基于PROE的電風(fēng)扇的設(shè)計(jì)與仿真.doc

目錄1緒論.12設(shè)計(jì)任務(wù).33實(shí)體建模.43.1電風(fēng)扇前蓋的設(shè)計(jì).43.2電風(fēng)扇葉片的設(shè)計(jì)：.53.3電風(fēng)扇后蓋的設(shè)計(jì).53.4電風(fēng)扇電機(jī)罩的設(shè)計(jì).63.5電風(fēng)扇底座的設(shè)計(jì).73.6電風(fēng)扇底座修飾結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).94電風(fēng)扇的裝配設(shè)計(jì).105電風(fēng)扇的機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì).145.1創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)器.145.2創(chuàng)建連接.155.3拖動(dòng)與創(chuàng)建快照.155.4創(chuàng)建運(yùn)行分析.155.5回放結(jié)果并制作媒體播放文件.166結(jié)束語(yǔ).17致謝.17參考文獻(xiàn).17附圖.181緒論本世紀(jì)的一個(gè)重大變革是全球市場(chǎng)的統(tǒng)一，它使市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，產(chǎn)品更新更快，但是有限的資源加上消費(fèi)者對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品的需求日益增加，使你合很難保持市場(chǎng)分額。在這種背景下，CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))/CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)/CAE（計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量）技術(shù)得到迅速普及和極大發(fā)展。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束當(dāng)年，美國(guó)評(píng)出的最具影響的十大技術(shù)中，CAD/CAM/CAE技術(shù)便榜上有名。在為數(shù)眾多的CAD/CAM/CAE軟件中，主流軟件包種類繁多，PRO/E，UG，CIMATRON，MDT，IDEAS，MASTERCAM都是個(gè)中極品，但PRO/E工業(yè)解決方案地位顯赫，它是美國(guó)PTC公司的拳頭產(chǎn)品，技術(shù)領(lǐng)先，在機(jī)械、電子、航空、航天、郵電、兵工、紡織等各行各業(yè)都有應(yīng)用，是CAD/CAM/CAE領(lǐng)域少有的頂尖“人物”。PRO/ENGINEER軟件包的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境在支持并行工作，它通過(guò)一系列完全相關(guān)的模塊表述產(chǎn)品的外形、裝配及其他功能。PRO/E能夠讓多個(gè)部門同時(shí)致力于單一的產(chǎn)品模型。包括對(duì)大型項(xiàng)目的裝配體管理、功能仿真、制造、數(shù)據(jù)管理等。其中PRO/EV2000I更增加了行為建模技術(shù)使其成為把夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的杰出工具。PRO/E軟件可運(yùn)行于Windows/NT和UNIX平臺(tái)上，共有六大主模塊，下面我把它們逐一介紹給大家。（1）工業(yè)設(shè)計(jì)(CAID)模塊8工業(yè)設(shè)計(jì)模塊主要用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行幾何設(shè)計(jì)，以前，在零件未制造出時(shí)，是無(wú)法觀看零件形狀的，只能通過(guò)二維平面圖進(jìn)行想象?，F(xiàn)在，用3DS可以生成實(shí)體模型，但用3DS生成的模型在工程實(shí)際中是“中看不中用”。用PRO/E生成的實(shí)體建模，不僅中看，而且相當(dāng)管用。事實(shí)上，PRO/E后階段的各個(gè)工作數(shù)據(jù)的產(chǎn)生都要依賴于實(shí)體建模所生成的數(shù)據(jù)。（2）機(jī)械設(shè)計(jì)(CAD)模塊機(jī)械設(shè)計(jì)模塊是一個(gè)高效的三維機(jī)械設(shè)計(jì)工具，它可繪制任意復(fù)雜形狀的零件。在實(shí)際中存在大量形狀不規(guī)則的物體表面，隨著人們生活水平的提高，對(duì)曲面產(chǎn)品的需求將會(huì)大大增加。PRO/E生成曲面的方法有：拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃掠、網(wǎng)格、點(diǎn)陣等。由于生成曲面的方法較多，因此PRO/E可以迅速建立任何復(fù)雜曲面。（3）功能仿真(CAE)模塊功能仿真(CAE)模塊主要進(jìn)行有限元分析。我們中國(guó)有句古話：“畫(huà)虎畫(huà)皮難畫(huà)骨，知人知面不知心”。主要是講事物內(nèi)在特征很難把握。機(jī)械零件的內(nèi)部變化情況是難以知曉的。有限元仿真使我們有了一雙慧眼，能“看到”零件內(nèi)部的受力狀態(tài)。利用該功能，在滿足零件受力要求的基礎(chǔ)上，便可充分優(yōu)化零件的設(shè)計(jì)。著名的可口可樂(lè)公司，利用有限元仿真，分析其飲料瓶，結(jié)果使瓶體質(zhì)量減輕了近20，而其功能絲毫不受影響，僅此一項(xiàng)就取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。（4）制造(CAM)模塊在機(jī)械行業(yè)中用到的CAM制造模塊中的功能是NCMachining(數(shù)控加工)。說(shuō)到數(shù)控功能，就不能不提八十年代著名的“東芝事件”。當(dāng)時(shí)，蘇聯(lián)從日本東芝公司引進(jìn)了一套五座標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控軟件CAMMAX，加工出高精度、低噪聲的潛艇推進(jìn)器，從而使西方的反潛系統(tǒng)完全失效，損失慘重。東芝公司因違反“巴統(tǒng)”協(xié)議，擅自出口高技術(shù)，受到了嚴(yán)厲的制裁。在這一事件中出盡風(fēng)頭的CAMMAX軟件就是一種數(shù)控模塊。PRO/E的數(shù)控模塊包括：PRO/CASTING（鑄造模具設(shè)計(jì)）、PRO/MFG（電加工）、PRO/MOLDESIGN（塑料模具設(shè)計(jì)）、PRO/NC-CHECK（NC仿真）、PRO/NCPOST（CNC程序生成）、PRO/SHEETMETAL（鈑金設(shè)計(jì)）。（5）數(shù)據(jù)管理(PDM)模塊PRO/E的數(shù)據(jù)管理模塊就像一位保健醫(yī)生，它在計(jì)算機(jī)上對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行測(cè)試仿真，找出造成產(chǎn)品各種故障的原因，幫助你對(duì)癥下藥，排除產(chǎn)品故障，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。它就像PRO/E家庭的一個(gè)大管家，將觸角伸到每一個(gè)任務(wù)模塊。并自動(dòng)跟蹤你創(chuàng)建的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括你存貯在模型文件或庫(kù)中零件的數(shù)據(jù)。這個(gè)管家通過(guò)一定的機(jī)制，保證了所有數(shù)據(jù)的安全及存取方便。（6）數(shù)據(jù)交換(GeometryTranslator)模塊在實(shí)際中還存在一些別的CAD系統(tǒng)，如UG、EUCLID、CIMATRTON、MDT等，由于它們門戶有別，所以自己的數(shù)據(jù)都難以被對(duì)方所識(shí)別。但在實(shí)際工作中，往往需要接受別的CAD數(shù)據(jù)。這時(shí)幾何數(shù)據(jù)交換模塊就會(huì)發(fā)揮作用。2設(shè)計(jì)任務(wù)電風(fēng)扇是一種常見(jiàn)的家用電器，也是我國(guó)最早生產(chǎn)和使用的家用電器之一，電風(fēng)扇通過(guò)電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)葉片高速旋轉(zhuǎn)，從而強(qiáng)制空氣流動(dòng)，改善人與周圍空間的熱交換條件，它被廣泛的運(yùn)用于各種生活和工作環(huán)境，做通風(fēng)散熱，循環(huán)空氣，防暑降溫只用。本次設(shè)計(jì)任務(wù)以家庭常用的臺(tái)式電風(fēng)扇為例，來(lái)詳細(xì)講述Pro/E設(shè)計(jì)電風(fēng)扇的全過(guò)程7。（1）電風(fēng)扇的建模設(shè)計(jì)電風(fēng)扇的建模設(shè)計(jì)總體上來(lái)說(shuō)是使用了有底而上的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，在電風(fēng)扇底座的設(shè)計(jì)過(guò)程中滲透了有頂向下產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的基本思想。我們?cè)趯W(xué)習(xí)電風(fēng)扇的建模設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了學(xué)習(xí)建模方法外，更多的是學(xué)習(xí)這種模型設(shè)思想。電風(fēng)扇的設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用到拉伸、掃描、混合、等基本建模方法；曲面修剪、合并、偏移、曲面替換實(shí)體等復(fù)雜曲面建模方法；剖面圓頂?shù)雀呒?jí)建模方法。（2）電風(fēng)扇的裝配與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真利用Pro/E裝配模塊，把電風(fēng)扇的各個(gè)零件裝配好，裝配的約束可分成兩大類，分別是無(wú)連接接口的約束和有連接接口的約束，無(wú)連接口的約束主要用于一般的裝配中，使用這種裝配方法裝配上去的零件不具有自由度，零件之間不能做任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)，有連接口的約束主要是用于解決機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題1。電風(fēng)扇的機(jī)構(gòu)仿真主要是模擬電風(fēng)扇的葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)該采用用連接口的約束。電風(fēng)扇的最終設(shè)計(jì)結(jié)果如圖1所示：圖1電風(fēng)扇3實(shí)體建模在開(kāi)始繪制零件之前，應(yīng)該先新建一個(gè)零件文檔，以后每個(gè)零件繪制之都應(yīng)該新建零件文檔，具體的操作如下6：（1）在文件菜單中打開(kāi)【新建】對(duì)話框。在【類型】選項(xiàng)組中選取【零件】選項(xiàng)，在【子類型】選項(xiàng)組中選取【實(shí)體】，在【名稱】文本框中輸入零件名稱“Frontcover”。（2）取消【使用缺省模版】復(fù)選項(xiàng)，單擊確定按鈕。系統(tǒng)打開(kāi)新文件對(duì)話框，選取其中的【mmns_part_soid】選項(xiàng)，在單擊確定按鈕進(jìn)入三維實(shí)體建模環(huán)境。注：再繪制其他零件時(shí)，新建零件文檔與此步驟基本一致，只是文件名不同，以后不再?gòu)?fù)述。3.1電風(fēng)扇前蓋的設(shè)計(jì)電風(fēng)扇前蓋的設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用到旋轉(zhuǎn)、掃描、殼體、等基本的建模設(shè)計(jì)想創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)實(shí)體特征：?jiǎn)螕簟拘D(zhuǎn)工具】按鈕打開(kāi)設(shè)計(jì)圖標(biāo)板，繪制旋轉(zhuǎn)剖面圖2最后生成圖的旋轉(zhuǎn)實(shí)體如圖3圖（圖2旋轉(zhuǎn)剖面圖圖3旋轉(zhuǎn)實(shí)體創(chuàng)建掃描實(shí)體特征：在【插入】菜單中依次選取【掃描】/【伸出項(xiàng)】選項(xiàng)，選取掃描軌跡，然后繪制掃描截面，最后生成掃描實(shí)體特征見(jiàn)圖4.圖4掃描特征圖創(chuàng)建陣列復(fù)制特征：（1）在模型樹(shù)上選擇上一步創(chuàng)建的【伸出項(xiàng)】特征，然后單擊陣列按鈕，系統(tǒng)打開(kāi)陣列設(shè)計(jì)圖標(biāo)版。（2）在陣列設(shè)計(jì)圖標(biāo)版上填上“6”的尺寸為陣列尺寸，接著在在陣列圖標(biāo)版上輸入陣列個(gè)數(shù)“60”最后創(chuàng)建的陣列特征如圖5所示圖5風(fēng)扇前蓋3.2電風(fēng)扇葉片的設(shè)計(jì)電風(fēng)扇葉片的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)曲面的操作，電風(fēng)扇葉片中間的部分可采用旋轉(zhuǎn)曲面特征來(lái)完成，葉片主要采用曲面拉伸來(lái)完成，其曲面拉伸剖面圖如圖6，然后對(duì)曲面進(jìn)行拉伸，偏移，合并，實(shí)體化，旋轉(zhuǎn)復(fù)制，陣列，加厚，等一系列的操作，便可完成葉片的制作，其設(shè)計(jì)結(jié)果如圖7所示.圖6拉伸剖面圖圖7風(fēng)扇葉片3.3電風(fēng)扇后蓋的設(shè)計(jì)電風(fēng)扇后蓋的設(shè)計(jì)方法和前蓋的設(shè)計(jì)方法有點(diǎn)相似，所不同的是后蓋是連接在電機(jī)主軸上的，需要與電機(jī)主軸進(jìn)行配合，所以用拉伸實(shí)體特征創(chuàng)建一個(gè)板，在板的中心利用孔特征在板的中心創(chuàng)建一個(gè)與電機(jī)主軸同軸的孔，如圖8圖8后蓋板然后創(chuàng)建基準(zhǔn)曲線，基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)點(diǎn)，運(yùn)用旋轉(zhuǎn)實(shí)體，掃面實(shí)體，等特征（其作圖方法和前蓋的作圖方法一致），其最終的設(shè)計(jì)效果如圖