基于Pro/Toolkit的膜片彈簧離合器參數化系統的設計

徐鵬,趙秀艷,張開興,王麗,劉賢喜*

1.山東農業大學機械與電子工程學院,山東泰安271018

2.山東農業大學信息科學與工程學院,山東泰安271018

基于Pro/Toolkit的膜片彈簧離合器參數化系統的設計

徐鵬1,趙秀艷2,張開興1,王麗1,劉賢喜1*

1.山東農業大學機械與電子工程學院,山東泰安271018

2.山東農業大學信息科學與工程學院,山東泰安271018

傳統的機械產品開發過程，從設計到最終成型需要反復修改，使產品開發的周期長，成本高。而建立一個參數化系統，利用人機交互的方式對產品尺寸進行參數化處理，可以大大提高設計的效率，縮短設計周期。本文主要講述了利用Pro/Toolkit的二次開發功能，利用VC作為開發工具，建立一個以膜片彈簧離合器各零件為主的參數化系統的具體實現過程。

Pro/Toolkit;二次開發;參數化設計;離合器

1 引言

Pro/Engineer是由美國PTC公司開發的三維CAD/CAM系統，它具有基于特征、參數化、全相關等特點，被廣泛的應用于造型設計、模具設計、加工處理、機構分析、有限元分析以及相關數據庫管理系統等多個領域。

Pro/E為用戶提供了多種形式的二次開發工具，常用的有：族表（Family Table）、用戶自定義特征（UDF）、Pro/Program、J-Link和Pro/Toolkit等。其中Pro/Toolkit是基于C語言的功能強大的開發工具，用戶通過編譯C程序代碼擴充Pro/E的系統功能，從而滿足用戶的特殊要求。[1～2]

本文主要以膜片彈簧離合器為例，利用Pro/Toolkit的二次開發功能，使用VC語言編寫代碼，用戶通過參數化界面輸入尺寸參數，實現對膜片彈簧離合器各零部件的快速設計，從而縮短設計周期，提高設計質量。下文中敘述實現過程主要以離合器中的壓盤為例，其他零件參數化過程與壓盤相似。膜片彈簧離合器模型如圖1所示。

2 設計方法和流程

基于Pro/Toolkit的參數化設計有兩種方法，其一是應用特征描述法，利用Pro/Toolkit提供的底層函數完成特征建模，并且建立人機對話框，從而實現模型的參數化設計，但這一方法過程繁瑣，且不易生成結構復雜的三維模型；另外一種是采用模型與程序控制相結合的方法，首先完成三維模型的創建，然后利用Pro/E的關系和參數功能建立設計參數，由Pro/Toolkit應用程序檢索出這些設計參數，并提供參數的編輯功能和根據新參數實現三維模型再生的功能，這種方法編程相對簡單，且可以生成復雜的三維模型。本文使用方法二實現三維模型的參數化設計，流程如圖2所示[3]

圖1 膜片彈簧離合器模型爆炸圖Fig.1 The explosive view of diaphragm spring clutch model

圖2 參數化設計流程圖Fig.2 The flow chart of parametric design

3 參數化設計具體實現步驟

3.1零件模板的建立

建立具有尺寸驅動的膜片彈簧離合器各零件的三維模板是實現本系統程序設計的基礎。Pro/E采用的是基于特征的方式來實現對三維模型的構建，建立參數化零件模板的基本過程是：首先創建三維模型；然后利用Pro/E工具欄中的參數功能，輸入參數名稱并賦予初值；最后用工具欄中關系按鈕的功能，添加合理的參數驅動關系，將驅動參數與非驅動參數關聯起來，如此便實現了參數化零件模板的創立。以膜片彈簧離合器的壓盤為例，實現添加尺寸驅動的操作如圖3所示。

圖3 膜片彈簧離合器壓盤參數關聯操作過程圖Fig.3 The parameter correlation operation process of pressure plate

3.2菜單設計

本文采用的菜單設計采用輔助菜單（.aux文件）的方式，即在Pro/E原本的菜單基礎上添加菜單按鈕。添加菜單的大體過程是：1.編寫窗口信息文件；2.使用Pro/Toolkit中的函數編寫程序；3.給菜單按鈕設置動作函數；4.注冊運行應用程序。

窗口信息文件是一種ASII碼文件，必須以純文本的形式保存，用來定義菜單項，菜單項提示等信息。由若干個＜提示信息組＞組成，每個信息提示組由＜提示信息的關鍵字＞、＜提示信息的內容＞和兩行＜空格＞組成。[4]

本文中所提及的膜片彈簧離合器的參數化是聯合收割機底盤參數化系統的一部分，所以下拉菜單的編寫如下：

extern"C"int user_initialize()

{

ProError status;

ProFileName message_file;

uiCmdCmdId cmd_id1;

ProStringToWstring(message_file,"Message.txt");

status=ProMenubarMenuAdd("Parametric","Parametric","Utilities",PRO_B_TRUE,message_file);//一級菜單

status=ProMenubarmenuMenuAdd("Parametric","Transmission","Transmission",NULL,PRO_B_TRUE,message_file);

//二級菜單

status=ProMenubarmenuMenuAdd("Transmission","liheqi","liheqi",NULL,PRO_B_TRUE,message_file);

//三級菜單

status=

ProCmdActionAdd("Part1Design",(uiCmdCmdActFn)Part1Design,uiCmdPrioDefault,AccessDefault,PRO_B_TRUE,

PRO_B_TRUE,&cmd_id1);//四級菜單

return status;

}

extern"C"void user_terminate()

{

AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState());

}

完成上述步驟后，編寫注冊文件protk.dat,啟動Pro/E,在工具欄中的輔助應用程序選項中注冊該protk.dat文件，啟動應用程序。完成啟動后菜單界面如圖4所示

圖4 菜單按鈕界面Fig.4 Menu button interface

圖5 膜片彈簧離合器壓盤參數化界面Fig.5 The parametric interface of pressure plate

3.3可視化界面設計

利用Pro/Toolkit提供的對話框技術，可以設計出風格與Pro/E本身具有的對話框類似的人機交互界面。界面的設計主要涉及兩個方面：一是按界面的布局編寫資源文件；二是針對對話框的功能編寫相應的控制程序。資源文件是用來定義和描述對話框外觀和屬性的文件，其主要內容包括對話框各組成部分元件的屬性定義和布局形式；控制程序用來在Pro/E環境中裝入對話框資源、顯示對話框、設置動作和退出對話框等。本文中用到的資源文件和控制程序均在VC程序中編寫完成。

創建對話框的基本步驟為：1.調用ProUIDialog()函數讀取對話框資源文件，以便將對話框調入內存；2.調用對話框各元件動作設置函數，設置指定元件的動作函數；3.調用ProUIDialogActivate函數顯示和激活對話框，接受用戶輸入；4.調用ProUIDialogDestroy函數關閉對話框，釋放對話框所占的內存[5～7]。

以膜片彈簧離合器壓盤為例，創建的參數化設計界面的效果圖（圖5）。

3.4界面文本框參數與模型參數關聯

調用Pro/Toolkit中提供的C程序函數庫中的的函數語句，將文本框元件中輸入的參數與模型各尺寸驅動的參數關聯起來，實現模型的獲取、顯示及參數化再生等功能。實現過程如下：

int i;

ProMdl part;

ProModelitem feature;

ProParameter p1;//定義參數

ProParamvalue v1;//定義參數

ProMdlRetrieve(L"E:\test\ProeTest\Debug\模型.prt",PRO_MDL_PART,&part);//模型地址

ProMdlIdGet(part,&i);//獲得模型句柄

此汽車各輪制動力和已達標，因其是前輪左輪制動力偏小，跑偏趨勢是向右，后輪是右輪制動力偏小，跑偏趨勢是向左，這樣，前后輪跑偏趨勢互相抵消了。本人認為，如上述超標車，因其制動力小的輪的制動力數據已超過軸重的30%，而制動力差為非同測車輪，應按合格車對待。

ProMdlDisplay(part);

ProModelitemInit(part,i,PRO_PART,&feature);

ProParameterInit(&feature,L"L1",&p1);//將模型尺寸與參數關聯

v1.type=PRO_PARAM_DOUBLE;//定義參數類型

UpdateData();

v1.value.d_val=文本框1;

ProParameterValueSet(&p1,&v1);//文本框輸入值與參數關聯

ProSolidRegenerate((ProSolid)part,PRO_B_TRUE);//模型實現再生

}

3.5參數化設計演示

程序設計完成后，在Pro/E的輔助應用程序中選擇相應的注冊文件點擊啟動程序，就可以加載運行。以上文中提到的壓盤為例，模型參數化的演示效果如圖6：

圖6 參數化設計演示效果Fig.6 The parametric design presentation of pressure plate

4 結語

本文主要介紹了以膜片彈簧離合器為例，利用Pro/Toolkit實現參數化設計的過程。通過輸入參數的改變，可以實現不同尺寸的離合器各零部件的快速設計。通過實踐證明，此方法實用并且有效，對包括膜片彈簧離合器在內的收割機底盤零部件參數化系統的建立具有重要意義。可以推廣到其他機械零件和產品的三維參數化系統設計中去。

[1]林清安.Pro/Engineer2001零件設計高級篇[M].上篇.北京:清華大學出版社,2003

[2]李世國.Pro/Toolkit程序設計[M].北京:機械工業出版社,2003

[3]鐘山,李繼榮.基于Pro/Toolkit二次開發的齒輪參數化CAD系統[J].梧州學院學報,2007,17(3):31-35

[4]沈萌紅,關金生.基于Pro/E的三維參數化零件庫的開發[J].現代設計與制造,2003,32(7):115-118

[5]孟祥旭,徐延寧.參數化設計研究[J].計算機輔助設計與圖形學學報,2002,4(11):1086-1090

[6]魯泳,廖永和.零件庫應用等級模型的研究與實現[J].中國制造業信息化,2006,35(1):48-52

[7]韓國才,張鋰.基于Pro/E的機械零件特征模型庫參數化設計[J].制造業自動化,2001,30(1):14-15

The Design of Diaphragm Spring Clutch Parametric System Based on Pro/Toolkit

XU Peng1,ZHAO Xiu-yan2,ZHANG Kai-xing1,WANG Li1,LIU Xian-xi1*
1.College of Mechanical and Electronic Engineering,Shandong Agricultural University,Tai'an271018,China
2.College of Information Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Tai'an271018,China

The traditional mechanical product development process,from design to finalize requires repeated modifications, makes a long product development cycle and a high cost.Establish a parameterized system,use the interactive way to product dimensions parameterization processing,can greatly improve the design efficiency,shorten the design cycle.This article is mainly about use the secondary development function of Pro/Toolkit,and use VC as a development tool,to establish a parametric system about the parts of diaphragm spring clutch.

Pro/Toolkit;secondary development;parametric design;clutch

TP311.5

A

1000-2324(2014)04-0541-04

2013-02-11

2013-02-22

“十二五”國家科技支撐重大項目“農機專業底盤數字化設計與復雜件精益制造”的子課題“農機專業底盤數字化設計技術研究與示范”(2011BAD20B01)

徐鵬(1987-),男,碩士研究生,專業方向為現代設計方法與應用.E-mail:409573465@qq.com

*通訊作者:Author for correspondence.E-mail:13515486668@139.com