基于ProE的齿轮油泵虚拟装配与运动学分析.doc

南京化工职业技术学院毕业设计1南京化工职业技术学院毕业设计题目：基于ProE的齿轮油泵虚拟装配与运动学分析姓名朱中波所在系部机械技术系专业班级数控技术0821指导老师刘萍萍2011年4月南京化工职业技术学院毕业设计2毕业设计任务书设计（论文）题目：基于PRO/E的齿轮油泵虚拟装配与运动学分析指导教师：刘萍萍职称：讲师类别：毕业设计1、设计的主要任务通过撰写本论文，使学生能掌握齿轮油泵工作原理，能用三维软件较为熟练地进行中等复杂程度零部件的设计，为以后的工作打下良好的基础。本论文利用Pro/E软件对齿轮油泵进行三维造型、装配和运动仿真，完成设计说明书一份、齿轮油泵三维装配图1个。2、设计的主要内容利用Pro/E软件对齿轮油泵进行三维造型，并运用其机构模块进行油泵运动状况模拟仿真，以检查油泵工作时干涉情况。具体包括：齿轮油泵主要零件造型；齿轮油泵装配；齿轮油泵运动仿真3、设计的基本要求（1）具有收集参考资料加以消化、归纳的能力（2）具有调研、收集、查阅资料、分析判断确定设计/论文方案的能力（3）具有归纳、整理技术资料，撰写技术文件的能力（4）具有阐述论证设计/论文成果及其技术答辩的能力（5）正确对待毕业设计，精心准备，认真完成（6）独立思考完成毕业设计内容，按时进行设计进度汇报，以便进行中期检查（7）保证毕业设计的质量，按期答辩4、主要参考文献PRO/E造型、运动仿真方面的参考书5、毕业设计时间安排2010年10月14日10月31日：毕业设计任务布置、分析、前期准备2010年11月01日12月01日：学习PRO/E软件、进行设计、造型2010年12月01日：中期检查2010年12月02日12月31日：撰写毕业论文2011年4月：撰写、修改毕业论文，答辩备注注：1、此表一式三份，系部、指导教师、学生各一份。2、类别是指毕业论文或毕业设计，类型指应用型、理论研究型和其他。南京化工职业技术学院毕业设计3目录第一章绪论11.1机械专业传统的教学方式存在的问题41.2将三维技术应用到机械类专业课的教学中4第二章设计概述5第三章设计过程53.1齿轮油泵零件建模设计53.1.1齿轮油泵骨架的设计63.1.2齿轮油泵主体的设计83.1.3齿轮油泵左盖的设计103.1.4创建齿轮泵右侧盖的设计113.1.5齿轮轴的设计113.1.6其他零件的设计153.2齿轮油泵装配设计173.2.1虚拟装配设计173.2.2生成爆炸图21第四章机构仿真及工作原理动画214.1齿轮油泵机构仿真设计214.2齿轮油泵工作原理动画仿真24总结27参考文献28致谢29南京化工职业技术学院毕业设计4第一章绪论计算机辅助教学是教学发展的一个焦点，Pro/E等三维建模软件的发展以及虚拟制造技术的出现为机械类专业课教学提供了一种极好的现代化教学的工作平台。1.1机械专业传统的教学方式存在的问题（1）在机械类课程的教学中，经常需要实物模型帮助学生理解教学内容，如果没有模型，仅仅依靠讲解，是很难讲清楚一个立体结构的。学生缺少对实物的感官认识也就更难理解没有模型的讲解，而传统的教学方式是利用教学实物模型，但实物模型携带不方便，而且容易损坏，不便于保管。（2）教学中存在的另一个问题是传统的教学实物模型一成不变，更新换代的速度慢，而几十年不变的教学模型已不能满足教学和科技时代不断进步的需要。时代在发展，教学内容在不断更新，当然教学模型也要跟上教学内容的更新，要想根据教学需要更改实物模型是很困难的。更换新实物模型成本又很高，而旧模型基本没有再利用的价值，造成很大的浪费。（3）传统的教学模型作运动演示和运动分析也存在很多缺陷，一是学校很难保证有一套完整的机械专业的教学模型，而且成本也较大；二是有些空间的机构内部的运动很难观察到；三是装配模型时容易损坏零件，运动容易出故障；四是运动特性的分析也很困难。（4）对于机械设计的教学，传统的教学方法是先展开平面简图的构思，形成稍微完整的方案之后，开始绘制三维简图，完全定型后再根据需要绘制效果图、三视图或制作简易的模型。在造型设计的过程中，需要用样品实物模型来表达设计者的构思，但对每一种方案都制作实物样品，要付出大量的劳动，还存在着精度低、修改调整困难、设计周期长及成本费用高等问题。1.2将三维技术应用到机械类专业课的教学中Pro/E系统是美国参数技术公司（ParametricTechnologyCorporation，简称PTC)的产品。本软件采用单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念，改变了机械CADCAECAM的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械CADCAECAM领域的新标准。将现代化的Pro/E三维技术应用到在机械专业课的教学中，可以解决以南京化工职业技术学院毕业设计5上传统教学存在的很多不足。（1）建立零件的三维模型，虚拟的模型便于现代化教学，在教学中如果应用Pro/E的三维技术建立零件的三维模型，可以避免传统教学模型的缺点，它同样具有实物教学模型的直观、容易理解的优点，又克服了传统教具的不足，避免了携带困难的问题，还便于制作多媒体课件。（2）把教学中常用的零件、部件和标准件建立起自己的模型库，利用Pro/E提供的强大的基于特征的参数化实体造型功能，把教学中常用的零件、部件和标准件，利用微机的存储信息量大的特点建立起自己的模型库，以充分利用已有的设计成果和前人的经验。我们建立的教学模型库有如下特点：1）零件模型库的覆盖面广、标准新；2）当教学需要某一零件模型时，可直接从零件模型库中调出，不必手工绘制；3）零件模型从模型库中调入后可任意移动、旋转，在装配时确定准确的位置；4）零件模型库的操作使用简捷、方便、灵活、易学易懂；5）还可以用互联网实现零件模型库的资源共享，充分运用网络资源为教学服务。（3）可将各种三维零部件和机械传动在Pro/E内进行虚拟装配、三维动画演示和运动特性分析。总之，把Pro/E的三维技术引入机械专业课的教学，彻底改变了传统的教学理念，大大改善了辅助教学环境，提高了教学效果。通过实践证明，我们只要认真研究和大胆尝试辅助教学这一现代化教学手段，不断地去学习、掌握这种技术，很好地将Pro/E的三维技术应用到我们的机械专业教学中去，提高工作效率，充分利用微机多媒体辅助教学的优越性，调动学生的积极性，就一定能有效地帮助我们达到降低教学成本，提高教学质量的目的。第二章设计概述本设计主要围绕齿轮油泵设计这个实例展开。液压油泵作为一种重要的液压元件，其规格和型号比较繁多，传统的开发过程繁琐、效率低下、绘图量大，Pro/E作为一款高效快捷的CAD/CAM软件，克服了以上的不足之处，大大提高设计人员的开发速度，本文将着重就Pro/E的实体建模、虚拟装配、机构仿真等功能进行齿轮油泵的设计。齿轮油泵包含多个零部件，其设计巧妙运用Pro/E基于单一数据库这一特点并综合运用多种建模方法和设计方法。设计的具体要求为：（1）齿轮油泵零件建模设计；南京化工职业技术学院毕业设计6（2）齿轮油泵装配设计；（3）齿轮油泵机构仿真设计；（4）齿轮油泵工作原理动画设计。第三章设计过程3.1齿轮油泵零件建模设计齿轮油泵包含20多个零部件，其设计巧妙运用Pro/E基于单一数据库这一特点并综合运用多种建模方法和设计方法，齿轮油泵的最后设计结果如图1所示，组件分解图如图2所示。图1齿轮油泵三维图南京化工职业技术学院毕业设计7图2齿轮油泵爆炸图3.1.1齿轮油泵骨架的设计齿轮油泵骨架的设计主要是一系列基准曲线的绘制，其随后的建模设计建立在骨架设计的基础上，齿轮油泵的骨架设计结果如图3所示。图3齿轮油泵骨架设计结果（1）新建零件文档；1）单击“新建”按钮打开“新建”对话框。在“类型”选项组中选取“零件”选项，在“子类型”中选取“实体”选项，在“名称”文本框中输入零件名称“Gear_pump”；2）取消“使用缺省模板”复选项，单击“确定”按钮。系统打开“新文件选项”南京化工职业技术学院毕业设计8对话框，选取其中的“mmns_part_solid”选项，再单击“确定”按钮进入三维实体建模环境5。（2）草绘基准曲线；图4齿轮油泵骨架草绘1）单击“草绘工具”按钮打开“草绘”对话框；2）选取基准平面FRONT作为草绘平面，其它设置接受系统默认选项，单击“草绘”，进入草绘界面；3）在草图内绘制曲线如图4所示。（3）创建基准平面；1）单击“基准平面工具”按钮打开“基准平面”对话框；2）选取FRONT基准平面作为参照，设置平移距离35；3）单击“确定”，完成DTM1基准平面。（4）草绘曲线。1）单击“草绘”打开“草绘”对话框；2）选取DTM1作为草绘平面，其它设置接受系统默认选项，单击“草绘”；3）绘制如图5所示曲线。南京化工职业技术学院毕业设计9图5齿轮油泵骨架草绘二保存设计结果，作为骨架设计，关闭窗口。3.1.2齿轮油泵主体的设计（1）新建零件文档；单击“新建”按钮打开新建对话框。在“类型”中选“零件”，在“子类型”中选“实体”，在“名称”文本框中输入零件名称“Gear_part_m”。（2）创建外部继承特征；1）单击“插入”主菜单中选取“共享数据”/“合并/继承”选项，系统打开设计图标版；2）单击“打开”按钮，使用浏览的方式打开上一小节设计的齿轮油泵骨架文件“Gear_pump”.同时系统打开“外部合并”对话框，在该对话框的“约束类型”下选取“缺省”选项，在系统默认位置装配齿轮油泵骨架文件；3）单击“外部合并”中的“确定”，单击“设计板”上的“确定”。（3）创建拉伸实体特征；1）单击“拉伸”打开设计板，在