基于Pro/ENGINEER的參數(shù)化設(shè)計(jì)，是指先用一組參數(shù)定義零件的三維實(shí)體模型并確定參數(shù)關(guān)系，包含幾何關(guān)系和拓?fù)潢P(guān)系，然后提供給設(shè)計(jì)人員進(jìn)行零件三維造型使用，設(shè)計(jì)結(jié)果的修改由尺寸驅(qū)動(dòng)。設(shè)計(jì)時(shí)不必考慮零件中幾何元素的準(zhǔn)確位置或數(shù)值，而是通過(guò)向圖形添加適當(dāng)?shù)募s束條件定義零件形狀。零件的參數(shù)化模型就是帶有參數(shù)名的草繪，用戶通過(guò)編輯參數(shù)，零件幾何模型的拓?fù)湫畔⒉蛔儯叽缱詣?dòng)改變。每一個(gè)約束形成一個(gè)代數(shù)關(guān)系式，通過(guò)約束推理確定需要修改的尺寸參數(shù)，系統(tǒng)將自動(dòng)檢索此尺寸參數(shù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，找出相關(guān)參數(shù)的方程組并計(jì)算出參數(shù)，驅(qū)動(dòng)參數(shù)化模型形狀的改變，從而形成新的零件三維實(shí)體模型。

　　漸開線圓柱齒輪具有傳動(dòng)的速度和功率范圍大;傳動(dòng)效率高;對(duì)中心距的敏感性小，裝配和維修比較簡(jiǎn)便;可以進(jìn)行變位切削及各種修形、修緣;易于進(jìn)行精確加工等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛應(yīng)用。

　　本文以漸開線圓柱齒輪為例，利用Pro/ENGINEER參數(shù)化和實(shí)體造型技術(shù)完成齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)，創(chuàng)建一個(gè)漸開線圓柱齒輪模型模板，并將此模板封裝到Pro/ENGINEER設(shè)計(jì)程序中，用戶從應(yīng)用程序中可以對(duì)模型的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行查詢和修改，根據(jù)新輸入的參數(shù)對(duì)模型進(jìn)行更新。

　　下面以分析一種已知變位系數(shù)的外漸開線模板為例，介紹利用Pro/ENGINEER創(chuàng)建此種漸開線圓柱齒輪模型模板的設(shè)計(jì)步驟。

　　(1)通過(guò)理論分析可以得到漸開線圓柱齒輪的基本參數(shù)，見(jiàn)表。

　　(2)創(chuàng)建一個(gè)草繪，如圖1所示，并將圖中4個(gè)圓的直徑由下列關(guān)系驅(qū)動(dòng)：DB (基圓)=sd0;DR (齒根圓)=sd1;D(分度圓)=M·Z=sd2;DT(齒頂圓)=sd3。

　　(3)創(chuàng)建一條曲線，如圖2所示，利用方程建立此曲線，選擇圓柱坐標(biāo)系，并添加方程代碼如下：

　　*為笛卡兒坐標(biāo)系輸入?yún)?shù)方程

　　/*根據(jù)t(將從0變到1)對(duì)x，y和z

　　/*例如：對(duì)在x-y平面的一個(gè)圓，中心在原點(diǎn)

　　/*半徑=4，參數(shù)方程將是：

　　/*x=4*cos(t*360)

　　/*y=4*sin(t*360)

　　/*z=0

　　/*---------------------------------- Rb=Db/2

　　theta=t*90

　　x=Rb*cos(theta)+PI*Rb*theta*sin(theta)/180

　　y=Rb*sin(theta)-PI*Rb*theta*cos(theta)/180

　　z=0

　　(4)創(chuàng)建一個(gè)過(guò)點(diǎn)PN T0(漸開線與分度圓的交點(diǎn))的平面DTM1，創(chuàng)建另一個(gè)過(guò)齒輪軸的平面ALVEOLUS_SYM_PLN，定義兩平面的夾角ANG由關(guān)系A(chǔ)NG=(D*PI/Z-Sn)*180/(D*PI)驅(qū)動(dòng);并根據(jù)平面ALVEOLUS_SYM_PLN鏡像得到另一條漸開線曲線，如圖3所示。

　　(5)在上述步驟生成漸開線齒槽草繪圖的基礎(chǔ)上，利用拉伸或旋轉(zhuǎn)特征做出齒輪毛坯，然后去除材料即可得到一個(gè)齒槽，將該齒槽陣列即可生成齒輪，如圖4所示。

　　根據(jù)不同的齒輪建模使用情況，我們還創(chuàng)建了其他類型的漸開線圓柱直齒輪模板。例如：內(nèi)漸開線圓柱直齒輪模板(圖5);已知變位系數(shù)的雙外漸開線圓柱直齒輪模板(圖6);已知分度圓弧齒厚的雙外漸開線圓柱直齒輪模板;已知外齒變位系數(shù)的內(nèi)外漸開線圓柱直齒輪模板等。將制作好的齒輪模板放入“*proe Wildfire 4.0library”目錄下(*號(hào)代表Pro/ENGINEER安裝路徑)，以方便設(shè)計(jì)人員在繪制三維模型時(shí)調(diào)用。對(duì)于已經(jīng)生成的漸開線圓柱直齒輪，當(dāng)齒數(shù)、模數(shù)和變位系數(shù)等參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，可通過(guò)此模板中的參數(shù)化設(shè)計(jì)窗口進(jìn)行編輯和更改(見(jiàn)圖7)，可非常快速有效地得到更新后的新模型。

　　針對(duì)漸開線圓柱直齒輪繪制的復(fù)雜性和可重復(fù)性，本文利用Pro/ENGINEER參數(shù)化和造型技術(shù)創(chuàng)建應(yīng)用于不同類型的漸開線圓柱直齒輪模板，從而為漸開線圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)提供了一種快捷有效的建模方法。參數(shù)化設(shè)計(jì)的突出優(yōu)點(diǎn)在于可以通過(guò)變更參數(shù)的方法來(lái)修改設(shè)計(jì)意圖。參數(shù)是參數(shù)化設(shè)計(jì)的核心概念，關(guān)系式則體現(xiàn)了參數(shù)之間相互制約的“父子”關(guān)系。零件創(chuàng)建的每一步特征，都是由參數(shù)、關(guān)系式和幾何約束進(jìn)行控制，這樣最終的模型就是一個(gè)完全由參數(shù)、關(guān)系式和幾何約束控制的精確模型。設(shè)計(jì)人員只需在參數(shù)化設(shè)計(jì)窗口中鍵入或更改主要參數(shù)，便可以利用模板文件生成或更新出符合設(shè)計(jì)意圖的新齒輪模型，這不僅提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，而且也大大避免了設(shè)計(jì)人員的重復(fù)勞動(dòng)。同時(shí)，有了精確的三維模型，也為漸開線圓柱直齒輪進(jìn)行后期相關(guān)的運(yùn)動(dòng)仿真、有限元 各種分析以及數(shù)控加工等操作提供了便捷。