 自行车零件的设计:大部分构件属于 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 件;各组件之间 的接口为标准接口配合;非标准件的外型变化程度不大,较为 相似.这些特点适合于参数化驱动设计及自动化装配的实现. 自行车整车装配件的设计:在设计自行车时,一般将在结 构和工艺上相近的车型视为同一系列.对于同一系列的自行 车在结构上除一些主要参数不同外,其余的辅助参数大都相 同.所以完全可以选择一个参数化的软件系统,通过对Pro/E 进行二次开发,使结构相似的同类零件可以通过输入不同的参 数而快速得到,从而提高自行车的设计和制造效率,同时使 cAD系统的功能得到充分发挥. 1.2用自行车设计系统设计自行车的一般过程 用户通过自行车设计系统进行自行车设计的基本过程如 图1所示,其设计包括两个基本过程:零件设计和整车装配. 零件设计的功能:(1)在零件库中调用并设计新零件;(2) 根据需要来扩充零件库. 整车装配的功能:(1)调用整车装配模板进行互换装配; (2)调用零件装配整车;(3)扩充整车库. 根据参数化设计特点,先建立好各种零件(如车轮,轮盘, 飞轮,脚蹬等)的三维实体模型,形成模型库;当用户根据加工 条件,确定好了某零件的结构参数后,运行应用程序,在其用户 窗口中按设计情况输人参数,则应用程序自动调入通用零件实 体模型,并根据输入数据自动修改模型的部分结构和参数,就 可形成一个专用的零件. 不 满 意 添加到零件库 不 满 意 添加到整车库 图1自行车参数化设计漉程 1.3自行车设计系统的内部结构 系统建立在Pro/Engineer平台的基础上,如图2所示,利 用其开发模块Pro/Toolkit完成二次开发. 自行车设计系统内嵌于Pro/Engineer系统.通过自动注 册的方式在启动Pro/Engineer系统时,就把自行车设计系统注 册到平台之上.用户通过与自行车设计系统界面的交流来完 成设计任务. 收疆日期:2005—03—3l:修订日期:2005—05—23 基盒项目:中国自行车创新设计中心资助项目(0431862l1) 作者?介:谢庆森(1952一),男(满族),天津人,硕士,教授,研究方向:工业设计. 36机械设计第22卷第1O期 田2基于Pm/Engineer系统二次开发 2设计实例 2.1建立通用零件库 系统主要用于自行车的设计,故在零件的造型设计中,应 该坚持以下原则: (1)零件造型结构和尺寸关系优化,要易于零件后期的二 次开发和装配关系. (2)零件结构尽量简单,提取能够反映零件结构的基本特 征,去除多余辅助特征,如车轮的倒角和轮胎的纹理.这样可 加快后期的装配速度以及减少二次开发的运算错误. 零件包括:车轮,飞轮,轮盘,脚蹬,车架,链条,车把,后座, 座椅.根据结构特点分为:标准件(车轮,飞轮,轮盘,链条)和 非标准件(脚蹬,车架,车把,后座,座椅).所有零件的设计分 为三个步骤:(1)零件原始造型的设计;(2)再应用Prd/Engi— peer的二次开发工具建立零件模板;(3)进入零件模板进行参 数设计,添加数据到零件库系列. 对标准件(如螺栓,螺母,轴承等),用FamilyTable工具建 立零件组表.对通用件(如车轮,轮盘,飞轮,脚蹬等),用Fami— lyTable,UDF,Program,Pro/toolkit工具,根据零件的结构特 征建立可供柔性设计调用的零件库. 2.2建立通用整车库 根据自行车结构和功能的不同,可分为普通型,变速型,折 叠型,双人型,电动型和儿童型.每种车型都建立各自的装配 模板,并可在各自的模板上进行柔性装配. 在开始进行装配时,必须合理地选取一个来作为"起始元 件".起始元件应为整个装配模型中最为关键的一个.自行车 系统结构中,车架是核心部件,故选择车架作为自行车装配系 统的起始元件. 2.3开发用户交互界面 设计图形界面最主要考虑的是友好性,以及标准件调用和 修改的方便性.这里采用VC++6.0一的可视化设计,尽量使 用户感到方便,合乎用户的设计习惯.选择确定,用户可进入 相应的设计界面.通过图3所示界面进行自行车参数化零件 的设计和选择,而图4是智能参数化装配设计的零部件选择界 面.如当用户选择车轮设计,系统进入如图5所示的界面,可 以添加车轮标准件库,从而对车轮系列零件库进行扩充及管 理. 圈3自行车参数化零件设计圈4自行车参数化装配设计 圈5车轮零件添加夏f理 2,4建立Pro/Toolkit二次开发系统 Pro/Toolkit~接口程序以VC++6.0为编译,调试工具, 采用C语言编写而成.Pro/Toolkit程序模块中包含资源文件 和程序文件两大部分,资源文件中又有注册文件(protk.dat)和 菜单文件(.txt).通过注册文件,可以实现Pro/Engineer启动 后对Pro/Toolkit程序模块的加载和卸载;菜单文件中存储了 开发者定制的菜单信息.Pro/Toolkit应用程序必须含如下函 数: (1)user-initialize(); (2)user—terminate(). Pro/Toolkit程序模块在Pro/Engineer分别启动和结束时 调用上面两个函数.如,Pro/Engineer初始化并且创建了图形 窗口后,调用函数user-initialize(),该函数含有应用程序所需的 所有初始化过程,包括对Pro/Engineer菜单修改(如增加新菜 单,按钮).若初始化函数的返回值为0,则表明Pro/Toolkit应 用程序初始化成功.Pro/Engineer运行结束时,Pro/Toolkit调 用函数user-terminate().该函数的返回值为void.Pro/Tool— kit应用程序的核心结构如下: #include<ProToolkit.h> intuser—initialize() { Return(0); } voiduser-terminate() { } 2.5整车设计实例 整车设计实例结果如图6所示. 2005年lO月谢庆森,等:基于Pro/Engineer二次开发的自行车参数化设计37 圈6参数化自行车快速设计结果方案 3结束语 自行车参数化快速设计系统可显着缩短设计周期,提高设 计质量,降低设计成本,文中的主要研究成果包括: (1)在Pro/Engineer平台上,开发自行车设计系统,实现了 自行车零部件和整车设计的自动化; (2)采用Pro/Engineer的二次开发工具创建自行车零件库 和整车装配模板库,用户既可方便地利用已有库资源,又可扩 充库; (3)用VC++6.0开发直观的用户界面,并通过Pm/Too卜 kit同Pro/Engineer无缝连接,使自行车设计系统直观,可靠, 稳定. 参考文献 [1]金涛.Pro/Engineer软件的二次开发技术[J].昆明大学, 2001,4(2):69—72. [23陆忠东.基于Pro/E2001的冲模快速设计系统[J].模具工业. 2004(4):10—13. [33李世国.Pro/Toolkit程序设计[M3.北京:机械工业出版社. 2003. [4]吴金平.VisualC++6.0编程与实践[M3.北京:中国水利水电 出版社,2004. [5]林龙震.Pro/EngineerWildfire基础设计[M3.北京:电子工业出 版社,2004. Parameterizeddesignonbicyclesbasedonsecondarydevelop- mentofPro/Engineer XIEQing-sen,LINJun-cong,HUANGYan-qun (SchoolofMechanicalEngineering.TianjinUniversity. Tianjin300072,China) Abstract:Forthesakeofshorteningtheperiodofbicycle designandenhancingthelevelofbicycledesign,theparameter— izeddesigningtheoryforbicyclewasputforward,andthecon— structionprincipleofsystemandtheframeofsystemwereex- pounded.AndontheplatformofPro/EngineerutilizingPro/ Engineer'ssecondarydevelopmenttooldevelopedthebicyclede— signsystem.Itisverifiedthroughpracticethatthissystem couldnotablyenhancelevelsofbicyclecomponentdesignand assemblydesignofentirebicycle. Keywords:bicycledesignsystem;secondarydevelopment; parameterizeddesign Fig6Tab0Ref5"JixieSheji5229 (上接第27页) 的扭转弹簧作为动力源,可伸展机构的时间和加速度均可以满 足要求,且与仿真分析结果一致. 3结论 以上设计的弹簧储能式空间可伸展机构具有体积小,响应 速度快,伸展过程平稳,展开后定位精度高等特点.设计过程中 采用机械动力学仿真软件ADAMS对其关键参数扭转弹簧刚 度进行仿真优化,获得了最佳设计参数.最后对加工的样机进 行了加速度测试实验,验证了所设计机构满足设计要求. [1] [2] [33 E4] Is] 参考文献 胡其彪.空间可伸展机构的设计与动力学分析研究[D].杭州:浙 江大学,2001:1—10. 杨玉龙,张土乔.关富玲.等.连杆机构伸展臂结构方案的设计和 研究[J3.空问结构.1999.5(3):47一j3. 陈务军,关富玲,陈向阳.等.大型构架式可伸展折叠天线结构设 计方案研究(一)[J3.空问结构.1998.4(3):37—42. 陈务军,董石麟.付功义,等.扭簧驱动空问展开桁架结构分析 [J].上海交通大学,2000,34(8):1074—1077. MiuraK,FuruyaH.Variablegeometrytrussanditsapplication todeployabletrussandspacecranearm[J3.Acta.Astronautics. 1985.12(7—8):599—607. [6]章澄昌.飞行气象学[M].北京:气象出版社,2000:13—14. Researchonthedesignofspringenergyaccumulationtyped spatialstretchablemechanism QIUXue-song,DENGZong-qmm.HUMing (SchoolofMechatronicEngineering,HarbinPolytechnic University,Harbin150001.China) Abstract:Akindofspringenergyaccumulationtyped stretchablemechanismusedinacrobatwasdesigned.According tOitsspecialworkingenvironmentandtechnicalparameters. thespecialstretchablemechanismthatpossessespropertiesof springdriving,mechanicaljointmovingandelasticlockingwas determined.OptimizationdesignwascarriedOUtontherigidity coefficientofitskeycomponent—'._____——torsionalspringbymeans ofADAMSsoftware.Testandanalysishavebeenmadeonthe developedprincipleprototype,andthefunctionofthestretch— ablemechanism"wasverified. Keywords:stretchablemechanism;springdriving;joint movingmechanism Fig7Tab0Ref6"JixieSheji''4869