基于PROE的齒輪油泵三維建模設(shè)計(jì)

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1、 目 錄 1 緒論 1 1.1 機(jī)械專業(yè)傳統(tǒng)的教學(xué)方式存在的問題 1 1.2 將三維技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械類專業(yè)課的教學(xué)中 1 2 設(shè)計(jì)概述 2 3 設(shè)計(jì)過程 3 3.1 齒輪油泵零件建模設(shè)計(jì) 3 3.1.1 齒輪油泵骨架的設(shè)計(jì) 4 3.1.2 齒輪油泵主體的設(shè)計(jì) 5 3.1.3 齒輪油泵左蓋的設(shè)計(jì) 7 3.1.4 創(chuàng)建齒輪泵右側(cè)蓋的設(shè)計(jì) 8 3.1.5 齒輪軸的設(shè)計(jì) 8 3.1.6 其它零件的創(chuàng)建 12 3.2 齒輪油泵裝配設(shè)計(jì) 13 3.2.1 虛擬裝配設(shè)計(jì) 13 3.2.2 生成爆炸圖 16 4 機(jī)構(gòu)仿真及工作原理動(dòng)畫 17 4.1 齒輪油泵機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)

2、 17 4.2 齒輪油泵工作原理動(dòng)畫仿真 19 5 總結(jié) 22 致謝 23 參考文獻(xiàn) 24 1 緒論 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是教學(xué)發(fā)展的一個(gè)焦點(diǎn)，Pro/E等三維建模軟件的發(fā)展以及虛擬制造技術(shù)的出現(xiàn)為機(jī)械類專業(yè)課教學(xué)提供了一種極好的現(xiàn)代化教學(xué)的工作平臺(tái)[1]。 1.1 機(jī)械專業(yè)傳統(tǒng)的教學(xué)方式存在的問題 （1） 在機(jī)械類課程的教學(xué)中，經(jīng)常需要實(shí)物模型幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，如果沒有模型，僅僅依靠講解，是很難講清楚一個(gè)立體結(jié)構(gòu)的。學(xué)生缺少對(duì)實(shí)物的感官認(rèn)識(shí)也就更難理解沒有模型的講解，而傳統(tǒng)的教學(xué)方式是利用教學(xué)實(shí)物模型，但實(shí)物模型攜帶不方便，而且容易損壞，不便于保管。

3、 （2） 教學(xué)中存在的另一個(gè)問題是傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)物模型一成不變，更新?lián)Q代的速度慢，而幾十年不變的教學(xué)模型已不能滿足教學(xué)和科技時(shí)代不斷進(jìn)步的需要。時(shí)代在發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容在不斷更新，當(dāng)然教學(xué)模型也要跟上教學(xué)內(nèi)容的更新，要想根據(jù)教學(xué)需要更改實(shí)物模型是很困難的。更換新實(shí)物模型成本又很高，而舊模型基本沒有再利用的價(jià)值，造成很大的浪費(fèi)。 （3） 傳統(tǒng)的教學(xué)模型作運(yùn)動(dòng)演示和運(yùn)動(dòng)分析也存在很多缺陷，一是學(xué)校很難保證有一套完整的機(jī)械專業(yè)的教學(xué)模型，而且成本也較大；二是有些空間的機(jī)構(gòu)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)很難觀察到；三是裝配模型時(shí)容易損壞零件，運(yùn)動(dòng)容易出故障；四是運(yùn)動(dòng)特性的分析也很困難。 （4） 對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué)，傳統(tǒng)的

4、教學(xué)方法是先展開平面簡(jiǎn)圖的構(gòu)思，形成稍微完整的方案之后，開始繪制三維簡(jiǎn)圖，完全定型后再根據(jù)需要繪制效果圖、三視圖或制作簡(jiǎn)易的模型。在造型設(shè)計(jì)的過程中，需要用樣品實(shí)物模型來表達(dá)設(shè)計(jì)者的構(gòu)思，但對(duì)每一種方案都制作實(shí)物樣品，要付出大量的勞動(dòng)，還存在著精度低、修改調(diào)整困難、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)及成本費(fèi)用高等問題。 1.2 將三維技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械類專業(yè)課的教學(xué)中 Pro/E系統(tǒng)是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation，簡(jiǎn)稱PTC)的產(chǎn)品。本軟件采用單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念，改變了機(jī)械CAD／CAE／CAM 的傳統(tǒng)觀念，這種全新的概念已成為當(dāng)今世界機(jī)

5、械CAD／CAE／CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。將現(xiàn)代化的Pro/E三維技術(shù)應(yīng)用到在機(jī)械專業(yè)課的教學(xué)中，可以解決以上傳統(tǒng)教學(xué)存在的很多不足[2]。 （1） 建立零件的三維模型，虛擬的模型便于現(xiàn)代化教學(xué)，在教學(xué)中如果應(yīng)用Pro/E的三維技術(shù)建立零件的三維模型，可以避免傳統(tǒng)教學(xué)模型的缺點(diǎn)，它同樣具有實(shí)物教學(xué)模型的直觀、容易理解的優(yōu)點(diǎn)，又克服了傳統(tǒng)教具的不足，避免了攜帶困難的問題，還便于制作多謀體課件。 （2） 把教學(xué)中常用的零件、部件和標(biāo)準(zhǔn)件建立起自己的模型庫，利用Pro/E提供的強(qiáng)大的基于特征的參數(shù)化實(shí)體造型功能，把教學(xué)中常用的零件、部件和標(biāo)準(zhǔn)件，利用微機(jī)的存儲(chǔ)信息量大的特點(diǎn)建立起自己的模型庫，以充

6、分利用已有的設(shè)計(jì)成果和前人的經(jīng)驗(yàn)。 我們建立的教學(xué)模型庫有如下特點(diǎn)： 1） 零件模型庫的覆蓋面廣、標(biāo)準(zhǔn)新； 2） 當(dāng)教學(xué)需要某一零件模型時(shí)，可直接從零件模型庫中調(diào)出，不必手工繪制； 3） 零件模型從模型庫中調(diào)入后可任意移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，在裝配時(shí)確定準(zhǔn)確的位置； 4） 零件模型庫的操作使用簡(jiǎn)捷、方便、靈活、易學(xué)易懂； 5） 還可以用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)零件模型庫的資源共享，充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源為教學(xué)服務(wù)。 （3） 可將各種三維零部件和機(jī)械傳動(dòng)在Pro/E內(nèi)進(jìn)行虛擬裝配、三維動(dòng)畫演示和運(yùn)動(dòng)特性分析。 總之，把Pro/E的三維技術(shù)引入機(jī)械專業(yè)課的教學(xué)，徹底改變了傳統(tǒng)的教學(xué)理念，大大改善了輔助教學(xué)環(huán)境，提

7、高了教學(xué)效果[3]。通過實(shí)踐證明，我們只要認(rèn)真研究和大膽嘗試輔助教學(xué)這一現(xiàn)代化教學(xué)手段，不斷地去學(xué)習(xí)、掌握這種技術(shù)，很好地將Pro/E的三維技術(shù)應(yīng)用到我們的機(jī)械專業(yè)教學(xué)中去，提高工作效率，充分利用微機(jī)多媒體輔助教學(xué)的優(yōu)越性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，就一定能有效地幫助我們達(dá)到降低教學(xué)成本，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。 2 設(shè)計(jì)概述 本設(shè)計(jì)主要圍繞齒輪油泵設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)例展開。液壓油泵作為一種重要的液壓元件，其規(guī)格和型號(hào)比較繁多，傳統(tǒng)的開發(fā)過程繁瑣、 效率低下、 繪圖量大，Pro/E作為一款高效快捷的CAD/CAM軟件，克服了以上的不足之處，大大提高設(shè)計(jì)人員的開發(fā)速度，本文將著重就Pro/E的實(shí)體建模、虛擬裝配

8、、機(jī)構(gòu)仿真等功能進(jìn)行齒輪油泵的設(shè)計(jì)。齒輪油泵包含多個(gè)零部件，其設(shè)計(jì)巧妙運(yùn)用Pro/E基于單一數(shù)據(jù)庫這一特點(diǎn)并綜合運(yùn)用多種建模方法和設(shè)計(jì)方法。 設(shè)計(jì)的具體要求為： （1） 齒輪油泵零件建模設(shè)計(jì)； （2） 齒輪油泵裝配設(shè)計(jì)； （3） 齒輪油泵機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)； （4） 齒輪油泵工作原理動(dòng)畫設(shè)計(jì)。 3 設(shè)計(jì)過程 3.1 齒輪油泵零件建模設(shè)計(jì) 齒輪油泵包含20多個(gè)零部件，其設(shè)計(jì)巧妙運(yùn)用Pro/E基于單一數(shù)據(jù)庫這一特點(diǎn)并綜合運(yùn)用多種建模方法和設(shè)計(jì)方法[4]，齒輪油泵的最后設(shè)計(jì)結(jié)果如圖1所示，組件分解圖如圖2所示。 圖1 齒輪油泵三維圖 圖2 齒輪油泵爆炸圖 3.1.1 齒輪油泵

9、骨架的設(shè)計(jì) 齒輪油泵骨架的設(shè)計(jì)主要是一系列基準(zhǔn)曲線的繪制，其隨后的建模設(shè)計(jì)建立在骨架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，齒輪油泵的骨架設(shè)計(jì)結(jié)果如圖3所示。 圖3 齒輪油泵骨架設(shè)計(jì)結(jié)果 （1） 新建零件文檔； 1） 單擊“新建”按鈕打開“新建”對(duì)話框。在“類型”選項(xiàng)組中選取“零件”選項(xiàng)，在“子類型”中選取“實(shí)體”選項(xiàng)，在“名稱”文本框中輸入零件名稱“Gear_pump”； 2） 取消“使用缺省模板”復(fù)選項(xiàng)，單擊“確定”按鈕。系統(tǒng)打開“新文件選項(xiàng)”對(duì)話框，選取其中的“mmns_part_solid”選項(xiàng)，再單擊“確定”按鈕進(jìn)入三維實(shí)體建模環(huán)境[5]。 （2） 草繪基準(zhǔn)曲線； 圖4 齒輪油泵骨架草繪

10、 1） 單擊“草繪工具”按鈕打開“草繪”對(duì)話框； 2） 選取基準(zhǔn)平面FRONT作為草繪平面，其它設(shè)置接受系統(tǒng)默認(rèn)選項(xiàng)，單擊“草繪”，進(jìn)入草繪界面； 3） 在草圖內(nèi)繪制曲線如圖4所示。 （3） 創(chuàng)建基準(zhǔn)平面； 1） 單擊“基準(zhǔn)平面工具”按鈕打開“基準(zhǔn)平面”對(duì)話框； 2） 選取FRONT基準(zhǔn)平面作為參照，設(shè)置平移距離35； 3） 單擊“確定”，完成DTM1基準(zhǔn)平面。 （4） 草繪曲線。 1） 單擊“草繪”打開“草繪”對(duì)話框； 2） 選取DTM1作為草繪平面，其它設(shè)置接受系統(tǒng)默認(rèn)選項(xiàng)，單擊“草繪”； 3） 繪制如圖5所示曲線。 圖5 齒輪油泵骨架草繪二 保存設(shè)計(jì)結(jié)果，

11、作為骨架設(shè)計(jì)，關(guān)閉窗口。 3.1.2 齒輪油泵主體的設(shè)計(jì) （1） 新建零件文檔； 單擊“新建”按鈕打開新建對(duì)話框。在“類型”中選“零件”，在“子類型”中選“實(shí)體”，在“名稱”文本框中輸入零件名稱“Gear_part_m”。 （2） 創(chuàng)建外部繼承特征； 1） 單擊“插入”主菜單中選取“共享數(shù)據(jù)”/“合并/繼承”選項(xiàng)，系統(tǒng)打開設(shè)計(jì)圖標(biāo)版[6]； 2） 單擊“打開”按鈕，使用瀏覽的方式打開上一小節(jié)設(shè)計(jì)的齒輪油泵骨架文件“Gear_pump”.同時(shí)系統(tǒng)打開“外部合并”對(duì)話框，在該對(duì)話框的“約束類型”下選取“缺省”選項(xiàng)，在系統(tǒng)默認(rèn)位置裝配齒輪油泵骨架文件； 3） 單擊“外部合并”中的“確定

12、”，單擊“設(shè)計(jì)板”上的“確定”。 （3） 創(chuàng)建拉伸實(shí)體特征； 1） 單擊“拉伸”打開設(shè)計(jì)板，在設(shè)計(jì)板中單擊“放置”打開參照面板，單擊其中“定義”打開“草繪”對(duì)話框，選擇FRONT為草繪平面，接受其它默認(rèn)設(shè)置單擊“草繪”進(jìn)入草繪模式； 2） 在草繪平面內(nèi)使用“抓取邊”工具繪制拉伸剖面圖，然后單擊“確定”退出草繪，調(diào)整方向輸入拉伸深度“25.2”，最后創(chuàng)建的拉伸實(shí)體如圖。再次單擊“拉伸”按鈕，選取上一零件端面作為草繪平面，進(jìn)入草繪模式； 3） 繪制如圖所示草繪剖面圖，調(diào)節(jié)拉伸方向，輸入拉伸深度“25.2”，最后創(chuàng)建的實(shí)體特征如圖所示； 4） 再次單擊“拉伸”，選取上一零件右側(cè)面為草繪平面

13、，進(jìn)入草繪模式； 5） 繪制如圖所示草繪剖面圖，調(diào)節(jié)拉伸方向，輸入深度“9.5”，最后創(chuàng)建的拉伸實(shí)體如圖6所示。 圖6 齒輪油泵主體拉伸結(jié)果 圖7 齒輪油泵主體創(chuàng)建孔結(jié)果 （4） 創(chuàng)建孔特征； 1） 單擊“孔”打開孔設(shè)計(jì)板。單擊拉伸體端面為主參照。單擊“放置”打開參照面板，選取“同軸”放置類型，然后激活“次參照”，選取拉伸體軸線； 2） 完成后的“放置”，設(shè)置“形狀”列表，最后完成的孔特征如圖所示； 3） 再次用孔特征創(chuàng)建孔，如圖7所示。 （5） 創(chuàng)建螺紋修飾特征，如圖8； （6） 創(chuàng)建倒圓角特征，如圖9； （

14、7） 補(bǔ)上一個(gè)拉伸切削特征，最后完成的零件圖，如圖10。 圖8 齒輪油泵主體螺紋修飾結(jié)果 圖9 齒輪油泵主體倒圓角結(jié)果 圖10 齒輪油泵主體設(shè)計(jì)結(jié)果 圖11左蓋設(shè)計(jì)結(jié)果 3.1.3 齒輪油泵左蓋的設(shè)計(jì) 齒輪油泵左蓋的設(shè)計(jì)同樣以齒輪油泵骨架作為母體零件，綜合運(yùn)用拉伸、孔和鏡像復(fù)制等建模方法。齒輪油泵的最后設(shè)計(jì)結(jié)果，如圖11所示。 （1） 新建零件文件，輸入零件名稱“Gear_pump_leftcover”； （2） 創(chuàng)建外部繼承特征，

15、如圖12； （3） 創(chuàng)建拉伸實(shí)體特征，如圖13； 圖12 左蓋外部繼承 圖13 左蓋實(shí)體拉伸結(jié)果 （4） 創(chuàng)建拉伸切削特征，如圖14； （5） 創(chuàng)建階梯孔，如圖15； 圖14 左蓋拉伸切削結(jié)果 圖15 左蓋階梯孔結(jié)果 （6） 創(chuàng)建倒圓角特征，如圖16。 圖16 左蓋倒圓角結(jié)

16、果 圖17 右蓋設(shè)計(jì)結(jié)果 3.1.4 創(chuàng)建齒輪泵右側(cè)蓋的設(shè)計(jì) 齒輪泵右蓋的設(shè)計(jì)和齒輪油泵左蓋的設(shè)計(jì)相似，都是以齒輪油泵的骨架作為母本二進(jìn)行設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)步驟參照左蓋設(shè)計(jì)，齒輪油泵右蓋的設(shè)計(jì)結(jié)果如圖17所示。 3.1.5 齒輪軸的設(shè)計(jì) 齒輪軸的設(shè)計(jì)以全參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪通用件作為母體，對(duì)齒輪通用件參數(shù)進(jìn)行修改并添加必要的特征。齒輪軸的最終設(shè)計(jì)結(jié)果，如圖18所示。 圖18 齒輪軸設(shè)計(jì)結(jié)果 圖19 “PROE標(biāo)準(zhǔn)零件庫2.1”對(duì)話框 為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，這里的全參數(shù)化齒輪采用臺(tái)灣大學(xué)林清安教授開發(fā)的“PRO

17、E標(biāo)準(zhǔn)零件庫2.1”. （1） 打開“PROE標(biāo)準(zhǔn)零件庫2.1”，如圖19所示； （2） 從“零件類型”中選擇“齒輪”，零件規(guī)格選擇“20T”，如圖20所示； 圖20“正齒輪”對(duì)話框 修改右邊列表中“可修改”項(xiàng)目，修改齒輪的模數(shù)M=3,齒數(shù)Z=9,齒寬B=25.2.單擊“打開文件”按鈕，輸入零件名稱“gear_shaft_1”,打開的齒輪零件如圖21。 圖21 參數(shù)齒輪調(diào)用 （3） 創(chuàng)建實(shí)體拉伸特征 選取上一實(shí)體端面為草繪平面，繪制草圖，拉伸深度為“10”，拉伸結(jié)果如圖23； 圖22 齒輪軸拉伸草繪 圖

18、23 齒輪軸拉伸結(jié)果 （4） 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)實(shí)體特征，旋轉(zhuǎn)結(jié)果如圖25； 圖24 齒輪軸旋轉(zhuǎn)草繪 圖25 齒輪軸旋轉(zhuǎn)結(jié)果 （5） 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)切削特征，以切出槽，切槽結(jié)果如圖27； 圖26 齒輪軸切槽草繪 圖27 齒輪軸切槽結(jié)果 （6） 重復(fù)旋轉(zhuǎn)切削，切出另一端的槽； （7） 創(chuàng)建鍵槽，結(jié)果如圖29； 圖28 齒輪軸鍵槽草繪 圖29 齒輪

19、軸鍵槽結(jié)果 （8） 創(chuàng)建倒角特征，結(jié)果如圖30； 圖30 齒輪軸倒角結(jié)果 圖31 齒輪軸設(shè)計(jì)結(jié)果 （9） 創(chuàng)建螺紋修飾特征 選擇“插入”、“修飾”、“螺紋” ； 選取作圖平面為參照面，右圖面為螺紋起始面，輸入深度為10，直徑為12.6。 （10） 隱藏基準(zhǔn)，完成齒輪軸的創(chuàng)建，如圖31。 3.1.6 其它零件的創(chuàng)建 至此齒輪油泵的主要零件以創(chuàng)建完成，下面還有很多裝配用的小零件，其建模過程不再詳細(xì)介紹。只列出其最終結(jié)果，如圖32。 包括：螺釘、外部齒輪、平鍵、圓墊片、螺母、壓蓋、圓柱銷。

20、 a）螺釘 b）外部齒輪 c）平鍵 d）圓墊片 e）螺母 f）壓蓋 g）圓柱銷 圖32 其它零件 至此齒輪油泵所有零件三維建模都以完成，下一步就是裝配。 3.2 齒輪油泵裝配設(shè)計(jì) 3.2.1 虛擬裝配設(shè)計(jì) 齒輪油泵的裝配綜合運(yùn)用到無連接接口約束和連接接口約束。

21、在進(jìn)行齒輪油泵的裝配前，設(shè)計(jì)者首先要對(duì)齒輪油泵進(jìn)行整體的分析，要弄清楚那些元件具有運(yùn)動(dòng)自由度，那些元件完全約束。對(duì)于具有運(yùn)動(dòng)自由度的元件就要根據(jù)具體要求選擇合適的連接接口，反之使用無連接接口的約束進(jìn)行裝配即可。 （1） 創(chuàng)建組件文檔，輸入組件名稱“Gear_pump_model”； （2） 在默認(rèn)位置裝配齒輪油泵主體； 單擊“添加元件”按鈕，打開下設(shè)計(jì)板，選擇缺省，以在默認(rèn)位置裝配泵的主體。 （3） 向組件中裝配銷； 使用“插入”“對(duì)齊”“對(duì)齊”三種約束裝配銷釘，使其高出端面“8”。 （4） 重復(fù)裝配銷釘； 選中前面裝配好的銷釘零件，然后在“編輯”中選取“重復(fù)”打開“重復(fù)元件”對(duì)

22、話框。 按住“ctrl”鍵，選中“插入”和“對(duì)齊”兩種約束方式。單擊添加，共裝配4根銷釘。 （5） 向組件中裝配齒輪油泵左蓋； 使用“匹配”“插入”“插入”三種約束。 （6） 向組件中裝配齒輪軸一； 1） 單擊右工具箱中的“向組件中添加元件”按鈕，打開齒輪油泵文件Gear_shaft_1； 2） 在系統(tǒng)打開的設(shè)計(jì)板上的“用戶定義”中選取“銷釘”連接類型； 3） 完成“放置”列表，裝配結(jié)果如圖33。 圖33 裝配齒輪軸一 （7） 向組件中裝配齒輪軸二； 1） 單擊右工具箱中“向組件中添加元件”按鈕，打開齒輪油泵零件文件Geat_shaft_2； 2） 在系統(tǒng)打開的裝配

23、設(shè)計(jì)板上的“用戶定義”下拉菜單中選取“銷釘”連接類型； 3） 在設(shè)計(jì)板上單擊“移動(dòng)”按鈕，打開“移動(dòng)”列表。在該列表的“運(yùn)動(dòng)類型”選項(xiàng)中選取“旋轉(zhuǎn)”選項(xiàng)，然后選中“運(yùn)動(dòng)參照”副選項(xiàng)； 4） 根據(jù)系統(tǒng)提示選shaft_1的軸線作為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)參照，然后在工作區(qū)中旋轉(zhuǎn)齒輪軸二，使兩齒輪正確嚙合，最后的嚙合結(jié)果如圖34。 圖34 裝配齒輪軸二 （8） 向組件中裝配齒輪油泵右蓋； 1） 單擊“向組件中添加元件”按鈕，使用瀏覽方式打開齒輪油泵零件文件Gear_pump_rightcover； 2） 在系統(tǒng)打開的裝配設(shè)計(jì)板上單擊“放置”按鈕，然后在“放置”列表的“約束類型”下拉菜單中選取“對(duì)齊

24、”約束類型，然后分別選取軸A8和A15作為約束參照。新建“對(duì)齊”約束選取軸A9和A16作為約束參照； 3） 新建“匹配”約束類型，選取油泵主體端面和右蓋端面，輸入偏距“0”； 4） 最后完成的“放置”列表如下圖，最后裝配結(jié)果如圖35。 圖35 裝配右蓋 （9） 在裝配的元件之間進(jìn)行布爾運(yùn)算； 1） 在“編輯”主菜單中選取“元件操作”選項(xiàng)打開“元件”菜單，選取“切除”選項(xiàng)； 2） 根據(jù)系統(tǒng)提示選取右蓋為被切除元件，單擊“確定”，接著選取和其有相交關(guān)系的兩個(gè)銷作為切除參照元件； 3） 最后單擊“再生”，再生后轉(zhuǎn)配結(jié)果如圖，被切除的右蓋零件會(huì)相應(yīng)變化。 （10） 裝配螺栓；

25、 1） 單擊“向組件中添加元件”按鈕，打開“blot.prt”； 2） 使用“對(duì)齊”約束，選取螺栓軸線和螺栓孔軸線； 3） 使用“匹配”約束，選取螺栓頭下端面和螺栓孔上端面。 （11） 重復(fù)裝配螺栓； （12） 向組件中裝配壓緊螺母； 1） 單擊“向組件中添加元件”按鈕，打開齒輪油泵零件文件Pack； 2） 使用“插入”和“匹配”兩中約束選取相應(yīng)參照。 （13） 在元件之間進(jìn)行布爾運(yùn)算 同步驟9一樣，切除壓緊螺母； （14） 裝配鍵； 1） 單擊“向組件中添加元件”按鈕，打開齒輪油泵零件文件key； 2） 使用“匹配”“匹配”“匹配”三種約束方式選取相應(yīng)參照。 （15）

26、 裝配齒輪； 1） 單擊“向組件中添加元件”按鈕，打開齒輪油泵零件文件gear； 2） 使用“對(duì)齊”“匹配”“匹配”三種約束方式選取相應(yīng)參照。 （16） 裝配墊片； （17） 裝配螺母； （18） 影藏曲線特征。 1） 在模型樹上選中“pack”元件，單擊右鍵，選取“打開”打開該元件； 2) 單擊“層”按鈕，系統(tǒng)顯示“層樹”窗口。選取“PRT_ALL_CURVES”,單擊右鍵選取保存； 3) 在空白處單擊右鍵，選取“保存狀態(tài)”； 4) 接著保存對(duì)“pack”元件的修改結(jié)果，最后的組件顯示結(jié)果如圖36。 圖36 齒輪泵設(shè)計(jì)結(jié)果 3.2.2 生成爆炸圖 （1） 從菜單欄

27、中選擇“視圖”“分解”“編輯位置”命令，打開分解位置對(duì)話框； （2） 在“分解位置”對(duì)話框中，設(shè)置“運(yùn)動(dòng)類型”等選項(xiàng)組用來調(diào)整爆炸圖中個(gè)元件的位置，得到滿意位置后，點(diǎn)擊“確定”按鈕。 編輯爆炸圖完成后，得到分解視圖下的齒輪油泵裝配爆炸圖，效果如圖37。 圖37 齒輪泵爆炸圖 4 機(jī)構(gòu)仿真及工作原理動(dòng)畫 4.1 齒輪油泵機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì) （1） 準(zhǔn)備工作 設(shè)置模型顯示外觀，結(jié)果如圖38； 圖38 模型顯示結(jié)果 （2） 進(jìn)入“機(jī)構(gòu)”模塊； 在“應(yīng)用程序”主菜單中選取“機(jī)構(gòu)”選項(xiàng)，進(jìn)入機(jī)構(gòu)仿真界面[6]。 （3） 定義齒輪副連接； 1） 單擊“定義齒輪副連接”按鈕，打開“齒

28、輪副定義”對(duì)話框； 圖39 “齒輪定義”對(duì)話框 圖40 “齒輪定義”對(duì)話框 2）定義齒輪1選項(xiàng)卡，選 “gear_shft_1”為運(yùn)動(dòng)軸，節(jié)圓直徑“27”，如圖39； 3）定義齒輪2選項(xiàng)卡，選 “gear_shft_2”為運(yùn)動(dòng)軸，節(jié)圓直徑“27”，如圖40； 4）打開“屬性”選項(xiàng)卡，在“齒輪比”選項(xiàng)組中選取“節(jié)圓直徑”選項(xiàng)。 （3） 創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)； 1） 單擊“定義伺服電機(jī)”按鈕，系統(tǒng)彈出“伺服電機(jī)定義”對(duì)話框； 2） 在“從動(dòng)圖元”選項(xiàng)組中選取“連接軸”選項(xiàng)，然后選取“gear_shaft_1”的軸線作為連接

29、軸； 3） 在“伺服電機(jī)定義”對(duì)話框中打開“輪廓”選項(xiàng)卡，在“規(guī)范”中選“速度”選項(xiàng)在“?！敝羞x“常數(shù)”，并將“A”值設(shè)為“40”，完成后的對(duì)話框如圖41； 圖41 “電機(jī)定義”對(duì)話框 圖42 定義結(jié)果 4） 完成所以設(shè)置后在“伺服電機(jī)定義”對(duì)話框中單擊“確定，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終結(jié)果如圖42所示。 （4） 創(chuàng)建連接； 1） 在“編輯”主菜單中選取“連接”選項(xiàng)，彈出“連接組件”對(duì)話框，如圖43； 2） 單擊“運(yùn)行”按鈕，打開“確認(rèn)”對(duì)話框，單擊“是”按鈕，完成連接的創(chuàng)建工作，如圖44。 圖43 “連接組件

30、”對(duì)話框 圖44 “確認(rèn)”對(duì)話框 （5） 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)分析； 1） 單擊“運(yùn)動(dòng)分析”按鈕，系統(tǒng)打開如圖“分析定義”對(duì)話框； 2） 在“類型”下拉列表框中選擇“運(yùn)動(dòng)學(xué)”選項(xiàng)，并把運(yùn)動(dòng)“終止時(shí)間”欄的值修改為“60”，接著單擊“運(yùn)行”按鈕，觀察齒輪油泵的運(yùn)動(dòng)情況； 3） 完成上述操作后，單擊“確定”按鈕關(guān)閉“分析定義”對(duì)話框，完成運(yùn)動(dòng)分析創(chuàng)建。 （6） 回放結(jié)果并制作多媒體播放文件。 1） 單擊“回放以前的運(yùn)動(dòng)分析”按鈕，系統(tǒng)彈出如圖所示“回放”對(duì)話框如圖45，單擊其中“回放”按鈕，打開如圖所示“動(dòng)畫”對(duì)話框如圖46；

31、 圖45 “回放”對(duì)話框 圖46 “動(dòng)畫”對(duì)話框 2） 在動(dòng)畫對(duì)話框中可以單擊“播放”按鈕觀察仿真結(jié)果；單擊“停止”按鈕結(jié)束運(yùn)動(dòng)仿真；單擊“捕獲”按鈕打開“捕獲”對(duì)話框如圖所示。單擊其中的“瀏覽”按鈕，彈出“保存副本”對(duì)話框，在次選擇文件的保存路徑，選擇保存格式并填寫文件名稱。完成后單擊“捕獲”對(duì)話框中的“確定”按鈕，開始媒體播放文件的制作。 4.2 齒輪油泵工作原理動(dòng)畫仿真 外嚙合齒輪泵的工作原理：在泵的殼體內(nèi)有一對(duì)外嚙合齒輪，齒輪兩側(cè)有端蓋蓋住。殼體、端蓋、齒輪的各個(gè)齒間槽組成啦許多密封工作腔。當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)吸油腔由于相互嚙合的齒輪逐

32、漸脫開，密封工作腔容積逐漸增大，形成部分真空，郵箱中的油液被吸進(jìn)來，將齒間槽充滿，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)，把油液帶到左側(cè)壓油腔去。在壓油區(qū)一側(cè)，由于齒輪主逐漸進(jìn)入嚙合，密封工作腔容積逐漸減少，油液便被擠進(jìn)去。吸油區(qū)和壓油區(qū)是由相互嚙合的齒輪以及泵體分割開的。 在齒輪油泵機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)中，注重運(yùn)動(dòng)學(xué)的仿真和數(shù)據(jù)分析，對(duì)齒輪的內(nèi)部工作原理展示不充分。下邊設(shè)計(jì)為在組件中裝入“箭頭”零件，表示油液流動(dòng)方向。 （1） 在組建“gear_pump_model.asm”中組裝“箭頭”零件，結(jié)果如圖47所示； 圖47 裝配結(jié)果 圖48 裝配體前視圖 （

33、2） 進(jìn)入“機(jī)構(gòu)”模式，按先前步驟定義齒輪副和齒輪軸1的伺服電動(dòng)機(jī)“ServoMotor1”； （3） 定義箭頭向左運(yùn)動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)“ServoMotor2”，在“輪廓”選項(xiàng)卡中定義速度為10，方向如圖49所示； 圖49 電動(dòng)機(jī)方向 （4） 定義箭頭向左運(yùn)動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)“ServoMotor2”，考慮到動(dòng)畫效果，在“輪廓”選項(xiàng)卡中定義速度改為電動(dòng)機(jī)1的10倍：100，方向如圖50所示； （5） 創(chuàng)建連接； 1） 在“編輯”主菜單中選取“連接”選項(xiàng)，彈出“連接組件”對(duì)話框； 2） 單擊“運(yùn)行”按鈕，打開“確認(rèn)”對(duì)話框，單擊“是”按鈕，完成連接的創(chuàng)建工作。 （6） 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)分析；

34、 圖50 電動(dòng)機(jī)方向 1） 單擊“運(yùn)動(dòng)分析”按鈕，系統(tǒng)打開如圖“分析定義”對(duì)話框； 2） 在“類型”下拉列表框中選擇“位置”選項(xiàng)，并把運(yùn)動(dòng)“終止時(shí)間”欄的值修改為“64”，定義“電動(dòng)機(jī)”如圖51所示，接著單擊“運(yùn)行”按鈕，觀察齒輪油泵的運(yùn)動(dòng)情況； 3） 完成上述操作后，單擊“確定”按鈕關(guān)閉“分析定義”對(duì)話框，完成運(yùn)動(dòng)分析創(chuàng)建。 圖51 “分析定義”對(duì)話框 （7） 回放結(jié)果并制作多媒體播放文件。 用Pro/E制作的簡(jiǎn)易工作原理動(dòng)畫可結(jié)合工作原理的FLASH動(dòng)畫，幫助理解齒輪泵工作原理。 5 總結(jié) 本文詳細(xì)介紹了齒輪油泵的三維設(shè)計(jì)，從零件建模、零件裝配設(shè)計(jì)到機(jī)構(gòu)仿真。其

35、中齒輪軸的設(shè)計(jì)采用了參數(shù)化設(shè)計(jì)，參數(shù)化設(shè)計(jì)是Pro/E的一個(gè)重要特點(diǎn)。重點(diǎn)描述了齒輪泵工作原理的動(dòng)畫設(shè)計(jì)，通過直觀的三維動(dòng)畫，方便學(xué)生理解記憶，且充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，達(dá)到了降低教學(xué)成本，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。使用Pro/E仿真設(shè)計(jì)在展示油泵工作原理時(shí)，并不能展示油液的流動(dòng)情況[19]，所以還要結(jié)合其它軟件設(shè)計(jì)工作原理動(dòng)畫。 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的。指導(dǎo)老師具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和較高的理論水平，在治學(xué)及做人方面使我受益匪淺。衷心感謝老師對(duì)我的關(guān)心指導(dǎo)和幫助。同時(shí)對(duì)于大學(xué)幾年來關(guān)心過、指導(dǎo)過、給

36、予我以幫助的老師一并表示感謝。非常感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和老師給我提供了這次良好的深入學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)和寬松的環(huán)境條件。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不但使我能夠?qū)⒋髮W(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識(shí)再次回顧學(xué)習(xí)，而且也使我學(xué)到了專業(yè)領(lǐng)域中一些前沿的知識(shí)。非常感謝在本次設(shè)計(jì)中曾給予我耐心指導(dǎo)和親切關(guān)懷的老師及幫助過我的同學(xué)，正是由于他們的幫助和鼓勵(lì)才使我能夠在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中克服種種困難，最終順利完成論文，他們的學(xué)識(shí)和為人也深深地影響著我。我對(duì)指導(dǎo)老師表示崇高的敬意和誠(chéng)摯的感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 謝曉華.淺談Pro／ENGINEER的三維技術(shù)在機(jī)械專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用 [J].湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào),2005(05)：287~288 [

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