机械手腕部设计 机械手腕部结构设计【全套含有CAD图纸三维建模】
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设 计机械手腕部结构设计学生姓名： 学号： 系 部： 专 业： 指导教师： 机械工程系机械设计制造及其自动化诚信申明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 机械手腕部结构设计 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 学生： 指导教师（含职称）： 专业负责人： 设计的主要任务及目标1、熟悉机械手等机械设备的应用场合及有关机械手腕部设计的步骤；2、参照现有的机械手腕部，分析和优化机械手腕部；3、结合机械手腕部设计这方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题、 研究问题、解决问题； 4、通过该论文来检验四年所学以及锻炼我独立思考、动手完成任务的能力。2设计的基本要求和内容1、分析机械手腕部的功能和作业任务，确定机械手腕部的结构形式；2、进行机械传动系统的设计；3、在PRO/E中进行三维装配图的建模。3主要参考文献1 吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册第二版M.北京:高等教育出版 社,1999.2陈锦昌,刘就女,刘林.计算机工程制图M.广州:华南理工大学出版社，1999.3冯辛安,黄玉美,杜君文.机械制造装备设计M.北京:机械工业出版社，2004. 4周伯英.工业机器人设计M.北京:机械工业出版社,1995.5濮良贵，纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社,1995.4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 进行调查研究，查阅资料，完成开题报告2014.01.002014.03.082 完成前期分析和查阅资料 2014.03.092014.04.153 开始编写论文和准备中期答辩 2014.04.162014.05.204 完成论文的编写和准备毕业答辩计 2014.05.212014.06.09 机械手腕部设计 摘要：在现在社会的发展中，机器人正扮演着极其重要的角色，工业生产、军事、科学实验、资源探测、生活服务等领域中都有机器人在其中充当着人们的高级帮手；在工业生产中，机器人有着广泛的应用，尤其是在各种人们不适应的环境中，如：高温、高压、粉尘、噪音、气候极端变化以及带有放射性和污染的场合等。而机器人则是在近几年中发展较快的自动化设备，它正开始代替人们完成各种不利条件下的工作和任务；手腕是连接末端执行器和机械手臂的关键，是联接机械手部与臂部的部件，它的作用是调整执行器位置、更换加工工具和配合机械手完成高难度复杂动作等，在某些工作环境下还是承担着高应力的关节。本文对机械手腕的结构设计进行了相关的研究，对整个设计工作和造型的过程进行了介绍和总结。关键词：机械手腕，结构设计，机器人，部件 Robot wrist designAbstract：In the development of the society now, robots are playing a very important role in industrial production, military and scientific experiment, resource exploration, life service in areas such as people have robots in it ACTS as a senior assistant; In industrial production, the robot has been widely used, especially in all kinds of people do not adapt to the environment, such as: high temperature and high pressure, dust, noise, and radioactive pollution of extreme climate change on occasion, etc. While the robot is developing rapidly in recent years automation equipment, it is beginning to replace people to complete various adverse conditions of work and task; Wrist is the key to the connection end executor and mechanical arm, mechanical hand and arm is connection parts, its role is to adjust actuator position, change the processing tools and cooperate with the manipulator to complete complex difficult movements, etc., in some of the work environment or bear the high stress of the joints.In this paper, the mechanical structure design in the related research of the wrist, on the whole design work and modeling process are introduced and summarized.Keywords:Mechanical wrist，The structure design， The robot，parts I目 录1 绪论 .11.1 机器人简介 .11.2 机械手简介 .12 机械手腕的总体设计 .22.1 机械手腕的总体设计背景及自由度概述 .22.2 机械手腕的特点 .33 机械手腕的机械系统设计 .43.1 四个自由度的实现 .43.2 传动机构的设计 .53.3 机械手腕机构设计特点 .64 机器人手腕的机械传动装置设计 .64.1 俯仰电机的选择 .7 4.4.1.电动机类型和结构的选择 .74.1.2 电机相关参数的计算 .74.1.3 电动机转速的选择 .74.1.4 电动机型号的确定 .74.2 计算传动装置的运动和动力 .84.2.1 传动装置的传动比 .84.2.2 轴的转速计算 .8 I4.2.3 大齿轮轴的输入功率计算 .84.2.4 大齿轮轴的输入转矩计算 .84.3 传动件设计计算 .94.3.1 外部传动零件闭式齿轮传动 .94.4 蜗杆电机的选择 .104.4.1 电动机类型和结构的选择 .114.4.2 电机相关参数的计算 .124.4.3 电动机转速的选择 .124.4.电动机型号的确定 .12 II 4.5 蜗轮蜗杆传动设计 .134.5.1 轴的转速计算 .134.5.2 蜗轮轴的输入功率计算 .134.5.3 蜗轮轴的输入转矩计算 .134.5.4 选择蜗轮蜗杆类型、材料、精度 .134.5.5 计算步骤 .134.6 蜗杆轴的设计 .184.7 润滑油的选择 .195 三维造型的部分运动仿真 .195.1Proe 即 Pro/ENGINEER.195.2 典型部分运动仿真 .215.3 使用注意说明 .30结论 .31参考文献 .32致谢 .33 II 11 绪论1.1 机器人简介机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”它能为人类带来许多方便之处！机械人是近代自动控制领域中的一个新成员，并且已经成为现在机械制造生产系统中不可缺少的一个重要组成部分。机械手的迅速发展得益于它的作用已被人们所认识，在工业生产中，有着不可缺少的重要作用；其一，能够代替工人完成一些操作；其二，能够在在生产线上，按照编写好的程序在一定的时间和位置完成工件的装卸、传送、装配等；其三，能够在一些不利于人们作业的环境代替工人完成工作；其四，能够配合一些机构实现高自动化程度，完成高难度的动作等。这些作用大大的改善人们的工作环境，工作效率有显著的提高，加快了社会机械化、自动化的前进步伐。所以，机械手在世界收到广泛的应用和技术开发，各国在其研发上相继投入大量的时间、人员和物资。在我国，近几年来，随着工业的快速发展，机器人已经进入到社会的各个层面中，工厂、学校、餐厅、家庭等，受到了人们的广泛认识和重视。1.2 机械手简介 2机械手一般分为三类；第一类是不需要人工操作的通用机械手，它是一种独立的的不服输于某一主机的装置，它可以根据任务的血药编写程序以完成各项规定操作，它的特点是具备普通机械的屋里性能之外，还具备通用机械、记忆只能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机，它起源于原子，军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机械手来完成3抓取、探测等作业，工业中采用的铸造操作机也属于这一范畴。第三类是专用机械手，主要附属于自动机床或生产线上，用以解决机床上下料、工件传送和装配生产线上，这种机械手在国外称为Mechanical Hand，它是为主机服务的，由主机驱动，除少数外，工程程序一般是固定的，因此是专用的。机械手腕是机械手的一部分，手腕是链接末端执行器和手臂的关键，所以它需要有其独立的自由度，为机器人末端执行器能处于空间任意方向，要求腕部能实现对空间三个坐标轴 X、Y、Z 的旋转运动，这便是腕部的三个自由度，分别是翻转 R（Roll）、俯仰 P（Pitch）和偏转 Y（Yaw）。根据使用要求，手腕的自由度不一定是三个，可能受一个、两个或者比三个更多。手腕自由度的选用与机器人的通用性、加工工艺性、工件放置方位和定位精度等有关。2 机械手腕的总体设计2.1 机械手腕的总体设计背景及自由度概述本次设计的机械手腕机构源于通用机械手腕部结构，在实习工作中需要机械手的应用和开发，由此，引入本次设计的思想：产品装配完成后进入质检区检查，进行产品入库和产品供给客户前的试用和检查，此阶段由于产品数量过大，纯人工工作时，给工人带来过大的劳动量，且工作效率低，因此采用机械手代替人工，可较大的提高工作效率，降低工人的劳动量，由此在机械手抓取产品并将产品安放到检测器或从检测器上将产品拿下时，就需要较灵活的机械手来适应同种而不同型号的产品，设计出机械手腕的大体结构如下图：4图 2.1从图 2.1 中可以看出该机械手腕为 4 自由度，而手腕的设计除应满足起动和传递过程中所需的输出力矩外，还要求满足以下要求：（1） 由于腕部处于手臂末端，为减轻手臂的载荷，应力求腕部结构紧凑、减少重量和体积。腕部机构的驱动装置多采用分离传动，将驱动器安置在手臂的后端。（2） 手腕部件的自由度越多，各关节的运动范围越大，动作灵活性越高，但会使手腕结构复杂，运动控制难度加大。因此不应盲目增加手腕的自由度。通用的机器人手腕多配置 3 个自由度，某些专用工业机器人的手腕，根据实际需要，可增加或减少其自由度，这里取 4 个自由度。（3） 为提高腕部动作的精确性，应提高传动的刚度，尽量减少机械传动系统中由于间隙产生的反转回差。 （4） 对手腕各回转关节轴上要设置限位开关，以防止关节超限造成事故2.2 机械手腕的特点54 自由度的机械手腕比 3 自由度的机械手腕多了一定的微调能力和横向移动能力，能够更好的适应不同的动作环境，更好的配合机械手完成动作，适用条件更加广泛。3 机械手腕的机械系统设计3.1 四个自由度的实现图 3.1（1）（2）（3）（4）6第一个自由度是图 3.1 中（1）所示的滑块沿丝杠的运动，该自由度为安装的机械手提供平移运动；第二个自由度是图 3.1 中（2）所示的轴向运动，该自由度为机械手腕的旋转运动；第三个自由度是图 3.1 中（3）所示的轴向运动，该自由度为整个机械手腕的偏转运动；第四个自由度是图 3.1 中（4）所示的轴向运动，该自由度为整个机械手腕的俯仰运动。3.2 传动机构的设计初步设计拟定如下图的设计方案。本手腕可以实现两个方向上的弯转、一个方向上的旋转和一个方向上的平移。第一个自由度是由电机 5 通过齿轮副 4、3 的咬合传动将动力床给丝杠 1，实现前端能够安装机械手的滑块平移运动。第二个自由度是由电机 7 通过齿轮副 8、6 的啮合传动将动力输出给齿轮 6所在的整个机构，从而使电机 7 所在的机构实现旋转运动。7第三个自由度是由电机 12 通过蜗杆 13 和蜗轮 11 将动力传给齿轮 10，再通过齿轮 10 和齿轮 9 的啮合传动，将动力传给齿轮 9 所在的机构，从而是整个机械手腕做偏转运动。第四个自由度是有电机 14 通过齿轮服 15、16 将动力传给机械臂，从而是整个机械手腕做俯仰运动。图 3.2图 3.31 2 3 483.3 机械手腕机构设计特点由于该机械手腕应用于质检，在生产线的尾端，以至于工作量较大，为了便于维修和更换，特将手腕整体分为 4 部分；在工作中由于工作空间较小，因此设计中多采用小型步进电机配上镶嵌式电机减速箱，该减速箱与电机一体，结构紧凑可靠性高；在工作中由于安装和卸下工件时要与检测器配合，因此手腕的动作要有较高的精度，图 3.2 中 17 为 4 个不同型号的编码器；图 3.3 中第 3 部分采用两个齿轮副，为了在有限的空间内输出足够的动力，提高第 2 部分的偏转精度；图 3.3 中第 1 部分的滑块的平移运动便于整个机械手跟检测器的配合。4 机器人手腕的机械传动装置设计计算机械手要抓取的产品重量加上机械手腕的重量约为 10KG，机械手腕整体俯仰转速最大为 30r/min，齿轮减速比为 1：6，以此为前提，设计手腕传动机构俯仰轴齿轮的计算；机械手偏移前端重量 5KG 最大速度 30r/min,蜗轮蜗杆减速比为 1：10，设计手腕传动机构偏移结构中蜗轮蜗杆的计算。4.1 俯仰电机的选择4.1.1 电动机类型和结构的选择9电动机的类型根据动力源和工作条件，选用步进电机。 4.1.2 电机相关参数的计算机械手腕所需的有效功率为 PwFv/1000 =(98000*0.2/1000)kW=19.6kW电动机前配一个 1：48 的减速箱电动机的输出功率为 0.81kW为了计算电动机的所需功率 Pd,先要确定从电动机到机械臂的总效率。 为开式圆柱齿轮传动效率，由课程设计表 2-2 查0.954.1.3 电动机转速的选择选择常用的步进电机转速为 n=8000r/min电机所需扭矩为：T=9550*P/n=0.97Nm4.1.4 电动机型号的确定根据电动机所需功率和同步转速，根据电动机的扭矩根据下图选取电机10图 4.1根据图示选取无锡三拓生产的 86HS6640A8 型号的电机4.2 计算传动装置的运动和动力参数4.2.1 传动装置的传动比根据原始条件，取闭式齿轮传动的传动比 i=64.2.2 轴的转速计算：n1=nm=8000/48=166.67r/minn2= n1/ i=(166.67/6) r/min =27.78r/min114.2.3 大齿轮轴的输入功率计算：P=T*n/9550=5.45KW4.2.4 大齿轮轴的输入转矩计算：T=9550Pn/ n= 1873.71Nm4.3 传动件设计计算4.3.1 外部传动零件闭式齿轮传动压力角 的选择由机械原理可知，增大压力角 ，齿轮的齿厚及节点处的齿廓曲率半径亦皆随之增加，有利于提高齿轮传动的弯曲强度及接触强度。我国对一般用途的齿轮传动规定的压力角为=20。考虑此对齿轮传递的功率不大，故大、小齿轮都选用软齿面。小齿轮选用40Cr，调质，齿面硬度为 240260HBS；大齿轮选用 45 钢，调质，齿面硬度为220HBS。因机床用齿轮，选用 7 级精度，要求齿面粗糙度 Ra1.63.2m。1、按齿面接触疲劳强度设计12因两齿轮均为钢制齿轮，所以得2.32查得材料的弹性影响系数确定有关参数如下：齿轮 z 和齿宽系数取小齿轮齿数的 z1=20，则大齿轮齿数 ，齿数比 查表取(因非对称布置及软齿面)转矩 载荷系数 K 查表取 K=1.30许用接触应力 由图查得，应力循环次数查表得接触疲劳的寿命系数，按一般可靠度要求选择安全系数。所以计算两轮的许用接触应力故得模数 由于电机轴的直径过大，故选取较大的模数13查表得取标准模数 m=2mm2、校核齿根弯曲疲劳强度 确定有关参数和系数(1) 分度圆直径 (2)齿宽 取 b1=16mm（电机轴小齿齿宽）b2=20mm（大齿轮轴大齿齿宽）（3）齿形系数 YFa 和应力修正系数 YSa根据齿数 z1=20，z2=120，查表得 ，（4）许用弯曲应力 查表得；试验齿轮的应力修正系数 按一般可靠度选择安全系数 计算两轮的许用弯曲应力将求得的各参数代入下式故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够。计算齿轮传动的中心距14计算齿轮的圆周速度查表可知，可选用 7 级或 8 级精度的齿轮，因核对齿轮为机械手腕部用，所以选用 7 级精度合适。4.4 蜗杆电机的选择4.4.1 电动机类型和结构的选择电动机的类型根据动力源和工作条件，选用步进电机。4.4.2 电机相关参数的计算机械手腕所需的有效功率为 PwFv/1000 =(49000*0.2/1000)kW=9.8kW电动机前配一个 1：24 的减速箱电动机的输出功率为 0.81kW为了计算电动机的所需功率 Pd,先要确定从电动机到机械臂的总效率。 为开式圆柱齿轮传动效率，由课程设计表 2-2 查0.854.4.3 电动机转速的选择15选择常用的步进电机转速为 n=8000r/min电机所需扭矩为：T=9550*P/n=0.79Nm4.4.4 电动机型号的确定根据电动机所需功率和同步转速，根据电动机的扭矩选取电机如下图：图 4.24.5 蜗轮蜗杆传动设计4.5.1 轴的转速计算：n3=nm=8000/24=333.33r/minn4= n1/ i=(333.33/20) r/min =16.67r/min164.5.2 蜗轮轴的输入功率计算：P1=T*n/9550=0.041KW4.5.3 蜗轮轴的输入转矩计算：T1=9550Pn/ n= 23.49Nm4.5.4 选择蜗轮蜗杆类型、材料、精度根据 GB/T10085-1988 的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）蜗杆材料选用 45 钢，整体调质，表面淬火，齿面硬度 4550HRC。蜗轮齿圈材料选用 ZCuSn10Pb1，金属模铸造，滚铣后加载跑合，8 级精度，标准保证侧隙 c。4.5.5 计算步骤1.按接触疲劳强度设计设计公式mm(1)选 z1，z2：查表 7.2 取 z1=2，z2= z1n1n2=2333.3316.67=39.9940z2 在 3064 之间，故合乎要求。17初估=0.82（2）蜗轮转矩 T2：T2=T1i=9.55100.041200.82333.33=19264.45 Nmm（3）载荷系数 K：因载荷平稳，查表 7.8 取 K=1.1 （4）材料系数 ZE查表 7.9，ZE=156 （5）许用接触应力0H查表 7.10，0H=220 Mpa N=60jn2Lh=6073.96112000=5.325107ZN=0.81135338H=ZN0H= 0.81135338220=178.5 Mpa（6）md1：md1 =1.119264.45=70.34mm（7）初选 m，d1 的值：查表 7.1 取 m=2，d1=20md1=8070.34（8）导程角 tan= =0.2=arctan0.2=11.3（9）滑动速度 Vs18Vs= =0.72m/s（10）啮合效率由 Vs=0.72 m/s 查表得 =2351 =0.2/0.247=0.80（11）传动效率取轴承效率 2=0.99 ，搅油效率 3=0.98=123=0.80.990.98=0.78T2=T1i=9.55100.041200.78333.33=1832.47Nmm（12）检验 md1 的值md1=1.11832.47=6.6980原选参数满足齿面接触疲劳强度要求2.确定传动的主要尺寸m=2mm，=40mm，z1=2，z2=40中心距 aa=50mm(2)蜗杆尺寸分度圆直径 d1 d1=20mm齿顶圆直径 da1 da1=d1+2ha1=(20+20.2)=22.2mm齿根圆直径 df1 df1=d12hf=202(1+0.2)=17.6mm导程角 tan=11.30993247 右旋轴向齿距 Px1=m=3.142=6.28mm齿轮部分长度 b1 b1m(11+0.06z2)=2(11+0.0640)=26.8mm19取 b1=90mm(2)蜗轮尺寸分度圆直径 d2 d2=mz2=240=80mm齿顶高 ha2=ha*m=21=2mm齿根高 hf2= (ha*+c*)m=(1+0.2)2=2.4mm齿顶圆直径 da2 da2=d2+2ha2=80+221.2=84.8mm齿根圆直径 df2 df2=d22m(ha*+c*)=80221.2=75.2mm导程角 tan=11.30993247 右旋轴向齿距 Px2=Px1= m=3.142=6.28mm蜗轮齿宽 b2 b2=0.75da1=0.7520=15mm齿宽角 sin(/2)=b2/d1=1520=0.75蜗轮咽喉母圆半径 rg2=ada22=5042.4=7.6mm(3)热平衡计算估算散热面积 AA=验算油的工作温度 ti室温：通常取。散热系数：Ks=20 W/()。80油温未超过限度（4） 润滑方式20根据 Vs=4.84m/s，查表 7.14，采用浸油润滑，油的运动粘度 V40=35010-6/s(5)蜗杆的结构设计(单位：mm)蜗杆的设计最小直径估算dminc = 120=5.97 取 dmin=6d1=dmin+2a=6+22.5=11 a=(0.070.1)dmind2=d1+(15)=11+5=16d3=d2+2a=16+22=20 a=(0.070.1)d2d4=d2=16h 查机械设计表 11.4蜗杆和轴做成一体，即蜗杆轴。蜗轮采用轮箍式，青铜轮缘与铸造铁心采用 H7/s6 配合，并加台肩和螺钉固定，螺钉选 6 个几何尺寸计算结果列于下表 4.1：计算公式名 称 代号蜗杆结 果中 心 距 = a=50传 动 比 i=2021蜗杆分度圆柱的导程角蜗杆轴向压 力角标准值齿 数 z1=2分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径 =17.6蜗杆螺纹部 分长度几何尺寸计算结果列于下表 4.1：计算公式名 称 代号蜗轮结 果中 心 距 = a=50传 动 比 i=20蜗轮端面压力角标准值蜗轮分度圆柱螺旋角齿 数 = =40分度圆直径22齿顶圆直径 =84.8齿根圆直径蜗轮最大外圆直径4.6 蜗杆轴的设计（1）选择轴的材料选取 45 钢，调质处理，硬度 HBS=230，强度极限=650 Mpa，屈服极限=360 Mpa，弯曲疲劳极限=300 Mpa，剪切疲劳极限=155 Mpa，对称循环变应力时的许用应力=60 Mpa。(2) 初步估算轴的最小直径最小直径估算dmincx= 120x=16.13 取 dmin=16.5 （3）轴的结构设计按轴的结构和强度要求选取轴承处的轴径 d=20mm，初选轴承型号为 30207圆锥滚子轴承（GB/T29794），采用蜗杆轴结构，其中，齿根圆直径 mm，分度圆直径 mm，齿顶圆直径 mm，长度尺寸根据中间轴的结构进行具体的设计，校核的方法与蜗轮轴相类似，经过具体的设计和校核，得该蜗杆轴结构是符合要求的，是安全的，轴的结构见图 4.2 所示：23图 4.2考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器，从GB/T100891988 圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择 8 级精度，侧隙种类为 f，标注为8f GB/T100891988。查得蜗杆的齿厚公差为 =71m1 ， 蜗轮的齿厚公差为 =140m1 ；蜗杆的齿面和顶圆的表面粗糙度均为 1.6m， 蜗轮的齿面和顶圆的表面粗糙度为 1.6m 和 3.2m。4.7 润滑油的选择考虑到齿轮的润滑和间隙配合，由于机械手腕的运动速度不是很快，齿轮摩擦温度上升慢，因此根据设计手册，齿轮传动和间隙配合处选用全损耗系统用油（GB 443-1989）,轴承选用滚珠润滑脂（SH 0386-1992）。5 三维造型的部分运动仿真5.1 Proe 即 Pro/ENGINEER 24Pro/Engineer 操作软件是美国参数技术公司（ PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer 软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。Pro/Engineer 作为当今世界机械 CAD/CAE/CAM 领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的CAD/CAM/CAE 软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。本设计采用的造型软件是 Pro/ENGINEER 野火版5.0，Pro/ENGINEER Wildfire 野火版5.0以其易学易用、功能强大和互连互通的特点，推动了整个产品开发机构中个人效率和过程效率的提高。它既能节省时间和成本，又能提高产品质量。Pro/ENGINEER 野火版5.0 构建于 Pro/ENGINEER 野火版的成熟技术之上，包括了400多个增强功能，它使 CAD 系统的互连互通性能又上了一个新的台阶。主要特性：Pro/E 第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一 数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块。Pro/E 的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。Pro/E 采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、 装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。1参数化设计相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，这就是参数化的基本概念。2 基于特征建模Pro/E 是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻25易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。3 单一数据库（全相关）Pro/Engineer 是建立在统一基层上的 数据库上，不像一些传统的 CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC （数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。Pro/ENGINEER 野火版提供了更新更简单的设计属性分析工具。全新的曲线和曲面（Curve and Surface）分析用户界面降低了该过程的复杂性，单击鼠标即可变换一种分析方法。由此而产生的易用性提高了评估和改进设计的灵活性，从而最终提高了效率和产品质量。另外，Pro/ENGINEER 野火版 5.0 还提供了一种被称为偏移分析（Offset Analysis）的新工具，它可以实时查看Pro/ENGINEER 中曲线和曲面上的补偿效果。这使得用户能够及时准确地发现与外形和复杂操作相关的问题并及早解决。Pro/ENGINEER 野火版 5.0 还提供了新的动态反射分析（Reflection Analysis）（或条形码处理）工具，这对核查曲面和连接质量非常有用。最后，经改进的实时渲染工具可以反映出环境对模型的感观影响，让空间外观在模型内得到反射。环境映射不仅确保了真实性，而且能让用户在进行高质量的静态渲染之前快速设置适当的反射参数。 4 高效的 NC 过程 Pro/ENGINEER 野火版 5.0 是供制造业使用的最高版本。从模具制造到生产加工，所有人都会从新的制造过程（Manufacturing Process）管理器中受益。这一全新的图形用户界面使使用者能轻而易举地获得 NC 过程信息以及所有制造信息。在这个可定制的先进界面中，可以执行许多操作。可以根据草图或XML 模板建立 NC 路径（刀路轨迹）、可以逐个或者一起修改路径、可以使用26简单的“拖放”操作来重新调整路径、可以合并以优化路径、可以复制和粘贴路径，可以计算路径时间、可以归档和仿真路径。全新的图形用户界面、起始制造零件定义功能以及可以直接操作制造模型树上的功能等特点，可以提高NC 编程人员的效率，使他们能把精力集中在优化零件制造过程上。 其它许多与制造相关的新功能可以帮助用户计划生产过程。使用Pro/ENGINEER 野火版5.0 ，制造部门的用户可以充分利用先进的绘图功能，该功能通过移去标准工具和整体工具的线路，提供了遮挡加工仿真。Pro/ENGINEER 野火版5.0 提供了模具制造者的专用功能，它能直接处理 STL 数据和新的抛光刀路轨迹，它能一次快速完成深浅不同的加工。另外，该系统还提供了独特的生产加工新功能，它支持多端工具以及直角顶端等特殊配件。5.2 典型部分运动仿真首先打开 Pro/ENGINEER 野火版5.0主界面打开将要作仿真的装配图27将基准平面、基准轴、基准点、坐标系、3D 注释级注释元素 关闭，点击应用程序下拉菜单中的机构选项进入后点击右侧菜单中的齿轮副连接28点击进入页面后先选择红色小齿轮的轴为齿轮1的轴，直径20mm点击齿轮2进入页面后选择上面黑褐色齿轮的轴为齿轮2的轴，直径60mm然后点击应用、确定。29点击右侧菜单
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