基于Pro_E槽轮机构三维建模及运动仿真分析.doc

*基于 Pro / E 槽轮机构三维建模及运动仿真分析支保军( 山东省德州市职业技术学院，山东 德州 253034)摘 要: 运用 Pro / E 软件对槽轮机构进行三维实体建模及装配，运用 Pro / E 的 Mechanism 模块对槽轮运动机构进行运动仿真分析，得出槽轮机构的速度、加速度随时间的变化曲线。利用该方法可以使得设计人员快速、直观的对 槽轮运动机构进行优化设计。关键词: Pro / E; 槽轮机构; 三维建模; 运动仿真中图分类号: TG16文献标识码: A文章编号: 1007 4414( 2011) 05 0141 023D modeling and analysis of moving simulation for sheave mechanism based on Pro / EZhi Bao jun( Dezhou vocational technology college，Dezhou Shandong 253034，China)Abstract: The 3D solid mechanism modeling and assembly of the kinematic mechanism in sheave mechanism are made by u- sing Pro / E According to simulation analysis of the sheave mechanism by using mechanism module of Pro / E，the varying curves with time of sheave mechanisms velocity and acceleration are given out Using the above method，the engine designers can op- timize the kinematic mechanism in sheave mechanism rapidly and intuitivelyKey words: Pro / E; 3D modeling; sheave mechanism; moving simulation引言1槽轮机构是一种典型的间歇运动机构，广泛应用于机械传动装置中，传统的槽轮手工设计通常用二维 工程图表示三维实体模型。这种做法不仅不能以三 维实体模型直观逼真地显现出槽轮的结构特征而且 对于一个视图上某一尺寸的修改，而且无法自动反映 在其他对应视图上。同时，用该方法生成的模型几何 数据不能直接用于计算机数控加工、模具设计、有限 元分析和机构运动分析中，并且要做大量分析与计 算，费工费时，设计效率低。Pro / E 是机械设计制造专用的 CAD / CAM 软件， 它与一般的三维设计软件不同，其三维模型的几何特 征有严格的数据定义，具有强大的复杂零件造型和数 控加工编程功能。同时 Pro / E 软件应用范围广泛，具 有零件三维设计、装配、工程图、分析等强大功能。笔 者运用 Pro / E 软件对槽轮机构进行三维实体建模及 装配，并运 ENGINEER 模块进行运动仿真分析，得出 机构的角速度、角加速度随时间变化的曲线。图 1 槽轮机构尺寸示意图图 2支架图 3 传动杆2槽轮机构基本尺寸设计和三维建模设计的槽轮机构的平面示意图，如图 1 所示。( 1) 支架模型的建立 在 Pro / E 软件中，单击( 3)槽轮模型的建立 利用 “拉伸工具” 选择 “去除材料” 再利用 “阵列”的命令，建立如图 选择类型“零件” 单击 进行“草绘” 单击 对草绘进行“拉伸”的操作，建立如图 2 的支架零件模型。( 2) 传动杆模型的建立 同样利用上述的步骤 建立如图 3 的传动杆零件模型。4 槽轮零件的模型。槽轮机构组件的装配3新建选择 单击装配装入“支架收稿日期:2011 08 03作者简介:支保军( 1973 ) ，男，山东聊城人，讲师，主要从事机械 CAD 方面的研究工作。*零件模型 约束使用“缺省”，将其自由度全部固定;再装入“传动杆”零件模型 采用 连接 最后装图 14 所示。入“槽轮”零件模型 同样采用5 所示的装配图。连接。建立如图图 8 “凸轮”的连接符号图 9 显示连接轴图 4 槽轮图 5槽轮机构装配槽轮机构的运动仿真4( 1)仿真运动的参数设置在 Pro / E 的 Mecha-nism 模块下，机构的运动仿真主要有以下几个步骤:对装配好的槽轮机构建立凸轮连接( 需建立 2 个 凸轮连接: 槽轮的 z 个大圆弧面与锁住弧之间; 槽轮 的整个圆周面与拨杆销之间，且均选中启用升离) ;对装配好的槽轮机构的拨杆建立伺服马达，使机构 产生定形式的运动; 运行一个机构运动分析，产生 可视化的机构运动过程，保存运动分析结果; 进行 分析测量，得到分析测量图形，同时输出分析结果。 在组件图中，单击菜单命令“应用程序”下的“机构”， 系统自动转换到机构操作界面。图 10 完成“凸轮”设置 图 11后的效果“轮廓”选项卡参数设置( 2)凸轮副的建立 打开【应用程序】【机构】 单击 定义凸轮 1，传动杆的一端与槽轮的四个槽间建立凸轮副连接，如图 6 10 所示。图 12 “轮廓”选项卡参数设置图 13 加载伺服电动机后的模型图( 2)槽轮机构运动分析及分析测量 单击 按图 6 “属性”选项卡中的 图 7 “凸轮从动机构连接定钮 选择类型运动学 确定终止时间 36s 单击【运行】，机构将产生仿真运动; 单击【确定】，产生分析文 件 AnalysisDefinition1，保存结果。参数设置义”对话框( 3) 伺服电动机的定义 点击菜单“插入”下的单击定义伺服电机“伺服电动机”选项，进入“伺服电 动机定义”对话框，选择传动杆与支架的销钉连接轴 为与伺服电动机想连接的轴。点击“反向”，点击“轮 廓”选项卡，设置参数如图 11、12 所示。设置完参数 加上电动机的模型图如图 13 所示。单击tion1点击按钮 选取结果集中的 AnalysisDefini-按钮，分别创建速度、加速度文件单击按钮分别得到位置、速度、加速度分析图形，如图 15 17 所示。通过机构运动仿真输出的图形可以看出，槽轮做 间歇运动，其速度、加速度的仿真结果与预期相符，满 足要求。(下转第 146 页)槽轮机构的运动分析( 1) 测量的建立 打开“测量”，新建测量，测量 槽轮边沿上一点“APONT”的位置，速度，加速度，如1425口凸凹模形状，提高了冲切凸、凹模寿命。主要模板和凸模固定 板、卸 料 板、凹 模 板 均Gr12MoV 淬硬 56 60HRC，凸模与凸模固定板采用小间 隙 0 005 0 010mm，卸料板与凸模采用 002mm 间隙，既起卸料，又起保护小冲头的作用。3 3制件精度高因为本模具有整形等工序，因此在形成模块中设置了一些平衡块 6，确保卸料板平稳和零件整形高度的一致性。本模具设置了防误送检测装置，见图示等。结论4图 3 模具装配图1 压板 2 导正冲头 3，4，5 成形凸模 6 平衡块 7 检测钉8 检测杆 9 弹簧 10 定位块 11 微动开关所有凸模采用快换式结构，图示显示两种常用的 快换式固定凸模的方法。如采用压板 1、固定导正冲 头 2; 采用螺丝固定成形凸模 3、4、5 等。本模具拉深、翻边、整形等工艺的凸、凹模材料均 采用 YG15 硬质合金，凸模采用分体式结构，即节约 了材料，又实现了凸、凹模镶件统一硬质合金毛坯厚 度，还便于维护。3 2模具寿命高采用简易的冲切工艺切口形成，简化了冲工艺切灯座三角盘硬质合金多工位级进模结构上可实现凸模的快速更换，凸模的使用寿命高，制件质量高保证了冲压技术的精度要求，减少了冲压工序。进过生产实践证明，模具动作平稳可靠，制件精度达到用户要求。为企业提高了生产效率及经济效率。这种设计对同类产品的模具设计也起到一定的借鉴作用参考文献:1成 虹 冲压工艺与模具设计M 北京: 高等教育出版社2002张信燕 王雁彬 模具制造技术M 北京: 人民邮电出版社20092櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒(上接第 142 页)结论6运 用 Pro / E 的 机构运动仿真功能对槽 轮机构进行仿真，具有 很多优越性，它不但能 使机构的造型形象化、 可视化，而且也使整个 仿真过程更加准确、形 象、生动。实现槽轮的图 17 加速度分析图形自动化设计，消除了传统设计中许多弊端。参考文献:图 14 测量的建立1王洪欣，李 木 机械设计工程学M 徐州: 中国矿业大学出版社，20042祝凌云 Pro / E 运动学仿真和有限元分析M 北京: 人民邮电出版社，20043陈 明 槽轮机构的平面造型没计和运动分析