Proe的主要应用

Pro/E的主要应用

摘要：Pro/E是美国PTC公司旗下的产品Pro/Engineer软件的简称，是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。Pro/E是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，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。

关键词：三维软件，Pro/e，机械，应用

正是由于Pro/E的强大功能，使得它在很多领域得到了广泛的应用。下面主要通过Pro/E在各方面的应用来介绍其作用和功能。

一、建模

Pro／E是一款参数化建模软件，具有丰富的零件实体建模功能，能进行变量化的草图轮廓绘制，并能自动进行动态约束检查。通过拉伸、旋转、薄壁特征、抽壳、特征阵列，以及打孔等操作，更简便地实现机械产品的开发设计。通过扫描、混合、填充，以及拖动可控的相关操作，能生成形状复杂的构造曲面，可以直观地对曲面进行修剪、延伸、倒角和缝合等操作。

Pro／E的所有模块都是相关联的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。

Pro／E是基于特征的参数化造型，可以按预先设置很容易地进行修改、装配、加工、制造，通过给这些特征设置参数，然后修改参数，很容易进行多次设计叠代，实现产品开发。Pro／E的数据管理模块可以加速产品投放市场，在较短的时间内开发更多的产品。

参数化设计是指零件或部件的形状比较定型，用一组参数约束该几何图形的一组结构尺寸序列，参数与设计对象的控制尺寸有显式对应，当赋予不同的参数序列值时，就可驱动达到瓶的目标几何图形，其设计结果是包含设计信息的模型。参数化为产品模型的可变性、可重用性、并行设计等提供了手段，使用户可以利用以前的模型方便地重建模型，并可以在遵循原设计意图的情况下方便地改动模型，生成系列产品，大大提高了设计效率。

用Pro／ENGINEE进行参数化设计，只需将某系列的零件设计成一个模型，在模型上标注尺寸，尺寸线可以看成一个有向线段，上面的尺寸数字就是参数名，其方向反映了几何数据的变动趋势，长短反映了参数现值，这样就建立了几何实体和参数间的关系，由用户输入的参数名找到对应的实体，进而根据参数值对实体进行编辑修改，以得到新的模型，实现参数化设计。许多机械零件的形状结构具有共同特征，只是在相对大小或局部特征上存在一定的差异，如果能够通过一个模板模型衍生出不同的模型，就会大大提高设计效率。

参数化设计是将系列化、通用化和标准化的定型产品中随产品规格不同而变化的参数用相应的变量代替，通过对变量的修改，从而实现同类结构机械零件设计的参数化。参数化造型的基本思想是用数值约束、几何约束和方程约束来说明产品模型的形状特征，从而得到一簇在形状或功能上具有相似性的设计方案。参数化实体造型的关键是几何约束关系的提取、表达、求解，以及参数化几何模型的构建。软件提供了非全约束的参数化实体特征建模与曲面建模相结合的技术，具有强大的零件设计功能。

下面以齿轮实例说明如何使用参数和关系创建参数化零件：

（一）生成渐开线

渐开线的生成是齿轮设计过程中的关键。渐开线的定义是绕在圆上的线展开时，线保持与圆相切，是线的端点形成的轨迹。渐开线的数学分析如图1 所示：

图1 渐开线的数学分析

根据以上分析，可以得到渐开线的数学公式：

xc=r*cos(ang) x=xc+(s*sin(ang))

yc=r*sin(ang) y=yc-(s*cos(ang))

利用Pro/E 中的关系式，即可生成渐开线，但需要使用系统的一个变量“t”，“t”的变化范围是0到1；“PI”表示圆周率，是Pro/E 的默认变量。0°～90°范围内的渐开线关系式如下：ang=t*90；r=base；dia/2 s=(PI*r*t)/2；xc=r*cos(ang) ；

yc=r*sin(ang) ；x=xc+(s*sin(ang))；y=yc-(s*cos(ang)) ；z=0

渐开线创建完成后，利用三维造型功能创建齿轮模型。如图2 所示：

图2 渐开线齿轮

（二）创建Pro/Program程序

1、输入齿轮的主要参数，并建立主要与次要参数之间的关系

在INPUT 与END INPUT之间输入如下语句：

Z=20 //齿轮齿数

M=2 //齿轮模数

WIDTH=12 //齿轮宽度

PRESSURE_ANGLE=20 //齿轮压力角

在RELATION 与END RELATION 之输入如下语句：

pitch_dia=z*m //分度圆直径

root_dia=z*m-2.5*m //齿根圆直径

top_dia=z*m+2*m //齿顶圆直径

base_dia=z*m*cos(pressure_angle) //基圆直径

addendum=m //齿顶高

dedendum=1.25*m //齿根高

tooth_thickness=m*PI/2 //齿厚

2、完成后保存退出，将程序合并到模型中

（三）定制用户界面

用户界面是采用Pro/Toolkit 提供的UI 对话框技术创建的，由菜单项调用，如图3 所示。执行程序之前，应当先在当前窗口中打开齿轮模型，以使齿轮模型的主要参数在“参数

列表”中显示出来，否则“参数列表”中的内容将为空。在该用户界面中，可以完成如下操作：

（1）编辑参数在“数值”输入框中输入新的参数值并按回车键，即可完成对参数值的修改。

（2）添加参数输入新参数的名称、值和类型后，单击“添加”按钮即可创建新的参数对象。如果输入的新参数名已经存在，则将会被忽略。

（3）删除参数单击“删除”按钮，将从当前模型中删除指定的参数。若该参数已在当前模型中引用，则删除无效。

（4）再生模型若选参数已被定义为模型特征或草图的驱动尺寸，修改值后，单击“再生”按钮，模型会随之变化。

图3 用户界面

在Pro/E 环境中打开齿轮模型，注册应用程序后，在对话框中修改齿轮参数值，即可创建不同的齿轮模型，如图4 所示。

齿数：20 齿宽：50 齿数：34 齿宽：12

图4 参数化建模实例

二、运动仿真模块的应用

Pro／Engineer软件的功能十分强大，其中运动仿真模块注重运动的分析；机构运动分析是设计中重要的环节，他们之间有着紧密的联系。以四杆机构为倒，讲解了如何将Pro/E软件的运动仿真功能应用于四杆机构的设计中，在熟悉运动仿真功能的同时，还掌握了四杆机构的设计方法