基于PROE的电风扇的设计与仿真.doc

目录1绪论.12设计任务.33实体建模.43.1电风扇前盖的设计.43.2电风扇叶片的设计：.53.3电风扇后盖的设计.53.4电风扇电机罩的设计.63.5电风扇底座的设计.73.6电风扇底座修饰结构的设计.94电风扇的装配设计.105电风扇的机构仿真设计.145.1创建驱动器.145.2创建连接.155.3拖动与创建快照.155.4创建运行分析.155.5回放结果并制作媒体播放文件.166结束语.17致谢.17参考文献.17附图.181绪论本世纪的一个重大变革是全球市场的统一，它使市场竞争更加激烈，产品更新更快，但是有限的资源加上消费者对复杂产品的需求日益增加，使你合很难保持市场分额。在这种背景下，CAD(计算机辅助设计)/CAM(计算机辅助制造)/CAE（计算机辅助测量）技术得到迅速普及和极大发展。海湾战争结束当年，美国评出的最具影响的十大技术中，CAD/CAM/CAE技术便榜上有名。在为数众多的CAD/CAM/CAE软件中，主流软件包种类繁多，PRO/E，UG，CIMATRON，MDT，IDEAS，MASTERCAM都是个中极品，但PRO/E工业解决方案地位显赫，它是美国PTC公司的拳头产品，技术领先，在机械、电子、航空、航天、邮电、兵工、纺织等各行各业都有应用，是CAD/CAM/CAE领域少有的顶尖“人物”。PRO/ENGINEER软件包的产品开发环境在支持并行工作，它通过一系列完全相关的模块表述产品的外形、装配及其他功能。PRO/E能够让多个部门同时致力于单一的产品模型。包括对大型项目的装配体管理、功能仿真、制造、数据管理等。其中PRO/EV2000I更增加了行为建模技术使其成为把梦想变为现实的杰出工具。PRO/E软件可运行于Windows/NT和UNIX平台上，共有六大主模块，下面我把它们逐一介绍给大家。（1）工业设计(CAID)模块8工业设计模块主要用于对产品进行几何设计，以前，在零件未制造出时，是无法观看零件形状的，只能通过二维平面图进行想象。现在，用3DS可以生成实体模型，但用3DS生成的模型在工程实际中是“中看不中用”。用PRO/E生成的实体建模，不仅中看，而且相当管用。事实上，PRO/E后阶段的各个工作数据的产生都要依赖于实体建模所生成的数据。（2）机械设计(CAD)模块机械设计模块是一个高效的三维机械设计工具，它可绘制任意复杂形状的零件。在实际中存在大量形状不规则的物体表面，随着人们生活水平的提高，对曲面产品的需求将会大大增加。PRO/E生成曲面的方法有：拉伸、旋转、放样、扫掠、网格、点阵等。由于生成曲面的方法较多，因此PRO/E可以迅速建立任何复杂曲面。（3）功能仿真(CAE)模块功能仿真(CAE)模块主要进行有限元分析。我们中国有句古话：“画虎画皮难画骨，知人知面不知心”。主要是讲事物内在特征很难把握。机械零件的内部变化情况是难以知晓的。有限元仿真使我们有了一双慧眼，能“看到”零件内部的受力状态。利用该功能，在满足零件受力要求的基础上，便可充分优化零件的设计。著名的可口可乐公司，利用有限元仿真，分析其饮料瓶，结果使瓶体质量减轻了近20，而其功能丝毫不受影响，仅此一项就取得了极大的经济效益。（4）制造(CAM)模块在机械行业中用到的CAM制造模块中的功能是NCMachining(数控加工)。说到数控功能，就不能不提八十年代著名的“东芝事件”。当时，苏联从日本东芝公司引进了一套五座标数控系统及数控软件CAMMAX，加工出高精度、低噪声的潜艇推进器，从而使西方的反潜系统完全失效，损失惨重。东芝公司因违反“巴统”协议，擅自出口高技术，受到了严厉的制裁。在这一事件中出尽风头的CAMMAX软件就是一种数控模块。PRO/E的数控模块包括：PRO/CASTING（铸造模具设计）、PRO/MFG（电加工）、PRO/MOLDESIGN（塑料模具设计）、PRO/NC-CHECK（NC仿真）、PRO/NCPOST（CNC程序生成）、PRO/SHEETMETAL（钣金设计）。（5）数据管理(PDM)模块PRO/E的数据管理模块就像一位保健医生，它在计算机上对产品性能进行测试仿真，找出造成产品各种故障的原因，帮助你对症下药，排除产品故障，改进产品设计。它就像PRO/E家庭的一个大管家，将触角伸到每一个任务模块。并自动跟踪你创建的数据，这些数据包括你存贮在模型文件或库中零件的数据。这个管家通过一定的机制，保证了所有数据的安全及存取方便。（6）数据交换(GeometryTranslator)模块在实际中还存在一些别的CAD系统，如UG、EUCLID、CIMATRTON、MDT等，由于它们门户有别，所以自己的数据都难以被对方所识别。但在实际工作中，往往需要接受别的CAD数据。这时几何数据交换模块就会发挥作用。2设计任务电风扇是一种常见的家用电器，也是我国最早生产和使用的家用电器之一，电风扇通过电动机将电能转化为机械能，驱动叶片高速旋转，从而强制空气流动，改善人与周围空间的热交换条件，它被广泛的运用于各种生活和工作环境，做通风散热，循环空气，防暑降温只用。本次设计任务以家庭常用的台式电风扇为例，来详细讲述Pro/E设计电风扇的全过程7。（1）电风扇的建模设计电风扇的建模设计总体上来说是使用了有底而上的产品设计方法，在电风扇底座的设计过程中渗透了有顶向下产品设计方法的基本思想。我们在学习电风扇的建模设计过程中，除了学习建模方法外，更多的是学习这种模型设思想。电风扇的设计综合运用到拉伸、扫描、混合、等基本建模方法；曲面修剪、合并、偏移、曲面替换实体等复杂曲面建模方法；剖面圆顶等高级建模方法。（2）电风扇的装配与机构运动仿真利用Pro/E装配模块，把电风扇的各个零件装配好，装配的约束可分成两大类，分别是无连接接口的约束和有连接接口的约束，无连接口的约束主要用于一般的装配中，使用这种装配方法装配上去的零件不具有自由度，零件之间不能做任何相对运动，有连接口的约束主要是用于解决机构的相对运动问题1。电风扇的机构仿真主要是模拟电风扇的叶片的转动，应该采用用连接口的约束。电风扇的最终设计结果如图1所示：图1电风扇3实体建模在开始绘制零件之前，应该先新建一个零件文档，以后每个零件绘制之都应该新建零件文档，具体的操作如下6：（1）在文件菜单中打开【新建】对话框。在【类型】选项组中选取【零件】选项，在【子类型】选项组中选取【实体】，在【名称】文本框中输入零件名称“Frontcover”。（2）取消【使用缺省模版】复选项，单击确定按钮。系统打开新文件对话框，选取其中的【mmns_part_soid】选项，在单击确定按钮进入三维实体建模环境。注：再绘制其他零件时，新建零件文档与此步骤基本一致，只是文件名不同，以后不再复述。3.1电风扇前盖的设计电风扇前盖的设计综合运用到旋转、扫描、壳体、等基本的建模设计想创建旋转实体特征：单击【旋转工具】按钮打开设计图标板，绘制旋转剖面图2最后生成图的旋转实体如图3图（图2旋转剖面图图3旋转实体创建扫描实体特征：在【插入】菜单中依次选取【扫描】/【伸出项】选项，选取扫描轨迹，然后绘制扫描截面，最后生成扫描实体特征见图4.图4扫描特征图创建阵列复制特征：（1）在模型树上选择上一步创建的【伸出项】特征，然后单击阵列按钮，系统打开阵列设计图标版。（2）在阵列设计图标版上填上“6”的尺寸为阵列尺寸，接着在在阵列图标版上输入阵列个数“60”最后创建的阵列特征如图5所示图5风扇前盖3.2电风扇叶片的设计电风扇叶片的设计主要是针对曲面的操作，电风扇叶片中间的部分可采用旋转曲面特征来完成，叶片主要采用曲面拉伸来完成，其曲面拉伸剖面图如图6，然后对曲面进行拉伸，偏移，合并，实体化，旋转复制，阵列，加厚，等一系列的操作，便可完成叶片的制作，其设计结果如图7所示.图6拉伸剖面图图7风扇叶片3.3电风扇后盖的设计电风扇后盖的设计方法和前盖的设计方法有点相似，所不同的是后盖是连接在电机主轴上的，需要与电机主轴进行配合，所以用拉伸实体特征创建一个板，在板的中心利用孔特征在板的中心创建一个与电机主轴同轴的孔，如图8图8后盖板然后创建基准曲线，基准面，基准点，运用旋转实体，扫面实体，等特征（其作图方法和前盖的作图方法一致），其最终的设计效果如图