發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真

1、發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)體建模及運(yùn)動(dòng)仿真 學(xué) 生：陳柯佛指導(dǎo)老師：鄧先智目錄摘要4前言51.發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介61.1發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷史及前景61.2發(fā)動(dòng)機(jī)的種類72.運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)簡(jiǎn)介92.1運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)產(chǎn)生的背景92.2運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)92.3運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況102.4 發(fā)展運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)的重要意義113.Pro/E軟件簡(jiǎn)介113.1 Pro/E軟件的基本功能及作用124.發(fā)動(dòng)機(jī)主要零件三維實(shí)體建模144.1零件建模144.1.1曲軸的生成154.1.2曲軸箱體的生成164.1.3下曲軸箱蓋174.1.4 連桿174.1.5 活塞194.1.6 飛輪195.零件裝配205.1 新建裝配模型225.2 組裝機(jī)

2、構(gòu)模型226.發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真386.1概述386.2定義仿真與分析386.2.1 定義伺服電動(dòng)機(jī)396.2.3 定義機(jī)構(gòu)分析446.2.4 測(cè)量活塞的速度467.結(jié)論49摘要發(fā)動(dòng)機(jī)是一種應(yīng)用廣泛的傳遞動(dòng)力的機(jī)器，把能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能額裝置。目前的傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)都是將燃料的化學(xué)能變?yōu)闊崮?，再由熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動(dòng)力，并通過(guò)底盤(pán)的傳動(dòng)系和行駛系驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛。有其廣泛的空間，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式存在的開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、過(guò)程繁雜、開(kāi)發(fā)成本高、性能測(cè)試?yán)щy等問(wèn)題，本文將仿真技術(shù)引入發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，完成以下工作： 1.介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷史及前景，發(fā)動(dòng)機(jī)的種類，介紹了仿真技術(shù)的產(chǎn)生的背景、在國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r及仿真技術(shù)

3、的實(shí)際意義。 2.簡(jiǎn)述了pro/E軟件在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，利用pro/E構(gòu)建發(fā)動(dòng)機(jī)的三維實(shí)體模型，并對(duì)其進(jìn)行裝配。 3.在pro/E進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī) 仿真技術(shù) 三維建模前言隨著機(jī)械行業(yè)的迅速發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，如何提高產(chǎn)品品質(zhì)，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低成本已成為企業(yè)十分重視的問(wèn)題?，F(xiàn)代化的開(kāi)發(fā)手段是提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要保證。企業(yè)應(yīng)用pro/E后，可改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，顯著縮短了新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，為新產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)創(chuàng)造了有利的條件。現(xiàn)結(jié)合pro/E軟件的實(shí)際，闡述該軟件對(duì)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力的重要作用和應(yīng)用效果。在產(chǎn)品零部件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的空間干涉問(wèn)題歷

4、來(lái)都是令機(jī)械設(shè)計(jì)工程師深感頭疼的事。按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，設(shè)計(jì)人員在一些細(xì)節(jié)問(wèn)題上耗費(fèi)了很大的精力，降低設(shè)計(jì)效率。而有些錯(cuò)誤又往往具有很強(qiáng)的隱蔽性，給生產(chǎn)造成不應(yīng)有的損失。因此，利用計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)工具合理的解決這些問(wèn)題無(wú)疑具有一定的實(shí)際意義。當(dāng)今流行比較廣的三維設(shè)計(jì)軟件主要有AutoCAD，Pro/ENGINEER等。無(wú)論是零件的整體設(shè)計(jì)，還是工程圖三視圖的生成，以及3D裝配圖的形成方式和仿真模擬加工記錄參數(shù)完善改進(jìn)，pro/E軟件都有操作容易、使用方便、修改方便的特點(diǎn)，因此在機(jī)械三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。1.發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介發(fā)動(dòng)機(jī)（Engine），又稱為引擎，是一種能夠把一種形式的能轉(zhuǎn)化為另

5、一種更有用的能的機(jī)器，通常是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)器的稱為電動(dòng)機(jī)）有時(shí)它既適用于動(dòng)力發(fā)生裝置，也可指包括動(dòng)力裝置的整個(gè)機(jī)器，比如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)最早誕生在英國(guó)，所以，發(fā)動(dòng)機(jī)的概念也源于英語(yǔ)，它的本義是指那種“產(chǎn)生動(dòng)力的機(jī)械裝置”。1.1發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷史及前景發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的“心臟”。汽車(chē)的發(fā)展與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)步有著直接的聯(lián)系。18世紀(jì)中葉，瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，此后人們開(kāi)始設(shè)想把蒸汽機(jī)裝到車(chē)子上載人。法國(guó)的居紐是第一個(gè)將蒸汽機(jī)裝到車(chē)子上的人。1770年，居紐制作了一輛三輪蒸汽機(jī)車(chē)。這輛車(chē)全長(zhǎng)7.23米，時(shí)速為3.5公里，是世界上第一輛蒸汽機(jī)車(chē)。1858年，定居在法國(guó)巴黎的里

6、諾發(fā)明了煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)，并于1860年申請(qǐng)了專利。發(fā)動(dòng)機(jī)用煤氣和空氣的混合氣體取代往復(fù)式蒸汽機(jī)的蒸汽，使用電池和感應(yīng)線圈產(chǎn)生電火花，用電火花將混合氣點(diǎn)燃爆發(fā)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)有氣缸、活塞、連桿、飛輪等。煤氣機(jī)是內(nèi)燃機(jī)的初級(jí)產(chǎn)品，因?yàn)槊簹獍l(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比為零。1867年，德國(guó)人奧托（August Otto）受里諾研制煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)的啟發(fā)，對(duì)煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了大量的研究，制作了一臺(tái)臥式氣壓煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)，后經(jīng)過(guò)改進(jìn)，于1878年在法國(guó)舉辦的國(guó)際展覽會(huì)上展出了他制作的樣品。由于該發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率高，引起了參觀者極大的興趣。在長(zhǎng)期的研究過(guò)程中，奧托提出了內(nèi)燃機(jī)的四沖程理論，為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)。德國(guó)人奧姆勒和卡爾&#

7、183;本茨根據(jù)奧托發(fā)動(dòng)機(jī)的原理，各自研制出具有現(xiàn)代意義的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，為汽車(chē)的發(fā)展鋪平了道路。1892年，德國(guó)工程師狄塞爾根據(jù)定壓熱功循環(huán)原理，研制出壓燃式柴油機(jī)，并取得了制造這種發(fā)動(dòng)機(jī)的專利權(quán)。1957年，德國(guó)人汪克爾發(fā)明了轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，這是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是利用內(nèi)轉(zhuǎn)子圓外旋輪線和外轉(zhuǎn)子圓內(nèi)旋輪線相結(jié)合的機(jī)構(gòu)，無(wú)曲軸連桿和配氣機(jī)構(gòu)，可將三角活塞運(yùn)動(dòng)直接轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它的零件數(shù)比往復(fù)活塞式汽油少40%，質(zhì)量輕、體積小、轉(zhuǎn)速高、功率大。1958年汪克爾將外轉(zhuǎn)子改為固定轉(zhuǎn)子為行星運(yùn)動(dòng)，制成功率為22.79千瓦、轉(zhuǎn)速為5500轉(zhuǎn)/分的新型旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。1.2發(fā)動(dòng)機(jī)

8、的種類發(fā)動(dòng)機(jī)的種類很多，工作原理和用途也不一樣。大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)都是以輸出有效軸功率為目的的，即驅(qū)動(dòng)一根或幾根軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)主要包括：1.活塞式。2.渦輪式。3.活塞+渦輪式活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)包括：內(nèi)燃機(jī)、熱氣機(jī)（斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)）、旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)（包括三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)）、蒸汽機(jī)等。還有一些特殊的比如用在魚(yú)雷中的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪式包括：燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)，風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)、水輪機(jī)也可以看作是渦輪式發(fā)動(dòng)機(jī)。還有一些用在特殊地方的渦輪式發(fā)動(dòng)機(jī)，比如用在魚(yú)雷中的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其本質(zhì)與蒸汽輪機(jī)類似，但工作工質(zhì)是燃?xì)夂驼羝幕旌衔??；钊?渦輪式的，有一種“自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)”，是使用氣缸得到高溫高壓燃?xì)?，在渦輪中做功輸出有

9、效功率的發(fā)動(dòng)機(jī)。另外渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)、渦輪復(fù)合內(nèi)燃機(jī)也可以看作是活塞+渦輪式的。實(shí)際上上述各種工作原理不同的發(fā)動(dòng)機(jī)，還可以根據(jù)其它方面不同，細(xì)分成很多種類型。比如，內(nèi)燃機(jī)可以分成汽油機(jī)、柴油機(jī)、煤氣機(jī)（以煤氣為燃料的內(nèi)燃機(jī)。使用天然氣的叫做燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，也包含在這里吧）、多種燃料發(fā)動(dòng)機(jī)等等。燃?xì)廨啓C(jī)可以分成單轉(zhuǎn)子、雙轉(zhuǎn)子、三轉(zhuǎn)子的，也可以根據(jù)熱力循環(huán)的不同分成回?zé)崾?、壓氣中間冷卻式、再熱式，以及多種循環(huán)組成的復(fù)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)。熱氣機(jī)可以分成單作用式、雙作用式，以及菱形傳動(dòng)、斜盤(pán)傳動(dòng)、自由活塞式等等?？傊凑彰恳环N原理工作發(fā)動(dòng)機(jī)都可以有很多的不同分支。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，利用噴出高速氣流的反作用

10、力獲得推力。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)包括依賴空氣的和不依賴空氣的。依賴空氣的一般俗稱航空發(fā)動(dòng)機(jī)，包括渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇式發(fā)動(dòng)機(jī)（可以分成混合排氣小涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，和大涵道比分開(kāi)排氣渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)）、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、沖壓式發(fā)動(dòng)機(jī)等。不依賴空氣的一般俗稱火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，以使用的燃料是固態(tài)的還是液態(tài)的，分成液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、使用核能的核火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、使用電場(chǎng)加速離子的電火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等等。2.運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)簡(jiǎn)介2.1運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)產(chǎn)生的背景進(jìn)入21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，社會(huì)發(fā)展日新月異。人們對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品的需求越來(lái)越迫切，對(duì)產(chǎn)品性能的要求越來(lái)越高，全球化經(jīng)濟(jì)已明顯的呈現(xiàn)出買(mǎi)方市場(chǎng)的特

11、點(diǎn)。由于這一變化，導(dǎo)致市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，而競(jìng)爭(zhēng)的核心則主要體現(xiàn)在產(chǎn)品創(chuàng)新上，體現(xiàn)在對(duì)客戶的影響速度和相應(yīng)品質(zhì)上。傳統(tǒng)的物理樣機(jī)在產(chǎn)品的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)中，在開(kāi)發(fā)中期、開(kāi)發(fā)成本、產(chǎn)品品質(zhì)等方面已越來(lái)越不能滿足市場(chǎng)需求，運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)正是在這一市場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的。2.2運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)是一種嶄新的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法，是多個(gè)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物，是一種基于產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)仿真模型的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法。其涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真建模、虛擬現(xiàn)實(shí)等多個(gè)領(lǐng)域、多項(xiàng)技術(shù)，以計(jì)算機(jī)仿真和產(chǎn)品生命周期建模為基礎(chǔ)，以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和控制理論為核心，借助成熟的三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、圖形用戶界面技術(shù)、信息技

12、術(shù)、集成技術(shù)、多媒體技術(shù)、并行處理技術(shù)等，將分散的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和分析過(guò)程集成在一起，使得與產(chǎn)品相關(guān)的所有人員能在產(chǎn)品研制的早期直觀形象地對(duì)虛擬的產(chǎn)品原型進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化、性能測(cè)試、制造仿真以及使用仿真等。換句話說(shuō)“運(yùn)動(dòng)仿真”設(shè)計(jì)方法就是在建造第一臺(tái)（件）物理樣機(jī)之前，利用軟件技術(shù)建立產(chǎn)品系統(tǒng)計(jì)算機(jī)模型，通過(guò)基于實(shí)體可視化的仿真分析，模擬系統(tǒng)在真實(shí)工作環(huán)境條件下的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，以便反復(fù)修改設(shè)計(jì)方案，最終得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。2.3運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況國(guó)外已在各個(gè)領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用仿真設(shè)計(jì)。所涉及到的產(chǎn)品從龐大的卡車(chē)到微小的照相機(jī)的快門(mén)，從火箭到輪船的錨機(jī)。在工程礦山機(jī)械行業(yè)，如約翰迪爾公司利用仿

13、真技術(shù)成功地解決了工程機(jī)械在高速行駛時(shí)出現(xiàn)蛇行現(xiàn)象的問(wèn)題及在重載下的自激振動(dòng)這個(gè)一直困擾著設(shè)計(jì)師及用戶的難題，大大提高了工程礦山機(jī)械高速行駛性能與重載作業(yè)性能。卡特彼勒公司利用虛擬樣機(jī)在切削任何一片金屬之前就可快速試驗(yàn)數(shù)千種設(shè)計(jì)方案，不但降低了產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本，縮短了開(kāi)發(fā)周期，而且還制造出性能更為優(yōu)異的產(chǎn)品。 運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)在國(guó)外已有很多應(yīng)用實(shí)例，我國(guó)也正極急投身于該項(xiàng)技術(shù)的研究中。在傳統(tǒng)上，我國(guó)引進(jìn)物理樣機(jī)，開(kāi)發(fā)人員往往停留在零件照抄的水平上，對(duì)于樣機(jī)缺乏系統(tǒng)水平上的理解和研究，結(jié)果雖然投入了大量的人力物力，卻收效甚微。但如果采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，技術(shù)人員便可對(duì)引進(jìn)樣機(jī)進(jìn)行深入的研究，可以追蹤樣機(jī)的設(shè)

14、計(jì)思想，從而真正提高設(shè)計(jì)人員的水平，開(kāi)發(fā)出能滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品來(lái)。2.4 發(fā)展運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)的重要意義運(yùn)功能及制造等方面交互的建模和分析。在概念設(shè)計(jì)和方案論證中，便于設(shè)計(jì)師將自己的經(jīng)驗(yàn)與想象融于計(jì)算機(jī)的虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)中，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，并代替虛擬樣機(jī)進(jìn)行性能模擬實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)師可在計(jì)算機(jī)上方便的確定、修改設(shè)計(jì)進(jìn)程，逐步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真機(jī)實(shí)驗(yàn)，還可節(jié)省建立試驗(yàn)臺(tái)、動(dòng)仿真設(shè)計(jì)方法將分散的零部件設(shè)計(jì)和分析技術(shù)集成在一起，提供一種更全面地了解設(shè)備性能的方法。他利用虛擬環(huán)境在可視化方面的優(yōu)勢(shì)以及可交互式地探索虛擬物體的功能，對(duì)設(shè)備進(jìn)行幾何、安裝測(cè)試設(shè)備和測(cè)試儀表等有關(guān)的費(fèi)用，更快的確定影響設(shè)計(jì)

15、方案性能的敏感參數(shù)，達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)目的。這樣，可大大縮短設(shè)備研發(fā)周期，降低研發(fā)成本，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，為產(chǎn)品贏得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。3.Pro/E軟件簡(jiǎn)介Pro/E是美國(guó)PTC（參數(shù)）公司開(kāi)發(fā)的一款三維軟件。Pro/E以其基于特征的參數(shù)化造型、單一數(shù)據(jù)庫(kù)下的全相關(guān)性等新概念而聞名于世，具有很強(qiáng)的實(shí)體造型和虛擬裝配能力。功能界面清楚明確，讓使用者視覺(jué)和心理都有一種輕松感。該軟件是一款全方位的3D產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工具，機(jī)床的參數(shù)式設(shè)計(jì)給傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)帶來(lái)了許多新觀念，強(qiáng)調(diào)實(shí)體模型架結(jié)構(gòu)優(yōu)于傳統(tǒng)的面模型架構(gòu)和線模型架構(gòu)。Pro/E還具有良好的數(shù)據(jù)接口，他可以將圖紙輸出為多種格式，可以方面的和AutoCAD、Soli

16、dWorks等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 Pro/E作為高端三維軟件的代表，功能強(qiáng)大、使用簡(jiǎn)單、易學(xué)易用，目前已經(jīng)成為機(jī)械設(shè)計(jì)、家電設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)等行業(yè)所普遍采用的三維軟件。同以往國(guó)內(nèi)使用最多的AutoCAD等通用繪圖軟件相比，該軟件直接采用了統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)聯(lián)性處理、三維建模與二維工程圖相關(guān)聯(lián)等技術(shù)。應(yīng)用最新的Pro/ENGINEER Wildfire4.0技術(shù)可以迅速的提高企業(yè)的設(shè)計(jì)效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、減輕技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短設(shè)計(jì)周期以及加強(qiáng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。使工作效率、方便程度大為提高。3.1 Pro/E軟件的基本功能及作用1.直接畫(huà)出機(jī)械零件的3D(三維)圖形這一方法在畫(huà)出二維截面草圖后，該軟件

17、可以將二維截面圖進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、倒角、布爾運(yùn)算等操作，成所需的零件三維實(shí)體模。在屏幕上可直接顯示、修改設(shè)計(jì)尺寸，并可以檢查結(jié)構(gòu)等方面是否合理、規(guī)范。2.組建設(shè)備的3D裝配視圖該方法是將機(jī)械零件裝配后，形成3D裝配組件通過(guò)組合鍵我們可以從任何一個(gè)位置或角度去觀察單個(gè)零件或組件的3D視圖，如果設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理或比例失調(diào)，很容易就被發(fā)現(xiàn)，并對(duì)零件加以修改，既可以保證零件組合的協(xié)調(diào)性，又可以避免出現(xiàn)零件在構(gòu)造上的相互干涉，如果出現(xiàn)零件的相互干涉，可以及時(shí)進(jìn)行修改，且在修改中極為方便，只要將有尺寸結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤的零件相應(yīng)部分進(jìn)行修改，就能達(dá)到目的要求，這比手工繪圖節(jié)省人力、物力、財(cái)力，減少浪費(fèi)。3.計(jì)算機(jī)

18、器組件、零件重貴和表面積當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)完成機(jī)器的一個(gè)零件，一個(gè)組件后，在很多時(shí)候要確定它的外形尺寸、整體重量、外表面積等外觀因素。Pro/E可以從相應(yīng)的菜單中找出計(jì)算該機(jī)器組件或零件，很方便的得到零部件的外形尺寸、重量及表面積。4.生成工程圖建立三維實(shí)體模型后，可以對(duì)其進(jìn)行任意方向上的觀察，看其是否滿足設(shè)計(jì)與使用要求，滿意后可利用該實(shí)體模型；，自動(dòng)生成三視圖，還可以生成任意位置剖視圖，然后進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改及尺寸標(biāo)注，即可生成二維的工程圖。5.生成真實(shí)感極強(qiáng)的動(dòng)畫(huà)圖象將所設(shè)計(jì)的三維實(shí)體模型與3DMAX等軟件結(jié)合，同時(shí)可以調(diào)整燈光布置場(chǎng)景，賦以機(jī)器一定的材料等，可以生成具有光照效果的逼真的機(jī)器模型動(dòng)畫(huà)圖

19、象。此外，我們還可以對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械零部件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析，得出各個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，對(duì)機(jī)械零部件的應(yīng)力撓度振動(dòng)以及屈曲等加以分析，使所設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化Pro/E軟件結(jié)合技術(shù)人員的設(shè)計(jì)思想和習(xí)慣，還建立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)并具有完整的數(shù)據(jù)模型。它以其強(qiáng)大的參數(shù)式設(shè)計(jì)和統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)管理等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了特征的尺寸驅(qū)動(dòng)和3D實(shí)體與2D工程圖的雙向關(guān)聯(lián)驅(qū)動(dòng)、實(shí)體特征建模、標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的建立、零部件裝配、動(dòng)態(tài)仿真、有限元分析、干涉檢查、NC加工和產(chǎn)品快速變型等功能，克服了二維圖形不能包含產(chǎn)品所有設(shè)計(jì)信息的缺點(diǎn)。Pro/E中的族表(FamilyTable)功能允許設(shè)計(jì)人員把一個(gè)設(shè)計(jì)模型擴(kuò)展到一個(gè)產(chǎn)品家

20、族，由此可以減少高達(dá)90%的工作量大大地提高了生產(chǎn)自動(dòng)化程度，提高了生產(chǎn)效率。4.發(fā)動(dòng)機(jī)主要零件三維實(shí)體建模4.1零件建模在傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員首先在頭腦中形成產(chǎn)品的三位輪廓，然后在圖紙上利用二維工程圖表示，其他設(shè)計(jì)人員以及工藝、生產(chǎn)等不同的部門(mén)的人員在通過(guò)二維圖紙將產(chǎn)品還原成二維影像由于圖紙的錯(cuò)誤和理解的偏差，設(shè)計(jì)人員的意圖并不總能完全實(shí)現(xiàn)，因而設(shè)計(jì)制造的周期較長(zhǎng)，產(chǎn)品的質(zhì)量也受到影響。在產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的時(shí)候尤為如此。因此三維化設(shè)計(jì)是發(fā)展趨勢(shì)。 基本特征是建模時(shí)創(chuàng)立的第一個(gè)特征，是零件結(jié)構(gòu)的基本要素?；咎卣饕院蟮钠渌卣饕蕾囉诨咎卣??；咎卣骺梢允菍?shí)體特征，也可以是基準(zhǔn)特

21、征，正交基準(zhǔn)平面就常常被用作基本特征。 在pro/E中進(jìn)行零件設(shè)計(jì)的步驟是先創(chuàng)建基本特征，然后添加結(jié)構(gòu)特征。開(kāi)始做零件之前，應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作，明確設(shè)計(jì)意圖。認(rèn)認(rèn)真考慮設(shè)計(jì)的關(guān)鍵尺寸，可以變動(dòng)尺寸與尺寸之間的關(guān)系，在裝配時(shí)與其他零件的裝配關(guān)系等。由于在Pro/E中實(shí)體模型可以有多種不同的生成方法，采取何種方法更為合理、高效，需要有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)積累的過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，要根據(jù)圖形的形狀選擇生成模型的方式。草圖繪制盡量簡(jiǎn)化，最好不要繪制過(guò)渡圓角、倒角等非關(guān)鍵性信息。4.1.1曲軸的生成曲軸的建模主要采用拉伸，首先選定草繪平面進(jìn)入草繪模式，會(huì)出曲軸二維草圖，然后進(jìn)行拉伸生成曲軸三維實(shí)體，應(yīng)注意保證主要尺寸

22、的的準(zhǔn)確性，為了曲軸的快速生成還采用了鏡像工具，鏡像屬于復(fù)制方法的一種，最后再添加一些細(xì)節(jié)。對(duì)于復(fù)雜的零件，選擇合理的生成方法就顯得尤為重要。因?yàn)檫x擇不正確的生成方法不但效率低，而且有些情況根本就不能生成實(shí)體模型。因此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)實(shí)體模型之前，必須要考慮好模型的生成方法和步驟。這就要求設(shè)計(jì)人員要有較好的空間想象力和抽象思維能力，這也是三維建模同二維圖形繪制最大的不同之處。4.1.2曲軸箱體的生成 采用拉伸方法建立曲軸箱蓋基本體，在基本上體切割出外觀，最后進(jìn)行打孔。下曲軸箱實(shí)體圖也使用拉伸命令形成基本體，在基本殼體上運(yùn)用拉伸命令切割出外形。最后再進(jìn)行打孔，其中也運(yùn)用到面和軸的創(chuàng)建。4.1.3下

23、曲軸箱蓋 下曲軸箱蓋采用拉伸命令拉伸出主體，進(jìn)行打孔。4.1.4 連桿上圖運(yùn)用了拉伸、孔工具命令。草繪連桿的封閉曲線，利用兩側(cè)拉伸生成連桿基本體和按螺栓的兩個(gè)凸臺(tái)，最后進(jìn)行打孔。4.1.5 活塞生成此零件主要用旋轉(zhuǎn)生成和旋轉(zhuǎn)去除材料命令，還應(yīng)用了拉伸、鏡像命令。旋轉(zhuǎn)命令應(yīng)用，先繪制一條旋轉(zhuǎn)軸，接著草繪截面，在繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)360度就可以生成基本體了。4.1.6 飛輪運(yùn)用拉伸形成主體，在進(jìn)行拉伸去除材料，最后進(jìn)行打孔。5.零件裝配零件設(shè)計(jì)完成后，往往需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)零件進(jìn)行裝配。在Pro/ENGINEE的裝配模塊中，通過(guò)定義零件之間的位置約束關(guān)系，可以把子零件裝配成一個(gè)裝配件，并檢查零件之間是否

24、有干涉以及裝配體的運(yùn)動(dòng)情況是否合乎設(shè)計(jì)要求。同時(shí)在生成裝配體過(guò)程中，用戶可以根據(jù)需要添加生成新的零件和特征。使用Pro/E 進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)有兩種基本方法，示意圖如下所示。 零件設(shè)計(jì)示意圖 零件 零件 零件 零件 部件裝配件 部件裝配件裝配體設(shè)計(jì)示意圖 裝配件 (a) 有底向上的設(shè)計(jì)方法裝配體設(shè)計(jì)示意圖 裝配件部件裝配件 部件裝配件零件設(shè)計(jì)示意圖 零件 零件 零件 零件 （b）由頂向下的設(shè)計(jì)方法在上面兩種方法中，第一種方法相對(duì)第二種方法是比較低端的方法。因?yàn)樵谡嬲母拍钤O(shè)計(jì)中，很少利用一個(gè)零件來(lái)控制整個(gè)裝配體的設(shè)計(jì)，往往都是在拿出產(chǎn)品的外在概念和功能概念后，逐步對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)上的細(xì)化，直到細(xì)化到單

25、個(gè)零件。比如設(shè)計(jì)一種新型號(hào)的汽車(chē)，先由設(shè)計(jì)師拿出汽車(chē)外觀的概念圖，然后有地盤(pán)工程師和車(chē)身工程師一起進(jìn)行汽車(chē)的布局協(xié)調(diào)，根據(jù)協(xié)調(diào)的結(jié)果，得到各自部分布局的概念圖，在這個(gè)布局概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行零件的細(xì)化設(shè)計(jì)。由此可以看出，對(duì)產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)上，以由頂向下的設(shè)計(jì)方法更為貼近實(shí)際些。但是有底向上的設(shè)計(jì)方法并不是一無(wú)是處，對(duì)于一些已經(jīng)比較成熟的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程，采用這種設(shè)計(jì)方法效率反而高一些。在實(shí)際的裝配過(guò)程中通?；旌鲜褂眠@兩種設(shè)計(jì)方法，以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)在技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，所以采用第一種方法比較合適。前面已經(jīng)生成了發(fā)動(dòng)機(jī)各種底層零件的三維模型，然后采用有底向上的裝配設(shè)計(jì)方法對(duì)這些零件進(jìn)行空間定

26、位來(lái)生成裝配件。在裝配設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)需要對(duì)裝配件中的零件進(jìn)行修改，比如修改零件尺寸，移動(dòng)零件在裝配件中的位置，生成新的特征等。對(duì)一個(gè)裝配件，當(dāng)其中所有的零件都被完全約束時(shí)，這種裝配件就稱為參數(shù)化裝配件，否則就是非參數(shù)化的裝配件。5.1 新建裝配模型1.首先設(shè)置工作目錄2.新建一個(gè)裝配模型，命名為fadongji_asm，選取mmns_asm_design模版。5.2 組裝機(jī)構(gòu)模型1. 引入第一個(gè)零件xiaquzhouxiang.prt，并使用 完全約束該零件。2. 引入第二個(gè)零件xiaquzhouxianggai.prt，創(chuàng)建其與xiaquzhouxiang.prt之間的剛性連接。1 在連接

27、列表中選取 選項(xiàng)，此時(shí)系統(tǒng)彈出“元件放置”面板，單擊其中的 選項(xiàng)卡。2 定義“重合”約束。在約束類型下拉列表中選取 選項(xiàng)，選取兩個(gè)平面為“重合”約束的參考，如圖5.2.1所示。圖5.2.13 定義“重合”約束。在 界面中單擊“新建約束”，選擇 選項(xiàng)，選取兩個(gè)平面為“重合”約束的參考，如圖5.2.2所示。圖5.2.24 定義“重合”約束。參考，如圖5.2.3所示。圖5.2.35 單擊 按鈕，完成剛性連接的創(chuàng)建，如圖5.2.4所示。圖5.2.43. 引入零件quzhou.prt，創(chuàng)建其與xiaquzhouxianggai.prt之間的銷(xiāo)連接。1 在“元件放置”面板中選擇 選項(xiàng)。2 定義“軸對(duì)齊”約

28、束。分別選擇兩個(gè)圓柱面為“軸對(duì)齊”約束參考，如圖5.3.1所示。圖5.3.13 定義“平移”約束。選取兩個(gè)平面為“平移”約束的參考，如圖5.3.2所示。圖5.3.24 設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸參考。在放置界面中選取旋轉(zhuǎn)軸選項(xiàng)，選取兩個(gè)面作為旋轉(zhuǎn)軸參考。如圖5.3.3所示。圖5.3.35 設(shè)置位置參數(shù)。在放置界面的右側(cè)“當(dāng)前位置”區(qū)域下的文本框輸入值0，并按Enter確認(rèn)。然后單擊 按鈕；選中，如圖5.3.4所示。圖5.3.46 單擊按鈕，完成銷(xiāo)連接的創(chuàng)建。如圖5.3.5所示。圖5.3.54. 裝配第一個(gè)活塞。引入零件huosai.prt，創(chuàng)建其與xiaquzhouxiang.prt之間的滑塊連接。1 在元件

29、放置面板下選擇選項(xiàng)，單擊“放置”選項(xiàng)卡。2 定義“軸對(duì)齊”約束。分別選取兩個(gè)圓柱面為“軸對(duì)齊”約束參考。如圖5.4.1所示。圖5.4.13 定義“旋轉(zhuǎn)”約束。選取兩個(gè)基準(zhǔn)平面（DTM6和DTM17）為“旋轉(zhuǎn)”約束參考，如圖5.4.2所示。圖5.4.24 設(shè)置平移軸參考。在“放置”面板中選擇“平移軸”選項(xiàng)，選取兩個(gè)平面為平移軸參考。設(shè)置位置參數(shù)，在“放置”界面右邊的“當(dāng)前位置”區(qū)域下的文本框輸入60，并按Enter確認(rèn)。如圖5.4.3所示。圖5.4.35 單擊按鈕，完成滑塊連接的創(chuàng)建。如圖5.4.4所示。圖5.4.45.裝配第二個(gè)活塞，參照第一個(gè)活塞的裝配步驟。如圖5.5.1所示。圖5.5.16

30、.引入零件liangan1.prt，創(chuàng)建其與huosai.prt之間的銷(xiāo)連接。1 在“元件放置”面板中選擇選項(xiàng)。2 定義“軸對(duì)齊”約束，單擊面板中的“放置”按鈕，分別選取兩個(gè)圓柱面為約束參考，如圖5.6.1所示。圖5.6.13 定義“平移”約束，分別選取兩個(gè)基準(zhǔn)平面為“平移”約束的參考（DTM1和DTM6），如圖5.6.2所示。圖5.6.24 在“放置”面板下單擊“新建集”，然后選擇選項(xiàng)。5 定義“軸對(duì)齊”約束。分別選取兩個(gè)柱面為“軸對(duì)齊”約束參考。如圖5.6.3所示。圖5.6.36 單擊按鈕，完成創(chuàng)建。如圖5.6.4所示。圖5.6.47. 引入零件liangan2.prt，創(chuàng)建其與liang

31、an1.prt之間的剛性連接。1 選取“剛性”選項(xiàng)，單擊“元件放置”面板下的“放置”選項(xiàng)卡。2 定義“重合”約束，分別選取兩個(gè)平面為參考，如圖5.7.1所示。圖5.7.13 定義“重合”約束，單擊“新建約束”，在“約束類型”下選擇“重合”，分別選取兩條軸線為參考。如圖5.7.2所示。圖5.7.24 定義“重合”約束，參考完成約束，如圖5.7.3所示圖5.7.35 單擊按鈕，完成剛性連接的創(chuàng)建。如圖5.7.4所示。圖5.7.48. 參考6-7的操作步驟，完成第二組liangan1.prt和liangan2.prt的裝配。如圖5.8.1所示。圖5.8.19. 引入零件feilun.prt，創(chuàng)建其與

32、quzhou.prt之間的銷(xiāo)連接。1 在“元件放置”面板選擇選項(xiàng)。2 定義“軸對(duì)齊”約束。單擊“放置”按鈕，分別選取兩個(gè)柱面為“軸對(duì)齊”約束參考，如圖5.9.1所示。圖5.9.13 定義“平移”約束，分別選取兩個(gè)平面為參考約束，如圖5.9.2所示。圖5.9.24 單擊按鈕，完成連接的創(chuàng)建。如圖5.9.3所示。圖5.9.310. 引入零件quzhouxianggai.prt，創(chuàng)建其與xiaquzhouxiang.prt之間的剛性連接。1 選擇“剛性”選項(xiàng)，單擊“元件放置”面板下的“放置”選項(xiàng)卡。2 定義“重合”約束，分別選擇兩個(gè)平面作為約束參考，如圖5.10.1所示。圖5.10.13 定義“重合

33、”約束，單擊“新建約束”，在下拉列表中選著“重合”，分別選擇兩個(gè)圓柱面為約束參考，如圖5.10.2所示。圖5.10.24 定義“定位”約束，單擊“新建約束”，在下拉列表中選著“重定位”，分別選擇兩個(gè)圓柱面為約束參考，如圖5.10.3所示。圖5.10.35 單擊按鈕，完成剛性連接的創(chuàng)建。如圖5.10.4所示。圖5.10.46.發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真6.1概述在Pro/E的機(jī)構(gòu)模塊中，可以對(duì)一個(gè)機(jī)構(gòu)裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真及分析，除了查看機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)，檢查機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)有無(wú)碰撞外，還能進(jìn)行進(jìn)一步的位置分析、運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)態(tài)分析、靜態(tài)分析和平衡分析，為檢驗(yàn)和進(jìn)一步改進(jìn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考數(shù)據(jù)。6.2定義仿真與分析進(jìn)入機(jī)構(gòu)

34、模塊。單擊選項(xiàng)卡“運(yùn)動(dòng)”區(qū)域中的按鈕，進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊。6.2.1 定義伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)可以以單一自由度在兩個(gè)主體之間強(qiáng)加某種運(yùn)動(dòng)（主要是旋轉(zhuǎn)或平移運(yùn)動(dòng)）。定義伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)，可定義速度、位置或加速度與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系，并且通過(guò)定義伺服電動(dòng)機(jī)的函數(shù)，可以定義運(yùn)動(dòng)的輪廓曲線。定義運(yùn)動(dòng)函數(shù)時(shí)，可以從系統(tǒng)提供的函數(shù)中進(jìn)行選取，也可以自行定制函數(shù)。主要有以下函數(shù)：常量：該選項(xiàng)可以設(shè)置機(jī)構(gòu)的位置、速度和加速度為恒定值，函數(shù)表達(dá)式為y=A，其中A=常量。斜坡：該選項(xiàng)可以設(shè)置機(jī)構(gòu)的位置、速度和加速度為恒定值或隨時(shí)間成線性變化的運(yùn)動(dòng)，函數(shù)表達(dá)式為y=A+B*t，其中A=常量，B=斜率。余弦：該選項(xiàng)可以設(shè)置機(jī)構(gòu)的位

35、置、速度和加速度為振蕩往復(fù)運(yùn)動(dòng)，函數(shù)表達(dá)式為y=A*cos（2*Pi*t/T+B）+C，其中A=振幅，B=相位，C=偏移量，T=周期。SCCA：SCCA是指“正弦-常數(shù)-余弦-加速度”，即一條包含正弦、常數(shù)、余弦的復(fù)合曲線且僅用于加速度的設(shè)置。擺線：該選項(xiàng)可以設(shè)置機(jī)構(gòu)的位置、速度和加速度為一種規(guī)律性的平緩上升運(yùn)動(dòng)，函數(shù)表達(dá)式為y=L*t/TL*sin（2*Pi*t/T）/2*Pi，其中L=周期內(nèi)的上升數(shù)，T=周期。拋物線：該選項(xiàng)可以設(shè)置機(jī)構(gòu)的位置、速度和加速度，函數(shù)表達(dá)式為y=A*t+0.5*B*t2。其中A=線性系數(shù)，B=二次系數(shù)。多項(xiàng)式：該選項(xiàng)同前面介紹的幾種類型類似，可以用于設(shè)置機(jī)構(gòu)的位置、速度和加速度，函數(shù)表達(dá)式為y=A+B*t+C*t2+D*t3。表：該選項(xiàng)可以通過(guò)輸入或?qū)霑r(shí)間與對(duì)應(yīng)模的值來(lái)定義伺服電動(dòng)機(jī)，當(dāng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不能用函數(shù)來(lái)表達(dá)時(shí)，可以采用此方法來(lái)擬合運(yùn)動(dòng)曲線的功能。表文件可以預(yù)先進(jìn)行編制，其擴(kuò)展名為.tab，可以在任何文本編輯器中創(chuàng)建或打開(kāi)。文件采用兩欄格式，第一欄是時(shí)間，該欄中的時(shí)間值必須從第一行到最后一行按升序排列；第二欄是速度。加速度或位置。選擇命令，單擊“插入”區(qū)域中的按鈕，系統(tǒng)彈出“伺服電動(dòng)機(jī)定義”對(duì)話框。如圖6.2.1所示。圖6.2.1選取參考對(duì)象。選取如圖6.2.2所示的參考對(duì)象。圖6.2