電風(fēng)扇畢業(yè)設(shè)計(jì)論文Word版

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）( 2012 屆 )題目： PRO/E電風(fēng)扇的設(shè)計(jì)與機(jī)構(gòu)仿真 分 院 機(jī)電信息分院 專業(yè)班級(jí) 09機(jī)電一體化技術(shù)3班 學(xué)生姓名 曾志平 學(xué) 號(hào) 0911040335 導(dǎo)師姓名 鄭鵬飛 成 績 2011 年 12月 18 日摘要：本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用pro/e進(jìn)行電風(fēng)扇的設(shè)計(jì)與仿真，主要運(yùn)用到了pro/e中的拉伸、陣列、旋轉(zhuǎn)、掃描、挖殼，進(jìn)行電風(fēng)扇各個(gè)部件的設(shè)計(jì)；然后再將設(shè)計(jì)的部件進(jìn)行裝配，最后進(jìn)行電風(fēng)扇的仿真設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：電風(fēng)扇、拉伸、陣列、旋轉(zhuǎn)、掃描、裝配、仿真。一、 引言本世紀(jì)的一個(gè)重大變革是全球市場(chǎng)的統(tǒng)一，它使市場(chǎng)競爭更加激烈，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

2、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)爭結(jié)束當(dāng)年，美國評(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/ENGI

3、NEER軟件包的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境在支持并行工作，它通過一系列完全相關(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/E V2000I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。（一）工業(yè)設(shè)計(jì)(CAID)模塊工業(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)，是無法觀看零件形狀的，只能通過二維平面圖進(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)

4、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)。 （二）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。（三）功能仿真(CAE)模塊功能仿真(CAE)模塊主要進(jìn)行有限元分析。我們中國有句古話：“畫虎畫皮難畫骨，知人知面不知心”。主

5、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。（四）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NC Machining(數(shù)控加工)。說到數(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

6、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)）。PRO/E的數(shù)據(jù)管理模塊就像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中零件的數(shù)據(jù)。二、 設(shè)計(jì)任務(wù)電風(fēng)扇是一種常見的家用電器，也是我

7、國最早生產(chǎn)和使用的家用電器之一，電風(fēng)扇通過電動(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，來詳細(xì)講述Pro/E設(shè)計(jì)電風(fēng)扇的全過程。（一）電風(fēng)扇的建模設(shè)計(jì)電風(fēng)扇的建模設(shè)計(jì)總體上來說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

8、等復(fù)雜曲面建模方法；剖面圓頂?shù)雀呒?jí)建模方法。（二）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，分別是無連接接口的約束和有連接接口的約束，無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)扇三、 實(shí)體建模在開始繪制零件之前，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： （1）在文件菜單中打

9、開【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“XIAOGAI”。（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，以后不再復(fù)述。（一）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)、陣列、殼體、等基本的建模設(shè)計(jì)想創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)實(shí)體特征：單擊【旋轉(zhuǎn)工具】按鈕打開設(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2 旋轉(zhuǎn)剖面圖 圖3 旋轉(zhuǎn)實(shí)體單擊【陣

10、列工具】按鈕打開設(shè)計(jì)圖標(biāo)版，繪制拉伸圖4最后生成圖的陣列如圖5圖4拉伸圖 圖5陣列圖再運(yùn)用拉伸、旋轉(zhuǎn)、陣列、殼體等工具，完成電風(fēng)扇前蓋的設(shè)計(jì)如圖6圖6電風(fēng)扇前蓋（二）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)曲面特征來完成，葉片主要采用組【】來完成，然后對(duì)曲面陣列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7風(fēng)扇葉片（三）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)

11、建基準(zhǔn)曲線，基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)點(diǎn)，運(yùn)用旋轉(zhuǎn)實(shí)體，陣列實(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9圖9電風(fēng)扇后蓋（四）電風(fēng)扇電機(jī)罩的設(shè)計(jì)1電風(fēng)扇電機(jī)罩外形設(shè)計(jì)先創(chuàng)建一個(gè)旋轉(zhuǎn)曲面，然后打開打開【基準(zhǔn)平面】對(duì)話框。建立一系列的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面作為草繪平面創(chuàng)建拉伸曲面，對(duì)曲面進(jìn)行拉伸，修剪，倒圓角，挖殼，等一系列操作，建模如圖102繪制散熱孔用拉伸去除材料的方法繪制電風(fēng)扇電機(jī)罩散熱孔，然后對(duì)以拉伸的孔進(jìn)行陣列復(fù)制，其最終設(shè)計(jì)結(jié)果如圖11 圖10電機(jī)罩外形 圖11孔特征（五）電風(fēng)扇底座的設(shè)計(jì)1電風(fēng)扇底座基座部分草繪一個(gè)封閉的基準(zhǔn)曲線，然后對(duì)其拉伸，拉伸高度為20，然后利用【插入】

12、主菜單中選取【掃描】/【切口】選項(xiàng)對(duì)拉伸實(shí)體進(jìn)行剪切，再利用拉伸的方法完成風(fēng)扇底座凸起的部分，然后利用【插入】主菜單中選取【混合】/【伸出項(xiàng)】具體操作如圖12，最終設(shè)計(jì)結(jié)果如圖13 圖12 圖13底座基座2創(chuàng)建電風(fēng)扇底座支撐柱在【插入】主菜單中選取【混合】/【伸出項(xiàng)】選項(xiàng)，打開【混合選項(xiàng)】菜單，其具體設(shè)置如下圖14圖 14然后再進(jìn)行一系列的拉伸、掃描剪切、投影、倒圓角等操作，完成風(fēng)扇底座的操作如圖15圖15風(fēng)扇底座3風(fēng)扇底座的其它配件利用旋轉(zhuǎn)、陣列等工具，完成風(fēng)扇的前蓋如圖16利用旋轉(zhuǎn)、拉伸、拔模、倒圓角等工具，完成對(duì)電風(fēng)扇按鈕的操作如圖17 圖16前蓋 圖17按鈕（六）電風(fēng)扇其它配件的設(shè)計(jì)利

13、用拉伸、旋轉(zhuǎn)、陣列、倒圓角等工具，完成對(duì)電風(fēng)扇其它部件的設(shè)計(jì)。四、電風(fēng)扇的裝配設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路： 電風(fēng)扇的裝配設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用到無連接接口約束和有連接接口約束兩種裝配設(shè)計(jì)方法。其中要保證電風(fēng)扇葉片有一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，故電風(fēng)扇的葉片在進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)時(shí)必須使用有連接接口的約束，而電風(fēng)扇的其他部件裝配好后需要完全約束，因此裝配需采用不連接扣約束，電風(fēng)扇的最后裝配結(jié)果如圖18圖18裝配結(jié)果圖設(shè)計(jì)過程：（一）新建組件文檔 1在文件菜單中打開【新建】對(duì)話框。在【類型】選項(xiàng)組中選取【組件】選項(xiàng)，在選項(xiàng)組中選取【設(shè)計(jì)】，在【名稱】文本框中輸入組件名稱“Fan”。2取消【使用缺省模版】復(fù)選項(xiàng)，單擊確定按鈕。系統(tǒng)【打開新文件

14、】對(duì)話框，選取其中的【mmns_part_soid】選項(xiàng)，在單擊確定按鈕進(jìn)入設(shè)計(jì)環(huán)境。（二）在默認(rèn)的位置裝配電風(fēng)扇底座添加底座文件DZUO，在系統(tǒng)打開的裝配設(shè)計(jì)圖標(biāo)板單擊放置按鈕，【放置】列表見圖19圖19（三）向組件中裝配連接結(jié)構(gòu)添加連接結(jié)構(gòu)文件JQJ，在系統(tǒng)打開的裝配設(shè)計(jì)圖標(biāo)板單擊放置按鈕【放置】列表見圖20圖20再依次添加連接結(jié)構(gòu)文件JIA、KEKA、TIEXIN、JHJ,在系統(tǒng)打開裝配設(shè)計(jì)圖標(biāo)板單擊放置按鈕【放置】列表見圖21、圖22、圖23、圖24 圖21 圖22 圖23 圖24再依次添加文件JIAKE、HW、JX、DJ, 在系統(tǒng)打開裝配設(shè)計(jì)圖標(biāo)板單擊放置按鈕【放置】列表見圖25、圖

15、26、圖27、圖28 圖25 圖26 圖27 圖28再依次添加文件XIAO、YE、QIANX、QW, 在系統(tǒng)打開裝配設(shè)計(jì)圖標(biāo)板單擊放置按鈕【放置】列表見圖29、圖30、圖31、圖32 圖29 圖30 圖31 圖32然后再依次添加文件XIAOGAI、HK、SHANHOU、LB，在系統(tǒng)打開裝配設(shè)計(jì)圖標(biāo)板單擊放置按鈕【放置】列表見圖33、圖34、圖35、圖36 圖33 圖34 圖35 圖36最后依次添加文件ST、QG、J等文件，在系統(tǒng)打開裝配設(shè)計(jì)圖標(biāo)板單擊放置按鈕【放置】列表見圖37、圖38、圖39 圖37 圖38圖39至此，電風(fēng)扇已經(jīng)安裝完成，裝配結(jié)果如圖40圖40電風(fēng)扇裝配結(jié)果五、電風(fēng)扇的機(jī)構(gòu)仿

16、真設(shè)計(jì)在電風(fēng)扇機(jī)構(gòu)仿真的設(shè)計(jì)中，主要模擬電風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，并對(duì)電風(fēng)扇的葉片進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)動(dòng)分析，電風(fēng)扇的機(jī)構(gòu)仿真的設(shè)計(jì)步驟如下3：（一）創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入“機(jī)構(gòu)”模塊 在【應(yīng)用程序】主菜單中選取【機(jī)構(gòu)】選項(xiàng)，進(jìn)入機(jī)械仿真界面，單擊（定義伺服電動(dòng)機(jī)），【在從動(dòng)圖元】選項(xiàng)組中選擇【連接軸】選項(xiàng)，然后選擇葉片的中心軸作為連接軸如圖41圖41在【伺服電動(dòng)機(jī)定義】對(duì)話框中打開【輪廓】選項(xiàng)卡，對(duì)其設(shè)置如圖 42圖42（二）創(chuàng)建運(yùn)行分析單擊（運(yùn)行分析）按鈕，打開【分析定義】對(duì)話框，對(duì)其進(jìn)行設(shè)置如圖 43圖43（三）回放結(jié)果并制作媒體播放文件（1）單擊（回放以前的運(yùn)動(dòng)分析）按鈕，系統(tǒng)彈出如圖44 所示的【回放】對(duì)話

17、框，單擊其中的按鈕，打開如圖45 所示的【動(dòng)畫】對(duì)話框。（2）單擊（播放）按鈕觀察結(jié)果：單擊（停止）按鈕結(jié)束仿真運(yùn)動(dòng)；單擊捕獲按鈕，如圖46打開【捕獲】對(duì)話框，單擊其中的瀏覽按鈕，彈出【保存副本】對(duì)話框，在此選擇文件的保存路徑，選擇保存格式并填寫文件名稱。完成后單擊【捕獲】對(duì)話框中確定按鈕，開始媒體播放文件的制作。完成后媒體文件便制作完成。圖44圖45 圖46制作媒體播放文件點(diǎn)擊播放六、結(jié)束語在這次為期兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，通過對(duì)電風(fēng)扇建模的設(shè)計(jì)，本人對(duì)PRO/E三維實(shí)體建模、曲面的構(gòu)造、零件的裝配設(shè)計(jì)、以及機(jī)構(gòu)的仿真設(shè)計(jì)等方面有很大的提高。在創(chuàng)建模型時(shí)，我是采用搭積木的方式在模型上依次添加新的

18、特征。由于組成的模型特征的各個(gè)特征既相互獨(dú)立，有具有一定的關(guān)聯(lián)性，修改時(shí)，只需要對(duì)不滿意的細(xì)節(jié)所在的特征進(jìn)行修改，在不違背特定的特征之間基本關(guān)系的前提下，再生模型既可獲得理想的設(shè)計(jì)結(jié)果。三維實(shí)體造型是學(xué) 習(xí)PRO/E的基礎(chǔ)，也為我以后學(xué)習(xí)PRO/E其他高級(jí)功能打下基礎(chǔ)。七、參考文獻(xiàn)1 朱金波.Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)完全掌握M.北京：兵器工業(yè)出版社.2007.32 葛正浩，胡志剛. Pro/E 三維機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例教程 北京：化學(xué)工業(yè)出版社2007.83 林清安. Pro/ENGINEER野火3.0中文版動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真M.北京:電子工業(yè)出版社.2007.34 常旭睿. Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 中文版 模具設(shè)計(jì)實(shí)例精講 北京：電子工業(yè)出版社.2006.125 簡琦昭,柳迎春.Pro/ E 工業(yè)造型設(shè)計(jì)M.北京:清華大學(xué)出版社6 曾振祥.工業(yè)工程三維造型設(shè)計(jì)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，20057 黃標(biāo)聯(lián). 電風(fēng)扇(飛鴻) P 中國專利:CN