基于Pro／E的减速机箱体参数化设计研究

李 勇，韩 超，付晓莉，陈 芳

（中原工学院，郑州450007）

减速机由箱体、齿轮、轴、轴承、连接件等组成，其中轴、齿轮等标准零部件的参数化建模方法已经日趋成熟，并被应用于生产实践.当前研究的难点是箱体零件的参数化建模方法［1］.因为箱体零件结构复杂且承载着减速机的品牌特征、系列特征，所以，对减速机箱体特征的合理划分、主要参数的选取是实现参数化设计的关键.

Pro／E、UG等通用软件虽然有适用面广、通用性强等优点，但是也存在针对性不强、设计效率不高的缺点，使用这些软件建立产品模型，需要大量的时间.因此针对特定产品对这些软件进行二次开发，可以极大地提高设计效率.

目前，关于Pro／E二次开发的参考文献比较少，而且无法跟上软件的更新速度，而针对Pro／E 4.0进行二次开发，具有一定的实用价值.Pro／E向用户提供了多个二次开发工具，常用的有族表（Family Table）、用户 定 义 特 征 （UDF）、Pro／Program、J－Link 和Pro／TOOLKIT.Pro／TOOLKIT 是针对 Pro／E 的功能强大的二次开发工具，它包含了大量的底层资源调用的库函数和头文件，能够让用户方便地通过C程序代码扩充Pro／E的系统功能.本文将以 Microsoft Visual Studio 2005（VS 2005）为平台，介绍对Pro／E二次开发的步骤.

1 减速机箱体主要特征的提取

特征指的是零件某一部分形状和属性的集合，例如孔、凸台、吊耳、轴承座、底座等.减速机箱体结构复杂，目前在世界范围内还没有对减速机形成统一的行业标准，因此对减速机进行标准化建模还有一定难度，但是对减速机进行参数化设计的研究仍具有一定的实用价值.对减速机箱体进行参数化设计，最重要的就是对箱体主要特征的提取.箱体类零件的特征可分为主要特征、品牌特征以及附加在主要特征上面的辅助特征，如图1所示.其中，主要特征包括：壳体、凸台、轴承座、底座等；辅助特征包括：吊耳、倒角、拔模、螺栓孔、放油孔等［1－2］.参数化设计所需要的驱动参数包含在主要特征中.根据特征分析，从箱体的主要特征中提取齿轮模数、齿轮齿数、齿轮厚度、齿轮螺旋角、轴承孔孔径、轴承座宽度和厚度、箱体壁厚等为驱动参数，建立基本的箱体模型.

2 Pro／E 4.0二次开发步骤

图1 减速机箱体的特征

Pro／TOOLKIT应用程序有同步和异步2种工作模式.同步模式下，Pro／TOOLKIT应用程序必须与Pro／ENGINEER系统同步运行；异步模式下，Pro／TOOLKIT应用程序和Pro／ENGINEER能够同时进行各自的操作，但是由于异步模式编码复杂，采用远程程序调试方法，程序的运行要比同步模式下慢得多［3］.考 虑 到 Pro／TOOLKIT 应 用 程 序 是 离 不 开Pro／ENGINEER环境的，因此本文采用同步模式，其开发流程如图2所示.

图2 Pro／E 4.0开发流程

2.1 开发环境的设置

在使用VS 2005开发Pro／E 4.0之前，需要对VS 2005进行环境配置.以VS 2005为平台、Pro／TOOLKIT为工具二次开发Pro／E 4.0时，需要先设置开发环境，步骤如下：①新建一个工程文件，并输入项目名称和位置；②选择“使用共享MFC DLL的规则DLL”；③添加包含文件和库文件，即选择［工具］／［选项］命令，在出现的选项对话框中选择［项目和解决方案］下的［VC＋＋目录］选项，并在下拉列表中选择［包含文件］选项，添加2个文件夹C：＼Program Files＼proeWildfire4.0＼protoolkit＼includes和 C：＼Program Files＼proeWildfire 4.0＼prodevelop＼includes；再在下拉列表中选择［库文件］选项，添加2个文件夹C：＼Program Files＼proeWildfire 4.0＼Protoolkit＼i486＿nt＼obj和 C：＼Program Files＼proeWildfire 4.0＼prodevelop＼i486＿nt＼obj；④选择［项目］＼［属性］命令，在VS 2005［配置］区域的［链接器］节点下选择［输入］选项后，在［附加依赖性］中添加wsock32.lib mpr.lib protk＿dllmd.lib prodev＿dllmd.lib psapi.lib.通过上述操作，即可实现开发环境的设置.

2.2 定义初始化函数和终止函数

extern“C”void user＿initalize（）是Pro／TOOLKIT应用程序的初始化函数，用户可以在该函数中设置所需要的交互接口，例如菜单、对话框、窗口信息初始化等.extern“C”void user＿terminate（）是用户结束中断函数，终止Pro／TOOLKIT应用程序的执行.

2.3 Pro／E界面菜单开发

Pro／E菜单添加的方法是：①向菜单栏添加菜单条，直接调用ProMenubarMenuAdd（）函数；②向菜单条下添加按钮，先调用一个称作“回调函数”的函数，即ProCmdActionAdd（），该函数的功能是设置Pro／E系统菜单项的动作；其次，在菜单中添加菜单按钮（与上一步相关联），调用的函数是ProMenubarmenuPushbuttonAdd（）［3－4］.

2.4 对话框的添加

对话框是实现系统和用户交互的最佳工具［3，5－6］.目前，对 Pro／E进行二次开发，主要使用的是Pro／TOOLKIT自带的UI对话框和VS 2005的MFC对话框.UI对话框具有与Pro／E相似的界面，其设计过程主要包括资源文件的编写和相应程序控制的设计.资源文件的名字必须为.res的形式，并将其存放位置与控制程序存放位置相一致.VS 2005能够实现对话框的可视化设计，可方便地修改对话框的布局和内容.但是，MFC对话框需要设计人员对VS 2005熟练使用，以创建对话框类，生成Cdialog派生类定义的头文件和相应的实现文件［3，5］.因此，建议初学者使用 UI对话框，以实现与用户的交互.

2.5 Pro／E 4.0二次开发实例

以K系列减速机为例，根据上述步骤开发了基于VS 2005和Pro／E 4.0的Pro／TOOLKIT应用程序，以实现减速机箱体零件参数化设计.

应用程序调试成功时，会自动生成DLL文件.利用注册文件进行注册后，Pro／E将会出现新添加的菜单项——对话框（如图3所示）.在对话框中输入参数，即可得到相应的箱体三维模型（如图4所示）.

图3 对话框

图4 箱体的三维模型

3 开发过程中应注意的问题

用VS 2005开发Pro／E 4.0较之以VC＋＋6.0为平台开发Pro／E 2.0存在一些问题：①VC＋＋6.0可以采用makefile文件直接进行编译（需先编写好C程序源文件和资源文件），或者直接在VC里面编写C语言程序（文件名改为.C），而VS 2005是在C＋＋环境下进行C语言的编译（源文件为.CPP）；②VS 2005是在C＋＋下进行编译操作，因此初始化函数和结束中断函数前必须加上“extern“C””，作用是强制调用C语言代码；③VS 2005生成并供注册文件调用的是DLL文件，而在VC＋＋6.0中生成的是exe文件或者DLL文件；④在编写源文件时，一定要注意字母大小写的使用，前后函数的名称的大小写一定要对应.

4 结 语

本文探讨了减速机箱体特征的划分方法、主要参数的提取以及使用VS 2005开发Pro／E 4.0的步骤，实现了减速机箱体的参数化设计，并论述了在开发过程中应注意的问题.

通过对Pro／E二次开发技术的研究，利用参数化设计实现零件的三维模型的快速生成，能够提高企业的设计效率.

［1］郝伟.基于特征的减速器箱体的参数化设计研究［J］.拖拉机与农用运输车，2010，37（4）：77－79.

［2］李建平，刘俊峰，冯晓静.箱体类零件特征造型的应用研究［J］.拖拉机与农用运输车，2008，35（4）：28－29.

［3］张继春.Pro／ENGINEER二次开发实用教程［M］.北京：北京大学出版社，2003：13－19.

［4］赵永美，吴晶华.Pro／E二次开发的研究与应用［J］.机械制造与研究，2007，36（5）：7－9.

［5］黄志伟，马立强.Pro／TOOLKIT中 UI和 MFC对话框的比较［J］.计算机应用，2010，45（3）：100－103.

［6］Parametric Technology Corporation.Pro／ENGINEER Wildfire 4.0PRO／TOOLKIT User’s Guide［EB／OL］.［2012－10－23］.http：／／www.doc88.com／p－954214978806.html.