基于ProE動(dòng)態(tài)循環(huán)污水光催化處理裝置虛擬樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真

1、基于pro/e的動(dòng)態(tài)循環(huán)污水光催化處理裝置虛擬樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真湖北省省級(jí)環(huán)?？萍柬?xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：鄂財(cái)建發(fā)200786號(hào)，項(xiàng)目名稱：細(xì)菌礦化納米針鐵礦治理地下水污染研究作者簡介：桂偉（1980），男，湖北黃岡人，漢族，湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院講師、碩士。主要研究方向:機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。桂偉（湖北工業(yè)大學(xué)商貿(mào)學(xué)院，湖北武漢， 430079）摘要：動(dòng)態(tài)循環(huán)污水光催化處理裝置是一個(gè)用于污水動(dòng)態(tài)循環(huán)處理的實(shí)驗(yàn)裝置。本文利用pro/e軟件的運(yùn)動(dòng)仿真功能，對裝置的虛擬樣機(jī)進(jìn)行了轉(zhuǎn)速和加速度的運(yùn)動(dòng)仿真，得到了電動(dòng)機(jī)在20r/min45r/min不同轉(zhuǎn)速下的實(shí)驗(yàn)裝置的輸出軸、攪拌軸轉(zhuǎn)速，并與理論計(jì)算的轉(zhuǎn)速進(jìn)行了比較

2、，結(jié)果表明：該裝置的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)的要求。關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)循環(huán)；虛擬樣機(jī)；運(yùn)動(dòng)仿真中圖分類號(hào)：th122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：amotion simulation of the virtual prototype of the dynamic cycling sewage photocatalytic treatment device based on pro/egui wei（school of business，hubei university of technology，wuhan ，430079，china）abstract: the dynamic recycling sewage

3、 photocatalytic reactor is an experiment device for dynamic recycling sewage. the speed and acceleration motion simulation of axes were done by using the motion simulation function of the software,and got motor 20r/min - to 45r/min different speed output shaft, stirring shaft speed, the result from

4、the motion simulation showed that: the design of the device structure and drive system were in conformity with the design requirements.朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼字典keywords：dynamic cycling; virtual prototype of the device; motion simulation1引言在機(jī)構(gòu)仿真分析技術(shù)沒有出現(xiàn)之前，設(shè)計(jì)者必須根據(jù)設(shè)計(jì)的零件尺寸，制造出物理樣機(jī)，然后將其放入實(shí)際的工作環(huán)境中進(jìn)行檢測，最后再根據(jù)結(jié)果來修正設(shè)計(jì)，

5、這些工作無疑浪費(fèi)了大量的時(shí)間、財(cái)力和人力。為提高工作效率，機(jī)構(gòu)模擬仿真技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生1-2。pro/engineer軟件提供了機(jī)構(gòu)仿真分析功能，其中的機(jī)構(gòu)分析模塊mechanism，可以進(jìn)行裝配的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析和仿真，使得原來在二維圖上難以表達(dá)和設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)，變得非常直觀和易于修改，并且能夠大大簡化機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)開發(fā)過程，縮短其開發(fā)周期，減少開發(fā)費(fèi)用，同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量3。2動(dòng)態(tài)循環(huán)污水光催化處理裝置虛擬樣機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真的目的動(dòng)態(tài)循環(huán)污水光催化處理裝置進(jìn)行污水處理實(shí)驗(yàn)時(shí)，需果要檢測攪拌軸旋轉(zhuǎn)的速度對污水處理的速度及效率的影響程度。因此，必須明確在輸出軸轉(zhuǎn)速一定的情況下，攪拌軸的轉(zhuǎn)速是不是按照設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比

6、變化的，所以本裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真的目的就是在虛擬環(huán)境下檢測攪拌軸的轉(zhuǎn)速隨輸出軸的轉(zhuǎn)速變化情況。本裝置的電動(dòng)機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)速在20r/min45 r/min，換算成pro/e軟件中用的轉(zhuǎn)速單位：deg/sec，即為120 deg/sec270 deg/sec。輸出軸到攪拌軸的傳動(dòng)比：，假設(shè)某一次實(shí)驗(yàn)采用的輸出軸的轉(zhuǎn)deg/sec，那么，第一根攪拌軸轉(zhuǎn)速：，第二根攪拌軸轉(zhuǎn)速：，第三根攪拌軸轉(zhuǎn)速：。 以上三根攪拌軸的轉(zhuǎn)速都是理論上計(jì)算出來的，本文后面的內(nèi)容就是利用pro/e的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真功能，給一個(gè)原動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速180 deg/sec，檢測仿真結(jié)果中的攪拌軸的轉(zhuǎn)速大小，最后與理論計(jì)算的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，根

7、據(jù)比較的結(jié)果來判斷傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速變化是否符合設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而對傳動(dòng)系統(tǒng)做出一定的修改。3虛擬樣機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真的步驟（1）創(chuàng)建零部件三維實(shí)體模型（2）組裝機(jī)構(gòu)并創(chuàng)建機(jī)構(gòu)連接完成本裝置的虛擬樣機(jī)的裝配后，在裝置的傳動(dòng)零件之間添加相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)副。由于本裝置中從輸出軸到攪拌軸的傳動(dòng)是齒輪傳動(dòng)，因此在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真時(shí)必須在大小齒輪之間添加齒輪副4。（3）創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)器通過驅(qū)動(dòng)器功能給裝置添加一定的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力，沒有添加原動(dòng)力的機(jī)構(gòu)只承受重力作用，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器提供的動(dòng)力既可以是恒定的（使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生恒定的速度或者加速度），也可以是符合特定函數(shù)關(guān)系的動(dòng)力5-6（使機(jī)構(gòu)產(chǎn)生按照一定規(guī)律變化的速度和加速度）。（4）對機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真分析通過

8、仿真分析，可以獲得需要的分析結(jié)果，其步驟如下：首先為輸出軸、攪拌軸創(chuàng)建測量定義，然后單擊“分析定義”圖標(biāo)，進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置后，檢測裝置的運(yùn)動(dòng)情況。打開測量結(jié)果對話框，可以查看一個(gè)輸出軸及三個(gè)攪拌軸的轉(zhuǎn)速測量的結(jié)果如圖1所示，轉(zhuǎn)速隨時(shí)間變化情況如圖2所示。 圖1 測量結(jié)果對話框 圖2 轉(zhuǎn)速時(shí)間變化圖利用轉(zhuǎn)速仿真的同樣的方法與步驟，對攪拌軸及輸出軸在運(yùn)動(dòng)中的加速度的變化進(jìn)行了仿真，其仿真的結(jié)果如圖3所示。圖3 加速度時(shí)間變化圖從圖1、圖2中以及圖3中可以看出，在pro/e虛擬的運(yùn)動(dòng)仿真環(huán)境中，輸出軸和攪拌軸的轉(zhuǎn)速與理論上計(jì)算的轉(zhuǎn)速相同，虛擬環(huán)境中的轉(zhuǎn)速具有準(zhǔn)確性。加速度變化平穩(wěn)且都為零，說明齒輪的傳

9、動(dòng)系統(tǒng)比較穩(wěn)定。綜上可以看出，虛擬樣機(jī)中齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的速度以及加速度的變化與理論分析值吻合很好，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。4結(jié)束語引入pro/e三維幾何造型技術(shù)后，使設(shè)計(jì)結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，但不能反映產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特性，其運(yùn)動(dòng)行程、運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)過程是否發(fā)生干涉現(xiàn)象均無法考察，不能保證設(shè)計(jì)方案的正確性，因此在產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)中產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)仿真十分重要。 利用pro/e進(jìn)行動(dòng)態(tài)循環(huán)污水光催化處理裝置的虛擬樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真，可以檢測裝置在傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的一些問題，指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員對本裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，以達(dá)到降低研制成本，縮短研制周期，提高研制質(zhì)量的目的。參考文獻(xiàn)：1王勝枝.基于pro/eng

10、ineer的數(shù)控車床主軸箱的虛擬設(shè)計(jì)及仿真d.云南昆明：昆明理工大學(xué)，2007.2李粵，張永波.虛擬樣機(jī)技術(shù)的內(nèi)涵及其在機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)中的實(shí)現(xiàn)j.華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，12（1）：65-68.3wiens，g.j，“an overview of virtual manufacturing，”virtual manuracturing. proceedings of the 2nd aglie manuracturing conference.（amc95），albuquerque，new mexieo，usa 1995，eri press：233-243.4josef adolfsson，amos ng，petter olofsgard，et al.design and simulation of component-base manu