發(fā)動機運動仿真

1、發(fā)動機實體建模及運動仿真 學(xué) 生：陳柯佛指導(dǎo)老師：鄧先智目錄摘要4前言51.發(fā)動機的簡介61.1發(fā)動機的發(fā)展歷史及前景61.2發(fā)動機的種類72.運動仿真技術(shù)簡介92.1運動仿真技術(shù)產(chǎn)生的背景92.2運動仿真技術(shù)92.3運動仿真技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展概況102.4 發(fā)展運動仿真技術(shù)的重要意義113.Pro/E軟件簡介113.1 Pro/E軟件的基本功能及作用124.發(fā)動機主要零件三維實體建模144.1零件建模144.1.1曲軸的生成154.1.2曲軸箱體的生成164.1.3下曲軸箱蓋174.1.4 連桿174.1.5 活塞194.1.6 飛輪195.零件裝配205.1 新建裝配模型225.2 組裝機

2、構(gòu)模型226.發(fā)動機運動仿真386.1概述386.2定義仿真與分析386.2.1 定義伺服電動機396.2.3 定義機構(gòu)分析446.2.4 測量活塞的速度467.結(jié)論49摘要發(fā)動機是一種應(yīng)用廣泛的傳遞動力的機器，把能量轉(zhuǎn)化為機械能額裝置。目前的傳統(tǒng)的發(fā)動機都是將燃料的化學(xué)能變?yōu)闊崮?，再由熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械動力，并通過底盤的傳動系和行駛系驅(qū)動汽車行駛。有其廣泛的空間，但由于發(fā)動機傳統(tǒng)開發(fā)模式存在的開發(fā)周期長、過程繁雜、開發(fā)成本高、性能測試困難等問題，本文將仿真技術(shù)引入發(fā)動機開發(fā)領(lǐng)域，完成以下工作： 1.介紹了發(fā)動機的發(fā)展歷史及前景，發(fā)動機的種類，介紹了仿真技術(shù)的產(chǎn)生的背景、在國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r及仿真技術(shù)

3、的實際意義。 2.簡述了pro/E軟件在工程設(shè)計中的應(yīng)用，利用pro/E構(gòu)建發(fā)動機的三維實體模型，并對其進行裝配。 3.在pro/E進行運動仿真。關(guān)鍵詞：發(fā)動機 仿真技術(shù) 三維建模前言隨著機械行業(yè)的迅速發(fā)展和市場競爭的日益激烈，如何提高產(chǎn)品品質(zhì)，增強產(chǎn)品的市場競爭能力，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低成本已成為企業(yè)十分重視的問題。現(xiàn)代化的開發(fā)手段是提高企業(yè)競爭力的重要保證。企業(yè)應(yīng)用pro/E后，可改變傳統(tǒng)的設(shè)計方法，顯著縮短了新產(chǎn)品的設(shè)計周期，為新產(chǎn)品占領(lǐng)市場創(chuàng)造了有利的條件。現(xiàn)結(jié)合pro/E軟件的實際，闡述該軟件對提高產(chǎn)品設(shè)計能力的重要作用和應(yīng)用效果。在產(chǎn)品零部件的設(shè)計過程中，運動機構(gòu)的空間干涉問題歷

4、來都是令機械設(shè)計工程師深感頭疼的事。按傳統(tǒng)設(shè)計模式，設(shè)計人員在一些細節(jié)問題上耗費了很大的精力，降低設(shè)計效率。而有些錯誤又往往具有很強的隱蔽性，給生產(chǎn)造成不應(yīng)有的損失。因此，利用計算機三維設(shè)計工具合理的解決這些問題無疑具有一定的實際意義。當(dāng)今流行比較廣的三維設(shè)計軟件主要有AutoCAD，Pro/ENGINEER等。無論是零件的整體設(shè)計，還是工程圖三視圖的生成，以及3D裝配圖的形成方式和仿真模擬加工記錄參數(shù)完善改進，pro/E軟件都有操作容易、使用方便、修改方便的特點，因此在機械三維實體造型設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。1.發(fā)動機的簡介發(fā)動機（Engine），又稱為引擎，是一種能夠把一種形式的能轉(zhuǎn)化為另

5、一種更有用的能的機器，通常是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能。（把電能轉(zhuǎn)化為機器的稱為電動機）有時它既適用于動力發(fā)生裝置，也可指包括動力裝置的整個機器，比如汽油發(fā)動機，航空發(fā)動機。發(fā)動機最早誕生在英國，所以，發(fā)動機的概念也源于英語，它的本義是指那種“產(chǎn)生動力的機械裝置”。1.1發(fā)動機的發(fā)展歷史及前景發(fā)動機是汽車的“心臟”。汽車的發(fā)展與發(fā)動機的進步有著直接的聯(lián)系。18世紀中葉，瓦特發(fā)明了蒸汽機，此后人們開始設(shè)想把蒸汽機裝到車子上載人。法國的居紐是第一個將蒸汽機裝到車子上的人。1770年，居紐制作了一輛三輪蒸汽機車。這輛車全長7.23米，時速為3.5公里，是世界上第一輛蒸汽機車。1858年，定居在法國巴黎的里

6、諾發(fā)明了煤氣發(fā)動機，并于1860年申請了專利。發(fā)動機用煤氣和空氣的混合氣體取代往復(fù)式蒸汽機的蒸汽，使用電池和感應(yīng)線圈產(chǎn)生電火花，用電火花將混合氣點燃爆發(fā)。這種發(fā)動機有氣缸、活塞、連桿、飛輪等。煤氣機是內(nèi)燃機的初級產(chǎn)品，因為煤氣發(fā)動機的壓縮比為零。1867年，德國人奧托（August Otto）受里諾研制煤氣發(fā)動機的啟發(fā)，對煤氣發(fā)動機進行了大量的研究，制作了一臺臥式氣壓煤氣發(fā)動機，后經(jīng)過改進，于1878年在法國舉辦的國際展覽會上展出了他制作的樣品。由于該發(fā)動機工作效率高，引起了參觀者極大的興趣。在長期的研究過程中，奧托提出了內(nèi)燃機的四沖程理論，為內(nèi)燃機的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)。德國人奧姆勒和卡爾&#

7、183;本茨根據(jù)奧托發(fā)動機的原理，各自研制出具有現(xiàn)代意義的汽油發(fā)動機，為汽車的發(fā)展鋪平了道路。1892年，德國工程師狄塞爾根據(jù)定壓熱功循環(huán)原理，研制出壓燃式柴油機，并取得了制造這種發(fā)動機的專利權(quán)。1957年，德國人汪克爾發(fā)明了轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動機，這是汽油發(fā)動機發(fā)展的一個重要分支。轉(zhuǎn)子發(fā)動機的特點是利用內(nèi)轉(zhuǎn)子圓外旋輪線和外轉(zhuǎn)子圓內(nèi)旋輪線相結(jié)合的機構(gòu)，無曲軸連桿和配氣機構(gòu)，可將三角活塞運動直接轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。它的零件數(shù)比往復(fù)活塞式汽油少40%，質(zhì)量輕、體積小、轉(zhuǎn)速高、功率大。1958年汪克爾將外轉(zhuǎn)子改為固定轉(zhuǎn)子為行星運動，制成功率為22.79千瓦、轉(zhuǎn)速為5500轉(zhuǎn)/分的新型旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機。1.2發(fā)動機

8、的種類發(fā)動機的種類很多，工作原理和用途也不一樣。大多數(shù)發(fā)動機都是以輸出有效軸功率為目的的，即驅(qū)動一根或幾根軸轉(zhuǎn)動。這樣的發(fā)動機主要包括：1.活塞式。2.渦輪式。3.活塞+渦輪式活塞式發(fā)動機包括：內(nèi)燃機、熱氣機（斯特林發(fā)動機）、旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機（包括三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機）、蒸汽機等。還有一些特殊的比如用在魚雷中的活塞式發(fā)動機。渦輪式包括：燃氣輪機、蒸汽輪機，風(fēng)力發(fā)動機、水輪機也可以看作是渦輪式發(fā)動機。還有一些用在特殊地方的渦輪式發(fā)動機，比如用在魚雷中的渦輪發(fā)動機，其本質(zhì)與蒸汽輪機類似，但工作工質(zhì)是燃氣和蒸汽的混合物。活塞+渦輪式的，有一種“自由活塞發(fā)動機”，是使用氣缸得到高溫高壓燃氣，在渦輪中做功輸出有

9、效功率的發(fā)動機。另外渦輪增壓內(nèi)燃機、渦輪復(fù)合內(nèi)燃機也可以看作是活塞+渦輪式的。實際上上述各種工作原理不同的發(fā)動機，還可以根據(jù)其它方面不同，細分成很多種類型。比如，內(nèi)燃機可以分成汽油機、柴油機、煤氣機（以煤氣為燃料的內(nèi)燃機。使用天然氣的叫做燃氣內(nèi)燃機，也包含在這里吧）、多種燃料發(fā)動機等等。燃氣輪機可以分成單轉(zhuǎn)子、雙轉(zhuǎn)子、三轉(zhuǎn)子的，也可以根據(jù)熱力循環(huán)的不同分成回?zé)崾?、壓氣中間冷卻式、再熱式，以及多種循環(huán)組成的復(fù)合循環(huán)燃氣輪機。熱氣機可以分成單作用式、雙作用式，以及菱形傳動、斜盤傳動、自由活塞式等等?？傊凑彰恳环N原理工作發(fā)動機都可以有很多的不同分支。飛機發(fā)動機和火箭發(fā)動機，利用噴出高速氣流的反作用

10、力獲得推力。噴氣發(fā)動機包括依賴空氣的和不依賴空氣的。依賴空氣的一般俗稱航空發(fā)動機，包括渦輪噴氣式發(fā)動機、渦輪風(fēng)扇式發(fā)動機（可以分成混合排氣小涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，和大涵道比分開排氣渦輪風(fēng)扇發(fā)動機）、渦輪軸發(fā)動機、渦輪螺旋槳發(fā)動機、沖壓式發(fā)動機等。不依賴空氣的一般俗稱火箭發(fā)動機，以使用的燃料是固態(tài)的還是液態(tài)的，分成液體火箭發(fā)動機和固體火箭發(fā)動機、使用核能的核火箭發(fā)動機、使用電場加速離子的電火箭發(fā)動機等等。2.運動仿真技術(shù)簡介2.1運動仿真技術(shù)產(chǎn)生的背景進入21世紀，科學(xué)技術(shù)突飛猛進，社會發(fā)展日新月異。人們對個性化產(chǎn)品的需求越來越迫切，對產(chǎn)品性能的要求越來越高，全球化經(jīng)濟已明顯的呈現(xiàn)出買方市場的特

11、點。由于這一變化，導(dǎo)致市場競爭日益激烈，而競爭的核心則主要體現(xiàn)在產(chǎn)品創(chuàng)新上，體現(xiàn)在對客戶的影響速度和相應(yīng)品質(zhì)上。傳統(tǒng)的物理樣機在產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)中，在開發(fā)中期、開發(fā)成本、產(chǎn)品品質(zhì)等方面已越來越不能滿足市場需求，運動仿真技術(shù)正是在這一市場需求的驅(qū)動下產(chǎn)生的。2.2運動仿真技術(shù)運動仿真技術(shù)是一種嶄新的產(chǎn)品開發(fā)方法，是多個相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物，是一種基于產(chǎn)品的計算機仿真模型的數(shù)字化設(shè)計方法。其涉及機械、電子、計算機圖形學(xué)、仿真建模、虛擬現(xiàn)實等多個領(lǐng)域、多項技術(shù)，以計算機仿真和產(chǎn)品生命周期建模為基礎(chǔ)，以機械系統(tǒng)運動學(xué)、動力學(xué)和控制理論為核心，借助成熟的三維計算機圖形技術(shù)、圖形用戶界面技術(shù)、信息技

12、術(shù)、集成技術(shù)、多媒體技術(shù)、并行處理技術(shù)等，將分散的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)和分析過程集成在一起，使得與產(chǎn)品相關(guān)的所有人員能在產(chǎn)品研制的早期直觀形象地對虛擬的產(chǎn)品原型進行設(shè)計優(yōu)化、性能測試、制造仿真以及使用仿真等。換句話說“運動仿真”設(shè)計方法就是在建造第一臺（件）物理樣機之前，利用軟件技術(shù)建立產(chǎn)品系統(tǒng)計算機模型，通過基于實體可視化的仿真分析，模擬系統(tǒng)在真實工作環(huán)境條件下的運動和動力特性，以便反復(fù)修改設(shè)計方案，最終得到最優(yōu)設(shè)計方案。2.3運動仿真技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展概況國外已在各個領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用仿真設(shè)計。所涉及到的產(chǎn)品從龐大的卡車到微小的照相機的快門，從火箭到輪船的錨機。在工程礦山機械行業(yè)，如約翰迪爾公司利用仿

13、真技術(shù)成功地解決了工程機械在高速行駛時出現(xiàn)蛇行現(xiàn)象的問題及在重載下的自激振動這個一直困擾著設(shè)計師及用戶的難題，大大提高了工程礦山機械高速行駛性能與重載作業(yè)性能。卡特彼勒公司利用虛擬樣機在切削任何一片金屬之前就可快速試驗數(shù)千種設(shè)計方案，不但降低了產(chǎn)品設(shè)計成本，縮短了開發(fā)周期，而且還制造出性能更為優(yōu)異的產(chǎn)品。 運動仿真技術(shù)在國外已有很多應(yīng)用實例，我國也正極急投身于該項技術(shù)的研究中。在傳統(tǒng)上，我國引進物理樣機，開發(fā)人員往往停留在零件照抄的水平上，對于樣機缺乏系統(tǒng)水平上的理解和研究，結(jié)果雖然投入了大量的人力物力，卻收效甚微。但如果采用虛擬樣機技術(shù)，技術(shù)人員便可對引進樣機進行深入的研究，可以追蹤樣機的設(shè)

14、計思想，從而真正提高設(shè)計人員的水平，開發(fā)出能滿足市場需求的產(chǎn)品來。2.4 發(fā)展運動仿真技術(shù)的重要意義運功能及制造等方面交互的建模和分析。在概念設(shè)計和方案論證中，便于設(shè)計師將自己的經(jīng)驗與想象融于計算機的虛擬樣機設(shè)計中，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，并代替虛擬樣機進行性能模擬實驗。設(shè)計師可在計算機上方便的確定、修改設(shè)計進程，逐步優(yōu)化設(shè)計方案。通過運動仿真機實驗，還可節(jié)省建立試驗臺、動仿真設(shè)計方法將分散的零部件設(shè)計和分析技術(shù)集成在一起，提供一種更全面地了解設(shè)備性能的方法。他利用虛擬環(huán)境在可視化方面的優(yōu)勢以及可交互式地探索虛擬物體的功能，對設(shè)備進行幾何、安裝測試設(shè)備和測試儀表等有關(guān)的費用，更快的確定影響設(shè)計

15、方案性能的敏感參數(shù)，達到最優(yōu)化設(shè)計目的。這樣，可大大縮短設(shè)備研發(fā)周期，降低研發(fā)成本，提高設(shè)計質(zhì)量和效率，為產(chǎn)品贏得競爭優(yōu)勢。3.Pro/E軟件簡介Pro/E是美國PTC（參數(shù)）公司開發(fā)的一款三維軟件。Pro/E以其基于特征的參數(shù)化造型、單一數(shù)據(jù)庫下的全相關(guān)性等新概念而聞名于世，具有很強的實體造型和虛擬裝配能力。功能界面清楚明確，讓使用者視覺和心理都有一種輕松感。該軟件是一款全方位的3D產(chǎn)品開發(fā)工具，機床的參數(shù)式設(shè)計給傳統(tǒng)的模具設(shè)計帶來了許多新觀念，強調(diào)實體模型架結(jié)構(gòu)優(yōu)于傳統(tǒng)的面模型架構(gòu)和線模型架構(gòu)。Pro/E還具有良好的數(shù)據(jù)接口，他可以將圖紙輸出為多種格式，可以方面的和AutoCAD、Soli

16、dWorks等軟件進行數(shù)據(jù)交換。 Pro/E作為高端三維軟件的代表，功能強大、使用簡單、易學(xué)易用，目前已經(jīng)成為機械設(shè)計、家電設(shè)計、模具設(shè)計等行業(yè)所普遍采用的三維軟件。同以往國內(nèi)使用最多的AutoCAD等通用繪圖軟件相比，該軟件直接采用了統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和關(guān)聯(lián)性處理、三維建模與二維工程圖相關(guān)聯(lián)等技術(shù)。應(yīng)用最新的Pro/ENGINEER Wildfire4.0技術(shù)可以迅速的提高企業(yè)的設(shè)計效率、優(yōu)化設(shè)計方案、減輕技術(shù)人員的勞動強度、縮短設(shè)計周期以及加強設(shè)計的標(biāo)準化。使工作效率、方便程度大為提高。3.1 Pro/E軟件的基本功能及作用1.直接畫出機械零件的3D(三維)圖形這一方法在畫出二維截面草圖后，該軟件

17、可以將二維截面圖進行拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、倒角、布爾運算等操作，成所需的零件三維實體模。在屏幕上可直接顯示、修改設(shè)計尺寸，并可以檢查結(jié)構(gòu)等方面是否合理、規(guī)范。2.組建設(shè)備的3D裝配視圖該方法是將機械零件裝配后，形成3D裝配組件通過組合鍵我們可以從任何一個位置或角度去觀察單個零件或組件的3D視圖，如果設(shè)計結(jié)構(gòu)不合理或比例失調(diào)，很容易就被發(fā)現(xiàn)，并對零件加以修改，既可以保證零件組合的協(xié)調(diào)性，又可以避免出現(xiàn)零件在構(gòu)造上的相互干涉，如果出現(xiàn)零件的相互干涉，可以及時進行修改，且在修改中極為方便，只要將有尺寸結(jié)構(gòu)錯誤的零件相應(yīng)部分進行修改，就能達到目的要求，這比手工繪圖節(jié)省人力、物力、財力，減少浪費。3.計算機

18、器組件、零件重貴和表面積當(dāng)我們設(shè)計完成機器的一個零件，一個組件后，在很多時候要確定它的外形尺寸、整體重量、外表面積等外觀因素。Pro/E可以從相應(yīng)的菜單中找出計算該機器組件或零件，很方便的得到零部件的外形尺寸、重量及表面積。4.生成工程圖建立三維實體模型后，可以對其進行任意方向上的觀察，看其是否滿足設(shè)計與使用要求，滿意后可利用該實體模型；，自動生成三視圖，還可以生成任意位置剖視圖，然后進行簡單的修改及尺寸標(biāo)注，即可生成二維的工程圖。5.生成真實感極強的動畫圖象將所設(shè)計的三維實體模型與3DMAX等軟件結(jié)合，同時可以調(diào)整燈光布置場景，賦以機器一定的材料等，可以生成具有光照效果的逼真的機器模型動畫圖

19、象。此外，我們還可以對所設(shè)計的機械零部件進行運動學(xué)和動力學(xué)的分析，得出各個點的運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)，對機械零部件的應(yīng)力撓度振動以及屈曲等加以分析，使所設(shè)計的機械結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化Pro/E軟件結(jié)合技術(shù)人員的設(shè)計思想和習(xí)慣，還建立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫并具有完整的數(shù)據(jù)模型。它以其強大的參數(shù)式設(shè)計和統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理等特點，實現(xiàn)了特征的尺寸驅(qū)動和3D實體與2D工程圖的雙向關(guān)聯(lián)驅(qū)動、實體特征建模、標(biāo)準件庫的建立、零部件裝配、動態(tài)仿真、有限元分析、干涉檢查、NC加工和產(chǎn)品快速變型等功能，克服了二維圖形不能包含產(chǎn)品所有設(shè)計信息的缺點。Pro/E中的族表(FamilyTable)功能允許設(shè)計人員把一個設(shè)計模型擴展到一個產(chǎn)品家

20、族，由此可以減少高達90%的工作量大大地提高了生產(chǎn)自動化程度，提高了生產(chǎn)效率。4.發(fā)動機主要零件三維實體建模4.1零件建模在傳統(tǒng)的工程設(shè)計中，設(shè)計人員首先在頭腦中形成產(chǎn)品的三位輪廓，然后在圖紙上利用二維工程圖表示，其他設(shè)計人員以及工藝、生產(chǎn)等不同的部門的人員在通過二維圖紙將產(chǎn)品還原成二維影像由于圖紙的錯誤和理解的偏差，設(shè)計人員的意圖并不總能完全實現(xiàn)，因而設(shè)計制造的周期較長，產(chǎn)品的質(zhì)量也受到影響。在產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的時候尤為如此。因此三維化設(shè)計是發(fā)展趨勢。 基本特征是建模時創(chuàng)立的第一個特征，是零件結(jié)構(gòu)的基本要素?；咎卣饕院蟮钠渌卣饕蕾囉诨咎卣??；咎卣骺梢允菍嶓w特征，也可以是基準特

21、征，正交基準平面就常常被用作基本特征。 在pro/E中進行零件設(shè)計的步驟是先創(chuàng)建基本特征，然后添加結(jié)構(gòu)特征。開始做零件之前，應(yīng)做好充分的準備工作，明確設(shè)計意圖。認認真考慮設(shè)計的關(guān)鍵尺寸，可以變動尺寸與尺寸之間的關(guān)系，在裝配時與其他零件的裝配關(guān)系等。由于在Pro/E中實體模型可以有多種不同的生成方法，采取何種方法更為合理、高效，需要有一個經(jīng)驗積累的過程。一般來說，要根據(jù)圖形的形狀選擇生成模型的方式。草圖繪制盡量簡化，最好不要繪制過渡圓角、倒角等非關(guān)鍵性信息。4.1.1曲軸的生成曲軸的建模主要采用拉伸，首先選定草繪平面進入草繪模式，會出曲軸二維草圖，然后進行拉伸生成曲軸三維實體，應(yīng)注意保證主要尺寸

22、的的準確性，為了曲軸的快速生成還采用了鏡像工具，鏡像屬于復(fù)制方法的一種，最后再添加一些細節(jié)。對于復(fù)雜的零件，選擇合理的生成方法就顯得尤為重要。因為選擇不正確的生成方法不但效率低，而且有些情況根本就不能生成實體模型。因此設(shè)計人員在設(shè)計實體模型之前，必須要考慮好模型的生成方法和步驟。這就要求設(shè)計人員要有較好的空間想象力和抽象思維能力，這也是三維建模同二維圖形繪制最大的不同之處。4.1.2曲軸箱體的生成 采用拉伸方法建立曲軸箱蓋基本體，在基本上體切割出外觀，最后進行打孔。下曲軸箱實體圖也使用拉伸命令形成基本體，在基本殼體上運用拉伸命令切割出外形。最后再進行打孔，其中也運用到面和軸的創(chuàng)建。4.1.3下

23、曲軸箱蓋 下曲軸箱蓋采用拉伸命令拉伸出主體，進行打孔。4.1.4 連桿上圖運用了拉伸、孔工具命令。草繪連桿的封閉曲線，利用兩側(cè)拉伸生成連桿基本體和按螺栓的兩個凸臺，最后進行打孔。4.1.5 活塞生成此零件主要用旋轉(zhuǎn)生成和旋轉(zhuǎn)去除材料命令，還應(yīng)用了拉伸、鏡像命令。旋轉(zhuǎn)命令應(yīng)用，先繪制一條旋轉(zhuǎn)軸，接著草繪截面，在繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)360度就可以生成基本體了。4.1.6 飛輪運用拉伸形成主體，在進行拉伸去除材料，最后進行打孔。5.零件裝配零件設(shè)計完成后，往往需要根據(jù)設(shè)計要求對零件進行裝配。在Pro/ENGINEE的裝配模塊中，通過定義零件之間的位置約束關(guān)系，可以把子零件裝配成一個裝配件，并檢查零件之間是否

24、有干涉以及裝配體的運動情況是否合乎設(shè)計要求。同時在生成裝配體過程中，用戶可以根據(jù)需要添加生成新的零件和特征。使用Pro/E 進行裝配設(shè)計有兩種基本方法，示意圖如下所示。 零件設(shè)計示意圖 零件 零件 零件 零件 部件裝配件 部件裝配件裝配體設(shè)計示意圖 裝配件 (a) 有底向上的設(shè)計方法裝配體設(shè)計示意圖 裝配件部件裝配件 部件裝配件零件設(shè)計示意圖 零件 零件 零件 零件 （b）由頂向下的設(shè)計方法在上面兩種方法中，第一種方法相對第二種方法是比較低端的方法。因為在真正的概念設(shè)計中，很少利用一個零件來控制整個裝配體的設(shè)計，往往都是在拿出產(chǎn)品的外在概念和功能概念后，逐步對產(chǎn)品進行設(shè)計上的細化，直到細化到單

25、個零件。比如設(shè)計一種新型號的汽車，先由設(shè)計師拿出汽車外觀的概念圖，然后有地盤工程師和車身工程師一起進行汽車的布局協(xié)調(diào)，根據(jù)協(xié)調(diào)的結(jié)果，得到各自部分布局的概念圖，在這個布局概念的基礎(chǔ)上進行零件的細化設(shè)計。由此可以看出，對產(chǎn)品總體設(shè)計上，以由頂向下的設(shè)計方法更為貼近實際些。但是有底向上的設(shè)計方法并不是一無是處，對于一些已經(jīng)比較成熟的產(chǎn)品設(shè)計過程，采用這種設(shè)計方法效率反而高一些。在實際的裝配過程中通?；旌鲜褂眠@兩種設(shè)計方法，以發(fā)揮各自的優(yōu)點。由于發(fā)動機的設(shè)計在技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，所以采用第一種方法比較合適。前面已經(jīng)生成了發(fā)動機各種底層零件的三維模型，然后采用有底向上的裝配設(shè)計方法對這些零件進行空間定

26、位來生成裝配件。在裝配設(shè)計時，可以根據(jù)需要對裝配件中的零件進行修改，比如修改零件尺寸，移動零件在裝配件中的位置，生成新的特征等。對一個裝配件，當(dāng)其中所有的零件都被完全約束時，這種裝配件就稱為參數(shù)化裝配件，否則就是非參數(shù)化的裝配件。5.1 新建裝配模型1.首先設(shè)置工作目錄2.新建一個裝配模型，命名為fadongji_asm，選取mmns_asm_design模版。5.2 組裝機構(gòu)模型1. 引入第一個零件xiaquzhouxiang.prt，并使用 完全約束該零件。2. 引入第二個零件xiaquzhouxianggai.prt，創(chuàng)建其與xiaquzhouxiang.prt之間的剛性連接。1 在連接

27、列表中選取 選項，此時系統(tǒng)彈出“元件放置”面板，單擊其中的 選項卡。2 定義“重合”約束。在約束類型下拉列表中選取 選項，選取兩個平面為“重合”約束的參考，如圖5.2.1所示。圖5.2.13 定義“重合”約束。在 界面中單擊“新建約束”，選擇 選項，選取兩個平面為“重合”約束的參考，如圖5.2.2所示。圖5.2.24 定義“重合”約束。參考，如圖5.2.3所示。圖5.2.35 單擊 按鈕，完成剛性連接的創(chuàng)建，如圖5.2.4所示。圖5.2.43. 引入零件quzhou.prt，創(chuàng)建其與xiaquzhouxianggai.prt之間的銷連接。1 在“元件放置”面板中選擇 選項。2 定義“軸對齊”約

28、束。分別選擇兩個圓柱面為“軸對齊”約束參考，如圖5.3.1所示。圖5.3.13 定義“平移”約束。選取兩個平面為“平移”約束的參考，如圖5.3.2所示。圖5.3.24 設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸參考。在放置界面中選取旋轉(zhuǎn)軸選項，選取兩個面作為旋轉(zhuǎn)軸參考。如圖5.3.3所示。圖5.3.35 設(shè)置位置參數(shù)。在放置界面的右側(cè)“當(dāng)前位置”區(qū)域下的文本框輸入值0，并按Enter確認。然后單擊 按鈕；選中，如圖5.3.4所示。圖5.3.46 單擊按鈕，完成銷連接的創(chuàng)建。如圖5.3.5所示。圖5.3.54. 裝配第一個活塞。引入零件huosai.prt，創(chuàng)建其與xiaquzhouxiang.prt之間的滑塊連接。1 在元件

29、放置面板下選擇選項，單擊“放置”選項卡。2 定義“軸對齊”約束。分別選取兩個圓柱面為“軸對齊”約束參考。如圖5.4.1所示。圖5.4.13 定義“旋轉(zhuǎn)”約束。選取兩個基準平面（DTM6和DTM17）為“旋轉(zhuǎn)”約束參考，如圖5.4.2所示。圖5.4.24 設(shè)置平移軸參考。在“放置”面板中選擇“平移軸”選項，選取兩個平面為平移軸參考。設(shè)置位置參數(shù)，在“放置”界面右邊的“當(dāng)前位置”區(qū)域下的文本框輸入60，并按Enter確認。如圖5.4.3所示。圖5.4.35 單擊按鈕，完成滑塊連接的創(chuàng)建。如圖5.4.4所示。圖5.4.45.裝配第二個活塞，參照第一個活塞的裝配步驟。如圖5.5.1所示。圖5.5.16

30、.引入零件liangan1.prt，創(chuàng)建其與huosai.prt之間的銷連接。1 在“元件放置”面板中選擇選項。2 定義“軸對齊”約束，單擊面板中的“放置”按鈕，分別選取兩個圓柱面為約束參考，如圖5.6.1所示。圖5.6.13 定義“平移”約束，分別選取兩個基準平面為“平移”約束的參考（DTM1和DTM6），如圖5.6.2所示。圖5.6.24 在“放置”面板下單擊“新建集”，然后選擇選項。5 定義“軸對齊”約束。分別選取兩個柱面為“軸對齊”約束參考。如圖5.6.3所示。圖5.6.36 單擊按鈕，完成創(chuàng)建。如圖5.6.4所示。圖5.6.47. 引入零件liangan2.prt，創(chuàng)建其與liang

31、an1.prt之間的剛性連接。1 選取“剛性”選項，單擊“元件放置”面板下的“放置”選項卡。2 定義“重合”約束，分別選取兩個平面為參考，如圖5.7.1所示。圖5.7.13 定義“重合”約束，單擊“新建約束”，在“約束類型”下選擇“重合”，分別選取兩條軸線為參考。如圖5.7.2所示。圖5.7.24 定義“重合”約束，參考完成約束，如圖5.7.3所示圖5.7.35 單擊按鈕，完成剛性連接的創(chuàng)建。如圖5.7.4所示。圖5.7.48. 參考6-7的操作步驟，完成第二組liangan1.prt和liangan2.prt的裝配。如圖5.8.1所示。圖5.8.19. 引入零件feilun.prt，創(chuàng)建其與

32、quzhou.prt之間的銷連接。1 在“元件放置”面板選擇選項。2 定義“軸對齊”約束。單擊“放置”按鈕，分別選取兩個柱面為“軸對齊”約束參考，如圖5.9.1所示。圖5.9.13 定義“平移”約束，分別選取兩個平面為參考約束，如圖5.9.2所示。圖5.9.24 單擊按鈕，完成連接的創(chuàng)建。如圖5.9.3所示。圖5.9.310. 引入零件quzhouxianggai.prt，創(chuàng)建其與xiaquzhouxiang.prt之間的剛性連接。1 選擇“剛性”選項，單擊“元件放置”面板下的“放置”選項卡。2 定義“重合”約束，分別選擇兩個平面作為約束參考，如圖5.10.1所示。圖5.10.13 定義“重合

33、”約束，單擊“新建約束”，在下拉列表中選著“重合”，分別選擇兩個圓柱面為約束參考，如圖5.10.2所示。圖5.10.24 定義“定位”約束，單擊“新建約束”，在下拉列表中選著“重定位”，分別選擇兩個圓柱面為約束參考，如圖5.10.3所示。圖5.10.35 單擊按鈕，完成剛性連接的創(chuàng)建。如圖5.10.4所示。圖5.10.46.發(fā)動機運動仿真6.1概述在Pro/E的機構(gòu)模塊中，可以對一個機構(gòu)裝置進行運動仿真及分析，除了查看機構(gòu)的運行狀態(tài)，檢查機構(gòu)運行時有無碰撞外，還能進行進一步的位置分析、運動分析、動態(tài)分析、靜態(tài)分析和平衡分析，為檢驗和進一步改進機構(gòu)的設(shè)計提供參考數(shù)據(jù)。6.2定義仿真與分析進入機構(gòu)

34、模塊。單擊選項卡“運動”區(qū)域中的按鈕，進入機構(gòu)模塊。6.2.1 定義伺服電動機伺服電動機可以以單一自由度在兩個主體之間強加某種運動（主要是旋轉(zhuǎn)或平移運動）。定義伺服電動機時，可定義速度、位置或加速度與時間的函數(shù)關(guān)系，并且通過定義伺服電動機的函數(shù)，可以定義運動的輪廓曲線。定義運動函數(shù)時，可以從系統(tǒng)提供的函數(shù)中進行選取，也可以自行定制函數(shù)。主要有以下函數(shù)：常量：該選項可以設(shè)置機構(gòu)的位置、速度和加速度為恒定值，函數(shù)表達式為y=A，其中A=常量。斜坡：該選項可以設(shè)置機構(gòu)的位置、速度和加速度為恒定值或隨時間成線性變化的運動，函數(shù)表達式為y=A+B*t，其中A=常量，B=斜率。余弦：該選項可以設(shè)置機構(gòu)的位

35、置、速度和加速度為振蕩往復(fù)運動，函數(shù)表達式為y=A*cos（2*Pi*t/T+B）+C，其中A=振幅，B=相位，C=偏移量，T=周期。SCCA：SCCA是指“正弦-常數(shù)-余弦-加速度”，即一條包含正弦、常數(shù)、余弦的復(fù)合曲線且僅用于加速度的設(shè)置。擺線：該選項可以設(shè)置機構(gòu)的位置、速度和加速度為一種規(guī)律性的平緩上升運動，函數(shù)表達式為y=L*t/TL*sin（2*Pi*t/T）/2*Pi，其中L=周期內(nèi)的上升數(shù)，T=周期。拋物線：該選項可以設(shè)置機構(gòu)的位置、速度和加速度，函數(shù)表達式為y=A*t+0.5*B*t2。其中A=線性系數(shù)，B=二次系數(shù)。多項式：該選項同前面介紹的幾種類型類似，可以用于設(shè)置機構(gòu)的位置、速度和加速度，函數(shù)表達式為y=A+B*t+C*t2+D*t3。表：該選項可以通過輸入或?qū)霑r間與對應(yīng)模的值來定義伺服電動機，當(dāng)機構(gòu)的運動規(guī)律不能用函數(shù)來表達時，可以采用此方法來擬合運動曲線的功能。表文件可以預(yù)先進行編制，其擴展名為.tab，可以在任何文本編輯器中創(chuàng)建或打開。文件采用兩欄格式，第一欄是時間，該欄中的時間值必須從第一行到最后一行按升序排列；第二欄是速度。加速度或位置。選擇命令，單擊“插入”區(qū)域中的按鈕，系統(tǒng)彈出“伺服電動機定義”對話框。如圖6.2.1所示。圖6.2.1選取參考對象。選取如圖6.2.2所示的參考對象。圖6.2