毕业设计（论文）-带轮的参数化设计

武汉工业学院毕 业 论 文毕业设计题目: 带轮的参数化设计 姓 名 学 号 03033317 院 （系） 机械工程系 专 业 包装工程 指导教师 2007 年 6 月武汉工业学院毕业设计I摘 要本论文研究的主要目的是为了有效利用 CAD 技术，实现零件的参数化设计，从而提高生产效率。介绍了利用 Pro/E 的二次开发工具包 Pro/Toolkit 和 VC+相结合对 Pro/E 进行二次开发，采用动态连接库方式实现三者之间的信息传递，从而完成带轮的设计计算、应用模块之间的调用以及设计图样的生成显示。设计过程中探讨了设计资料程序化处理、带轮设计计算、模型驱动、三维参数化建模等技术问题。在完成系统开发和注册后，只要输入带轮设计的驱动参数，系统就会自动完成带轮的设计以及带轮零件实体图形的生成。这种方法的整个设计界面友好，且便于操作，设计的零件能够很好的满足设计精度和强度要求。关键词：Pro/E；二次开发；参数化；带轮武汉工业学院毕业设计IIAbstractIn this study, the main purpose is to the effective use of CAD technology, the parts of parametric design, thereby enhancing production efficiency. Introduced to the use of Pro/E of the Second Development Kit Pro/Toolkit and VC + + combination of Pro/E for the second development, dynamic link library achieved between the transmission of information, thus completing the pulley design, application module between the call and the production design drawings show. The design process of design information processing procedures, pulley design, model-driven, 3D parametric modeling, and other technical issues. The completion of systems development and registration, as long as the importation of the driving pulley design parameters, system will automatically complete the design and pulley pulley parts of the entities generated graphics. This method of the entire design interface is friendly and easy to operate. designed components can be designed to meet very good accuracy and strength requirement.Keywords：Pro/E；Secondary Development；Parametric；Pulley武汉工业学院毕业设计III目 录摘 要 I英文摘要 -II第一章 绪 论 -11.1 选题的意义 -11.2 CAD 技术概述 -21.2.1 CAD 技术的概念 -21.2.2 CAD 技术在机械工业中的应用 -21.2.3 CAD 技术的发展现状及发展趋势 -31.3 本论文主要工作 -4第二章 系统开发环境分析 -52.1 Visual C+基础知识 -52.1.1 Visual C+简介 -52.1.2 MFC 简介 -52.1.3 VC+动态链接库 -52.2 面向对象的基础知识 -62.2.1 面向对象方法简介 -62.2.2 面向对象方法中基本概念 -62.2.3 面向对象的软件开发技术 -72.3 Pro/ENGINEER 基础知识 -82.3.1 Pro/ENGINEER 简介 -82.3.2 Pro/TOOLKIT 基础知识 -92.3.3 参数化设计技术 -10第三章 带轮结构的确定 -123.1 带轮简介 -123.2 确定带轮的基本结构尺寸 -123.2.1 带轮的基本参数及其意义 -123.2.2 带轮设计的驱动尺寸确定及其输入 -123.2.3 确定带轮的结构尺寸 -13第四章 参数化设计的方法和步骤 -164.1 Pro/TOOKIT 的安装 -16武汉工业学院毕业设计IV4.2 VC.net 环境设置 -164.2.1 创建 DLL 工程 -164.2.2 设置包含头文件 -164.2.3 设置库文件环境 -174.2.4 设置库文件路径 -174.3 Pro/TOOLKIT 应用程序设计（编写源文件） -174.3.1 编写资源文件 -174.3.2 编写程序源文件主框架 -184.4 创建并调用参数输入对话框 -194.4.1 创建对话框过程 -194.4.2 编辑用户界面应用程序 -204.4.3 添加一个数据接口文件 -204.5 应用程序注册与运行 -214.5.1 注册文件的编写 -214.5.2 应用程序的注册 -214.5.3 应用程序的运行 -22结 论 -25谢 辞 -26参考文献 -27附表 1：V 带轮的基准直径系列及其对应外径 -28附表 2：带轮键槽尺寸的确定 -29附录 3：GUIINTERFACE.CPP 程序 -30附录 4：PARAMDLG.CPP 程序 -30附录 5：MODELVIEW.CPP 程序 -31武汉工业学院毕业设计1第一章 绪 论1.1 选题的意义当今任何一个国家，若要在综合国力上取得优势地位，就必须在科学技术上取得优势。90年代以来，随着以计算机技术为支柱的信息技术的发展，世界经济格局发生了巨大的变化，逐步形成了一个统一的一体化市场，经济循环加大、加快，市场竞争日趋激烈。同时，工业产品由传统的机械产品向机电一体化产品、信息电子产品方向发展，技术含量大为增高。这种趋势促使企业在着手进行新产品开发时把面向产品的创新性、外观造型、人机工程等设计理念提高到了一个新的高度，从而也迫切要求对产品设计的研究能有进一步的突破，以提高企业形象、产品设计水平和市场竞争力。正因如此，对于工业设计领域的研究逐渐受到了国内外学者的关注。特别是近几年来，随着计算机软硬件技术的日新月异，计算机图形学、计算机辅助设计、多媒体等技术的发展，日益激烈的市场竞争要求现代化企业必须低成本高效率的开发新产品。同时，新产品的更新换代周期不断缩短，这样产品的设计过程在产品的整个生命周期中占据了越来越重要的地位。企业对产品的设计要求程序化，可视化。正应如此，CAD(计算机辅助设计)，CAM(计算机辅助制造)、CAE(计算机辅助工程)等技术得到迅速普及和发展。美国评出的最具影响的十大技术中,CAD/CAM/CAE技术榜上有名，在为数众多的CAD软件界，由美国PTC公司的软件产品Pro/ENGINEER是世界上最成功的参数化设计软件之一 1。其软件的总体设计思想体现了MDA(Mechanical Design Autom-ation)软件的新发展，在机械设计自动化(MDA)方面,Pro/ENGINEER通过一种独特的、参数化的以及面向零件的3D实体模型设计制作技术,彻底改变了传统的设计理念，为工程设计提供了一条革命性的途径。在机械设计过程中,将大量复杂而繁琐的设计计算、图表查询等任务交给计算机去完成是机械CAD系统要完成的主要工作之一。过去,这种CAD系统的开发采用面向过程的建模方法,这种建模过程是一种顺序的线性过程，这种模型强调开发中的每一过程的完整性和独立性,后一过程必须在前一过程之后才能进行，这显然不符合人们认识世界是一个渐进往复的过程这一客观规律。在带轮的传统设计中，原有的几何模型是设计者利用固定的尺寸值得到的，零件的结构形状不能灵活的改变,一旦零件尺寸发生变化,必须重新绘制其对应的几何模型。为了能够更直观、更全面地反映设计意图，可借助参数化设计软件Pro/ENGINEER武汉工业学院毕业设计2建立相应的带轮三维实体模型库，用Pro/ENGINEER自带的二次开发工具包Pro/TOOLKIT在三维模型的基础上进行参数传递,关系修改,零件装配、干涉检查等高级的计算机辅助设计及制造工作 2。在这种背景下，本论文将以带轮设计为契机,开展带轮的参数化设计的学位论文研究。在VC+6.0的集成开发环境下，对带轮进行参数化设计，通过利用Pro/ENGINEER自带的开发工具Pro/TOOLKIT对Pro/ENGINEER进行二次开发，并在Pro/ENGINEER环境下进行带轮结构的三维参数化设计，将零件的实体模型展现在用户的面前。该系统的开发将大大的方便用户进行带轮的结构设计，不仅可以提高设计效率和质量，缩短产品的开发周期，而且对产品的有限元分析及后续加工具有一定的实用价值和参考意义，同时也符合现代技术的发展要求。1.2 CAD 技术概述1.2.1 CAD 技术的概念计算机辅助设计(Computer Aided Design简称CAD)是指工程技术人员以计算机为工具进行设计活动的全过程:包括资料检索、方案构思、分析计算、工程绘图和编制技术文件等,是随着计算机、外围设备及软件的发展而形成的一门综合性很高的新技术。广义的CAD包括设计和分析两个方面。设计是指构造零件的几何形状、选择零件的材料,以及为保证整个设计的统一性而对零件提出的功能要求等。分析是指运用数学造型技术,如有限元分析法、优化设计方法等,从理论上对产品的性能进行模拟、分析和测试,以保证产品设计的可靠性。CAD技术本身是一项综合性的、技术复杂的系统工程，涉及许多学科领域，如计算机科学和工程、计算数学、几何造型、计算机图形显示、数据结构和数据库、仿真、数控、机器人和人工智能学科和技术以及与产品设计和制造有关的专业知识等。CAD技术可以承担产品设计中的零件设计、装配设计、模具设计、机构设计与分析、有限元分析、数控加工与仿真等环节的关键工作 3，与传统的设计内容和方式相比产生了根本性的变革。如今,CAD技术己广泛应用于航空航天、电子、机械、建筑、轻纺、化工、交通、影视、教育等各个领域，并取得了明显的经济效益和社会效益。1.2.2 CAD 技术在机械工业中的应用CAD技术在机械工业中的应用已经越来越广泛，其主要应用有以下几方面 6:1.二维、三维绘图这是最普遍最广泛的一种应用，用来代替传统的手工绘武汉工业学院毕业设计3图；2.图形及符号库将复杂图形分解成许多简单图形及符号,先存入库中,需要时调出,经编辑修改后插入到另一图形中去,从而使图形设计工作更加方便；3.参数化设计标准化或系列化的零部件具有相似结构，但尺寸需经常改变，采用参数化设计的方法建立图形程序库，调出后赋以一组新的尺寸参数就能生成一个新的图形；4.三维造型采用实体造型设计零部件结构，经消隐及着色等处理后显示物体的真实形状，还可作装配及运动仿真，以便观察有无干涉等；5.工程分析常见的有有限元分析、优化设计、运动学及动力学分析等。此外针对某个具体设计对象还有它们自己的工程分析问题，如注塑模设计中要进行塑流分析、冷却分析、变形分析等；6.设计文档或生成报表许多技术属性需要制成文档说明或输出报表，有些设计参数需要用直方图、饼图或曲线图等来表达。1.2.3 CAD 技术的发展现状及发展趋势CAD概念是50年代末由麻省理工学院首次明确提出的，60年代研制成功试验CAD系统、70年代，CAD开始实用化，从二维的电路设计发展到三维的飞机、造船、汽车等设计。80年代，由于解决了三维几何造型、仿真等问题，应用范围不断扩大，大中型系统向微型化发展，出现了应用极广的微机CAD系统和性能优良的工作站CAD系统。90年代后随着CAD技术的发展，其系统性能提高、价格降低，CAD开始在设计领域全面普及，成为必不可少的设计工具。CAD之所以在短短的30年内发展如此迅速，是因为它是人类在20世纪取得的重大科技成就之一，它几乎推动了一切领域的设计革命，彻底改变了传统的手工设计绘图方式，极大的提高了产品开发的速度和精度，使得科技人员的智慧和能力得到了延伸。应用CAD技术来进行产品设计，能使设计、生产、维修工作快速而高效地进行，所带来的经济效益是十分明显的。CAD技术的发展与应用水平已成为和衡量一个国家的科学技术现代化和工业现代化的重要标志。近几年来，随着计算机技术的飞速发展，CAD 技术己经由发达国家向发展中国家扩展，而且发展的势头非常迅猛。因为当今世界工业产品的市场竞争，归根结底是设计手段和设计水平的竞争，发展中国家的工业产品要在世界市场占有一席之地，就必须采用CAD)技术。我国CAD技术研究和开发起步相对较晚，自80年代开始，CAD技术应用工作才逐步得到了开展。国家逐步认识到开展CAD应用工程的必要性和可靠性，并在全国各个行业大力推广CAD技术，同时展开CAD技术的开发和研制工作，如清华武汉工业学院毕业设计4大学和华中理工大学共同开发的高华CAD，中科院软件工程研制中心的PICAD 4等。CAD技术随着不段研究、开发和广泛使用，工业生产也对CAD技术提出了越来越高的新要求。CAD技术将朝着集成化、智能化和标准化的方向发展。1.3 本论文主要工作采用 Pro/ENGINEER 提供的二次开发工具 Pro/TOOLKIT 用编程方法，实现带轮参数化设计。开发时，需建立实例带轮模型库。在输入驱动参数后，通过程序的调用，系统从库中寻找该参数驱动下的带轮模型，以实现不同基准直径、基准宽度、轮槽数、配合轴直径等参数的带轮设计，从而提高设计的效率和质量。用 Pro/TOOLKIT 可以开发出具有 Pro/ENGINEER 风格的对话框,能向用户提供人机交互界面,进行简单的人机交互。但是目前这种方法还不太完善,功能有限,而且对话框资源编写起来繁琐,一个简单的对话框资源就会用去很多的时间,对于稍微复杂的对话框更是无能为力。MFC 具有强大的编制对话框能力,编制简单,但 Pro/TOOLKIT 并不提供对 MFC 的支持,所以在 Pro/TOOLKIT 中并不能直接应用 MFC 对话框。本文通过动态连接库开发了 Pro/TOOLKIT 与 MFC 的接口,利用MFC 强大的功能实现对话框的开发,在 Pro/ENGINEER 环境中生成 MFC 对话框,方便、自然、快捷地进行人机交互。因此本文主要解决好以下几方面工作：1.结构设计:通过优化方案数据，确定最佳带轮设计的驱动尺寸，然后利用驱动尺寸，根据设计手册相关公式及数据确定带轮的基本结构尺寸；2. 结构设计:在Pro/Engineer WILDFIRE环境下，建立带轮模型库，并给模型零件设置编码参数；3.编写VC和Pro/E接口程序:以VC+6.0集成开发环境下编写调用Pro/E的接口程序，调用Pro/E二次开发包Pro/TOOLKIT来实现系统的参数传递和修改；4.利用Pro/ENGINEER WILDFIRE三维参数化设计平台上利用Pro/TOOLKIT开发工具添加用户菜单，调用模型库，实现带轮模型的参数化显示、修改和分析。武汉工业学院毕业设计5第二章 系统开发环境分析本文以 Pro/ ENGINEER 2.0 为开发平台，利用其二次开发工具包Pro/TOOLKIT，以 VC+6.0 为编程语言，以动态链接库的方式对带轮进行了参数化设计。在这个过程中我们利用的设计软件是 Pro/ ENGINEER 2.0 和 VC+6.0，二次开发的工具是 Pro/TOOLKIT 工具包，通信方式是动态链接库的方式，程序设计的方法的面向对象方法。所以在设计进行之前，我们必须对这些方法和环境进行必要的了解。2.1 Visual C+基础知识2.1.1 Visual C+简介Visual C+是 Microsoft 公司推出的基于 C/C+的集成开发工具，自诞生以来它一直是 Windows 环境下最主要的应用开发系统之一。它不仅是 C+语言的集成开发环境，而且与 Win32 紧密相连 5，所以，利用 Visual C+开发系统可以完成各种各样的应用程序开发，实现从底层软件直到上层直接面向用户的软件，而且 Visual C+强大的调试功能也为大型复杂软件的开发提供了有效的排错手段。2.1.2 MFC 简介MFC 是用来编写 Windows 应用程序的 C+类库，该类库集以层次结构组织起来，其中封装了大部分 Windows API 函数和 Windows 控件，它所包含的功能设计到整个 Windows 操作系统。MFC 不仅为用户提供了 Windows 图形环境下应用程序的框架，而且还提供了创建应用程序的组件 6。使用 MFC 类库和 Visual C+提供的高度可视的应用程序开发工具，可使应用程序开发变得更简单，开发周期极大地缩短，提高代码的可靠性和可重用性。MFC 封装了一个程序操作的每一个方面。在 MFC 程序中，程序员很少需要直接调用 Windows API 函数，而是通过定义 MFC 类的对象并通过调用对象的成员函数来实现相应的功能。武汉工业学院毕业设计62.1.3 VC+动态链接库（1） COM 标准及库文件为了实现按组件化程序设计思想把复杂的应用程序设计成一些小的、功能单一的组件模块，并且它们可以运行在不同的机器上等要求，微软提出了COM（Component Object Model）标准。COM 组件技术的核心思想是将软件实现与接口的分离，减少与系统其其他部分的耦合程度 7。接口部分提供所定义功能的使用方法，所有能够获得接口信息的应用程序都能通过接口使用组件提供的功能。COM 的主要实现方式之一就是库文件，有两种库文件形式：静态链接库和动态链接库。静态链接库将目标代码嵌入到应用程序中，应用程序可独立运行，而动态链接库还必须给应用程序提供动态链接库文件。（2） 动态链接库动态链接库是一个可执行模块，其包含的函数可以有 Windows 应用程序调用以执行一些功能。动态链接库还包含了其所提供函数的目标代码。程序在运行中连接动态链接库中的函数时，简单地记录了函数的位置信息，这就可以让程序在执行时很快找到执行代码。只在执行时才做到真正的连接。提供函数在动态链接库中位置的信息存放在一个独立的后缀为.lib 的文件中。2.2 面向对象的基础知识2.2.1 面向对象方法简介首先将数据及对数据的操作方法放在一起，作为一个相互依存、不可分割的整体-对象。对同类型对象抽象出其共性，形成类。类中的大多数数据只能用本类的方法进行处理。类通过一个简单的外部接口与外界发生关系，对象与对象之间通过消息进行通信。这就是面向对象的方法。2.2.2 面向对象方法中基本概念面向对象的核心是数据（结构）抽象及操作行为的抽象，封装机制使二者集为一体，形成类或对象 8。继承是面向对象的另一个抽象手段，反映“一般特殊“关系抽象，通过子类对父类的继承，可使子类享有父类的数据及操作行为，子类也可定义新的数据或新的操作或覆盖原有操作，这种性质叫做多态性。1. 对象面向对象方法中的对象是系统中用来描述客观事物的一个实体，它是构成武汉工业学院毕业设计7系统的一个基本单位。属性是用来描述对象静态特征的数据项，行为是用来描述动态特征的操作序列。2. 类面向对象方法中的类是指具有相同属性和服务的一组对象的集合。它为属于该类的全部对象提供抽象描述，其内部包括属性和行为两个主要部分。类与对象的关系犹如模具与铸件之间的关系，一个属于某类的对象称为该类的一个事例。3. 封装封装是面向对象方法中的一个重要原则，就是把对象的属性和服务结合成意义个独立的系统单位，并尽可能隐藏对象的内部细节。这一种有两个含义：第一个含义是把对象的全部属性和服务结合在一起，形成一个不可分割的独立单位；第二个含义也称为“信息隐藏” ，即尽可能隐藏对性的内部细节，对外形成一个边界（或者说一道屏障） ，只保留有限的对外接口使之与外部发生联系。4. 继承特殊类的对象拥有其一般类的全部属性和服务，称为特殊类对一般类的继承。继承是面向对象技术能够提高软件开发效率的重要原因之一。它可以将开发好的类作为构件放到构件库中，在开发新系统时便可以直接使用或继承使用。5. 多态性对象的多态性是指在一般类中定义的属性或服务被特殊类继承之后，可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为。这使得同一个属性或服务在一般类及其各个特殊类中具有不同的语义。2.2.3 面向对象的软件开发技术面向对象从根本上改变了传统的软件设计思想，面向对象的开发是一种系统分解基于对象概念的软件设计方法。目前，面向对象技术趋向于成为一种集分析（OOA） 、设计（OOD） 、编程（OOP）于一体的系统化技术 9。使用面向对象的方法，可以使产品设计在较高的层次上进行，在实际设计过程中，经常有大量的反复使用的结构，这些结构在拓扑形状基本上已经确定，而只是在具体的尺寸上有所变化，因此，面向对象的概念是极为有利的。结合本文，我们也不难发现，带轮的设计正好符合这一特点，所以，我们选择面向对象的设计方法是非常合适的。面向对象程序设计是一种试图模仿人们建立现实世界模型的程序设计方法，它的着眼点是数据而不是功能。它的设计思路是从确定表征客观实体的对象开武汉工业学院毕业设计8始，建立对象之间的层次结构，确定反映对象状态的属性及施加于这些属性之上的操作，对象之间通过消息互相作用和联系，从而形成软件结构。这种方式符合人们对客观世界的认识过程。按此方法开发软件可克服传统 CAD 的一些缺陷。面向对象方法采用对象建模观点，其主要思想 10如下: (1)客观世界是由许许多多的对象所组成的，每种对象都有其自身的状态和改变其状态的运动规律；(2)面向对象利用“抽象数据类型”对客观世界进行拟合，在对象(模块)中，用数据来描述现实世界中对象的状态，用处理过程(操作)来描述其状态的改变规律，相似的对象抽象为类，类由数据和操作组成，对象由类来生成并自动拥有类所定义的特性；(3)对象之间相互通讯的唯一方式是消息传递。换句话说，系统内各要素（对象)之间的联系是通过消息通讯方式进行的，这不仅真实地模拟了现实世界，而且使得软件系统呈柔性，是真正的藕合系统。面向对象方法以识别“对象”和“对象的功能”为出发点，通过把问题域作为一系列相互作用的实体进行建模，把整个开发阶段的每个过程看作是互相交迭的不断深化的过程，从而使得问题空间和求解空间保持一致。相比较而言，“对象”要稳定得多，即使个别对象发生变化，对全局造成的影响也小得多，因此，用面向对象的方法开发出的软件，系统易于扩充和维护。2.3 Pro/ENGINEER 基础知识2.3.1 Pro/ENGINEER 简介Pro/Engineer 系统是美国 PTC 公司的三维 CAD/CAM 系统，它提出了真正的全相关性(任何地方的修改都会 自动反映到所有相关地方 )、单一的数据库(整个 Pro/Engineer 系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型，提供了所谓双向关联性的功能，符合现代产品中“并行工程”概念 11，为产品的同开发提供了可能)、基于特征的参数化造型(Pro/Engineer 使对象特征成为产品几何模型的构造要素)等概念，已成为当今世界机械领域的新标准。另外，Pro/ENGINEER 目前有80多个专用模板，涉及工业设计、机械设计、功能仿真、加工制造等方面，为用户提供全套解决方案。同时，Pro/ENGINEER系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。又 Pro/ENGINEER 建立在工作站上，系统独立于硬件，便于移植。更重要的是它还具有开放的体系结构和优秀的二次开发工具，并且参数化设计是其最重要的特征。这里将主要介绍武汉工业学院毕业设计9Pro/ENGINEER 的主要特征 12。1.3D实体模型(Solid model)3D实体模型除了可以将用户的设计思想以最真实的模型在计算机上表现之外，借助于系统参数(System parameters)，用户还可以随时计算出产品的体积、面积、重心、惯性大小等，以了解产品的真实性，并补足传统的面结构、线结构的不足。用户在产品设计过程中，可以随时掌握以上情况，设计物理参数，并减少许多人为计算时间。2.单一数据库(Singled atabase)Pro/ENGINEER可随时修改由3D实体模型产生2D工程图，而且自动标注工程图尺寸。不论在3D还是2D图形上作尺寸修改，其相关的2D图形或者3D实体模型均自动修改，同时组合、制造等相关设计也会自动修改，这样可确保数据的正确性，并避免反复修正的耗时性。由于采用单一数据库，提供了所谓双向关联性的功能，这种功能也正符合了现代产业中所谓的同步工程(Concurrent engineering).3.以特征作为设计的单位(Feature-based design)Pro/ENGINEER以最自然的思考方式从事设计工作，如孔(Hole),开槽(Slot)、倒圆角(Round)等均被视为零件设计的基本特征，可随时对特征做合理、不违反JL何的顺序调整(Reorder)、插入(Insert),删除(Delete)、重新定义(Redefine)等修正动作。4.参数化设计(Parametric design)参数化设计技术将在后面2.3.3中作详细介绍，在这里将就不做具体讲解了。正因为Pro/Engineer有了以上优秀的特征，该软件越来越广泛地用于机械、汽车、航天、电子和工程机械等行业，是当今世界上应用最广泛的三维CAD软件之一。2.3.2 Pro/TOOLKIT 基础知识（1）Pro/Toolkit 简介Pro/Toolkit是PTC公司为Pro/Engineer软件提供的开发工具包，即应用程序接口(API)。其主要目的是让用户或第三方通过C程序代码扩充Pro/Engineer系统的功能，开发基于Pro/Engineer系统的应用程序模块，从而满足用户的特殊要求。它提供了大量的C语言库函数，能够使外部应用程序(客户应用程序)安全有效地访问Pro/Enginee的数据库和应用程序 13。通过和第三方能够Pro/Engineer系统中添加所需要的功能。不仅如此，还可以利用Pro/Toolkit提武汉工业学院毕业设计10供的UI对话框、菜单以及VC的可视化界面技术，设计出方便实用的人机界面，从而大大提高系统的使用效率。Pro/Toolkit工具包提供了开发Pro/Engineer所需的函数库文件和头文件，使用户编写的应用程序能够完全地控制和访问Pro/Engineer，并可以实现应用程序模块与Pro/Engineer系统的无缝集成。Pro /Toolkit应用程序有两种工作模式，分别是同步模式和异步模式。同步模式又有两种形式，即动态连接库模式(DLL模式)和多进程模式，分述如下:动态连接模式是将Pro/Toolkit应用程序集成到Pro/Engineer中的标准方法。用户编译C应用程序，与Pro/Toolkit库连接，这种方法又称为DLL模式。DLL模式具有代码简单、执行速度快等优点，所以本文选择该模式作为Pro /Toolkit开发发应用程序工作模式。（2）Pro/Toolkit的开发Pro/Toolkit应用程序开发采用目前最先进的面向对象技术的程序开发方法。它能直接利用VC+6.0的应用程序设计向导和类向导进行程序的设计、创建和调试。Pro/Toolkit典型程序开发包括源程序(Pro/Toolkit C程序源程序、菜单资源文件、窗口信息资源文件、对话框资源文件等)的编写、源程序的编译和连接，参数化模板库的建立、注册文件及程序的注册和运行。Pro/Toolkit典型开发结构如图1所示。图1：Pro/Toolkit典型开发结构图2.3.3 参数化设计技术1. 参数化设计的概念参数化设计(也叫尺寸驱动，DimensionDriven)是目前 CAD 应用技术中最武汉工业学院毕业设计11重要的技术之一，作为产品建模的一个重要手段，在系列化产品设计中得到较好的应用。它是以约束来表达产品模型的形状特征，以一组参数来控制设计结果，从而能通过变换设计参数来实现产品模型的更改或相似产品模型的创建 14。Pro/Engineer 的参数化是指将表示零件或组件的形状和拓扑关系由赋予它们的特征值来控制，这些特征值可能与其它特征值相关联。在齿轮、轴等旋转体结构比较简单的产品方面基于 Pro/Engineer 的参数化得到了很好的应用和推广 。2. 参数化设计的实现过程基于 Pro/Toolkit 三维参数化设计的开发方法有两种：一是应用特征描述法，利用 Pro/Toolkit 提供的底层函数完成特征建模，并建立人机对话框，实现三维参数化设计，此方法程序设计繁琐，对于形状复杂的产品来说，用程序来生成三维模型非常困难。二是采用三维模型与程序控制相结合的方式，基本过程为在 Pro/Engineer 环境下利用交互方式生成三维模型 ，然后在已创建的零件三维模型的基础上，根据零件的设计要求建立一组可以完全控制三维模型形状和大小的设计参数。文中采用结合二者的优势来实现参数化零件设计的二次开发，即采用三维参数化模型与程序控制相结合，实现将零件模型用 Pro/Engineer 交互方式创建其三维基本模型，建立相应的设计参数和约束关系，并保存到零部件基本数据库作为基准零部件模型；然后由 Pro/Toolkit 程序检索基准零部件模型的设计参数供用户编辑修改，最后按照新的设计参数更新，设计出新的零部件模型，实现快速设计。采用这种方式，可以方便地实现产品的系列化 和变形设计，其实现过程如图 2 所示。图 2：基于三维模型的参数化设计实现过程基于 Pro/Toolkit 二次开发的参数化程序设计的基本原理是：采用三维模型与程序控制相结合的方式，根据零件或组件的设计要求，建立一组能控制三维模型形状和拓扑关系的设计参数，参数化程序通过对零件或组件的设计参数编程，来实现设计参数的检索、修改以及三维模型的再生。有关参数化设计二次开发流程 15请参见图 3。武汉工业学院毕业设计12图 3：参数化设计二次开发流程图第三章 带轮结构的确定3.1 带轮简介带轮作为机械传动系统中一种常见的传动件，具有结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲吸振等优点，因而被广泛的应用于各种工农业生产中。带轮的设计应满足的要求有：质量小；结构工艺性好；无过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要经过动平衡；轮槽工作要精细加工（表面粗糙度一般应为3.2） ，以减少带的磨损；各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀 16。带轮的轮槽槽型有Y、Z（SPZ） 、A（SPA） 、B（SPB） 、C（SPC） 、D和E几种。这主要决定于带轮的基准宽度。带轮的结构形式主要有以下几种(见图4)：（a）实心式；（b）腹板式；（c）孔板式；(d)椭圆轮辐式。当带轮的基准直径d d 2.5d(d为配合轴的直径)时，可采用实心式；当d d 300mm时，可采用腹板式（当D 1-d1100mm时，可采用孔板式）；当d d300mm时，可采用轮辐式。武汉工业学院毕业设计13图 4：带轮的结构形式3.2 确定带轮的基本结构尺寸3.2.1 带轮的基本参数及其意义(1)轮槽节宽 bdV 带轮的轮槽与配用 V 带节宽相等处的槽宽 bd(2)基准直径 dd V 带轮在轮槽节宽 bd 处的直径称为基准直径 dd。3.2.2 带轮设计的驱动尺寸确定及其输入（1）确定带轮设计的驱动尺寸在实际生产中，带轮的设计是根据带轮的工作条件和工作场合来进行合适设计的。也就是说在给定工作条件的情况下，自行确定带轮的相关参数。而带轮的工作条件的信息主要有以下几个：电动机的型号、额定功率、转速、传动比以及工作运转时间。我们根据以上参数可以由设计经验和计算公式可以得到传动带的带型（带轮的槽型） 、主从动带轮的基准直径 dd、带轮配合轴的直径 d以及带的根数（带轮的轮槽数 z） 。在知道以上参数的情况下，我们再进行的带轮的结构设计。又由于在进行带轮参数化设计过程中，为了保证我们程序设计的简单和方便并能够识别，我们将带轮的槽型用带轮的基准宽度来表示具有同样的效果。因为带轮我每一个槽型都对应于一个固定的基准宽度 bd。结合以上的分析，我们将带轮的基准宽度 bd、基准直径 dd、轮槽数 z 和配合轴的直径 d 作为带轮设计的驱动参数。（2）参数的输入参数化设计的运行前需要在人机交互界面上输入一定参数，才可以得到其他结构尺寸和三维实体结构图，这个过程我们可以称之为参数驱动 17。对于输入的参数我们称之为驱动参数。程序的运行就是将这些参数作为自变量经过一系列运算得到其他的结构尺寸。结合带轮的设计过程，我们前面已经确定其驱武汉工业学院毕业设计14动尺寸有四个。这四个尺寸就是我们在人机交互界面上需要输入的参数。四个参数的数型及位数必须满足一定的要求才可能使设计存在意义，也就是说也只有符合条件的参数才会被系统所识别，具体参数条件参见表 1。表1：基本输入参数3.2.3 确定带轮的结构尺寸带轮的结构尺寸主要包括两部分：带轮的轮槽尺寸、带轮的基本外形尺寸和键槽的配合尺寸。我们将由前面确定的四个基本驱动参数来确定带轮的所有外形尺寸。（1） 确定带轮的轮槽尺寸我们要确定的轮槽结构尺寸及其意义见图 5。轮槽尺寸主要有基准宽度bd、基准线上槽深 ha、基准线下槽深 hf、槽间距 e、槽边距 f、轮缘厚 、轮槽角 等。它们都可以根据表 2 由基准宽度来确定 18。图 5：轮槽结构图表 2：基准带宽制 V 带轮轮槽尺寸 mm (GB/T 13575.1-92)参数名称 轮槽数 基准宽度 基准直径 配合轴直径参数符号 z bd dd d参数类型 整型 实型 整型 整型参数位数 1 2 3 3武汉工业学院毕业设计15（2） 确定带轮的外型尺寸实心式带轮的结构图如图 6 所示，由图我们可以知道要确定的实心式带轮外形尺寸主要有：带轮的外径直径 da、基准直径 dd、带轮轮缘宽 B、轮毂孔直径 d、轮毅长 L 和端面直径 d1。其中基准直径 dd和轮毂孔直径 d 作为驱动参数是已知的，那么确定其它参数的计算公式如下：B=(z-1)e+2f；d1=(1.82.0)d；L=（1.52.0）d；da=dd + 2ha；图 6：实心带轮结构图槽 型项 目 符 号Y Z,SPZ A,SPA B,SPB C,SPC D E基准宽度 bd 5.3 8.5 11 14 19 27 32基准线上槽深 hamin 1.6 2 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6基准线下槽深 hfmin 4.7 79 8.711 10.814 14.319 19.9 23.4槽间距 e 80.3 120.3 150.3 190.4 25.50.5 370.6 44.50.7槽边距 fmin 6 7 9 11.5 16 23 28最小轮缘厚 min 5 5.5 6 7.5 10 12 15带轮宽 B B=(z-1)e+2f；z轮槽数外径 da da=dd+2ha32 60 34 80 118 190 315 36 60 475 60038相应的基准直径 dd 80 118 190 315 475 600轮槽角偏差 1 0.5武汉工业学院毕业设计16其中，又为了使我们的计算更加方便快捷，带轮的外径可以由附表 1 根据基准直径的值和槽型对应查得；轮缘宽 B 和轮毂长 L 也可以根据 GB10412-89 查得。例如：若带轮的槽型为 Z、基准直径为 80mm、轮槽数为 3，则可查得其外径da=84mm、轮缘宽为 B=40mm 和轮毂长为 L=40mm。那么带轮的所有参数都可以根据驱动参数进行相关计算查表得到了。（3） 确定带轮的键槽尺寸带轮的键槽尺寸主要是根据轮毂孔尺寸来查阅国家标准来确定 19。其结构及相关参数确定见附表 2。（4）小结根据以上分析，我们可以发现根据前面所选择的的四个驱动参数可以得到带轮的所有结构尺寸，因此选择他们作为驱动参数是满足设计要求的。这四个驱动尺寸为：带轮的轮槽数 z、带轮的基准宽度、带轮的基准直径 dd和带轮配合轴的直径 d。第四章 参数化设计的方法和步骤4.1 Pro/TOOKIT 的安装Pro/TOOKIT 工具包是随 Pro/ENGINEER Wildfire 安装盘一起提供的，所以不需要专门购买。当用 Pro/SETUP 安装 Pro/ENGINEER Wildfire 时，其中有一个可选项“API Tookits”。它包括 Pro/TOOKIT、Pro/Web.lib 和 Pro/J。link。选择“Pro/TOOKIT”选项，在 Pro/ENGINEER 安装目录下自动创建子目录武汉工业学院毕业设计17Pro/TOOKIT。Pro/TOOKIT 包含了全部头文件、库文件、应用程序示例等。当中有四个子目录：i486_nt、include 、protk_appls 和 protk.doc。头文件位于include 目录。库文件位于i486_nt 目录 20。这两种类型文件是用 VC+开发 Pro/ENGINEER应用程序必不可少的支持文件。4.2 VC.net 环境设置VC的集成开发环境采用工程（PROJECT）来管理所有C+源程序、头文件、库文件和各种资源，程序的设计、编译、连接和调试均十分方便。VC作为Pro/TOOLKIT开发应用程序工具时需要进行相应的环境设置。4.2.1 创建 DLL 工程启动 VC+，点击菜单栏中的“文件”按钮，在下拉菜单中选择“新建”。这时会弹出“新建”对话框，点击“工程”选项，选择 MFC AppWizard(dll)方式。 指定工程名称及存放路径。 然后点击下面的 “确定”按钮，后面的接受缺省设置。那么我们就利用 VC 向导新建一个共享 MFC 的常规动态链接库框架工程。该框架提供建立 DLL 应用程序所需的必要文件支持，这是一个空的框架，不能实现任何功能，主要是为了满足 Windows 操作系统要求。4.2.2 设置包含头文件在 VC+中菜单栏中的“工具”里点击“选择”按钮。在弹出的“选择”对话框里点击“目录”，选择“Win32”平台，“显示目录为”中选择“include file”，“路径”选择“C：PROGRAM FILESPROEWILDFIREPROTOOLKITINCLUDES”。然后点击“确定”按钮。4.2.3 设置库文件环境在 VC+中菜单栏中的“工程”中选择“设置”，弹出“Project Settings”对话框中左边的”Settings For”中选择“Win32 Unicode Release”，在右边按钮中选择”Link”在“分类”中选择“Input”，在“对象/库模块”中输入：protk_dll.lib prodev_dll.lib mpr.lib wsock32.lib,设置 Ignore libraries: msvcrt.lib 然后点击“确定”按钮。武汉工业学院毕业设计184.2.4 设置库文件路径在 VC+中菜单栏中的“工具”里点击“选择”按钮。在弹出的“选择”对话框里点击“目录”，选择“Win32”平台，“显示目录为”选择“Library files”, “路径”选择 C：PROGRAM FILESPROWILDFIRREPROTOOLKIT1486 NTOBJ”。然后点击“确定”按钮。通过在这个 DLL 工程界面中选择 FileView，我们可以看到打开 VC 应用程序向导自动生成的程序文件。VC 应用程序设计向导在 FileView 中自动加入了ReadMe、StdAfx.cpp 和以工程文件名为前缀的 cpp 源文件、def 模块定义文件以及 rc 资源文件等。那么，经过以上的操作我们就完成了 Pro/TOOLKIT 二次开发环境下的 VC 的环境设置，也就使其符合创建 Pro/TOOLKIT 应用程序的基本条件。4.3 Pro/TOOLKIT 应用程序设计-编写源文件使用VC向导生成MFC DLL工