0 引言

    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、输电线路塔、起重机架等中。

    桁架结构采用自底向上的设计方法存在一些弊端：1）桁架结构中杆件设计尺寸不便确定；2)装配困难；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。

1 Pro/E自顶向下的设计方法

    自顶向下(Top-Down Design)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，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/E中通过Layout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 桁架自顶向下的设计过程

    2.1 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所示，结构示意图如图1所示。

    表1 桁架主要控制参数

    图1 桁架结构示意图