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1、基于族表及Pro/Toolkit开发的三环减速器参数化图形系统 范爱萍,张策,宋轶民 (天津大学机械工程学院,天津300072) 摘要:利用Pro/E的族表技术建立三环减速器零组件参数化图库,并在VC +610的环境下使用MFC设计可视化的用 户界面,同时通过Pro/Toolkit与MFC的动态连接友好地访问调用族表,弥补了族表交互性差的缺陷。三环减速器参数化图 形系统有效避免了系列化设计中重复性劳动,大大提高了设计效率,系统零组件调用直观方便。 关键词:族表;参数化;Pro/Toolkit; MFC;系列化 中图分类号:TH13214 文献标识码: B 文章编号: 1001 - 3881 (
2、2006) 7 - 212 - 3 Parameterized Graphics System for Three - ring Gear Reducer Based on Fam ily Table and Pro/Toolkit FAN Aiping, ZHANG Ce,SONG Yimin (School ofMechanical Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China) Abstract: A skillof using Family Table of Pro/E to build part library and
3、assembled library for three - ring gear reducerwaspres2 ented, which avoids repeatedwork in the serialization design1To solve bad interaction of Family Table, visual dialogswere designed by MFC in the environment ofVC +610, and linked dynamicallywith pro/Toolkit to load the instance1The parameterize
4、d graphics sys2 tem for three - ring gear reducer has enhanced efficiency greatly and has been used conveniently1 Keywords: Family Table; Parameterized design; Pro/Toolkit; MFC; Serialization design 0 引言 三环减速器是一种新型的少齿差行星传动装置。 与现有的普通齿轮传动形式相比,具有体积小、重量 轻、传动比大、传动效率高、承载能力强、制造成本 低等优点,在工业领域得到了越来越广泛的应用,并 且由
5、于使用场合和工况的不同已经形成了系列化产 品。三环减速器虽然结构简单,组成零件不是很多, 但在系列化设计 1 中零件和装配组件的结构和设计 模式相似性程度较高,如果一一的去设计,重复工作 量大,因此开发三环减速器参数化设计系统是十分必 要的,这样可以省去繁琐的重复性劳动,提高设计效 率。 Pro/Engineer是美国PTC ( Parametric Technology Corporation)公司开发的新一代CAD /CAM软件系统。 它采用单一数据、参数化特征造型以及数据全相关等 技术实现尺寸参数驱动。在Pro/E进行设计过程中修 改的任何尺寸,其关联的三维实体和装配组件模型都 可以自动
6、相应地改变。三环减速器的参数设计系统以 Pro/Engineer为设计平台,采用表格驱动模型工具族 表(Family Table)建立零件库和装配组件库,并利 用Pro/E的二次开发工具Pro/Toolkit和Visual C + 610的MFC (Microsoft Fundation Class)开发可视化 的用户界面,通过友好的人机交互来访问调用族表对 象,弥补了族表交互性差给用户不便的缺陷。 1 三环减速器的建库方案 族表是结构相似、尺寸不同零件的集合,也是装 配体及特征的集合。它们是以一个普通模型为基础派 生出来的一系列在不同规格的设计中取不同的参数值 的零件库。族表技术改变了相同类
7、似元件的重复拷 贝,修改参数后重复装配形成组件,使得零件设计和 组件装配参数化,特征具有继承性。族表驱动技术 2 是建模系统中形成和储存大量物体的一个非常简单紧 凑方式。它创造性地表述了实际零件,并使零件及总 装配中子装配的互换变得方便。 111 三环减速器的图形系统总体结构 三环减速器主要有传动零件内齿环板、齿轮输出 轴、输入轴、偏心套等自行设计的零件,还有较多的 标准件(国标、部标零件)和通用件如轴承和联接 螺栓等等。针对这样的特点,将三环减速器的参数化 系统分成零件模型库、装配组件库和工程图形库3个 模块(如图1所示)。 图1 三环减速器参数化设计系统结构框图 112 零件族表建立 在零
8、件普通模型完成以后,打开族表框,从模型 树和参数表中选取零件的特征尺寸作为 主要驱动参数添加到族表列项目,增加实例零件 到族表的行项目,并修改实例状态,确认与原型模型 具有统一的属性。当生成的零件与普通模型的特征、 修饰(标记)不同时,可增加表驱动特征组到族表 中,形成表驱动用户定义组。最后验证是否成功。图 2是一系列内齿环板的族表。 212 机床与液压 20061No17 图2 内齿环板零件族表 113 装配组件族表建立 先将三环减速器各零件普通模型分层次进行装 配,先装配较小的组件(子组件 ) , 再将各子组件装 配成较大的组件,直到最后完成三环减速器的整体装 配。该装配件将会像零件普通模
9、型一样作为装配族的 组件普通模型,创建族表,此时族表的列项目是以组 件中各零件普通模型为对象。增加组件实例到行项 目,创建组件装配的各个实例。将列中元件项,逐个 输入零件族中的实例名,并与组件的实例名一一对 应。如组件实例名SH160,其元件1下箱体输入项 XXT160,元件2内齿环板项输入NCHB160,元件3 齿轮输出轴项输入SCZ160等等。组件的实例名与相 应零件的实例名不能出错,否则校验的时候就不会成 功生成新的装配组件。 图3 装配组件族表 2 族表可视化交互界面的设计 采用族表虽然可以方便地生成标准的零件库和装 配组件库,但是由于其交互性差给用户的使用带来诸 多不便。本系统通过P
10、ro/Toolkit模块和VC + 610开 发用户界面来访问零件库调用模型,操作简单、直观 方便。 211 系统开发环境简介 Pro/Toolkit是PTC公司提供的用户化工具开发 包。它封装了很多针对Pro/E底层资源调用的库函数 与头文件,采用功能强大的面向对象的方式为用户程 序、软件及第三方程序提供了与Pro/E的无缝连接, 用户程序或第三方程序是用C语言编写的,可安全 可控的访问Pro/E的数据库和应用程序。VC +是C、 C +语言的集成开发环境,利用VC +的MFC (Mi2 crosoft Foundation Class)可以设计出具有W indows风 格的可视化界面。与U
11、I (User Interface)对话框相 比,它在布局上更为容易,修改和调试更为方便。 本文以Windows2000为平台, VC + 610为开发 环境,通过DLL (Dynamically linked library)方式调 用MFC对话框来实现对Pro/E的二次开发。对于开 发时用到MFC对话框的制作、VC与Pro/E之间的接 口通信技术及程序开发步骤,如何编写菜单源文件、 源文件的编译与连接以及在Pro/E中的运行等在相关 的文献 3, 4 中都有详细的叙述,这里就不再重 复说明。 212 族表子实例的调用与检索 族表主要有3个对象:族表变量ProFamtable (对应零件、族
12、表类型及标识 ) ; 族表子实例变量 ProFaminstance (子实例名称及其所属族表的指针 ) ; 族表实例的参数项目变量ProFamtableltem(参数类 型、名称、对应ModelItem对象的I D号和其所属的族 表)。 基于族表的子实例调用有两种形式:其一通过用 户输入赋值调用子实例 5 。具体过程是 :首先设置族 表中子零件的参数,将当前族表的参数赋给实例子零 件的该参数,初始化族表实例子零件,在族表中赋 值、创建子零件并显示。下面是调用三环减速器内齿 环板族表子零件的部分程序: / /将族表中参数赋给子实例零件的对应参数 ProWstringToString ( item
13、 _ name,fam _ item - string) / /获取当前的族表项目名 ProFaminstanceValueGet (data - fam_inst, fam_i2 tem, / /如果族表中参 数为 “M” if ( strcmp (ditem_name, item_name) =0) 312 机床与液压 20061No17 dbl_value = data - dataM; / /将data - dataM 赋给子零件的该参数 ProParamvalueSet ( ProFaminstanceValueSet ( data - fam_inst, fam_i2 tem, /
14、 /在族表中创建子实例零件,赋值并显示 UsrData1dataM = datat1; / /参数赋值 ProFamtableItemVisit (p_famtable,(ProFamtable2 ItemAction) UserFamtableItemAct, NULL,( ProAppDa2 ta) / /设置族表访问函数 instmdl =malloc ( sizeof (ProMdl) ) ; / /为族表 子零件分配内存 ProFaminstanceCreate (p_inst, instmdl) ; / /在 族表中建立子零件 ProMdlDisplay (3instmdl) ;
15、/ /显示子零件 族表调用子实例的第二种形式是直接通过族表实 例名称进行检索的 6 。主要的函数调用如下所示 : / /子实例的检索 ProStringToW string (msgfil,“usermsg1txt” ) ; / /输入子实例的名称 ProFaminstanceInit(w_name, p_famtable, / /对子实例的初始化 ProFaminstanceCheck ( / /检验存在并锁定状态 ProFaminstanceRetrieve ( / /检索 213 工程图的实现 在工程实际中常常应用的是零件的工程图形,由 于Pro/E所采用的单一数据库技术提供了三维模型与
16、 二维图形双向关联的功能,它能高效率地生成二维工 程图。本文通过Pro/Toolkit的API (Application Pro2 gram Interface)函数生成了需要的工程三视图。但是 工程图还必须有一定的规范和标准,特别是工程信息 的标注如焊接符号、表面粗糙度、标题栏和明细表等 等应根据行业、企业的标准进行开发,达到标注的规 范化和标准化。 3 参数化系统的设计实例 基于上述步骤开发的三环减速器参数化设计系统 的入口在Pro/E菜单栏 “ 帮助 ”菜单的右侧(如图 4) ,添加的新菜单 “ 三环减速器设计系统 ”,其下的 子菜单为 “ 装配组件库设计 ” 、“ 零件模型库设计 ”
17、和 “ 工程图库设计 ” 。“ 零件模型库设计 ”下面有两 个子菜单 “ 自行设计零件库 ”和 “ 标准、外购和通 用件库 ” 。 单击 “ 自行设计零件库 ”按钮,弹出零件设计 图4 三环减速器参数化设计系统菜单 的对话框(如图5) ,选择设计对象并在该对象对话 框中选择操作方式,通过代号检索或通过输入参数值 调用。当选择参数值调用时,可以根据用户参数值的 输入进行局部改动。 图5 三环减速器自行设计零件库对话框 4 结束语 本文介绍了应用Pro/E族表技术完成三环减速器 系列设计中零组件的参数化设计,并利用Pro/E的二 次开发工具Pro/Toolkit调用API函数,实现与VC + 的M
18、FC可视化对话框的动态连接,快捷而又方便地 访问了族表实例,弥补了族表交互性差的缺陷。它是 产品系列化设计中非常实用方法。 基于族表和Pro/E二次开发的三环减速器参数化 设计系统,简单而有效地避免了系列化产品零组件设 计过程中的重复工作,大大提高了零组件的绘图效 率,实现了机械零件的快速造型和重构。该系统具有 良好实用性、交互性和可扩展性。 参考文献 【1】张俊 1三环减速器承载能力研究与新产品系列设计 D 1天津:天津大学, 2004. 【2】徐国斌.Pro/EngineerW ildfire在企业中的实施与应用 M .北京:机械工业出版社, 2004: 66 - 1141 【3】Pro/
19、Toolkit技术及其在Pro/Engineer二次开发中的应 (下转第266页) 412 机床与液压 20061No17 唤醒并开始工作。 由于压缩空气容量有限,因此喷射并不是连续进 行的,而是每隔一段时间喷射1次,且每次喷射过程 都持续610s的时间。在系统中,泵和喷嘴之间的 中间管道大约含有10%的润滑剂和90%的压缩空气, 这样的比例使压缩空气在喷射过程中能够对润滑剂产 生作用并使之形成精细油膜,越靠近喷嘴,油膜的厚 度越小同时也越精细,喷到轨道侧缘上的油膜层的厚 度小于01001mm,其宽度为1015mm, 1030mm 2 的润滑剂量在数秒内以最精细的颗粒喷在轨道侧缘 上,在每一个
20、喷射过程中,车轮可以转很多圈;同 时,由于压缩空气的作用,在管道中输送的添加有高 比例耐压固体颗粒的润滑剂加速从喷嘴喷出并以150 200m /s的高速度喷到轨道侧缘上,喷射过程干净 利落并且确保吊车在行驶状态下喷射出的润滑剂也能 突破车轮周围的空气流和行车风而精细地覆盖在轨道 侧缘上。整个喷射过程中都有润滑剂,喷射的时间越 长,从喷嘴喷出的润滑剂越精细。但不管喷射时间有 多长,喷出的润滑剂量都是相等的,因为定量泵决定 了润滑剂的供送量。 当吊车行驶速度达到510km /h时,在车轮的 轮缘周边会产生离心力,在润滑膜增厚和行驶速度加 快的情况下,离心力会使得润滑剂的粘附力降低,因 此喷射出来的
21、润滑剂颗粒不能太大,试验表明当颗粒 直径大于014mm,即体积大于0103mm 3 ,离心力会使 润滑剂飞溅。REBS的吊车油气喷射润滑系统由于喷 射速度高,持续时间长,润滑剂并不会飞溅开来,不 仅润滑剂的消耗小,同时又避免了润滑剂对吊车和轨 道沿线的污染。 2 吊车油气喷射润滑系统的应用要点 (1)系统采用REBS专有技术,独到的设计保证 了所喷射出的油膜颗粒精细到只有几十微米,且喷射 准确,不会污染轨道的跑合面或随车轮运转四处飞 溅。 (2)润滑介质采用添加有高比例固体颗粒(如 石墨、铝粉)的半流动润滑脂,油膜有极高的耐压 性能,这一点对保证减摩效果至关重要。 (3)系统机电一体化程度高,
22、由PLC控制,并 由检测元件检测吊车的运动,间歇喷射,保证了润滑 油量足够且不会污染环境。 (4)系统的耗油量极低,仅约1L /500km。 (5)系统的润滑效率极高,大幅度提高吊车车 轮及轨道的使用寿命,极大地降低了吊车的运行和维 护费用。 3 结论 莱钢中型型钢厂吊车油气润滑系统按照现场实际 情况进行安装、设定和调试,系统运行正常。按照实 际统计数据,配备了油气喷射润滑系统的吊车比过去 干摩擦状态时,车轮的使用寿命延长了3倍多,大大 地减少了停机时间,除按照周期向油箱添加润滑油 外,系统处于无故障运行状态,成为一个名副其实不 污染环境、高度机电一体化和低运行成本的免维护系 统,完全达到了利
23、用新技术提高劳动生产率并降低成 本的目的。 收稿日期: 2006 - 02 - 21 (上接第214页) 用J .山东机械, 2003 (5) : 39 - 431 【4】李世国.Pro/Toolkit程序设计M .北京:机械工业 出版社, 2003: 300 - 332. 【5】张继春.Pro/Engineer二次开发实用教程M .北 京:北京大学出版社, 2003: 253 - 325. 【6】Pro/ToolkitUsers Guide M 1USA:PTC公司出版, 2003: 40 - 140 - 9. 作者简介:范爱萍(1979 ) , 女,湖北钟祥人,天 津大学机械工程学院硕士生
24、。主要研究方向:机械CAD / CAM。电话:022 - 27406032,E - mail:fap209 yahoo. com1cn。 收稿日期: 2005 - 06 - 07 (上接第232页) 参考文献 【1】窦建庆,谭多鸿,姜学峰 1油管漏磁现场无损检测装 置的研制与应用J 1 石油机械, 2000, 28 (11) : 39 - 411 【2】 左宪章 1永磁励磁源漏磁自动探伤原理及应用J 1 无损探伤, 1994 (5) : 16 - 191 【3】 周冠雄 1计算机模式识别(统计方法)M 1华中工 学院出版社, 1986141 【4】 徐丽娜 1神经网络控制M 1哈尔滨工业大学出
25、版 社, 1999151 【5】 解源,康宜华 1漏磁探伤信号的提取J 1武汉冶金 科技大学学报, 1997, 20 (4) : 441 - 4441 【6】 何辅云 1钢管二维漏磁检测系统的再研究J 1无损 检测, 2000, 22 (2) : 68 - 701 作者简介:王太勇,男, 1962年生,天津大学机械工 程学院教授,博士生导师。研究方向为动态测控、数字化 制造与智能诊断。胡世广,男, 1978年生,天津大学机械 工程学院博士研究生。研究方向为智能诊断与动态测控技 术。电话:022 - 27408118,022 - 27407312,E - mail: freedfreshaireyou1com。 收稿日期: 2005 - 06 - 02 662 机床与液压 20061No17