基于PROE的健身器材滑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真說(shuō)明書(shū)

1、遼寧科技大學(xué)題目：基于pro/e的健身器材滑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真姓 名：專 業(yè)： 機(jī)制11院 系：裝備制造學(xué)院指導(dǎo)教師：完成日期：2015年6月3日基于pro/e的健身器材滑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真摘 要滑步機(jī)主要為大腿使力驅(qū)動(dòng)身體，主要運(yùn)動(dòng)到臀部，背部等肌群。這是一 種適合男女老少有氧運(yùn)動(dòng)的健身器材，可以有效鍛煉人的心血管系統(tǒng)和提高人 的心肺功能，并對(duì)心血管系統(tǒng)功能提高有相當(dāng)大的作用，同時(shí)它的減脂作用也 很明顯。是一種可使全身 80%勺肌肉和關(guān)節(jié)同時(shí)參加運(yùn)動(dòng)的一種不可多得的器 材。本文中不但介紹了健身器材的發(fā)展現(xiàn)狀，也指出了一些現(xiàn)在存在的一些問(wèn) 題。并且，在分析研究滑步機(jī)的各組成零件和它們之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系的同

2、時(shí)，利 用現(xiàn)代機(jī)械研究軟件 pro/e對(duì)所研究的滑步機(jī)進(jìn)行實(shí)體建模和運(yùn)動(dòng)仿真。 Pro/Engineer系統(tǒng)是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司的產(chǎn)品。PTC公司提出的單一數(shù)據(jù)庫(kù)、 參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念改變了機(jī)械CAD/CAE/CA的傳統(tǒng)觀念，這種全新的概念已成為當(dāng)今世界機(jī)械 CAD/CAE/CA頻域的新標(biāo)準(zhǔn)。得出在傳統(tǒng)條件 下不能得出的結(jié)論數(shù)據(jù)。從而更好的確定滑步機(jī)的結(jié)構(gòu)和相關(guān)數(shù)據(jù)，為滑步機(jī) 的優(yōu)化設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。使之起到更好的鍛煉作用。關(guān)鍵詞：滑步機(jī)，pr/e ,建模AbstractSlide driven mainly for the thighs make strength your body,

3、 major sport to the hips, back and other muscles. It is suitable for men, women and children of aerobic exercise fitness equipment, can effectively exercise the cardiovascular system and improve lung function in people's hearts, and has a considerable effect on cardiovascular system function, im

4、proving, but fat loss is also evident. Is a general 80% of the muscles and joints as well as a rare sports equipment. This article not only introduced the current situation of fitness equipment, also pointed out some problems now. Furthermore, analysis of the slip of the constituent parts and the st

5、ructural relationships between them at the same time, using modern machinery software Pro/e for the study of sliding the solid modeling and motion simulation. Pro/Engineer system is the United States of parametric Technology Corp. product. PTC , parametric, based on the company's proposed single

6、 database concepts related to features, changed the mechanical CAD/CAE/cam tradition, this new concept has become the world of mechanical CAD/CAE/cam areas of new standards. Data obtained under traditional conditions cannot come to the conclusion. In order to better determine the structure of slidin

7、g machine and related data, and lay the Foundation for optimal design of sliding machines. Make them play a better role in exercise.Key words: gliding machine,PR/e, modeling遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)譏論文）任務(wù)書(shū) 摘 要Abstract 目 錄1 .緒 論1.1 選題背景和目的IIII錯(cuò)誤!錯(cuò)誤!錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽未定義書(shū)簽未定義書(shū)簽。錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況1.2.1 健身器材的發(fā)展1.2.2 Pro/e 的發(fā)展應(yīng)

8、用1.3 本課題研究的必要性2 Pro/E功能介紹2.1 Pro/e的主要功能簡(jiǎn)介2.2 Pro/E的三維模型創(chuàng)建功能2.3 Pro/E建模的一般過(guò)程2.4 pro/e的參數(shù)化曲面建模錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3滑步機(jī)的建模與分析.3.1滑步機(jī)的組成及內(nèi)在聯(lián)系3.2典型零件建模.錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3.3零件裝配.27294仿真4.1 仿真介紹294.2 干涉檢驗(yàn)294.3 運(yùn)動(dòng)分析30305結(jié)論.致謝32參考文獻(xiàn)33遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第IV頁(yè)基于pro/e的健身器材滑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真1緒論1.1 選題背景和目的隨著時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，人們的生活水平越來(lái)越高。在物質(zhì)條件得 到滿足的同時(shí)

9、，人們?cè)絹?lái)越渴望著精神世界的滿足和有健康的身體去享受這一 切。隨著國(guó)家全民健身計(jì)劃綱要的實(shí)施，全國(guó)健身熱潮正在興起。全民健身是指全國(guó)人民，不分男女老少，全體人民增強(qiáng)力量，增加耐力， 提高協(xié)調(diào)，控制身體各部分的能力，從而使人民身體強(qiáng)健。旨在全面提高國(guó)民 體質(zhì)和健康水平，以青少年和兒童為重點(diǎn)，倡導(dǎo)全民做到每天參加一次以上的 體育健身活動(dòng)，學(xué)會(huì)兩種以上健身方法，每年進(jìn)行一次體質(zhì)測(cè)定。為紀(jì)念北京 奧運(yùn)會(huì)成功舉辦，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)從 2009年起，將每年8月8日設(shè)置為“全民健身 日”。隨機(jī)人們的健康觀念正在轉(zhuǎn)變，越來(lái)越多的人從傳統(tǒng)的“養(yǎng)生健康”轉(zhuǎn) 變?yōu)楝F(xiàn)代的“健身健康”，開(kāi)始意識(shí)到“健身”和“鍛煉”對(duì)健康的重

10、要性?！盎ㄥX(qián)買鍛煉”、“花錢(qián)買健身”已經(jīng)成為一種新的消費(fèi)時(shí)尚。健身健康事業(yè) 也已成為人們普遍關(guān)注的投資熱點(diǎn)。而舒適的室內(nèi)健身也成為人們?cè)絹?lái)越喜歡 的一種運(yùn)動(dòng)。在這樣的一個(gè)大環(huán)境下，室內(nèi)健身成了大多數(shù)人必不可少的健身活動(dòng)，隨 之而來(lái)的是健身器材行業(yè)的發(fā)展越來(lái)越受到我們的重視。在現(xiàn)代機(jī)械領(lǐng)域里， 三維繪圖已經(jīng)成為我們創(chuàng)新發(fā)展的一種必不可少的手段。Pr/e是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的 實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫(kù)功能。1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況1.2.1 健身器材的發(fā)展健身器材工業(yè)起源于20世紀(jì)70年代初的美國(guó)及加拿大，所以美國(guó)及加 拿大的健身設(shè)

11、備廠是歷史最悠久的廠商，他們經(jīng)歷了健身器材工業(yè)的低谷與高 峰，經(jīng)歷了健身器材的誕生與發(fā)展過(guò)程，所以說(shuō)美國(guó)及加拿大的健身器材是技 術(shù)最優(yōu)秀的最專業(yè)的產(chǎn)品，經(jīng)過(guò) 30年的工業(yè)創(chuàng)新，使得美國(guó)及加拿大的產(chǎn)品成為全球健身器材產(chǎn)品的全球領(lǐng)跑者。包括有氧的Life巾tness , Precor ,Stairmaster ,Schwinn , Concept II , Bodyguard ,力量設(shè)備 Cybex ,Nautilus ,Vectra 從以上品牌開(kāi)始，美洲大地開(kāi)始了健身器材工業(yè)化。人們意 識(shí)到了健身器材工業(yè)是一個(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，而且越來(lái)越為廣大使用者接受。之后美 國(guó)出現(xiàn)了眾多廠商進(jìn)行眾多品牌的工業(yè)化生產(chǎn)

12、，包括目前“ StarTrac , Keys , Scifit , Trimline , Quinton ,Hummer ,Trotter,” 等等品牌。直到20世紀(jì)90年代中期之前，國(guó)內(nèi)銷售的電動(dòng)跑步機(jī)基本上都是國(guó)外產(chǎn) 品，能進(jìn)入家庭的大都是機(jī)械式跑步機(jī)，具生產(chǎn)廠家多為自行車廠。20世紀(jì)90年代中期，隨著國(guó)際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，部分國(guó)外跑步機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)能開(kāi)始向我國(guó)轉(zhuǎn) 移，沿海地區(qū)的一些企業(yè)利用產(chǎn)業(yè)配套優(yōu)勢(shì)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外信息，生產(chǎn)出了國(guó)產(chǎn) 化的家用電動(dòng)跑步機(jī)。進(jìn)入21世紀(jì)之后，家用跑步機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)廣泛分布到長(zhǎng) 三角、山東半島及粵、閩沿海地區(qū)，數(shù)量眾多，其產(chǎn)能占據(jù)全球產(chǎn)能的一半以 上，但均以產(chǎn)業(yè)鏈下游的代

13、工生產(chǎn)、出口加工為主。當(dāng)然也有些企業(yè)試圖從OEM （原始設(shè)備生產(chǎn)商）向ODM原始設(shè)計(jì)制造商）、OBM原始品牌制造商）轉(zhuǎn)型，用 自有品牌去占據(jù)市場(chǎng)，尤其是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。所以國(guó)內(nèi)市場(chǎng)出現(xiàn)了新生的本土品牌 與傳統(tǒng)的洋品牌交互輝映的情形：匯祥 、萬(wàn)年青、喬山、星馳、舒華、格 林、兄弟、英派斯等。1.2.2 Pro/e的發(fā)展應(yīng)用Pro/E （Pro/Engineer操作軟件）是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（Parametric TechnologyCorporation ,簡(jiǎn)稱PTC的重要產(chǎn)品。在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重 要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAMt域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和 推廣，是現(xiàn)

14、今最成功的CAD/CA瞰件之一。Pro/E第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概 念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決牲的相關(guān)性問(wèn)題。另外，它采用模塊化方式， 用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方 式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過(guò)程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。它不但可以應(yīng) 用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行 草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鉞金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照 自己的需要進(jìn)行選擇使用。Pro/E 是一套涵蓋了由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件， 是新一代的產(chǎn)品造型 統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫(kù)功能。

15、PTC的系列軟件已經(jīng)深入工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等各項(xiàng)領(lǐng)域，包括對(duì)大型裝配體的管 理、功能仿真、制造和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，并提供了最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。1.3 本課題研究的必要性在曾長(zhǎng)期被國(guó)外CADa件壟斷的中國(guó)CADff場(chǎng)，我們國(guó)產(chǎn)CADa件已走過(guò) 了十多年曲折、探索的歲月，如今迎來(lái)了新的機(jī)遇和發(fā)展。作為國(guó)產(chǎn) CAD的領(lǐng) 導(dǎo)品牌，中望龍騰以及中望 CAD勺成長(zhǎng)歷程，其實(shí)也正是整個(gè)國(guó)產(chǎn) CADa件業(yè) 發(fā)展的一個(gè)縮影。好比中國(guó)的汽車工業(yè)，曾經(jīng)很長(zhǎng)一段時(shí)間，人們對(duì)中國(guó)企業(yè)自主研發(fā)汽車的技 術(shù)和經(jīng)濟(jì)實(shí)力都表示懷疑，而如今，中國(guó)自主汽車品牌奇瑞卻用短短六年時(shí)間 實(shí)現(xiàn)了從0到30多萬(wàn)輛的年銷售成績(jī)，締造

16、了 “車壇黑馬”的神話。國(guó)產(chǎn)CADt件領(lǐng)域也是如此。中望龍騰的領(lǐng)軍人物杜玉林自豪地講，一切皆有 可能，在中望等國(guó)產(chǎn)廠商開(kāi)始自主研發(fā) CAD®C件的時(shí)候，許多人對(duì)國(guó)產(chǎn) CAD勺 前景表示擔(dān)憂和茫然，甚至無(wú)法理解。但目前的市場(chǎng)和產(chǎn)品，也證明了當(dāng)時(shí)的 決定是正確的，只要勇敢、堅(jiān)定的朝著目標(biāo)前進(jìn)，就能得到回報(bào)，這個(gè)我感觸 非常深刻。從“九五”國(guó)家推進(jìn)制造業(yè)信息化工程開(kāi)始，二維軟件的應(yīng)用逐步走向普 及的同時(shí)，CAEB件正版化問(wèn)題越來(lái)越得到人們的關(guān)注。 針對(duì)盜版軟件問(wèn)題，杜 玉林告訴記者，曾經(jīng)很長(zhǎng)的一段歷史時(shí)期內(nèi)，國(guó)內(nèi)用戶對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的認(rèn)知度和 重視程度還不是很夠，這是盜版軟件廣泛被使用的重要原因

17、。盜版給軟件企業(yè) 尤其是本土軟件企業(yè)帶來(lái)了很大的困擾。不過(guò)這也恰恰預(yù)示著機(jī)會(huì)，預(yù)示著需 求，關(guān)鍵是看軟件企業(yè)自身如何抓住并把握好這個(gè)機(jī)會(huì)。加入WTCB,全民上下都在關(guān)注著知識(shí)產(chǎn)權(quán)這個(gè)話題，國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)正版化的意識(shí)逐漸提高，這種機(jī) 會(huì)和需求就越來(lái)越明顯。尤其是隨著“十一五”規(guī)劃的開(kāi)始，自主創(chuàng)新和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)成為國(guó)家戰(zhàn)略的重中之重。杜玉林說(shuō)，需求帶來(lái)了機(jī)遇，同時(shí)也帶來(lái) 了挑戰(zhàn)。隨著中國(guó)用戶對(duì)正版軟件使用深度的增加，對(duì)軟件技術(shù)要求的提高， 需要國(guó)產(chǎn)CAM件在質(zhì)量上更加苛刻地要求自己，精益求精，滿足客戶的需求，因?yàn)槲覀兩钌蠲靼滓粋€(gè)道理一一軟件在于應(yīng)用。面對(duì)逐漸壯大的三維軟件市場(chǎng)，在二維制圖正向三維應(yīng)用轉(zhuǎn)

18、變的過(guò)程中，三維制圖的應(yīng)用已經(jīng)成為趨勢(shì)，而二 維軟件不會(huì)被三維軟件取代，三維是軟件技術(shù)發(fā)展的一大方向。而健身又是現(xiàn) 在的一大熱點(diǎn)話題，所以我認(rèn)為本課題值得研究。2 Pro/e 的功能介紹2.1 Pro/e 的主要功能簡(jiǎn)介在這里我選擇PCT的Pro/Engineer （ 一下簡(jiǎn)稱pro/e）軟件作為虛擬設(shè)計(jì) 的軟件平臺(tái)，選擇該軟件的原因如下：1 .它具有強(qiáng)大的功能，能夠滿足設(shè)計(jì)要求；2 .它具有實(shí)體建模模塊，可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行零件的虛擬設(shè)計(jì)和建模；3 .它具有完整的功能仿真分析系統(tǒng)，可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真和分析。pro/engineer 的主要功能如下：1 .特征驅(qū)動(dòng)（例如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等）

19、；2 .參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）；3 .通過(guò)零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的 關(guān)系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)；4 .支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)（規(guī)則排列的系列組件，交替排列，pro/program 的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法等）；5 .貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性（任何一個(gè)地方的變動(dòng)都將引起與之有關(guān)的每個(gè) 地方的變動(dòng)），其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 pro/engineer的基本功能。 概括起來(lái)Pro/ENGINEER要具有以下功能：1.2D和3D制圖。2 .機(jī)械設(shè)計(jì)和仿真。3 .逼真圖像。Pro/ENGINEER Foundation 提供了建立 P

20、ro/ENGINEEM部件的精 確、逼真圖像所需的全部工具。4 .鉞金設(shè)計(jì)。完備的Pro/ENGINEER Foundation鉞金設(shè)計(jì)工具套件，可以幫助 用戶建立墻壁、彎頭、沖頭、槽口、式樣和浮雕花紋等基本特征。5 .部件功能。因?yàn)橛脩粜枰_(kāi)發(fā)的是產(chǎn)品，而不僅僅是零件，所以在 Pro/E Foundation的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中，提供了許多定義和建立部件的功能。6 .動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)。7 .相關(guān)圖形表。8 .高級(jí)部件擴(kuò)展。高級(jí)部件擴(kuò)展功能通過(guò)提供一些支持自頂向下設(shè)計(jì)方法、能 處理替代產(chǎn)品配置以及管理大型復(fù)雜部件的工具，來(lái)幫助設(shè)計(jì)小組設(shè)計(jì)和管理 大型復(fù)雜產(chǎn)品。9 .完備的詳細(xì)文檔書(shū)寫(xiě)。10 .曲線、曲面。Pr

21、o/ENGINEEFW級(jí)曲面擴(kuò)展功能與Pro/E Foundation相結(jié)合可以滿足客戶 對(duì)產(chǎn)品形狀進(jìn)行復(fù)雜控制的需求，設(shè)計(jì)人員能夠設(shè)計(jì)出從棱柱形引擎組件到輪 廓化的高爾夫俱樂(lè)部、再到類似人類牙齒器官等的各種產(chǎn)品。高級(jí)曲面擴(kuò)展功 能提供了逆向工程的設(shè)計(jì)規(guī)范管理、參數(shù)化曲面建模和直接曲面建模等高性能 工具。概括起來(lái)它主要具有幾個(gè)方面的特性。2.2 Pro/E 的三維模型創(chuàng)建功能特征造型是幾何造型技術(shù)的發(fā)展，它對(duì)諸如零件形狀、尺寸、工藝、功能等 相關(guān)信息的綜合描述更直觀和更具工程含義?；谔卣鞯脑煨拖到y(tǒng)一般先將大 量的標(biāo)準(zhǔn)特征或用戶自定義特征存入數(shù)據(jù)庫(kù)，在設(shè)計(jì)階段調(diào)用特征庫(kù)中的特征 作為基本造型單

22、元進(jìn)行建模，再逐步輸入幾何信息、工藝信息，建立零件的特征 數(shù)據(jù)模型，并將其存入數(shù)據(jù)庫(kù)?；谔卣鞯脑煨头椒ù蟠蟮靥岣吡嗽O(shè)計(jì)效率和質(zhì) 量，同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)人員可方便地進(jìn)行特征的合法性、相關(guān)性檢查，便于組織復(fù)雜的特征。特征建模過(guò)程實(shí)際上是一系列特征的累加過(guò)程。在三維建模中主要有以下3種特征：（1）實(shí)體特征它是構(gòu)建三維模型的基本單元和主要設(shè)計(jì)對(duì)象。實(shí)體特征可 以是正空間特征（如實(shí)體的突出部分），也可以是負(fù)空間特征（如實(shí)體上的孔、槽 等）。在Pro/E中，根據(jù)建模方式和原理的差異，把實(shí)體特征進(jìn)一步分為基礎(chǔ)特征 和工程特征基礎(chǔ)特征是三維模型設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，包括拉伸特征、旋轉(zhuǎn)特征、掃描特 征和混合特征等。工

23、程特征是在基礎(chǔ)特征上的附加特征，它的創(chuàng)建依賴于已存在 的基礎(chǔ)特征，是有一定工程應(yīng)用價(jià)值的特征，包括孔特征、肋特征、倒角特征和 拔模特征等。(2)曲面特征它是一種沒(méi)有質(zhì)量和體積的幾何特征，對(duì)曲面的精確描述比 較復(fù)雜，在目前三維造型中通常采用“B樣條曲線”為基礎(chǔ)，通過(guò)曲率分布圖對(duì)曲 線進(jìn)行編輯，進(jìn)而得到高質(zhì)量的曲面造型曲面特征主要用于產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、外形設(shè)計(jì)和逆向工程等設(shè)計(jì)領(lǐng)域。(3)基準(zhǔn)特征 指參數(shù)化設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)曲線、基準(zhǔn)平面和坐標(biāo)系 等。一般來(lái)說(shuō)，基準(zhǔn)特征主要用于輔助三維模型的創(chuàng)建。2.3 Pro/E 建模的一般過(guò)程Pro/E 是美國(guó) PTC(Parametric Technol

24、ogy Corpora . tion)公司推出的 CAD/CAM/CAE體化軟件，該軟件集機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、加工制造、鉞金設(shè)計(jì)、 機(jī)構(gòu)分析、有限元分析和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理等功能于一體，是目前國(guó)際上專業(yè)設(shè) 計(jì)人員使用最為廣泛、功能強(qiáng)大的新一代產(chǎn)品造型和動(dòng)態(tài)仿真軟件。利用Pro/E建模首先從整體研究將要建模的零件，分析其特征組成，明確不同特征之間的關(guān) 系和內(nèi)在聯(lián)系，確定零件特征的創(chuàng)建順序，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行建模、添加工程特征 等設(shè)計(jì)。通過(guò)二維平面草繪圖的旋轉(zhuǎn)、拉伸、掃描和混合等工具來(lái)實(shí)現(xiàn)三維實(shí) 體模型的構(gòu)建。Pro/E三維模型將線框、曲面和實(shí)體三者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)整體，整個(gè)建模過(guò)程是基于特征為基

25、本單位的參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程。其中參數(shù)包括幾何參數(shù)和尺寸參數(shù)。幾何參數(shù)確定了實(shí)體特征基本位置的固定關(guān)系，尺寸參 數(shù)決定了產(chǎn)品外觀尺寸和相對(duì)距離。利用參數(shù)可以準(zhǔn)確控制和修改所建立的三 維模型。Pro/E建模的一般過(guò)程如下：(1)建立或選取基準(zhǔn)特征作為模型空間定位的基準(zhǔn)：如基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)軸和基 準(zhǔn)坐標(biāo)系等。建立每個(gè)實(shí)體特征時(shí)，都要利用基準(zhǔn)特征作為參照；(2)建立基礎(chǔ)實(shí)體特征：拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、混合等；(3)建立工程特征：孔、倒角、肋、拔模等；(4)特征的修改：特征陣列、特征復(fù)制等編輯操作；(5)添加材質(zhì)和渲染處理。2.4 pro/e的參數(shù)化曲面建模高級(jí)曲面功能可以幫助設(shè)計(jì)人員和工程師高效開(kāi)發(fā)和優(yōu)化尺寸驅(qū)動(dòng)

26、式幾何 圖形和自由曲面。參數(shù)化曲面建模功能為設(shè)計(jì)人員提供了各種方便的曲面建模 工具，比如變截面掃描工具，其中縱截面可以由用戶自定義圖表或數(shù)學(xué)函數(shù)控 制；另還提供了混合曲面和大量曲面操作，擴(kuò)充、裁剪、偏移以及轉(zhuǎn)換等工具， 以幫助用戶建立精確的形狀。1 .直接曲面建模和逆向工程為了從實(shí)體模型、原型或者現(xiàn)有的產(chǎn)品中獲取設(shè)計(jì)面信息，Pro/ENGINEER的高級(jí)曲面功能逆向工程工具提供了一種快速建立、修改和校驗(yàn)定型曲面的方 法?？焖俑咝Ы?yōu)質(zhì)定型曲面的能力可以多方面地加速后續(xù)過(guò)程，從而為用 戶節(jié)省大量時(shí)間。Pro/E的交互式曲面設(shè)計(jì)擴(kuò)展功能（ISDX）定義了新一代曲面處 理技術(shù)。這一新工具具有獨(dú)特的

27、自由形狀曲線和曲面建模功能，并具有高級(jí)的 互用性和靈活性。它能讓設(shè)計(jì)人員和工程師在一種完全自由式參數(shù)化建模環(huán)境 中工作，這樣就能保證設(shè)計(jì)和工程的真正集成。通過(guò)在 Pro/E的參數(shù)化建?；?礎(chǔ)內(nèi)建立復(fù)雜的自由形狀幾何體，ISDX能讓設(shè)計(jì)人員和工程師在一種具有極大 設(shè)計(jì)靈活性、獨(dú)特的環(huán)境中工作。2 . ISDX的主要特性交互式曲面設(shè)計(jì)是一種一體化的建模方法，它確保了設(shè)計(jì)過(guò)程具有最大的 靈活性，并能讓設(shè)計(jì)人員和工程師按照設(shè)想來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。無(wú)論用戶是在建立曲 線、曲面，還是在建立實(shí)體間的相互關(guān)系，都能為他們提供需要用來(lái)建立自由 形狀曲面模型的所有軟件工具。這種在基于特征的參數(shù)化建模環(huán)境中設(shè)想和建 立任意

28、形狀曲面模型的能力，Pro/E的功能提高到了一個(gè)新的水平。用戶可以通 過(guò)混合已有的幾何體，或者是全新設(shè)計(jì)，來(lái)輕松建立自由曲面，并將其作為Pro/E 模型的一部分。ISDX可以將自由式曲面處理和工程設(shè)計(jì)完全集成在一起，用戶 不需要退出目前正在使用的工具，即可隨時(shí)更改模型。只需要重定義或修改特 征，然后就可繼續(xù)工作。它致力于增值設(shè)計(jì)，而不是數(shù)據(jù)傳輸。用戶不用再等 待其他人來(lái)完成更改，在Pro/E中就可快速簡(jiǎn)便地完成模型。在自由式曲面處 理方法與參數(shù)化驅(qū)動(dòng)式、基于特征的建模技術(shù)之間的交互作用方面，Pro/E交互 式曲面設(shè)計(jì)擴(kuò)充功能已經(jīng)領(lǐng)先于其他大部分CADa件了。設(shè)計(jì)人員和工程師只 需買進(jìn)能夠快速獲

29、得設(shè)計(jì)意圖、并有能力支持后續(xù)設(shè)計(jì)和制造的工具，即可以 迅速地完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和建模。交互式曲面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能主要如下。(1)建立曲線。3D曲線、平面曲線、曲面上的曲線、直接在曲面上草繪、把某 個(gè)曲線映射到曲面上、用參數(shù)化方法建立曲線。(2)編輯曲線。動(dòng)態(tài)或根據(jù)數(shù)據(jù)移動(dòng)內(nèi)插點(diǎn)或控制點(diǎn)；在顯示屏上動(dòng)態(tài)或根據(jù) 數(shù)據(jù)修改相切條件；用切線和折線把曲線連接到曲線和曲面增加內(nèi)插點(diǎn)；使用或不使 用約束條件來(lái)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展；刪除點(diǎn)或整條線段；組合和分離曲線；交互式曲度描 繪。(3)建立曲面。使用內(nèi)部特征曲線和曲面或?qū)嶓w的邊線來(lái)建立曲面；添加內(nèi)部 曲線；用局部邊界線建立曲面。(4)編輯曲面。通過(guò)編輯定義曲線，修改曲面；添

30、加 /刪除內(nèi)部曲線，以便重 新定義曲面形狀；替換邊界曲線/邊，以便重新定義曲面形狀；交互式曲面連接。(5)建模環(huán)境。4視圖窗口顯示(三個(gè)等距視圖，一個(gè) 3D視圖)；引用已定義 的任何幾何體，比如點(diǎn)、平面、曲線、曲面和實(shí)體；直接處理導(dǎo)入的幾何體、 面和采樣數(shù)據(jù)；局部重建機(jī)制；局部解決模式；在參數(shù)化修改過(guò)程中促進(jìn)模型 更改；使用行為建模(Behavioral Modeling)技術(shù)來(lái)優(yōu)化；建立、設(shè)計(jì)、模擬 和制造其他幾何體等后續(xù)應(yīng)用。Pro/E是業(yè)界領(lǐng)先的CAD/CAM/CA標(biāo)準(zhǔn)軟件?，F(xiàn)在，Pro/ENGINEER勺交互 式曲面設(shè)計(jì)擴(kuò)展功能(ISDX)的推出，標(biāo)志著PTC已將直觀的自由形狀曲面處理

31、 建模工具集成到世界最優(yōu)秀的建模軟件中。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)功能允許設(shè)計(jì)人員 和工程師利用強(qiáng)大的參數(shù)化建模工具來(lái)建立自由形狀曲面。直觀的建模環(huán)境能 讓客戶采用一種清晰的過(guò)程方法來(lái)完成設(shè)計(jì)，從而在提高效率的同時(shí)，減少了 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間和費(fèi)用。3滑步機(jī)的建模與分析1.1 滑步機(jī)的組成與內(nèi)在聯(lián)系滑步機(jī)共有四部分組成，分別是底座，搖臂，腳架，后架。其整體圖和零件圖所示:圖一滑步機(jī)圖二滑步機(jī)搖臂圖三滑步機(jī)后架圖四滑步機(jī)底座用五滑步機(jī)腳架1.2 典型零件的建模由于篇幅原因與設(shè)計(jì)中的零件比較多，在本文中不能一一復(fù)述零件的所有 建模過(guò)程，在下文中簡(jiǎn)單介紹一個(gè)有代表性的圖 5滑步機(jī)后架的實(shí)體建模過(guò)程， 其中軟件環(huán)境為P

32、ro/Engineer 5.0 。建模過(guò)程如下：1 ）零件分析。模型包括六個(gè)特征：基準(zhǔn)面 RIGHT TOP FRONT基準(zhǔn)坐標(biāo) 系PRT_CSYS_DE拉伸特征、孔特征。確定特征創(chuàng)建順序：利用拉伸工具創(chuàng)建 主體（基本特距利用拉伸工具剪切多余材料一利用拉伸工具建立中間帶有小孔的突起塊。2）進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模式，將文件命名為0001。具體過(guò)程：?jiǎn)?dòng)軟件點(diǎn)擊菜單 上文件）（F） 新建文件（N）一文件類型設(shè)定為“零件” f 子類型設(shè) 定為“實(shí)4輸入宓件名點(diǎn)擊“使用缺省模板” 選取mmns_part_soid單擊“確定”進(jìn)入零件設(shè)計(jì)界面。3）創(chuàng)建與修改零件特征A 1.點(diǎn)擊右側(cè)拉伸命令，選擇“放置”，定義草

33、繪平面，進(jìn)入草繪界面。 進(jìn)行草繪。如圖6所示。2 .草繪結(jié)束后點(diǎn)擊 y,進(jìn)入拉伸界面，進(jìn)行拉伸，輸入拉伸值，拉伸至如 圖7所示。3 .重復(fù)上述步驟，進(jìn)入草繪界面，進(jìn)行草繪，拉伸，拉伸后如圖 8所示。4 .在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行三次拉伸操作得到圖9.5 .得到圖9后，利用拉伸功能得到一個(gè) 2的鏈接軸。得到下圖所示效果。圖106.接下來(lái)進(jìn)行倒角操作，出現(xiàn)圖11對(duì)話框。設(shè)置好后完成，得到圖12效細(xì)節(jié)7.目前零件的一端已經(jīng)完成，下面完成另一端，另一端由拉伸功能就可以完成。最終完成效果圖13。由圖6到圖13完成滑步機(jī)腳架的設(shè)計(jì)過(guò)程。 進(jìn)行保 存。圖13B 1.重復(fù)新建一個(gè)頁(yè)面，進(jìn)行下一個(gè)零件的設(shè)計(jì)。本零件需要

34、用到掃描大致步驟如下：插入 -掃描 一出項(xiàng)。彈出對(duì)話框如圖14圖142 .選擇草繪軌跡，進(jìn)入草繪界面，繪制如下圖15所示。草繪結(jié)束后點(diǎn)擊 3 彈出對(duì)話框，進(jìn)行截面繪制，最后得出所需要圖元。圖153 .接下來(lái)需要定義基準(zhǔn)平面，點(diǎn)擊平面工具口 ,選擇平面出現(xiàn)對(duì)話框如圖16。4 .通過(guò)拉伸過(guò)程繪制圖17,圖18兩部分。最后再進(jìn)行一步倒圓角，就完成了滑步機(jī)搖臂零件的設(shè)計(jì)過(guò)程，進(jìn)行保存。圖17圖18C1.下面要進(jìn)行滑步機(jī)底座的設(shè)計(jì)。同樣重復(fù)上述過(guò)程新建頁(yè)面，首先利用掃面工具進(jìn)行設(shè)計(jì)，在此不再詳述掃描過(guò)程。得到效果如圖 19。在此基礎(chǔ) 進(jìn)行拉伸操作，首先進(jìn)入草繪平面，繪制如圖20所示。進(jìn)行拉伸如圖21圖2

35、2.-f-圖19圖202 .應(yīng)用旋轉(zhuǎn)功能繪制。點(diǎn)擊 令,出現(xiàn)圖23,選擇放置，定義草繪平面。繪 制草圖24,選擇旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，得到最后效果圖25。叵）US位置選項(xiàng)屬性:草繪1 選取3個(gè)項(xiàng)目1軸圖23圖24圖253 .利用鏡像功能使另一端也達(dá)到相同的效果。接下來(lái)再應(yīng)用掃描功能，得到如圖26所示的圖元圖264 .建立新的基準(zhǔn)平面，點(diǎn)擊 U ,選才? front平面，平移11.5。圖275 .應(yīng)用四次拉伸功能，完成如下圖所示的操作圖2814。6 .最后再進(jìn)行一步掃描，插入 _掃描5中出項(xiàng)。彈出對(duì)話框如圖選擇草繪軌跡，進(jìn)入草繪界面。得到圖 29圖297 .最后掃描完成后得到滑步機(jī)底座如圖四，

36、保存零件。D 1.點(diǎn)擊界面上部命令菜單插入，選擇掃描中的伸出項(xiàng)，在軌跡菜單總選 擇草繪軌跡，后選擇TOP¥面進(jìn)行草繪，選擇直線指令、，畫(huà)一條長(zhǎng)度22的 直線，然后在截面定義中在確定平面中繪制直徑為 6.5的圓，點(diǎn)擊,再點(diǎn)確 定就完成了圓柱的制作，當(dāng)然也可以用拉伸工具對(duì)圓形草繪進(jìn)行 22的拉伸也能 完成這個(gè)步驟。見(jiàn)圖30。圖302 .掃描結(jié)束后進(jìn)行拉伸操作，點(diǎn)擊 干，定義繪圖平面，進(jìn)入草繪，繪制圖 31所示圖形。圖313 .草繪完成后點(diǎn)擊 力，輸入拉伸值20,進(jìn)行預(yù)覽后無(wú)錯(cuò)誤點(diǎn)擊 力，得 到圖32所示結(jié)果。圖324 .在圓柱的另一側(cè)進(jìn)行與步驟2、3,得到圖33效果圖335 .步驟4完成

37、后得到圖33,在進(jìn)行兩步的倒圓角得到圖 34的結(jié)果6 .還是運(yùn)用拉伸功能，首先定義繪圖平面，進(jìn)入草繪，草繪圖如下。草繪結(jié)束后進(jìn)入拉伸界面，輸入拉伸值，預(yù)覽后確定。得到圖 36。圖357 .重復(fù)步驟6對(duì)另一側(cè)進(jìn)行拉伸操作，得到圖 37圖378 .最后要利用旋轉(zhuǎn)的去除材料。點(diǎn)擊旋轉(zhuǎn)選中去除材料，如圖38。進(jìn) 入草繪平面進(jìn)行草繪圖39。完成草繪驚醒旋轉(zhuǎn)操作，最后得到圖40所示。即完 成了滑步機(jī)后架的設(shè)計(jì)過(guò)程。位走 選項(xiàng)屬性圖38圖39圖40所有操作都完成后就生成了我們所需要的滑步機(jī)的各個(gè)零件，盡管實(shí)際中 所有的零件的連接方式為銷釘連接，但是繪制中為了方便同時(shí)不影響下面的工 作就全部制作成圓柱和孔的配

38、合。3.3 零件的裝配隨著計(jì)算機(jī)三維技術(shù)的發(fā)展，在機(jī)械零件及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，零部件如何 裝配、加工、各零部件是否發(fā)生干涉，可視化設(shè)計(jì)等方面能否實(shí)現(xiàn)，都具有很 實(shí)際的意義。虛擬裝配技術(shù)就是在虛擬設(shè)計(jì)環(huán)境下，來(lái)完成三維實(shí)體模型的最 終設(shè)計(jì)。它是按照一定的約束條件或連接方式，將各零件組織成一個(gè)整體并能 滿足功能的過(guò)程。Pro/E的裝配模式提供了并行的、自下而上的、自上而下的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法。所謂自下而上的設(shè)計(jì)模式，即先在零件模塊中構(gòu)造各個(gè)零件的三維模型，然后 在裝配模塊中建立零部件之間的連接關(guān)系，這種連接關(guān)系的建立是通過(guò)零部件 之間建立約束關(guān)系來(lái)確定零部件在產(chǎn)品中的位置。在虛擬裝配中，零部件的幾 何體是

39、被裝配利用，而不是復(fù)制到裝配中。基于 Pro/E具有單一數(shù)據(jù)庫(kù)的特性， 不管如何編輯零部件，整個(gè)裝配依然保持關(guān)聯(lián)性，如果修改整個(gè)零部件，則引 用它的裝配件自動(dòng)更新，反映零部件的最新變化。進(jìn)行零件裝配時(shí)，最重要的步驟就是對(duì)零部件進(jìn)行適當(dāng)?shù)募s束，在 Pro/E 中建立裝配關(guān)系是用面和面配合、平面和基準(zhǔn)面對(duì)齊，坐標(biāo)系各個(gè)軸相互對(duì)齊 等約束命令將所有的零部件按要求裝配在一起?；綑C(jī)裝配圖我們的滑步機(jī)模型由四個(gè)零件裝配而成，其中主要用到銷釘?shù)倪B接方式， 裝配比較簡(jiǎn)單，在此就不在贅述其裝配過(guò)程，裝配好以后的效果就是如圖所示。 4仿真4.1 仿真介紹利用Pro/E對(duì)模型進(jìn)行仿真和分析，能夠模擬真實(shí)環(huán)境中的工

40、作狀態(tài)并進(jìn) 行分析和判斷，以盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺欠和潛在的失敗可能，提前進(jìn)行改善和修正 從而減少后期修改而付出的昂貴代價(jià)，減少設(shè)計(jì)周期。運(yùn)動(dòng)仿真的一般過(guò)程， 如下圖。運(yùn)動(dòng)仿真流程圖了解了運(yùn)動(dòng)仿真的一般過(guò)程之后，進(jìn)入 Pro/E的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模塊，根 據(jù)零件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，設(shè)置連接軸和定義伺服電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)模型運(yùn)動(dòng)，最后 捕獲機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，生成一個(gè)格式為 MPG勺文件。4.2 干涉檢驗(yàn)干涉檢驗(yàn)是設(shè)計(jì)時(shí)常用到的一種檢驗(yàn)方法，通過(guò)檢驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)零件設(shè)計(jì)的 缺陷，盡可能的把設(shè)計(jì)錯(cuò)誤消除在制造前，減少重復(fù)工作，減少損失。具體的 操作過(guò)程為：在系統(tǒng)裝配模式下，選擇菜單中的“分析”按鈕，進(jìn)入系統(tǒng)分析 模塊，點(diǎn)擊“模型分析”，在模型分析畫(huà)面中選擇下拉菜單中的“全局干涉”， 點(diǎn)擊計(jì)算就可以得到所需結(jié)果，在此不做過(guò)多介紹。4.3 運(yùn)動(dòng)分析首先在要求使用動(dòng)力的連接部位建立電動(dòng)機(jī)，在相關(guān)部位建立合適的運(yùn)動(dòng) 副關(guān)系，建立一個(gè)分析。對(duì)重要部件進(jìn)行速度和位移的測(cè)量，得到相關(guān)的分析結(jié)果。本設(shè)計(jì)中對(duì)運(yùn)動(dòng)腳架中腳部的位置隨時(shí)間的變化關(guān)系進(jìn)行了分析如圖。AnalysisDef ini tian 1: :measurel (mm)時(shí)間利）腳部位置隨時(shí)間的變化關(guān)系5結(jié)論（1）本文主要完成了以下幾方面的工作：a對(duì)滑步機(jī)的測(cè)