creo自顶向下设计方法

1、CREO自顶向下设计方法TOP-down一、方法介绍设计思路：在产品开发的前期按照产品的功能要求，预先定义产品架构并考虑组件与零件、零件与零件之间的约束和定位关系，在完成方案和结构设计之后进行详细设计。其设计方法分为两种：一种是骨架 Top-downTop-down 设计方法;另一种是主控模型 Top-downTop-down 设计方法。骨架Top-downTop-down 设计方法如图 1 1 所示，先在装配特征树的最上端建立顶级骨架，然后在各组件下建立次级骨架，参照次级骨架进行零部件设计。该方法可以通过控制不同层级的骨架对相应的零件进行更改，但不利于数据重用。主控模型 Top-downTo

2、p-down 设计方法（如图 2 2 所示）是将顶级骨架从整个装配关系中剥离出来，然后在各组件下建立次级骨架，零件设计参照次级骨架，但在数据重用时各组件互不干涉。底盘产品在开发过程中模型共享现象较多，因此，宜采用主控模型 Top-downTop-down 设计方法。图 2 2 主控模型 Top-downTop-down 设计方法中组件 1 1 和组件 2 2 是相互独立的组件。鉴于此特点，在本次示例中采用模块化设计思路。根据模块划分的原则：模块间的依赖程度要尽量小，模块内部的关联要尽可能多；再依据底盘的功能分布，将底盘划分为 5 5 个模块（如图 3 3）。这几个模块在底盘的位置相对固定、功能

3、相对集中，因此，各模块可以作为一个独立的组件进行开发。采用主控模型结合模块化设计思想，底盘主控模型的结构框图如图 4 4 所示。在此框图中，顶级骨架独立于装配产品，在各模块下建立二级骨架，其必要设计信息参照顶级骨架。图1骨架北叩一也也设计方法图2主控模型T呼-面所设计方法Top-downTop-down 的设计流程包括设计意图定义、产品结构定义、骨架模型定义、设计信息发布、部件详细设计。在底盘的开发中，首先根据底盘的基本参数建立骨架即三维总布置，其次建立分模块内部系统骨架布置方案，最后进行详细的部件设计。采用 PTCPTC 公司的 CREOCREO 软件和 WindchillWindchill

4、 系统搭建协同设计环境，需先在 WindchillWindchill 系统建立各个模块的工作文件夹，然后在本地建立对应工作区并与之关联。具体的开发流程如图 5 5 所示，三维总布置包括整车主要参数的拟定、布局和骨架的建立。WindchillWindchill 是全球功能最大的 PLMPLM 软件，涉及图文档管理、产品结构管理、生命周期管理、工作流程管理、工程变更管理等全部产品生命周期领域。可与 CREOCREO 等多种主流设计软件进行无缝集成。图5 5开发流程图嚏块.-=.-=g gV VtEnJtEnJ|窗I I区EmEm疆m mi-i-1 1二皆跟prtprt胃震区4 49 9炭各系统后桥

5、区*也中风区僮於缶最比 I置动机理选区黑战一发动机周边区皿任系St-St-导系统内等部忤 E中段伏模於善尻统内部等部忤M M后桥或疆域各鼻统内部零薛怦M M声员|边区侵稣济裁境内弊零部件M M主控模型主控模型Top-downTop-down结构框图结构框图0 0检人检出检出L Ln n大不悭的JLHJLH独立横块-卜上创分系统骨架,鬟布几何二A A（分系统布置）外部复制外部复制零部稗小细设计及出图L Ld三级分系统详细设计）标准件库前艳3 3假愤备系统内部零急隹吧前赫区惧埃各果就amam*fiWKfiWK鬓n.n.W.二4 4（0检人检出外外部部M M制制分系统总装配创建建分系统骨架二、设计原

6、则及开发过程2.12.1 设计原则2.1.12.1.1 参照说明原则。对于复杂装配产品，Top-downTop-down 方法的关键点是正确使用参照原则。如果前期设计参照混乱，将造成后期数据修改困难。本次开发过程遵循的参照原则：第一，对于较复杂的设计首先建立骨架，在零件设计时，其关键尺寸只参照骨架；第二，零件之间无关的配合处尽量不直接参照，以减少零件之间网状父子关系；第三，当零件之间存在参照时，其主次关系要明确，尽量不产生循环参照。2.1.22.1.2 数据重用原则。数据重用对于变型设计非常重要，同时也可避免数据库中同样零件的重复仿制而浪费空间资源。示例中为方便变型设计，主要使用两点方法：第一

7、，骨架作为一个独立于装配树外的部件，然后各模块的设计必要信息分别参照此部件；第二，在进行产品改型时，可在基本模型的基础上进行变更。然后将需要变更的零件重新命名。2.22.2 开发过程2.2.12.2.1 布局定义布局图是建立尺寸、参数和关系的载体。布局图通常在 CADCAD 中完成，然后导入 CREOCREO 的记事本模块中建立关键参数。根据整车总布置的输入数据,如总长、总宽、总高、轴距等基本参数草绘出底盘的外廓形状。在这些基本数据的基础上，初步完善底盘的空间划定。如图 6 6 所示。图6底盘布局图布局的体现形式主要有：利用草绘功能大致表达布置的总体信息；利用注释功能标注总体控制参数；利用关系

8、式来建立或者控制设计参数。本例设计中主要使用草绘和注释功能。2.2.22.2.2 装配定义装配结构不仅列出了系统的组成元件，而且定义了系统的层次关系。在创建几何模型前定义装配结构可以把产品设计任务分配给设计小组，但是整个产品的结构随着设计进度的开展后续进行补充。根据模块划分的原则建立的装配树如 7 7 图所示，此方案的特点是各个模块必要的设计信息均来自一级骨架，同时各个模块间相互独立，可有效地减少循环参照，方便各模块在不同车型间的借用。图图7装配特征树装配特征树2.2.32.2.3 骨架建立骨架即产品的三维布置图， 主要表达各个系统的空间需求和安装位置。 建立骨架所用的一般是基准特征，比如基准

9、点、坐标系、基准平面、草绘线。由于底盘属于复杂装配体，为了方便后期修改或者变型设计，考虑将骨架分为两级。第一级骨架包含底盘总布置信息。这些基本尺寸主要用基准平面体现；第二级骨架主要表达各模块内部分系统部件的位置信息，例如发动机的定位、车桥的定位等，主要以坐标系体现。第二级骨架的必要设计信息参照第一级骨架（见图 4 4和图 8 8）。上述骨架方案的优点：第一级骨架包含的仅是一些空间尺寸等基本信息，对于特定的车型，总布置确定之后，这些基本信息几乎不会变更；第二级骨架包含的是各模块内分系统的位置信息，随着设计进度的开展，分系统的位置可能会根据设计的需要做出实时调整。将二级骨架的完善和维护权限分配给各

10、设计小组，这样二级骨架的修改比较方便。A A3131O1O1.目VOSAOIVOSAOIJ-J|J-J|口VOSVOSAJDI已FIRHF已F-ThBi已卞JIL1717A A百A.4口VDSAO1-0200000VDSAO1-0200000, ,ASASM国3级丹架2.2.42.2.4信息传递Top-downTop-down 设计本质上就是数据传递和管理的过程。设计信息由上而下逐个层次传递，包括布局图到一级骨架；一级骨架到二级骨架；二级骨架到各模块内部零部件。单向传递路径可保证设计意图的一致性。布局图到一级骨架的信息通过声明记事本传递，而一级骨架到二级骨架和二级骨架和二级骨架到各模块内部零件

11、的信息传递是通过发布几何和复制几何实现。如图 9 9 所示。图9信息传递流程2.2.52.2.5 详细设计详细设计即建立产品数模和工程图的过程。经过布局定义、骨架建立、装配定义、信息传递之后就是基于发布的设计信息进行详细的分模块建模。在设计过程中，各模块负责小组只需专注于本模块内部的设计。当各个模块内部设计完成以后，则底盘的总装配模型也随机自动完成。如图 1010 所示。用II。整车总装图CREO中TOP-DOWN设计相关工具应用概念一、两种重要的文件类型3 3. .记事本：PROEPROE 时叫布局”，升级 CREOCREO 以后名称改为记事本”。是 CREOCREO 的 TOP-DOWNT

12、OP-DOWN 设计中顶层设计几何参数的重要集合与图形表示文件，其中包涵整机所有的重要的几何参数以及整机简图参数标注表示。文件后缀名为“.lay.lay。下 T T 以直接理解为整机参数数据包。4 4.骨架：CREOCREO 三维建模中一种特殊的零件类型文件。其中包含各种重要的基准面、基准点、基准轴、基准坐标系，以及相关的面组几何信息。主要作用分为两种，其一为承载位置关系（如整机骨架），其二是承载相关系统的具体设计（如铲斗骨架，工作装置骨架，平台骨架等）。二、五种参数传递工具 .声明：CREOCREO 中通过声明的工具命令使各种骨架模型调入布局中所有的参数名称以及对应数据值，并完好的保持相关性

13、。使得布局中的参数的增加、减少或者数据的修改可以直接的体现到以声明的骨架模型的参数列当中。总体设计的参数修改可直接传递下去； .关系： CREOCREO 中关系”工具的主要作用是通过数学等式等相关计算方法将布局声明到骨架中的参数与骨架模型中的几何尺寸产生间接的关联。实现关系式关联以后，布局的参数修改可直接驱动骨架中对应几何尺寸的变化； .发布几何：CREOCREO 向外派发三维几何数据工具。TOP-DOWNTOP-DOWN 设计中主要用于骨架向其他系统传递位置与几何； .复制几何：CREOCREO 中接收其他骨架传递过来的几何或自取相关骨架几何信息的工具。（位置关系为坐标系对齐）； .收缩包络

14、：通过质量等级控制空间方向由外向内收缩自动拾取对应几何信息工具。也可必要几何手动特选。（位置关系为坐标系对齐）；整机布局：CreoCreo 是一个包含所有整机重要几何参数的一个文件，其类型为“.lay;.lay;独立骨架：可以通过规范的建模，在总体布置和整机骨架没有完成的时候（或并行）就可以按照相关规范先开始进行设计，当整机布局设计出来后通过声明布局将相关尺寸与布局参数关联即可，如液压挖掘机中的（铲斗骨架、工作装置骨架、平台骨架、行走系统骨架、液压油箱骨架、散热器骨架、驾驶室骨架等）；整机身架：从布局中调用了所有的参数，该骨架中包含名种重要的基准面、物点、里标系以及重要位置IMM半蚁立甘梁：

15、以总龙磴.丝小布万粒些Ra果及自元或胤St可以开始设计,谀计中这段更复制空柱骨架和拽i目/相关祭照力能凝喟完穗设计的骨架,如港压及除机中的（向五月架）j非独。行架：在岁机布局和监司骨架以及相必空工舌架公有发布相应李五盯不前正行设时讨笑，如:杳压笠抿口中的滴斤系GF器、申洛有执骨架、动力再细胃累、T弭平较竹装等）：独立设计元ft：就是登川对比较独立的雪常件二用黄事中旧方式改计.用如,号标咕rr常用外?件、以及一空用?例如?、甘?、?压元?件、?器元器件、发动几、讨、个?等等2CRE2CRE。宴杂产品TOPQOWNTOPQOWN设计一烹体流程3CRE3CRE。复杂产士TOP-DOWNTOP-DOW

16、N设诃一独立骨架设计浅槎例如滋压挖娓机声层中的攀斗片理、工作始看骨 N、平台骨柒，行走至防骨里）发 誓出瓯4.iRfOffiffAfl4.iRfOffiffAfl5XREOflA&rOPDOWNf95XREOflA&rOPDOWNf9堂器立”设申景程C C利忙2 2耳沱牌到京中期避修需，前撑器爆港* *海)胡4 44 4.：*二工里卑):科幻范任注也机左的直压早岐甘?骂手吊膏甲、共士毛线骨帮、空造至 T 号杂等.，6CRE06CRE0条产品OPDDWN/mOPDDWN/m孑独方甘果语计添程1 1、整机结构与模块划分模块划分：模块化设计思想需要考虑结合公司的生产、制造以及工艺的实际情况进行，不同

17、公司生产制造的实际情况是不一样的。因此同样的产品其模块划分是不完全一致的。对于液压挖掘机产品，设计团队主要有以下 8 8 个专业方面的设计人员组成：总体、动力、行走、结构、液压、?器、薄板、空调等组成；所需设计师总体通常 1 1 人；动力 1 1 人；行走系统 1 1人；结构包括铲斗 1 1 人、工彳装置 1 1 人、平台 1 1 人；液压系统 1 12 2 人；?器系统 1 1 人；薄板包括驾驶室 1 1 人、机罩 1 1 人；空调系统 1 1 人。整个设计团队合理为 1212 人左右。根据专业与系统功能可将液压挖掘机整机第一级结构分为以下 1010 个结构层：1 1）回转平台总成2 2）底

18、盘总成3 3）工作装置4 4）覆盖件总成5 5）驾驶室模块层下为配置层。由此定义结构层、模块层、配置层”三层虚拟层编码与命名规则：主要由 3 3 级虚拟结构总成：结构层、模块层和配置层；结构层：主要功能为组织设计；模块层：具体功能模块；配置层：每一模块中承担具体配置的作用；模块层中根据设计要求可存在多个配置，不同的配置由不同名称的配置层来承担；该层另外一个重要作用是承载该配置的三维模型在整机中的正确位置。2 2、三维模型顶层结构搭建主要包括：创建整机组件-搭建结构层-搭建模块层-搭建配置层的组件等；3 3、整机布局设计主要包括：参数的创建-表格创建-简化图形表示的创建-参数与尺寸的关联-参数与

19、表格的关联等；4 4、整机骨架设计主要内容：重要基准建立与命名-布局声明-参数关联；5 5、铲斗设计6 6、液压油箱设计7 7、工作装置设计8 8、平台设计9 9、行走系统设计 1010、机罩设计1111、驾驶室设计1212、动力系统设计1313、空调系统设计1414、液压系统设计使用 CREOCREO 的管道”模块对液压系统进行专业的管路布置设计。包括：管线库的建立、管接?库建立、钢管布置、软管布置等1515、?器系统设计6 6）动力系统7 7）液压系统8 8）?气系统9 9）属具1010）附件结构层下为模块层,使用 CREOCREO 的缆”模块对?器系统线束进行快速的原理图驱动自动三维布线

20、设计。包括：?器元件设计建模标准（元器件、接插件、端子、焊点等）、布线网络设计、自动布线、束设计、三维线束制造展平设计、线束展平工程图设计等；2 2 基于 Pro/EPro/E 的自顶向下的设计过程2.22.2产品的方案设计在产品设计初期，用简单的 2D2D 线条来描述零组件的位置和装配关系，以明确设计意图，PrPro/Eo/E 中提供了一个叫“布局”的模块，专门用来实现这个功能。在布局中可以定义关键的设计参数，并为这些参数建立关系，再将这些参数与零件中的参数尺寸连接（或关联），便可利用“布局来控制多个零件的尺寸。根据布局图，使用者可进一步进行细部的 3D3D 零件设计。2.32.3定义产品结

21、构定义产品结构可帮助设计人员组织规划装配设计，便于管理和分配任务到项目组成员，有利于设计者之间进行更好的沟通。Pro/EPro/E 允许创建不含任何零件的子装配或不含任何几何特征的空零件，己经存在的子装配或零件也可以添加到产品结构中。2.42.4骨架模型骨架模型作为产品装配的三维空间规划， 用来帮助处理大型组件的重要工具。 它可以用来分析产品的设计、 规划基本的空间设计需求、决定重要的长度，也可定出产品中各零组件的位置关系，并利用骨架进行装配。除此之外，通过修改骨架模型还可以驱动零件的运动，来检测零件间是否存在干涉。2.52.5传递设计信息顶层的设计信息，如重要的安装位置和空间位置需求等，可以

22、通过布局中的声明将信息传递到子装配（或子骨架）和零件中。这样每个子装配都包含与该子装配的相关信息，从而使每个子装配的设计团队可以相对独立的进行设计工作。子骨架的信息也可以通过复制几何特征功能将自身的信息传递到下一级的子骨架或零件中，信息就这样一级一级的传递下去。2.62.6零件的详细设计在后续设计中，可以直接在装配体中进行零件设计，设计时可以运用 useedgeuseedge 或 relationrelation 等方法建立与装配体的依赖关系，以确定必要的外部参考关系。也可以在组件中修改现有的零件，设计时可以利用复制、阵列进行零组件的复制，或以合并及切除来设计配合件。2.72.7设计自动化程序

23、设计是自动化产品设计的一项重要工具，用户可以通过编程或建立一些必要的关系式来控制零件和装配件的设计，通过程序可以控制零件特征的出现与否、尺寸的大小、装配件中零件的出现与否及零件的个数等，当零件或组件的程序设计完成后，以后在读取该零件或组件时，其各种变化情况即可利用问答的方式得到不同的几何形状，达到产品的设计要求，方便地设计一系列产品。r rANZHiXJ2-PLAWEANZHiXJ2-PLAWE用OU1-AXIXiANGZHOJI-PlAXiANGZHOJI-PlAJiAhSOUQlQAO.LENJiAhSOUQlQAO.LENZHOUZ-DiAZHOUZ-DiAZHQUUDIAZHQUUDI

24、AZHOUJI*ZHOUJI*2.72.7 设计的变更当完成零组件的设计后，Pro/EPro/E 系统即可依据布局图的规划，将所有零组件自动装配在一起,而后当进行产品设计变更时，若设计变更的部位仅涉及单个零件，则可直接在 3D3D 零件上进行变更；若设计变更涉及多个零件的相对位置或整个组件的布局规划时，则可在布局上进行必要的修改。当布局变动后，则组件也会自动更新，这种由布局图驱动产品自动装配及更新的功能使产品设计者能着眼于整体产品结构的规划与更新，而不只是单一零件的设计与零件间的装配关系。3 3、自顶向下设计实例减速器是常见的变速装置，其用途十分广泛，下面结合 Pro/EPro/E 对钻杆动力

25、钳装置中的减速器进行设计，表述 Pro/EPro/E 的自顶向下设计系统的工作流程。减速器主要由箱体、输入轴、传动轴、传动部件、拨叉及附件等子装配体组成。首先进行布局图设计，布局中的二维结构图可以直接在 Pro/EPro/E 的布局模块中绘制也可以在二维软件 CADCAD 中绘制，然后导入到布局模块中。布局图中集中体现了各子装配及零部件的装配关系，如图 1 1 所示。图 1 1 减速器布局图2HolI2-WUS在布局中可以定义关键参数，关键参数可以作为主控参数来控制与其相关零件的尺寸,比如这里把输入轴的轴径作为关键尺寸，并用它来控制齿轮的安装孔径和轴承的内径。同XIAWGPAN-PLANEXI

26、AWGPAN-PLANEXIANG6AN-PLAMEXIANG6AN-PLAMEJIANSUQ1KUAN-LJIANSUQ1KUAN-L-ie0=26300jxuqyaJ8DC-IAZH0U-AXISJ8DC-IAZH0U-AXIS- -JIANSUQICTANG.LENJIANSUQICTANG.LEN5676 6i iionSGQSGQichang11t=52C000jinuqikuan-Iat=353000Ihoul-dia-44500000whoujjn*I*t=137即/手XicnftitShuQTftIondochiIunShuocRtlondochilunChuoHdonxzho

27、uZhichenpanShucuzhouZhouchennLuoshuon9Zhi4uC10neihuaonchiIun81chiIsy2y2bocbo13时在布局中还可以建立关系式来建立约束，比如实例中输入轴与传动轴的间距和齿轮之间存在关系 zhoujian_len=mx(z1+z2)/2(zhoujian_lenzhoujian_len=mx(z1+z2)/2(zhoujian_len 表示轴间距，mzmz 分别表示齿轮的模数与齿数)。这里一张布局图并不能完全把整个装置的位置和装配关系完全表达?楚，这时可以再插入表达下一级子装配的布局图，如图 2 2 所示就是表达传动轴这一级子装配的布局图

28、。ZHOUI-AXISZHOUI-AXISANGZHOUUPLANEANGZHOUUPLANEZHOUICHLUNI-PUkNEZHOUICHLUNI-PUkNE布局建立完毕后就开始定义产品的结构， 产品的结构包含了一系列的子装配和元件，在定义设计时，许多的子装配将会被决定，包括子装配、子装配骨架、零件等。产品定义结束后， 将布局中定义的关键参数等信息声明放置到各子装配中， 各子装配的团队根据传递下来的信息进行各自的设计，而各个团队之间并没有联系，这就实现了设计的并行，提高设计效率。在进行各零件的详细设计时，利用传递下来的信息作为控制尺寸来设计具体部件，还有一些标准件可直接在标准图库中调入。齿

29、轮是减速器中的重要零件，这里对齿轮直接进行参数化建模，并用程序加以控制，使其更改更加方便。设计完成后利用三维模型对关键部件进行强度计算、运动仿真、动力学仿真等来检验产品的质量。如发现问题则应更改有问题的零部件，然后再进行检验直道产品合格。例如在对本例的输入轴进行强度校核时，如果发现轴的强度不够，就应该加大这根轴的直径。由于轴的直径已在布局中定义为关键参数，并通通声明将关键参数传递到各个零件中，并把它作为控制尺寸，所以与轴配合的齿轮孔径及轴承的内径都随之变化，而不需要对它们进行修改，这就减少了大量的更改时间。图 3 3 为传动轴装配图，图 4 4 为设计完成后的减速器三维模型。iLUN1CHIL

30、N2-PLANEiLUN1CHILN2-PLANEBIBICHILUN2ZHICHENGOUALPLANECHILUN2ZHICHENGOUALPLANEnornors s图 2 2 子装配布局图worwor图 3 3 传动轴子装配uoruor图 4 4 减速器三维模型4 4 结语Pro/EPro/E 是一个功能强大的参数化建模软件，利用其进行自顶向下的参数化设计可以从产品设计初期就控制产品的整体设计目标和性能状况。在设计过程中可以根据各种因素或需要对设计进行调整，从而提高设计效率，并减少因设计原因造成的更改或返工，显著减低研制成本、缩短研制周期、提高竞争力。CRECg顶向下设计实例目前，随着

31、 CAD/CAM/CACAD/CAM/CA1 1 体化集成解决方案的快速发展，传统的自底向上设计方法已经不能满足人们对于产品开发效率的要求。特别是汽车设计时，大多需要在原有产品的基础上根据市场需求进行局部换型和调整、重组，适应性和灵活性较强。若运用传统的设计方法，各系统都是孤立的设计，可能导致后期总装各部件时出现严重的干涉现象。采用自顶向下的设计方法能较好地解决该问题，体现了协同设计和并行工程的优势。本文采用 Top-downTop-down 设计方法对赛车进行参数化设计，并在原有的骨架模型图上进行改型设计。1 1、基于 CreoCreo 的 Top-downTop-down 参数化设计自顶向

32、下是一种从总体设计到局部设计的过程和方法。它首先确定总体思路、设计总体布局，然后设计零部件，从而完成一个完整的设计。为实现符合设计思路的三维设计，本文采用 CreoCreo 软件，考虑了规范的模型管理，以实现模型间的信息传递和结构控制，完成自顶向下的三维设计。具体来讲就是根据概念设计布局，然后建立装配结构树，再建立总骨架模型，发布几何到子组件，最后进行详细的设计。设计流程如图 1 1 所示。图 1 1Top-downTop-down 设计流程FSAEFSAE 赛车为自主研发，赛车的主体结构、整车配置情况、空间布置等设计较成熟，外观如图 2 2 所示。为方便赛车的结构优化，实现快速的结构修改，本

33、文提出自顶向下的设计方法。本研究将车架、前悬挂、后悬挂、转向系、制动系定义为一级组件。这些一级组件下面又包含各自的组成零件。具体设计流程如图 3 3 所示。图 2 2 自主研发的 FSAEFSAE 系列赛车2 2、FSAEFSAE 赛车 Top-downTop-down 参数化设计的实施方案赛车总布置设计时首先确定原点坐标系。以横向通过前轮中心的竖直平面为 X X 平面，以左右对称面为 Y Y 平面，以地平面为 Z Z 平面，然后确定轴距、轮距和发动机输出点。由于发动机是外购件，属于成熟体，只需要它的输出位置、安装位置以及整体的大致外观，因此采用收缩包络外部几何的方式获取，通过在发动机的输出点

34、建立坐标系来控制发动机在整车中的布置位置，同时用该坐标系与差速器链轮进行位置匹配。另外，关系到赛车操纵稳定性能的所有参数都是本次设计的控制要点。 为了方便今后在 adamsadams 中对运动学分析的优化结果进行实时改进， 需要在 adamadams s中仿真分析出各项的最优参数，直接赋予相应的零件模型。图 3 3 具体设计流程赛车装配特征树装配体中各个子系统及其部件之间的关系构成了装配关系树。在建立模型之前，需要先建立好整车总装配的特征树。总装配树的根节点为所要建立的整车文件，各子系统为树型结构的1 1 级子节点，对于复杂的总成可能还有 2 2 级甚至 3 3 级子节点。父节点与子节点之间的

35、关系由相关参数表示，这些参数包括配合参数和安装定位参数。装配特征树不仅列出了系统的组成元件，同时定义了它们的层次关系。由本文拟定的设计思路可知，整车以下包含的一级组件有车架、前后悬挂、转向系、制动系、传动系，二级组件则是各系统的零件。后悬挂子装配特征树如图 4 4 所示。另外，车轮、发动机、差速器属于成熟体，在建模完成后直接装配。完成的总装配特征树见图 5 5。图 4 4 后悬挂子装配特征树FSAtTSOCWN4&MFSAtTSOCWN4&MPJSAETOPDCKILKELODCI1.PR1PJSAETOPDCKILKELODCI1.PR1nA5M_RJGHTA5M_RJGHT口口ASMJOP

36、ASMJOPZ7ASM_FRONTZ7ASM_FRONT* *A ASM_OEFC$VSSM_OEFC$VSk kFRAMLPRTFRAMLPRT3STEERASM3STEERASM3FRQNT-5VSPtNSION,ASM3FRQNT-5VSPtNSION,ASMP3RERSUSPP3RERSUSP N$10M.ASMN$10M.ASM2DRlVEdNEJM2DRlVEdNEJM二J JBKAKEHASM+ +7JENGINE/.SM7JENGINE/.SM 图 5 5 总装配特征树建立布局在产品设计初期，使用 CreoCreo 中的布局功能，用简单的 2D2D 草绘工具绘制草绘图，以此描述

37、零件和子组件之间的位置和装配关系，明确设计的意图。整车布局如图 6 6 所示。在布局中能定义关键的设计参数，并且为这些相关参数建立关系式，然后将这些参数与零件中的尺寸相互关联，便可以利用布局控制子组件和零件的相关尺寸。整车布局是实体模型设计意图的体现，用于建立尺寸、位置参数及其相互关系，以便对三维模型进行数据传递和数据管理。本研究将整车参数控制点体现于布局中，再将关键控制参数标注出来，每标注一处即创建一个参变量，并对其赋予初始值。根据实际需要对这些相关参数建立关系式，然后将这些参数与零件中的尺寸相互关联，从而达到利用布局控制子组件和零件的相关尺寸的目的。关键参数定义完成后将其以数据表格的形式体

38、现出来，如表 1 1 所示。这样可以很方便地对各参数重新赋值，完成对整车的布局。图 6 6 整车布局建立骨架模型Top-downTop-down 设计利用骨架模型来表示装配设计的重要元素。建立骨架模型所使用的几何特征优先顺序为点、线、面、实体。对于赛车而言，其主体结构属桁架结构，因此采用线作为骨架模型的基础特征。赛车分为如下几大部分：车架、转向系、传动系统、制动系统、悬挂系统，其中前 4 4 个部分采用一级骨架。悬挂系统由导向机构、减震组件两大部分组成，采用二级骨架。设计的整车主骨架如图 7 7 所示，主要表达的信息是前后悬挂在 X X 方向的布置、发动机空间划定、前环和主环的位置及外形、转向

39、器和制动踏板的位置等。图 7 7 整车主骨架表 1 1 参数表呼号拿最林拿装值券法1 1froiuwheelirml11W忖轮距2R也w联1tractI170后楂延3165。轴距4Frontrultcenlerheight35徒俐惭小心点45 5Frontkm/piiiNT*23前主第偏直距6Kingpininrhn.Ttiflr55主婚内博用7 7Ki唧incastersingleb b主将后做角8 8FU。发布几何如图 8 8 所示。建立模型各子系统建模的必要参考信息均来自于骨架，因此在建立各子系统的数据模型前需要复制骨架中的发布几何。这里运用“复制几何”命令，调入各子系统所对应的发布几何

40、即可。然后将发布几何作为基础参考信息建立模型。图 9 91313 为几大总成完成后的模型。最终的整车总装模型如图 1414 所示。图 1010 前悬挂总成uoruor5 5图 8 8 发布几何图 1111 转向总成图 1212 差速器总成图 1313 车架产品系列化改型设计完成整车的设计后，CreoCreo 即可依据骨架模型的规划进行变更、改型。当设计变更涉及多个零件的相对位置或整个组件的骨架模型时，可在骨架模型上进行必要的修改。当骨架或者布局变动后，组件也会自动再生。同一系列的产品，一般只在尺寸规格上存在差异。修改布局中的主控参数，使用总骨架点与子系统骨架点的“再生”命令，将布局中的参数传递

41、到底层数据模型中，根据变化后的骨架特征和实际需求，在骨架中修改其他细节特征，检查模型修改不合理的地方，即可完成产品的改型设计。改进后的参数如表 2 2 所示。初始整车模型与改进后的整车*IIII 型如图 1515、1616 所示。表 2 2 改进后的参数表序号参数房林参股也善注1 1FrontwhefltiarkI220前轮距2 2RearvrhrrtIrark12001200博拈距3WKWKPPPPI Ihasp1750轴距4 4Fwmrollcenterhui咖25前倒保中心高度5rontkingp:noffs-ct23前主能体置诬6 6Kingpinind(nationKingpinin

42、d(nation3d3d上惆内懒角1 1KinpirrfuMrrtnpin5J_销后领用8FUCAlength?心是上崔胃扶危9FIJI*length17Q谶总F秋雪装度1010FrontLingpinholtlength25a生销长度11Rwrollcentarheighteueu后倜假中心高度12RearkingpinCi25后主锚偏置距13RUCALength眄后悬上情髯杀更14- RLCALength355后之F盘膏餐M1111HInini图 1515 初始整车模型3 3、结束语本文详细阐述了 Top-downTop-down 的设计流程与思路，并运用 CreoCreo 软件，通过 T

43、op-downTop-down 的设计方法完成了赛车整车部件的开发。整个设计过程从顶层开始，设计之初就控制着机构的整体设计目标与性能状况，在设计过程中不断调整结构参数，实现设计优化和赛车的结构改进，同时为新赛车设计提供数据依据。该方法可大大缩短产品开发周期，为赛车模块化设计奠定基础。基于PRO/E骨架模型的桁架参数化设计桁架是由直杆组成的一种具有三角形单元的平面或空间结构。在荷载作用下，桁架杆件主要承受轴向拉、压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度，广泛应用于屋架、桥梁、输?线路塔、起重机架等中。桁架结构采用自底向上的设 atat 方法存在一些弊端：

44、1 1）桁架结构中杆件设计尺寸不便确定；2 2）装配困难；3 3）设计完成后，若设计意图变更或整体控制参数需作修改，整个设计过程需重新开始，影响设计效率。本文采用自顶向下的设计方法，运用 Pro/E 的自顶向下的设计功能，从产品的结构层次入手，以骨架模型为传递载体，结合独立零件的参数关系完成桁架的三维参数化模型设计。Pro/E自顶向下的设计方法自顶向下（Top-DownDesignTop-DownDesign）的设计即设计由总体布局、总体结构、部件结构到底层零件的一种自上而下、逐步细化的设计过程。自顶向下的设计符合大部分产品设计的实际设计流程，产品的修改性强，设计准确性高，便于产品快速变形设计

45、，便于实现多个子系统的协同设计。自顶向下的设计过程其实是一个数据与结构关系从顶部模型传递给底部模型的传递过程。在Pro/EPro/E 中通过 LayoutLayout 定义产品的总体布局与结构约束关系，再将这些约束传递到产品的骨架模型与装配设计中，最终完成整个产品的参数化设计。2 2 桁架自顶向下的设计过程桁架的布局设计先确定关键尺寸和设计主要参数，创建变量并设置各变量间关系。将桁架中骨架的主要控制参数作为一级系统的输入参数，由此往下传递到底层各零件。本文所设计的桁架是用于起重机中的副臂经简化后的基本原理结构。根据总体布局，其主要控制参数如表 1 1 所示，结构示意图如图 1 1 所示。表 1

46、 1 桁架主要控制参数桁架主参数控制表序号控制参数参数值(MlUkUk) )1前端高度(B1)3007前端宽度，3003后端高度5004后端宽度(A2)5005息长(L0)8006 6腰杆能悬杆前端距离(XI)1507朦杆?抹杆后端距离1X2；150R前端拉杆距悬杆前端距离(C2)SO9后端拉杆距悬杆后端距离(C1)50图 1 1 桁架结构示意图2.22.2 创建骨架模型骨架模型作为产品装配的三维空间规划，可以用来分析产品的设计、规划基本的空间设计需求、决定重要的尺寸参数和零组件的位置装配关系。骨架模型一般由基准特征点、线、坐标系、曲面等组成。本文中涉及到的骨架模型包括基准面、点和线，文中桁架

47、设计主要通过骨架线来生成桁架中的各子件(零件)，如图 2 2 所示为桁架的骨架线。图 2 2 桁架的骨架结构2.32.3 由骨架模型生成子件通过骨架线可以生成各子件（零件），以确定各子件（零件）的设计尺寸。由于骨架坐标与装配坐标相同，故在装配中生成子件（零件）的过程中已经对其进行了定位（装配），如图 3 3 所示为由骨架线生成的子件（零件）。图 3 3 由骨架线生成子件3 3 桁架整体设计参数的变更表 2 2 为变更后的主控制参数表，如图 4 4、图 5 5 所示为控制参数更改前与更改后的模型对比。表 2 2 桁架主要控制参数（变更后）桁架主参数控制表桁架主参数控制表序号序号控制参数控制参数参

48、数侑参数侑(mm)(mm)1 1前端高度B1)200前前端宽度端宽度(B2)2003后端高度(A1)5004后端宽度(A2)5005总长(L0)6006腹杆南悬杆前端距离(XI)150腹杆?悬杆后端距离(X2)1508刖端拉杆距悬杆刖端距离，C二)509后端拉杆距悬杆后端距离(CD50峥学图 4 4 设计参数变更前模型图 5 5 设计参数变更后模型本文运用自顶向下的设计方法进行了桁架的设计，建立顶层骨架模型与参数约束关系传递设计信息，通过骨架模型来实现设计过程的管理。该方法符合产品设计的实际设计流程，设计准确性高，便于修改、提高了设计效率，且能实现多个子系统的协同合作、实现并行设计。悬臂式掘进

49、机后支撑的ProE虚拟装配设计基于 Top-DownTop-Down 思想的参数化设计方法的优点是很明显的，由于整个设计过程是从顶层开始的，从一开始就控制着产品的整体设计目标和性能状况。结合各方面因素，不断调整设计方案，实现设计优化，如在方案设计阶段就可以对产品骨架模型进行运动分析，对关键零件进行刚度、强度校核。随着设计层次的逐渐下行，顶层的参数逐步得到印证，结构不断细化，并根据需要加以调整，从而保证了设计结果的准确性，同时缩短了设计周期。这种设计方法对于规模越大、产品结构越复杂的企业，效果就越明显。本文介绍了悬臂式掘进机后支撑的 ProEProE 虚拟装配设计相关内容。虚拟装配的主要目的是根

50、据产品结构图和装配顺序实施对装配结构的分析和评价。在虚拟装配阶段可对设计提出修改建议，进行零件结构的优化，以便于加工及装配，减少加工和装配的时间。对提高产品设计质量，缩短产品设计周期，降低产品设计成本有重要的意义。1 1 基于 Pro/EPro/E 自顶向下的设计方法Top-downTop-down 设计是自顶向下设计的简称，其含义是先确定总体思路、设计总体布局，然后设计零件和子组件，从而完成一个完整的设计。自顶向下设计从一个系统的角度，计划所有的设计过程，建立整个系统或设计与组件和次组件系统之间的关系。在 Pro/EPro/E 中用户获得设计意图的自顶向下设计方法有：(1)(1)布局(Lay

51、out)-(Layout)-定义设计产品最主要的参数和尺寸及其相互之间的关系。(2)(2)骨架(Skeleton)-(Skeleton)-定义设计产品最主要的空间位置是对 layoutslayouts 定义思路的 3D3D 细化。(3)Pacl(3)Pacl 扩定义设计产品的组成结构，将零部件粗略定位在装配中。(4)PublishGeometry-(4)PublishGeometry-提取设计产品的重要原则和设计数据，将其传递到整个产品设计1 1(5)(5)复制几何实体(CopyGeometry)-(CopyGeometry)-提取和接受设计产品的重要数据。(6)(6)关系(Relations

52、)-(Relations)-设定各尺寸、各参数间的关系。2 2 后支撑的功能与结构分析掘进机属长臂类的机器，较长的截割臂在截割作业时，产生很大的截割力，此时行走履带所受的外力比正常行走时将显著增加，改变了正常行走时履带与地面合理接地比压的分布状态，形成整机的不稳定，甚至产生剧烈振动和倾翻。而后支撑的后部撑压在地面上，可以增加机器的接地长度，以防止和缓解履带的接地比压偏移，进而增加整机的稳定性。主要由支架、支撑腿、支架与二运部连接架、二运部回转台、销轴和衬套等组成。3 3 利用 top-downtop-down 设计后支撑(1)(1)草图设计草图即布局,是 Pro/EngineerPro/Eng

53、ineer 所提供的一个单独模块，其作用是可以通过简单的线条和符号来描绘产品的大概轮廓，布局的核心就是定义产品的主要参数和主要尺寸。而它在整个装配中的作用就体现在：通过声明(Declare)(Declare)建立各个零部件之间的关系，从而实现各个零部件之间自动装配的目的，有利于设 a at t 过程中对整个产品的控制。图 l l 给出了利用 Pro/EPro/E 软件对后支撑做出的总成布局图，即顶级布局模型 houzhichengbuju.layhouzhichengbuju.lay。图 1 1 中设置的尺寸是全局关键几何参数，其具体说明见表 1 1。图 1 1 后支撑总体布局图1 1 支架;

54、2 2 支承腿;3 3 连接架;4 4 二运连接销;5;5 二运回转台；6 6 销轴表 1 1 后支撑关键几何参数攀威和尺寸事数值券数可尺寸PlPl650000650000支架与支那国的踵高支架与支那国的踵高/ /两支撑理的比普两支撑理的比普为为瓯anan支架与二运销地孔中心的距离支架与二运销地孔中心的距离a a皿期克喷逢桂梨的距周540.000540.000在架在架占国占国(2)(2)建立骨架模型对于一个产品来说，骨架就是产品装配的构架，产品的装配应该按照骨架模型装配。有了骨架，产品的结构、大小和尺寸就由骨架确定了，此时在骨架上装上各个零部件，装配也就完成了。可以把骨架文件理解为 3D3D

55、化的布局 LayoutLayout 文件， 它同样是一个设计思路和参考标准， 骨架是一些立体化的、 有位置、有尺寸的点、线、面，这些点、线、面就像布局中的平面轴线一样为装配提供依据和基准。在产品的自顶向下设计中，主设计首先完成布局的设计，通过点线面包含了产品的主要形状、位置等信息，然后把整个项目分给多个子项目，随同骨架模型一同分给不同的小组和个人，子项目再以骨架为参考，骨架改变后，子项目自动改变。如图 2 2 所示，为后支撑的骨架模型。图 2 2 后支撑骨架模型(3)(3)连接设计信息连接设计信息是自顶向下设计的关键点，通过布局或骨架的方式，把设计信息传递到各个零部件中，以达到对装配件控制的目

56、的。在自顶向下设计中，可以通过布局和骨架向各个零部件传递设计信息。通过布局向零部件中分配信息，需要在零部件中声明，把零部件的各种信息声明到布局中去，所声明的参数必须与布局中的参数一致。当作完声明之后，在打开零部件的参数窗口中，就会发现参数窗口中多了布局中的参数值。骨架的信息传递就是映射几何特征，即(Geometry(Geometry 的传递，它是通过 PublishGeometrPublishGeometry y 和 CopyGeometrYCopyGeometrY 实现的。通过复制点、曲面和表面几何和特征作为参考基准，再建立新的几何特征。通过复制过来的这些点、曲面和表面作为参照，从而保证建立

57、的零件具有复制元件的几何特征。GeometryGeometry 传递的是比较具体的形状和数据，如点的位置、曲线和曲面的形状等，这些形状和数据主要用于零件特征的建立。图为后支撑的总成模型。图3掘进机后支撑总成模型4 4 基于总成模型的干涉检测产品装配设计的干涉检测目标是：提高装配效率和装配质量，降低装配成本。其具体目标为在功能确定的条件下，产品零部件数量尽量少，易于装卸，具有最优的零部件定位方案和最少的装配调整操作。进行干涉检测主要是对装配关系进行检测，在 Pro/EPro/E 中，全局干涉检测的操作步骤为：分析一模型分析一全局干涉。进而观察计算结果，若存在干涉，则需要回?修改布局或骨架以求最终

58、的无干涉。本论文中的总成模型经全局干涉检测后，并无干涉存在，证明各个零件在各方向上相对距离合理，满足虚拟装配的要求。5 5 结语综上所述， 基于 Top-DownTop-Down 思想的参数化设计方法的优点是很明显的， 由于整个设计过程是从顶层开始的，从一开始就控制着产品的整体设计目标和性能状况。结合各方面因素，不断调整设计方案，实现设计优化，如在方案设计阶段就可以对产品骨架模型进行运动分析，对关键零件进行刚度、强度校核。随着设计层次的逐渐下行，顶层的参数逐步得到印证，结构不断细化，并根据需要加以调整，从而保证了设计结果的准确性，同时缩短了设计周期。这种设计方法对于规模越大、产品结构越复杂的企

59、业，效果就越明显。CREO自顶向下设计指南一、自顶向下设计概念如果从传统 2D-CAD2D-CAD 的视角来理解自顶向下方法。概念工程图（规划/装配工程图等）通常是由设计主管或资深设计人员创建，然后再从中选取一些元素（直线、视图等）提供给每一个参与到设计中的人员来完成后续详细的零部件设计工作。负责详细零件设计的人员复制这些图元到创建的二维图中并以此为基础来创建零件的工程图。在 CRECRE ?自顶向下设计为概念图和零件之间的信息传递管理父子关联关系，从而能够让概念图中的信息变更自动反映到详细设计模型（2D-CAD2D-CAD 中的零件图纸）里。二、自顶向下设计方法的工作流程1 1 设计准备（定

60、义设计意图一收集必要的设计信息，明确?晰设计意图）一定义产品结构-（输入产品结构中包含的部件，定义信息/关联）-装配结构考虑（在考虑产品结构/设计师分工等信息的情况下创建装配）。2 2 概念设计：骨架模型考虑（定义概念设计、骨架结构）、扩展传递信息到每一零部件（复制骨架模型信息到每一个规划的零部件中）。3 3、详细设计：每一个零部件的详细设计（设计零部件详细几何形状）；4 4、输出：创建工程图（创建零件/ /装配工程图）。三、定义设计意图在开发设计产品时需要输入多种不同类型的信息。在 CREOCREO多种信息如参数、空间尺寸、零件位置信息等，都能够在一个产品的装配文件或模型文件中记录。在开始概